Unreal Engine 4材质完全学习教程（典藏中文版）【游戏开发者之书】

毫无保留干货大分享！专门为从事游戏美术设计开发人士编写的UE4材质制作指导宝典。作者倾情分享多年来由一个CG场景美术师成长为游戏开发美术师的宝贵学习经验，挑选具有代表性的若干类材质并详细分享它们的制作过程，手把手教学，高清大图讲解，辅以丰富的卷末资料和配套素材文件。无论你是不是专业的美术设计师，都能通过本书进入到有趣的到UE4材质世界！

本书中将按顺序讲解材质的基本操作和经常使用的节点的理解和处理的操作。目标是让读者掌握基本知识和操作能力，能够读懂官方发布的样本材质，从初级过渡到中级水平。
1~6章从UE4的基本操作、材质的概念开始，学习基本的材质操作方法。
7~15章通过学习各种范例中使用的功能，学会制作材质。因为是将实际开发的项目作为范例，所以读者可以从中学到实用的材质操作技巧。
卷末资料
讲解了正篇中未尽说明的材质相关技术知识和用途。内容稍难，面向技术美术设计师或想成为技术美术设计师的人。
因本书面向美术设计师，所以尽量避免了编程部分的讲解。但是材质的制作过程中有很多无法避免的技术知识，这些专业知识会记载到卷末资料的讲解中。如果想学习更深层的知识，可以到卷末资料中查阅。
附录资料
在本书中，可以一边跟着各种范例的制作顺序进行操作，一边来学习材质的功能。
从第6章开始的学习内容将会使用到附录中的样本资料。附录资料下载于秀和系统的书籍支持页面。

[ 日 ] 茄子
游戏场景美术设计师
先后任职于游戏外包制作公司和游戏开发公司；
在知名游戏开发公司担任资深场景美术设计师；
并负责管理与技术方面的多项事务；
有多年的 Unreal Engine 游戏场景开发经验。

[ 日 ] 纹章
擅长色彩处理的攀岩者；
[ 日 ]“纹章巢穴”工作室主理人；
具有多年图像处理 R&D 经验和 UE4 游戏开发经验；
在工作之外也不断努力学习的资深 UE4er。

第1章  材质是什么
1-1  游戏图像的材质能做什么 
1.1.1 Unreal Engine的材质 ….
1-2  游戏开发与材质的关系 
1-3  材质的可视化脚本 

第2章  为了学习材质
2-1  材质的学习水平 
2-2  为了达到“第二阶段”  
2-3  材质学习的流程 
2.3.1 找到功能的方法
2.3.2 建立材质库
2.3.3 制作材质
2.3.4 分享与互助学习 

第3章  UE4的安装和基本操作
3-1  准备工作 
3.1.1  创建账户和快速安装 
3.1.2  下载UE4
3-2  启动UE4和准备示例数据 
3.2.1  关于UE4的操作说明 
3.2.2  创建新项目 
3.2.3  将样本数据导入项目 
3-3  材质编辑器的基本操作 
3.3.1  界面构成
3.3.2  关卡视口编辑器的操作 

第4章  材质的基本使用方法
4-1  一起看看样本材质吧 
4.1.1  查看StaterContent中的材质
4.1.2  材质编辑器的基本操作
4.1.3  查看图表
4-2  材质编辑器 
4.2.1  制作材质
4.2.2  材质编辑器的页面构成
4-3  材质的着色 
4.3.1  节点的创建、移动和删除
4.3.2  理解节点
4.3.3  给材质上色
4.3.4  在菜单中设定材质

第5章  材质的基本规则和质感设定
5-1  材质的基本规则 
5.1.1  颜色和数值
5.1.2  颜色的四则运算 
5.1.3  不同通道数值的计算
5-2  主材质节点 
5.2.1  基础颜色
5.2.2  金属 
5.2.3  粗糙度 
5.2.4  基础颜色、金属、粗糙度和PBR
5.2.5  高光 
5.2.6  自发光色
5-3  小结 

第6章  制作使用纹理的材质
6-1  使用纹理的材质 
6.1.1  材质的制作流程
6-2  准备工作 
6.2.1  纹理数据的确认
6.2.2  为正确处理纹理进行设置 
6-3  制作使用纹理的材质 
6.3.1  粘贴基础颜色贴图
6.3.2  粘贴粗糙度贴图和法线贴图
6.3.3  平铺纹理

