抽象材质

章节:

为了简化着色器编程并隐藏各种功能的实现复杂性，添加了抽象材质。与面向对象编程中的抽象类一样，它们用作某些参数和功能的模板定义。

抽象材质本身不能分配给对象，它用于从它继承其他抽象和基础材质，扩展其功能，这为您提供了很大的灵活性。

您可以创建自己的自定义抽象材质，也可以使用“开箱即用”提供的 Mesh / Mesh Transparent /Mesh Unlit 使用或不使用镶嵌来创建自定义基础材质。

注意

不可能创建抽象材质的实例。

继承和覆盖#

通过从抽象材质继承，您可以覆盖任何值并向子材质添加一些其他组件：

ULON

AbstractMaterial A
{
		Slider t = 0.5
}

BaseMaterial B <parent = A>
{
		Slider t = 1.0
		Slider t2 = 2.0
}

注意

抽象材质不支持多重继承。

当子材质实现同名着色器时，父子着色器的源代码合并（父着色器代码在子着色器之前）：

ULON

AbstractMaterial A
{
		Shader example = 
		#{
				// A_fragment
		}#
}

AbstractMaterial B <parent = A>
{
		Shader example = 
		#{
				// B_fragment
		}#
}

// the result example shader for the abstract material B will look like this: 
Shader example = 
#{
		// A_fragment
		// B_fragment
#}

您可以使用继承和标记 #shader shader_name 扩展和包含另一个着色器的代码。

ULON

AbstractMaterial A
{
		// including the different shader code
		Shader a = 
		#{
				// shader code A
				#shader b
		}#

		Shader b = 
		#{
				// shader code B1
		}#
}

AbstractMaterial B <parent = A>
{
		// expanding the parent shader code
		Shader b = 
		#{
				// shader code B2
		}#
}

// the resulting example shader for the abstract material B will look like this: 
Shader a = 
#{
		// shader code A
		// shader code B1
		// shader code B2
#}

相同的规则适用于脚本代码（使用 #script script_name 作为标记）。

父子材质中的元素团体可以合并同名的。两个组都应将 merge_group 参数设置为 true。第一个组条目定义了编辑器 UI 中该组的所有元素（父元素和子元素）所在的位置：

ULON

AbstractMaterial A
{
		Group A1
		{
				Slider T1

				Group example <merge_group=true>
				{
					   Slider T2
				}
		}
}

BaseMaterial B <parent = A>
{
		Group B1
		{
				Slider T3

				Group example <merge_group=true>
				{
					   Slider T4
				}
		}
}

// the result grouping for the BaseMaterial B will look like this ("example" in the BaseMaterial B is merged with the parent example group): 
Group A1
{
		Slider T1

		Group example
		{
			   Slider T2
			   Slider T4
		}
}

Group B1
{
		Slider T3
}

注意

同一材质中的组可以具有相同的名称。如果所有这些组都没有将 merge_group 参数设置为 true，它们将在编辑器的 UI 中显示为单独的组。

与传统基础材质逻辑的比较#

抽象材质概括了内部逻辑，并为派生的基础材质提供了简化的输入和输出接口。传统方法涉及大量重复工作，为相同类型的对象创建具有不同阴影的材质。因此建议使用抽象和基础材质混合。请参阅以下示例，这些示例有助于实现相同的修改后的 SSAO 效果。

抽象与基础材质的结合#

此示例演示了如何组合抽象和基础材质。

my_abstract.abstmat

ULON

AbstractMaterial <preview_hidden=true var_prefix=var texture_prefix=tex>
{
	Texture2D color <source=procedural>
	
	Shader base_shader=
	#{
		#include <core/materials/shaders/render/common.h>
		
		STRUCT_FRAG_BEGIN
			INIT_COLOR(float4)
		STRUCT_FRAG_END
		
		#shader common
		
		MAIN_FRAG_BEGIN(FRAGMENT_IN)
			#shader fragment
		MAIN_FRAG_END
	#}
	
	Pass post
	{
		Fragment=base_shader
	}
	
	Expression RENDER_CALLBACK_END_POST_MATERIALS=
	#{
		Texture source = engine.render.getTemporaryTexture(engine.render_state.getScreenColorTexture());
		
		source.copy(engine.render_state.getScreenColorTexture());
		setTexture("color", source);
		renderPassToTexture("post", engine.render_state.getScreenColorTexture());
		
		engine.render.releaseTemporaryTexture(source);
	#}
}

my_base.basemat

ULON

BaseMaterial <parent=my_abstract>
{
	Texture2D normal <source=gbuffer_normal>
	Texture2D scene_depth <source=current_depth>
	Texture2D modulation = "core/textures/common/checker_d.dds"
	Texture2D <source=ssao>

