UE4 オンラインラーニングデザインビジュアライゼーションでのマテリアル入門を見る

はじめに
PBR とは
Unreal とテクスチャ
マテリアルエディタ
デモンストレーション
1. Subsurface スキャタリングのデモンストレーション
2. 複雑なマテリアルのデモンストレーション2
メモ
1. 各テクスチャの圧縮設定サンプル

はじめに

UE4のオンラインラーニングをやってUE4への理解を深めます。

Blenderを使っていて感覚的に使ってはいますが、マテリアルがいまいちよく理解できていないのでUE4の講座を通して学習してみます。また、UE4でマテリアルを使って作業をするために必要なことを知る目的もあります。

で結論を言うとマテリアルについてかなり勉強になりますね。やったほうがいいと思います！

PBR とは

PBR Physically-based rendering
ライトとシェーディングを統合したシステム
ライトとマテリアルは現実により近づいた近似された物理的振る舞いをする
エネルギー保存や逆二乗の法則などの科学的法則に基づきレンダリングする
- そのためPBRは感覚的にも理解しやすい

PBRの基本

PBR は本質的には Liging, Materials, Exposureの設定値の組み合わせ
マテリアルとは異なる
PBR の主要な入力4種

他に法線マップなどの入力もあるが、実質的に上記４つで全てのサーフェスを表現可能

Base Color(Albedo) ベースカラーについて

スペキュラ(Specularity)を持たない
シェーディングを持たない
線形RGB(3ベクトル)から成る
値は 0 ～ 1 にスケーリングされている
純粋な黒や白はない
- 木炭(Charcoal): 0.02
- 草(Grass): 0.21
- 砂(Sand): 0.36
- コンクリート(Concrete): 0.51
- 雪(Snow): 0.81
- 鉄(Iron)(RGB): 0.56, 0.57, 0.58
純粋な白(FF)や黒(00)を使うとおかしくなるから使わないほうが良い
- 上記の木炭や雪の色を使いましょう。との事

Metalic(メタリック)

ベースカラーとは異なりグレースケール画像で色情報は含まれない
100%スペキュラ反射を提供する物
基本的にはライトをサーフェスに反射する
最も適切な使用方法は 0 または 1 にしてオンまたはオフにする事
- 中間値は使わない
- 0 はオフを意味し、内部的には黒くなり。その場合はベースカラーがディフィーズシェーディングに使用される
- 1 はオンを意味し、内部的には白くなり。サーフェスのスペキュラ反射の色になる

Roughness(ラフネス)

ベースカラーとは異なりグレースケール画像で色情報は含まれない
スペキュラリティのテクスチャが調整される
鏡のようにツルツルなサーフェスのラフネスは0に近い
0は黒を表し、1は白を表す

Specular(スペキュラ)

ベースカラーとは異なりグレースケール画像で色情報は含まれない
自然界の全てのサーフェス(表面)はスペキュラ反射性やスペキュラハイライトを持っている
- カーペットのようなものでも
- サーフェスが粗いと反射性は低くなり、スペキュラハイライトも少なくなる
  - 🤔スペキュラ反射性が高低なのに対し、スペキュラハイライトは量の様子
Unrealも同様にスペキュラハイライトとスペキュラ反射を持っている
スペキュラリティはスペキュラハイライトとスペキュラ反射を制御する事
殆どの場合0.5で問題はない
- 反射性などを調整したい場合はこの値ではなくラフネスをいじるのが一般的
自然の全てがこの性質を持っているため、0(無し)に設定するのは避けるべき

Unreal とテクスチャ

Unreal では圧縮/非圧縮を問わず様々なテクスチャタイプをサポートしている
インポートするときは非圧縮タイプをインポートする事が推奨されている
高品質なAlphaを使用したい場合は TGA または TARGA を使用してください
Alphaが必要なければ BMP で十分
Unreal ではシンプルAlphaを使用する png もサポートしていて、Foliageなどによく使用されている

サポートしているテクスチャタイプ

テクスチャインポート時のルール

インポート可能最大サイズは8K
テクスチャのサイズは2の累乗である事
- 2の累乗: 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024, 2048, …
- 例: 1024×1024, 1024×512など
メタリック、ラフネス、スペキュラはグレースケール画像であり色情報は含まれていないので他のツールから用意する場合は必ずグレースケールで保存してください
- Unreal では自動的にsRGBや線形色空間は無効化する
  - 🤔と言うことは色情報のある画像でもいいような。
法線マップも色の表示は行わないため sRGB の情報は無効化する
HDRマップは、その値が線形色空間の領域を超える可能性があるため、線形色空間は使用しない
sRGB色空間は使用者独自のカラーマップにのみ適用される

テクスチャのインポート方法

いくつかの方法がある
– コンテンツブラウザにテクスチャをドラッグする方法

インポートボタンを押してファイルを選択する方法
右クリックのインポートアセットからファイルを選択する方法

インポート後作業

インポートされたテクスチャは☆マークが付く。これは保存する必要がある事を示している

インポートしたテクスチャを選択して右クリックから保存をする

テクスチャエディタの説明

テクスチャをダブルクリックする事で開かれるウィンドウ

左ペインの表示からチャンネルごとに表示非表示の切り替えができる
右側の詳細パネルではテクスチャの情報を修正したり詳細情報が確認できる
- 右上にはサイズ、アルファチャンネル有無、ミップマップ数などが確認できる
圧縮設定とsRGBのチェックはインポート時に自動で設定される

何かを修正した場合は、保存をする

Compression について

正しいテクスチャを使用していれば Compression Setting は自動的に適切に設定されている
TGA なら DXT1 または BC1 が選ばれている
その他
- 法線マップ向け圧縮設定
- アルファマスクを含むテクスチャ向け圧縮設定
- グレースケールテクスチャ向け圧縮設定
- ディスプレースメントテクスチャ向け圧縮設定

Texture について

ベースカラーテクスチャの場合は sRGB がデフォルトでオンになる
- 何かしらの理由でオフになっている場合は必ずオンにしてください

マテリアルエディタ

リアルタイムシェーダを作成するための強力で柔軟なマテリアルエディタが備わっている

画面構成

マテリアルグラフ

ノードの左上にある ▼ でプレビューの切り替えができる
ノードを右クリックしてノードのプレビューを開始をすると、そのノードとそのノードに接続された下位ノードのみ適用した結果をプレビューで確認できる

リボン

保存マテリアルを保存する。シェーダーがコンパイルされマテリアルが適用され保存される
適用変更を適用する。シェーダーがコンパイルされマテリアルが適用される
クリーンアップオーファン式(接続されていないノード)を削除する
コネクタ接続されていないピンを非表示にする
ライブアップデートリアルタイムにプレビューを更新するモード

プレビュー

左クリック + ドラッグ　回転
右クリック + ドラッグズーム/ズームアウト
マウスホイールズーム/ズームアウト
右下のアイコンから様々な形状でプレビューが可能
- 右端のアイコンは詳細パネルのプレビューメッシュで設定している形でプレビューする際に使用する
- 左上のアイコンからはライティングモードなどの切り替えができる