第7章  制作岩石材质
7-1  在岩石材质中使用的功能 
7.1.1  材质的制作流程 
7-2  准备工作 
7.2.1  纹理数据的确认 
7.2.2  水平和网格数据的准备
7-3  岩石材质的制作 
7.3.1  读取纹理和设置平铺
7.3.2  在法线贴图中新增细节贴图 
7.3.3  调整细节法线的强度

第8章  材质实例的制作
8-1  美术设计师处理的是材质实例吗 
8.1.1  处理大量数据需要强大的材质实例
8.1.2  材质实例的其他优点
8.1.3  材质的制作流程
8-2  材质实例的制作和使用方法 
8.2.1  尝试将细节法线贴图的强度调整参数化
8.2.2  制作材质实例
8.2.3  材质实例编辑器的页面构成
8.2.4  编辑材质实例
8-3  常数以外的参数化 
8.3.1  纹理参数化 
8.3.2  平铺参数化
8.3.3  制作法线的开关参数 
8-4  UE4的材质管理和主材质 
8.4.1  主材质的功能
8.4.2  使用主材质
8.4.3  有效使用材质的方法 

第9章  制作又旧又脏的墙
9-1  逼真展现又旧又脏的墙 
9.1.1  用纹理混合来表现 
9-2  确定目标表现方式 
9.2.1  材质的制作流程
9-3  准备工作 
9.3.1  关卡数据的确认 
9.3.2  纹理数据的确认 
9.3.3  网格数据的确认 
9-4  纹理混合材质的制作 
9.4.1  纹理数据的读取 
9.4.2  组成使用顶点色的混合处理 
9.4.3  在墙壁网格上喷涂顶点色 
9.4.4  使复杂的形状可以进行混合 
9.4.5  模拟凹陷

第10章  制作水洼材质
10-1  在新增表现上贴花 
10.1.1  什么是贴花
10.1.2  确认水洼的引用
10.1.3  材质的制作流程
10-2  准备工作 
10.2.1  关卡数据的确认
10.2.2  纹理数据的确认
10-3  贴花材质的使用方法 
10.3.1  制作贴花材质
10.3.2  试着使用贴花Actor
10.3.3  混合模式的种类
10-4  水洼材质的制作 
10.4.1  制作水洼的形状
10.4.2  制作水面
10.4.3  让水面波动
10.4.4  调整波浪的强度
10.4.5  调整波浪的速度

第11章  制作积雪材质
11-1  积雪的表现 
11.1.1  获取一定方向的信息
11.1.2  材质的制作流程
11-2  准备工作 
11.2.1  材质数据的准备
11.2.2  贴图数据的准备
11.2.3  纹理信息的确认
11-3  积雪材质的制作 
11.3.1  制作雪的质感
11.3.2  获取World坐标的信息
11.3.3  制作岩石和雪的混合处理
11.3.4  调整积雪量

第12章  将反复使用的功能收集到节点中
12-1  多次组合很麻烦 
12-2  什么是材质函数 
12.2.1  有效管理功能
12.2.2  灵活使用default的材质函数
12.2.3  材质的制作流程
12-3  准备工作 
12.3.1  材质数据的确认
12-4  学习材质函数 
12.4.1  制作纹理平铺的材质函数
12.4.2  制作法线强度调整的材质函数
12-5  后续编辑材质函数的注意事项
12.5.1  删除输入引脚和输出引脚
12.5.2  需要再次保存所使用的材质

第13章  在地形中使用材质
13-1  广阔地形的材质 
13.1.1  与照相机一起变化混合位置
13.1.2  风景
13.1.3  材质的制作流程
13-2  准备工作 
13.2.1  确认贴图数据
13.2.2  确认纹理数据
13-3  制作风景材质 
13.3.1  在图层（layer）中设定纹理
13.3.2  给风景涂色
13.3.3  使用权重贴图均匀上色
13.3.4  调整纹理的比例
13.3.5  更改远距离和近距离的比例值
第14章  制作草的材质
14-1  表现风的感觉 
14.1.1  材质的制作流程
14-2  准备工作 
14.2.1  确认贴图
14.2.2  确认纹理数据
14.2.3  确认静态网格体
14-3  制作草的材质 
14.3.1  在网格中设置材质
14.3.2  删除Alpha和两面表示的设定方
14.3.3  让草晃动

