Materiały PBR: jak tworzyć i dostosowywać w Unreal Engine 5

Spis treści:

• Czym jest PBR?
• Kluczowe elementy PBR, które wpływają na materiały w grafice 3D
• Tworzenie tekstur PBR na podstawie fotografii
• Przewodnik krok po kroku po tworzeniu tekstur PBR w Materialize
• Proces importowania materiałów do Unreal Engine 5
• Tworzenie materiału PBR z teselacją nanitów w Unreal Engine 5.4
• Wnioski
• Zasoby i linki do materiałów na PBR

Podczas tworzenia realistycznej grafiki 3D ważnym aspektem jest interakcja światła z różnymi powierzchniami. Na przykład, jak odróżnić surowe drewno od deski pokrytej klejem do drewna? W tym miejscu pojawiają się materiały PBR (Physically Based Rendering), zapewniające dokładne odwzorowanie właściwości różnych materiałów. Materiały te uwzględniają takie parametry, jak odbicie, załamanie i faktura powierzchni, co pozwala na wysoki stopień realizmu wizualizacji. Wykorzystanie materiałów PBR w modelowaniu 3D pozwala artystom tworzyć bardziej wiarygodne sceny, zwracając uwagę na szczegóły i poprawiając percepcję obiektów w przestrzeni wirtualnej.

W tym artykule przeanalizujemy kluczowe aspekty tego tematu. Poznasz najważniejsze elementy i otrzymasz praktyczne zalecenia dotyczące ich zastosowania. Skoncentrujemy się na znaczeniu i istotności omawianych zagadnień, a także zaproponujemy skuteczne strategie ich rozwiązania. Ten tekst będzie przydatnym źródłem wiedzy dla każdego, kto chce pogłębić swoją wiedzę i poprawić umiejętności w tej dziedzinie.

• Czym jest PBR i jak działa?
• Jak używać PBR do tworzenia materiałów;
• Jak konwertować zdjęcia na tekstury i generować mapy w Materialize;
• Proces tworzenia materiału PBR w Unreal Engine 5 przy użyciu szablonu;
• Jak działa mapa przemieszczeń w Unreal Engine 5;
• Nowe funkcje teselacji nanitów w Unreal Engine 5.4;
• Zalety i wady korzystania z materiałów PBR;
• Polecane źródła do dalszej nauki.

Czym jest PBR?

PBR (Physically Based Rendering) to technologia, która umożliwia shaderom i renderowaniu interakcję z materiałami w oparciu o prawa fizyki. Technologia PBR jest wykorzystywana przede wszystkim do uzyskania fotorealistycznej grafiki, ale może być również stosowana w projektach stylizowanych. W takich przypadkach PBR pomaga uwypuklić cechy materiałów w różnych warunkach oświetleniowych, dodając głębi i realizmu doznaniom wizualnym. Wykorzystanie PBR pozwala na tworzenie bardziej szczegółowych i wiarygodnych obrazów w grach i animacjach, a także w wizualizacjach architektonicznych, co czyni ją niezbędnym narzędziem we współczesnej sztuce cyfrowej. Materiały PBR, czyli materiały do ​​renderowania oparte na fizyce, odgrywają kluczową rolę w osiąganiu fotorealizmu w grafice 3D. Umożliwiają one uzyskanie realistycznego wyglądu obiektów trójwymiarowych poprzez symulację fizycznych właściwości materiałów, takich jak odbicie, załamanie światła i tekstura. Wykorzystanie materiałów PBR zapewnia wysoką jakość renderowania, co czyni je niezbędnymi we współczesnych projektach z zakresu grafiki komputerowej, wizualizacji architektonicznej i gier wideo. Zrozumienie, jak działają materiały PBR, otwiera nowe możliwości dla projektantów i artystów dążących do tworzenia jak najbardziej realistycznych obrazów.

W grafice 3D używa się terminu PBS (physical based shading), który odnosi się do cieniowania opartego na zasadach fizyki. Oba terminy, PBR (physical based rendering) i PBS, opisują właściwości fizyczne obiektów, ale PBS odnosi się głównie do shaderów tekstur, podczas gdy PBR koncentruje się bardziej na procesach renderowania i oświetlenia. To rozróżnienie jest ważne dla zrozumienia, jak materiały oddziałują ze światłem w środowisku cyfrowym, co pozwala na bardziej realistyczne wizualizacje.