	Slider global_scale = 2

	Shader common=
	#{
		float3 triplanar_sample(float2 uv, float depth_in)
		{
			float3 normal_ws = mul3(s_imodelview, unpackGBufferNormal(TEXTURE(tex_normal, uv).rgb));
			float3 position_ws = s_camera_position + mul3(s_imodelview, nativeDepthToPositionVS(depth_in, uv));
			
			float4 texcoord = position_ws.xyyz * var_global_scale;
			float3 weight = triplanarWeightFast(normal_ws, 0.5f);
			
			return TEXTURE_TRIPLANAR(tex_modulation, texcoord, weight).rgb;
		}

		float4 final(float2 uv, float depth_in)
		{
			float4 base = TEXTURE(tex_color, uv);
			float ssao = TEXTURE(tex_ssao, uv).r;

			float3 effect = triplanar_sample(uv, depth_in);
			return float4(lerp(base.rgb * effect, base.rgb, ssao), base.a);
		}
	#}

	Shader fragment=
	#{
		float depth = TEXTURE(tex_scene_depth, IN_UV).r;
		if (depth == 0.0f || depth == 1.0f)
			discard;
		
		OUT_COLOR = final(IN_UV, depth);
	#}
}

仅基础材质#

这个例子演示了相同的用例更多但仅使用基础材质。

my_single_base.basemat

ULON

BaseMaterial <preview_hidden=true var_prefix=var texture_prefix=tex>
{
	Texture2D color <source=procedural>
	Texture2D normal <source=gbuffer_normal>
	Texture2D scene_depth <source=current_depth>
	Texture2D modulation = "core/textures/common/checker_d.dds"
	Texture2D <source=ssao>

	Slider global_scale = 2
	
	Shader base_shader=
	#{
		#include <core/materials/shaders/render/common.h>
		
		STRUCT_FRAG_BEGIN
			INIT_COLOR(float4)
		STRUCT_FRAG_END
		
		float3 triplanar_sample(float2 uv, float depth_in)
		{
			float3 normal_ws = mul3(s_imodelview, unpackGBufferNormal(TEXTURE(tex_normal, uv).rgb));
			float3 position_ws = s_camera_position + mul3(s_imodelview, nativeDepthToPositionVS(depth_in, uv));
			
			float4 texcoord = position_ws.xyyz * var_global_scale;
			float3 weight = triplanarWeightFast(normal_ws, 0.5f);
			
			return TEXTURE_TRIPLANAR(tex_modulation, texcoord, weight).rgb;
		}

		float4 final(float2 uv, float depth_in)
		{
			float4 base = TEXTURE(tex_color, uv);
			float ssao = TEXTURE(tex_ssao, uv).r;

			float3 effect = triplanar_sample(uv, depth_in);
			return float4(lerp(effect, base.rgb, ssao), base.a);
		}
		
		MAIN_FRAG_BEGIN(FRAGMENT_IN)
			float depth = TEXTURE(tex_scene_depth, IN_UV).r;
			if (depth == 0.0f || depth == 1.0f)
				discard;
			
			OUT_COLOR = final(IN_UV, depth);
		MAIN_FRAG_END
	#}
	
	Pass post
	{
		Fragment=base_shader
	}
	
	Expression RENDER_CALLBACK_END_POST_MATERIALS=
	#{
		Texture source = engine.render.getTemporaryTexture(engine.render_state.getScreenColorTexture());
		
		source.copy(engine.render_state.getScreenColorTexture());
		setTexture("color", source);
		renderPassToTexture("post", engine.render_state.getScreenColorTexture());
		
		engine.render.releaseTemporaryTexture(source);
	#}
}

创建和使用您自己的材质#

让我们从头开始创建一个材质。对于这个例子，我们将使用基本的抽象材质来制作后期处理效果。

1. 创建父抽象材质#

创建一个扩展名为 *.abstmat 的新文本文件。文件名作为材质名，我们称之为my_abstract。

抽象材质包含所有子材质继承的所有基本参数，以及基本着色器代码。这些基本的东西声明如下：

ULON

AbstractMaterial <preview_hidden=true var_prefix=var texture_prefix=tex>
{

	// Let's add a screen texture, we will use it later in BaseMaterial
	Texture2D color <source=procedural>