第15章  让植物颜色变化
15-1  增加颜色的变化 
15.1.1  材质的制作流程
15-2  准备工作 
15.2.1  确认关卡数据
15.2.2  确认材质数据
15.2.3  确认纹理数据
15-3  制作颜色变化 
15.3.1  用梯度贴图制作颜色变化
15.3.2  其他颜色变化的组成方法

Addendum  卷末资料
A-1  坐标系 
坐标系是什么
直角坐标系 
坐标系的种类
Local坐标系的使用示例：竖条纹和横条纹
View坐标系的使用示例：地平线的表现
关于这种手法的注意事项 
照相机空间和View空间
切线空间
小结 
A-2  PBR的基础理论 
PBR是什么
PBR的基础理论
各种物质的反射方式 
线性空间透视图
扩散反射光、镜面反射光和CG用语 
A-3  次表面（subsurface）  
次表面·散射（scattering） 
Subsurface
Preintegrated Skin
次表面轮廓（Subsurface Profile） 
Two Sided Foliage
调整人体皮肤
A-4  头发、眼睛、布的材质 
UE4.11中特殊用途的材质
Hair
Eye
Cloth

参考资料 
A-5  动态材质实例 
动态材质实例是什么
制作动态材质实例
溶解效果
用WorldPositionOff的动态模糊
A-6  半透明材质的限制 
UE4的半透明材质
描画顺序 
光线 
阴影
Separate Translucency
发布过程（Post Process）的影响
平面反射
模拟半透明 
小结 
A-7  移动设备（mobile）的图像
UE4中使用移动设备
Feature Level.
受限制的材质功能
移动设备使用的材质功能
光线的限制 
发布过程的限制
高速指南
参考资料 
A-8  VR的图像 
关于VR的问题
Forward Rendering 
VR渲染技术

参考资料
A-9  图层材质 
图层材质是什么
为什么要使用图层材质 
图层材质的制作方法
小结
A-10  开发材质的工作流程 
游戏开发的工作流程
用原型进行材质制作的工作流程
在制作材质时需要注意的事项 .
A-11  快捷键一览 
索引 