Renderowanie w silnikach takich jak Cycles (Blender) i Unreal Engine 5 symuluje fizykę świata rzeczywistego, w tym interakcję światła z powierzchniami. Prawa fizyki obowiązujące w rzeczywistości pozostają niezmienne, podobnie jak właściwości materiałów. Oświetlenie może być różne – od twardego do rozproszonego – i obejmować również światło kolorowe, ale materiały zachowują swoje właściwości fizyczne. Umożliwia to tworzenie wysoce realistycznych scen, w których interakcja światła i materiałów dokładnie odzwierciedla procesy fizyczne, co jest kluczowym aspektem nowoczesnego renderowania 3D.

Materiały PBR zapewniają realistyczne wyświetlanie obiektów w grafice 3D, zachowując ich właściwości w różnych warunkach oświetleniowych. To znacznie zwiększa poziom realizmu i autentyczności wizualnej, czyniąc je niezbędnymi w nowoczesnych wizualizacjach i projektach gier.

Kluczowe elementy PBR wpływające na materiały w grafice 3D

Odbicie światła na obiektach 3D jest determinowane przez charakterystykę powierzchni. Tekstury matowe i błyszczące tworzą różne efekty wizualne: powierzchnie matowe zapewniają odbicie rozproszone, a błyszczące – odbicie lustrzane. Odbicie lustrzane, zgodnie z prawem odbicia, tworzy jasne refleksy, które zmieniają się w zależności od kąta patrzenia obserwatora. Aby zoptymalizować te parametry wizualne w grafice 3D, stosuje się mapy Specular i Metallic. Mapy te pozwalają precyzyjnie dostosować poziom odbicia i metalicznego połysku, co znacznie poprawia realizm obrazów i umożliwia tworzenie bardziej szczegółowych modeli 3D.

Model oświetlenia Lamberta, stosowany w przypadku powierzchni matowych, ma ograniczone możliwości uwzględnienia ważnych aspektów, takich jak chropowatość i gładkość materiałów. Aby uzyskać bardziej realistyczne odwzorowanie tych cech w grafice 3D, stosuje się dodatkowe tekstury, takie jak mapy połysku i mapy chropowatości. Mapy te dokładniej symulują interakcję światła z powierzchniami, zapewniając głębsze i bardziej szczegółowe postrzeganie obiektów. Zastosowanie takich technik znacząco poprawia jakość wizualną i wiarygodność renderów 3D, co jest szczególnie ważne w takich dziedzinach jak gry wideo i animacja.

Wykład Andrew Price'a zawiera szczegółowe omówienie procesów rzutowania promieni, które są ważnym aspektem tworzenia fotorealistycznej grafiki 3D. Dzieli się on przydatnymi wskazówkami i technikami, które pomogą początkującym opanować ten złożony, ale ekscytujący proces. Jeśli chcesz poprawić swoje umiejętności modelowania 3D i osiągnąć wysoki stopień realizmu w swoich projektach, koniecznie zapoznaj się z jego materiałami.

Kiedy światło oddziałuje z niejednorodnymi lub półprzezroczystymi powierzchniami, może zostać pochłonięte lub rozproszone. Ten proces zmniejsza intensywność światła i przekształca je w energię cieplną. Gdy światło jest rozproszone, jego kierunek staje się chaotyczny, ale ogólna intensywność pozostaje taka sama. Zjawisko to można zaobserwować w półprzezroczystych liściach drzew. W grafice 3D efekt ten nazywa się rozpraszaniem podpowierzchniowym (SSS), co pozwala na bardziej realistyczne renderowanie materiałów takich jak skóra, wosk czy marmur. Rozpraszanie podpowierzchniowe odgrywa kluczową rolę w tworzeniu wizualnie wiarygodnych obrazów, ponieważ dodaje obiektom głębi i złożoności tekstury.

Przezroczyste materiały, w tym szkło i woda, mają zdolność przepuszczania światła. Jednak obecność cząsteczek, takich jak brud, zmniejsza poziom przezroczystości i zwiększa rozpraszanie światła. Wpływa to na jakość wizualną i może mieć kluczowe znaczenie w wielu dziedzinach, od optyki po produkcję. Aby zachować wysoką przezroczystość i zminimalizować rozpraszanie światła, konieczne jest regularne czyszczenie powierzchni materiałów transparentnych z zanieczyszczeń.