	// Here comes the core of our fragment shader:
	Shader base_shader= // Declare the shader node for further use
	#{
		#include <core/materials/shaders/render/common.h> //Base UUSL include
		
		// We render to a single texture with 4 channels
		STRUCT_FRAG_BEGIN
			INIT_COLOR(float4)
		STRUCT_FRAG_END
		
		// Here we'll add code from inherited materials
		#shader common
		
		// Declare the main fragment function
		MAIN_FRAG_BEGIN(FRAGMENT_IN)
			// Here we'll add code from inherited materials
			#shader fragment
		MAIN_FRAG_END
	#}
}

现在我们需要添加一个渲染通道，因为单个着色器本身不会渲染任何东西。由于我们正在实现后期效果材质，我们应该添加 post 通道并指定要用于它的着色器（我们将使用我们的 base_shader 作为片段着色器）。

注意

如果未指定顶点着色器，则将使用 core/materials/shaders/default/empty.vert 中的默认着色器。

ULON

Pass post

{
	Fragment=base_shader
}

UNIGINE 支持可编写脚本的材质使您能够在特定阶段执行表达式（代码片段）的功能渲染顺序，我们将使用它。

ULON

// Let's subscribe our USC expression to render callback after all Engine's post-effects
Expression RENDER_CALLBACK_END_POST_MATERIALS=
#{
	// Make a copy of the screen texture
	Texture source = engine.render.getTemporaryTexture(engine.render_state.getScreenColorTexture());
	source.copy(engine.render_state.getScreenColorTexture());

	// Set it as the source texture for the post-effect
	setTexture("color", source);

	// Render the pass "post" directly to the screen
	renderPassToTexture("post", engine.render_state.getScreenColorTexture());
	
	// Since we won't use a newly requested texture, we can tell the engine that anyone else can use it.
	engine.render.releaseTemporaryTexture(source);
#}

综上所述，我们得到了抽象材质的完整代码，您可以将其复制并粘贴到文本编辑器中，并将其作为 my_abstract.abstmat 文件保存到项目的 data 文件夹中：

my_abstract_base1.basemat

ULON

AbstractMaterial <preview_hidden=true var_prefix=var texture_prefix=tex>
{

	// Let's add a screen texture, we will use it later in BaseMaterial
	Texture2D color <source=procedural>


	// Here comes the core of our fragment shader:
	Shader base_shader= // Declare the shader node for further use
	#{
		#include <core/materials/shaders/render/common.h> //Base UUSL include
		
		// We render to a single texture with 4 channels
		STRUCT_FRAG_BEGIN
			INIT_COLOR(float4)
		STRUCT_FRAG_END
		
		// Here we'll add code from inherited materials
		#shader common
		
		// Declare the main fragment function
		MAIN_FRAG_BEGIN(FRAGMENT_IN)
			// Here we'll add code from inherited materials
			#shader fragment
		MAIN_FRAG_END
	#}

	// Adding a post pass to render our effect
	Pass post

	{
		Fragment=base_shader
	}

	// Let's subscribe our USC expression to render callback after all Engine's post-effects
	Expression RENDER_CALLBACK_END_POST_MATERIALS=
	#{
		// Make a copy of the screen texture
		Texture source = engine.render.getTemporaryTexture(engine.render_state.getScreenColorTexture());
		source.copy(engine.render_state.getScreenColorTexture());

		// Set it as the source texture for the post-effect
		setTexture("color", source);

		// Render the pass "post" directly to the screen
		renderPassToTexture("post", engine.render_state.getScreenColorTexture());
		
		// Since we won't use a newly requested texture, we can tell the engine that anyone else can use it.
		engine.render.releaseTemporaryTexture(source);
	#}
}

2.从抽象继承基础材质#

现在我们将从创建的抽象 (my_abstract.abstmat) 继承基础材质以扩展其功能。

首先，我们将实现一个简单的滤色器后期效果。

创建一个扩展名为 *.basemat 的新文件。同样，文件名用作基础材质名称。

描述基础材质，指定它具有抽象材质 my_abstract 作为父级：

ULON

BaseMaterial <parent=my_abstract>
{

	// Add the color parameter that will define the optical filter color
	Color my_color = [0.5 0.5 0.5 1]