6-1 使用纹理的材质
纹理一般指的是粘贴在3D网格表面的图像文件。通过使用纹理，可以以像素为单位给出网
格表面的详细质感信息。
不光是表面颜色的信息，还有使用法线贴图（normal map）后的凹凸感，使用粗糙度贴图
（roughness map）后的粗糙度，通过使用纹理来设置，可以表现得更加逼真。
不仅在游戏制作领域，只要是使用3D网格的场景，通常都不是仅用单色方式来实现的，而
用使粘贴纹理进行处理。下面让我们从运用基本纹理的材质开始吧。
6.1.1 材质的制作流程
本章将说明材质的制作流程。
工程并不难，但是需要了解的相关知识很多。还没熟练掌握的时候，先集中精力做工程，
各种设置和知识后面再理解也可以。
准备工作
制作使用纹理的材质
粘贴基础颜色贴图
粘贴粗糙度贴图、法线贴图
平铺纹理
6-2 准备工作
在制作材质之前，先对数据进行说明。
本书中通过使用学习用的关卡、网格数据、纹理来学习材质。材质的组成方法按照顺序进
行说明。
各章中学习用的数据分在不同文件夹中。本章使用的数据在内容浏览器的“内容＞CH06_Texture”中。
6.2.1 纹理数据的确认
下面我们来确认一下本章中使用的纹理吧。
1确认数据位置
选择内容浏览器的“内容＞CH06_Texture＞Textures”。
2确认纹理
内容浏览器中显示三种纹理。
这个纹理是墙壁上使用的block的纹理。
使用的纹理从左至右为基础颜色贴图（base color map）、蒙版贴图（mask map）、法线贴
图（normal map）。
每个纹理通过结尾的字母可以看出是什么种类的贴图，通过名字就可以判断类型。
在游戏开发中使用的纹理，基本上都会制作成统一规格。本书中使用的纹理也是按照游戏
开发中经常使用的规格来给大家准备的。
本书中纹理的基本规格是统一的。在其他章节中使用新纹理的时候，也用同样的规格来制
作（一部分除外）。
［说明］　蒙版贴图
蒙版贴图是为了能够节约纹理的张数，将粗糙度贴图、金属贴图等各种信息分别分配到RGB通道的各个通道来使用。
RGB通道中各通道按下图所示保存信息。
可见，蒙版贴图即使用RGB的颜色通道来查看，也很难确认每个信息处于什么状态。想确认信息时，通过各个通道显示的内容进行确认吧。
［说明］　纹理编辑器
在内容浏览器中双击纹理，就可以打开纹理编辑器了。纹理编辑器是对纹理相关内容进行设定的浏览器。
使用纹理编辑器可以像蒙版贴图一样，在RGB的各个通道中确认保存的纹理信息和不同的纹理信息。
［说明］　法线贴图
法线贴图是将High Polygon model具有的凹凸信息保存至图像中的功能。通过在Low Polygon model中使用法线贴图，就可以表现出High Polygon model所具有的凹凸的仿真效果，是凹凸贴图（Bump Mapping）的一种。
我们说的仿真，如图所示，是否应用了法线贴图，立体感是有差别的，这种立体感的差别是影响图像质量的关键。
法线贴图是通过Zbrush等制作的High Polygon model，向Low Polygon model传递凹凸信息制作而成的。因此，适用法线贴图的网格，与High Polygon model显示的效果毫无差异，能够表现出精细的凹凸细节。
6.2.2 为正确处理纹理进行设置
本书中适用已事先准备好的各种样本数据，但是为了在纹理数据中显示正确的质感信息，
所以进行了与默认不同的设置。原因是用默认读取的纹理数据不能正确显示是否已设定。
制作材质时，作为输入参数的纹理信息是否正确，这一点非常重要。根据信息正确与否，
材质的效果也将发生变化。
本书中从默认更改设置的地方有两个，这里说明的纹理设置可以在纹理编辑器进行编辑。
1撤销蒙版贴图的sRGB的勾选
使用蒙版贴图的时候，应该禁用sRGB，用实时数据处理来更改设置。
首先，想要在PBR的环境中正确显示质感时，颜色的纹理（连接基础色、自发光色的纹
理）需要设置为sRGB的基础颜色数据※，其他的纹理需要设置为实时数据。
sRGB、实时，听到这样的词会有流水线的感觉。没错，这些正是为了进行流水线作业而进
行的设置，但是没必要把它想得很难。就像刚才说得那样，将颜色信息的纹理设置为sRGB，其
他的设置为实时数据即可。
刚才说的sRGB、实时这些术语，在“卷末资料A-2 PBR基础理论”（参考P359）中有详细
说明，感兴趣的话可以参考阅读。
    其次， UE4在输入纹理时，除法线贴图和立方体贴图这些特殊纹理之外，所有的sRGB设置都可以被读取。因此，像蒙版贴图一样，连接至粗糙度、金属等的纹理中输入后，必需更改设置。
2反转法线贴图的G通道
本书中使用的法线贴图都加入了反转G通道的设置。反转G通道的设置可以通过勾选“Flip
Green Channel”来实现。
顺便提一下， UE4中输入法线贴图时，将自动被识别为法线贴图，同时也将自动运行法线
贴图专用的压缩和撤销sRGB的勾选等设置。
    在UE4中读取法线贴图，使其应用于静态网格体等时，会有人想到“法线贴图反转”。
法线贴图可以从各种软件“烘焙”而来（译者注：烘焙贴图是将模型与模型之间的光影关
系通过图片的形式转换出来的贴图，将这种贴图应用在模型上，可以达到以假乱真的效果），但
是很多软件与UE4的坐标操作方向不同，因此有时法线贴图会反转。
这时，请勾选“Flip Green Channel”。在Photoshop中也有反转G通道方向的方法，但是因为
需要进行烘焙（bake）调整等修改操作，所以在此并不推荐。
6-3 制作使用纹理的材质
6.3.1 粘贴基础颜色贴图
下面我们开始制作使用了纹理的材质。使用在6.2节“准备工作”中确认的三个砖块
（block）纹理来制作block材质吧。
1制作材质
从内容浏览器中选择“Material”文件夹。在文件夹中单击鼠标，选择“材质”，制作材质
因为是使用了墙壁的砖块纹理的材质，所以输入“M_Brick”。