W modelowaniu 3D mapy grubości i mapy przezierności odgrywają kluczową rolę w oddawaniu właściwości absorpcyjnych i rozpraszających światła. Korzystanie z tych map znacznie poprawia realizm wizualizacji, umożliwiając głębsze postrzeganie materiałów i ich interakcji z oświetleniem. Prawidłowe skonfigurowanie map grubości i przezroczystości pomaga tworzyć efekty, dzięki którym obiekty wyglądają bardziej żywo i naturalnie.

Załamanie światła to proces, w którym kierunek promienia światła zmienia się podczas przechodzenia z jednego ośrodka optycznego do drugiego. Zjawisko to można zaobserwować na przykład jako zniekształcony obraz na powierzchni wody. W grafice 3D współczynnik załamania światła (IOR) odgrywa kluczową rolę, określając stopień załamania światła w zależności od właściwości materiału. Prawidłowe wykorzystanie współczynnika załamania światła pozwala na realistyczne renderowanie materiałów, co jest kluczowe dla tworzenia wysokiej jakości wizualizacji w grafice komputerowej. Zrozumienie i zastosowanie IOR jest kluczowym aspektem dla artystów i projektantów dążących do wysokiego poziomu fotorealizmu.

Współczynnik załamania światła różnych materiałów można skonfigurować w silnikach gier i systemach renderujących za pomocą wartości ze specjalistycznych tabel. Parametr ten ma decydujący wpływ na obliczanie odbić i innych efektów optycznych, co pozwala na bardziej realistyczną wizualizację w grach i modelowaniu 3D. Prawidłowe ustawienie współczynnika załamania światła zapewnia dokładną interakcję światła z powierzchniami, co znacząco poprawia jakość grafiki i immersję w rozgrywce.

Współczesne systemy i silniki renderujące wykorzystują struktury oparte na prawie zachowania energii. Oznacza to, że materiały nie mogą odbijać więcej światła niż otrzymują. Tę cechę można dodatkowo dostosować w oprogramowaniu, co pozwala na bardziej realistyczne wyświetlanie obiektów w środowisku cyfrowym. Optymalizacja właściwości odblaskowych materiałów odgrywa kluczową rolę w tworzeniu wysokiej jakości grafiki i efektów wizualnych.

Tworząc materiały PBR, artysta musi określić, czy powierzchnia będzie metaliczna, czy niemetaliczna. W przypadku wyboru powierzchni metalicznej należy wziąć pod uwagę kilka kluczowych aspektów. Niezbędne jest prawidłowe skonfigurowanie albedo, współczynnika odbicia i chropowatości materiału. Metale charakteryzują się wysokim współczynnikiem odbicia, co wymaga precyzyjnych wartości odbicia. Dodatkowo należy uwzględnić kolor metalu i jego interakcję ze światłem otoczenia. Zrozumienie tych aspektów pozwoli Ci stworzyć realistyczny materiał PBR, który będzie realistycznie odzwierciedlał światło i cienie oraz wchodził w interakcję z innymi obiektami w scenie.

• Obróbka mechaniczna – nieobrobione metale zachowują się jak dielektryki.
• Malowanie – metal pod warstwą farby traci swoje właściwości metaliczne, ale z łuszczącą się farbą może łączyć cechy obu typów.
• Ekspozycja na czynniki środowiskowe – korozja i zanieczyszczenia również wpływają na tekstury i właściwości materiału.

Obrobione metale mają zdolność odbijania światła w 100%, podczas gdy metale nieżelazne absorbują światło o różnych częstotliwościach. Na przykład złoto pochłania światło niebieskie, co nadaje mu żółtawy odcień. Dlatego podczas tworzenia materiałów PBR zamiast kolorowych map rozproszenia stosuje się shadery kolorów bazowych. Pozwala to na dokładniejsze renderowanie właściwości wizualnych materiałów i uzyskanie realistycznego wyglądu obiektów 3D. Wybór odpowiednich shaderów i tekstur jest kluczem do tworzenia wysokiej jakości grafiki w nowoczesnych wizualizacjach.