	// All shader variables that are defined in the material should have a prefix to be referred to in shaders
	// For sliders, colors, and other basic parameters, it is defined with var_prefix currently set as 'var'
	// For textures, it is texture_prefix currently set as 'tex'
	Shader fragment=
	#{
		// Sample screen texture
		float4 sample = TEXTURE(tex_color, IN_UV);

		// Multiply the screen texture by specified color
		OUT_COLOR = sample * var_my_color;
	#}
}

注意

材质中定义的所有着色器变量都应该有一个前缀，以便它们可以在着色器中引用：

slider, color 的前缀和其他基本参数是使用 var_prefix 参数设置的。
纹理的前缀是使用 texture_prefix 参数设置的。

例如：

ULON

// Setting prefixes
AbstractMaterial <preview_hidden=true var_prefix=var texture_prefix=tex>

/*...*/

// Adding the parameter
Color my_color = [0.5 0.5 0.5 1]

/*...*/

// Refering to a variable
OUT_COLOR = sample * var_my_color;

将基础材质作为 my_abstract_base1.basemat 保存到项目的 data 文件夹中。

而已。我们编写的内容足以创建一个简单的后处理效果。

3. 添加另一个衍生材质#

现在我们将从我们的抽象材质中推导出另一种更复杂的材质。

此材质应使用三平面映射在遮挡区域应用指定的 modulation 纹理和指定的 intensity（根据 SSAO 贴图）

让我们创建一个新的基础材质文件并将相同的抽象材质 (my_abstract.abstmat) 设置为其父级。

这是我们第二个基础材质的完整代码（将其保存为 my_abstract_base2.basemat 到您项目的 data 文件夹）：

my_abstract_base2.basemat

ULON

BaseMaterial <parent=my_abstract>
{
	// For this example more scene textures are required
	Texture2D normal <source=gbuffer_normal>
	Texture2D scene_depth <source=current_depth>
	Texture2D <source=ssao>

	// Modulation texture, UV scale, and effect intensity
	Texture2D modulation = "core/textures/common/checker_d.dds"
	Slider global_scale = 2
	Slider power = 10 <min=0 max=3>
	
	Shader common=
	#{
		float3 triplanar_sample(float2 uv, float depth_in)
		{
			float3 normal_ws = mul3(s_imodelview, unpackGBufferNormal(TEXTURE(tex_normal, uv).rgb));
			float3 position_ws = s_camera_position + mul3(s_imodelview, nativeDepthToPositionVS(depth_in, uv));
			
			float4 texcoord = position_ws.xyyz * var_global_scale;
			float3 weight = triplanarWeightFast(normal_ws, 0.5f);
			
			return TEXTURE_TRIPLANAR(tex_modulation, texcoord, weight).rgb;
		}

		float4 final(float2 uv, float depth_in)
		{
			float4 base = TEXTURE(tex_color, uv);
			float ssao = TEXTURE(tex_ssao, uv).r;

			float3 effect = triplanar_sample(uv, depth_in);
			return float4(lerp(base.rgb * effect * var_power, base.rgb, ssao), base.a);
		}
	#}

	Shader fragment=
	#{
		// Sample depth texture
		float depth = TEXTURE(tex_scene_depth, IN_UV).r;
		if (depth == 0.0f || depth == 1.0f)
		   discard;
			
		OUT_COLOR = final(IN_UV, depth);
	#}
}

4. 从基础材质继承用户材质并使用它们#

基础材质中声明的参数值只能在继承的用户材质中实时修改。因此，您需要从项目的基础材质中继承用户材质并根据需要进行调整（分配和更改参数值等）。

为了测试我们的第一个后期效果，请执行以下操作：

找到 my_abstract_base1.basemat 在Materials窗口，右键单击它，选择 Create Child，然后将新材质重命名为 my_color_filter.
因为它是后期效果，所以要全局应用材质，我们应该打开 Settings -> Render -> Scriptable Materials
单击 Add New Scriptable Material 并指定 my_color_filter 材质。在 shis 之后，您可以更改过滤器颜色。

这是应用了我们的第一个后期材质的最终图像。

对 my_abstract_base2.basemat 基础材质重复上述步骤以测试第二个后效。下面是它的样子：

最新更新: 2023-06-23

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