Nowoczesne technologie tworzenia powierzchni metalowych coraz częściej wykorzystują podejście oparte na kolorze bazowym/metalicznym/chropowatości. Ta metoda znacznie upraszcza proces pracy i pozwala na efektywne wykorzystanie zasobów. Zastosowanie tej techniki pozwala na dokładniejsze odwzorowanie właściwości metalu i poprawia jakość wizualną gotowych materiałów. Takie podejście ułatwia również regulację parametrów, co czyni je popularnym wśród projektantów i programistów zajmujących się modelowaniem 3D i grafiką.

Na powierzchniach niemetalicznych światło ulega załamaniu, rozpraszaniu i pochłanianiu, co zależy od albedo danego materiału. Albedo określa stopień odbicia światła, a efekt Fresnela odgrywa w tym procesie znaczącą rolę, ponieważ opisuje, jak kąt padania światła wpływa na jego odbicie od powierzchni. Zrozumienie tych właściwości optycznych jest kluczowe dla różnych dziedzin, w tym architektury, designu i fotoniki. Właściwe zastosowanie wiedzy o załamaniu i odbiciu światła pozwala zoptymalizować oświetlenie i poprawić percepcję wizualną obiektów.

W przypadku niemetali współczynnik odbicia F0 waha się od 0,02 do 0,05, natomiast dla metali od 0,5 do 1,0. W większości systemów renderujących wartość F0 jest obliczana automatycznie na podstawie określonych współczynników załamania. Pozwala to na bardziej realistyczne wyświetlanie materiałów w modelach 3D, co jest szczególnie ważne w grafice komputerowej i wizualizacji. Prawidłowy dobór F0 przyczynia się do dokładnej symulacji efektów świetlnych i poprawia jakość końcowego obrazu.

Wiele programów oferuje narzędzia z predefiniowanymi szablonami dla różnych typów treści, co znacznie upraszcza proces ich tworzenia. Korzystanie z takich szablonów pozwala skrócić czas projektowania i poprawić jakość materiałów, zapewniając ich zgodność z nowoczesnymi standardami.

Tworzenie tekstur PBR z fotografii

Współcześni artyści 3D mogą korzystać z różnorodnych gotowych materiałów PBR dostępnych na różnych platformach. Aby jednak nadać swoim projektom unikatowego charakteru, tworzenie oryginalnych materiałów na podstawie własnych fotografii to doskonałe rozwiązanie. Proces ten nie jest tak skomplikowany, jak mogłoby się wydawać, ale nadal wymaga uwagi na kilka ważnych aspektów. Tworzenie unikalnych materiałów PBR pozwoli Ci się wyróżnić i sprawi, że Twoje modele 3D będą bardziej wyraziste i zapadające w pamięć. Korzystanie z własnych zdjęć nie tylko doda osobistego charakteru, ale także zapewni większą kontrolę nad teksturami i detalami, znacząco podnosząc jakość Twojej pracy.

Nie ma znaczenia, jaką powierzchnię fotografujesz — czy to korę drzewa, ziemię, czy ceglaną ścianę. Aby uzyskać wysokiej jakości zdjęcia, zaleca się fotografowanie w pochmurny dzień, ponieważ zapewnia to miękkie i równomierne oświetlenie. W słoneczne dni najlepiej robić zdjęcia w cieniu, aby uniknąć prześwietlenia i ostrych cieni. Podczas fotografowania w pomieszczeniach ważne jest zapewnienie rozproszonego oświetlenia za pomocą lamp, co pomoże uzyskać bardziej naturalny i atrakcyjny efekt wizualny. Prawidłowe oświetlenie odgrywa kluczową rolę w fotografii, więc zwróć na nie szczególną uwagę.

Aby zapobiec zniekształceniom, ważne jest trzymanie aparatu pod kątem prostym do obiektu. Użycie statywu i obiektywu 50 mm znacznie poprawi klarowność i szczegółowość obrazu. Jeśli fotografujesz smartfonem, ustaw aparat w trybie jak najbardziej zbliżonym do 50 mm. Upewnij się również, że tekstury PBR są ustawione na wysoką rozdzielczość, aby zapewnić najlepszą jakość renderowania.

Aby ustawić ostrość na 50 mm na iPhonie, otwórz tryb aparatu na ekranie i przytrzymaj przycisk zoomu. Przesuń suwak do wartości 2,2. Ta funkcja jest dostępna dla modeli iPhone'a z podwójnym i potrójnym aparatem.

Po zrobieniu zdjęcia należy je przetworzyć w edytorze graficznym, takim jak Photoshop. Ten proces obejmuje kilka kluczowych kroków. Na początku ważne jest dostosowanie kolorystyki i oświetlenia obrazu, aby uzyskać pożądany nastrój. Następnie należy wykadrować i wyprostować obraz, aby poprawić kompozycję. Warto również zwrócić uwagę na usunięcie niepożądanych elementów i poprawę ostrości obrazu. Ostatnim krokiem jest zapisanie przetworzonego zdjęcia w odpowiednim formacie, co zapewni jego optymalizację pod kątem publikacji w internecie. Prawidłowa obróbka zdjęcia w Photoshopie może znacznie poprawić jakość treści wizualnej i uczynić ją bardziej atrakcyjną dla odbiorców.

• Użyj narzędzia do kadrowania, aby określić obszar obrazu, na którym ma zostać nałożona tekstura. Zalecany rozmiar to 2K (2048×2048 pikseli).
• W przypadku materiałów PBR najlepiej użyć mapy Albedo, unikając nadmiernie jasnych lub ciemnych obszarów. Nawet przy pochmurnej pogodzie ciemne obszary (takie jak pęknięcia lub szwy) należy nieco rozjaśnić w edytorze.

• Jeśli planujesz zastosować teksturę kafelkową, postaraj się zminimalizować liczbę unikalnych szczegółów, takich jak duże pęknięcia lub widoczne rysy, aby uniknąć nienaturalnego wyglądu tekstury na dużych powierzchniach. Aby usunąć takie szczegóły w programie Photoshop, zaznacz obszar narzędziem Lasso, naciśnij klawisze Shift + F5, wybierz opcję Uwzględnianie zawartości i potwierdź czynność.

• Aby uzyskać płynną teksturę, dokonaj zmian w Photoshopie lub użyj innych programów, takich jak PixPlant lub Materialize.

Używając powstałej tekstury, możesz stworzyć zestaw map technicznych za pomocą różnych programów. Popularne narzędzia do tego celu to Substance 3D, Autodesk Mudbox i ShaderMap. W tym artykule szczegółowo przyjrzymy się procesowi tworzenia tekstur za pomocą darmowego oprogramowania Materialize, idealnego dla początkujących. To narzędzie jest łatwe w użyciu i pozwala szybko opanować podstawy teksturowania, dzięki czemu jest doskonałym wyborem dla osób, które dopiero zaczynają przygodę z modelowaniem 3D.

Przewodnik krok po kroku dotyczący tworzenia tekstur PBR w Materialize

Materialize oferuje intuicyjny interfejs do tworzenia tekstur PBR. Pasek boczny zawiera ramkę 3D z płaszczyzną, umożliwiającą użytkownikom wizualizację zmian w materiale w czasie rzeczywistym. W lewym górnym rogu znajdują się okna do ładowania map i narzędzi do wykonywania różnych operacji. Dzięki temu narzędziu użytkownicy mogą łatwo i sprawnie tworzyć tekstury, znacznie upraszczając proces tworzenia obiektów i scen 3D.

• P (Wklej) – wstaw obraz ze schowka;
• C (Kopiuj) – skopiuj;
• O (Otwórz) – otwórz plik;
• S (Zapisz) – zapisz obraz.

U dołu interfejsu znajdują się przyciski umożliwiające wykonywanie kluczowych czynności. Te elementy sterujące zapewniają wygodny dostęp do kluczowych funkcji, poprawiając komfort użytkowania.

• Szybki zapis — szybki zapis;
• Podgląd — podgląd;
• Edytuj — otwiera edytor ustawień tekstur;
• Wyczyść — usuwa mapę.

Zacznijmy od załadowania mapy albedo do slotu Mapa rozproszenia. Po załadowaniu można dalej edytować teksturę w sekcji Edycja. Na przykład można użyć suwaka Usuń cień, aby rozjaśnić ciemne obszary bez konieczności korzystania z Photoshopa. Pozwala to szybko i skutecznie poprawić jakość wizualną tekstury, co jest szczególnie przydatne w modelowaniu i renderowaniu 3D. Prawidłowa praca z albedo i cieniami pomaga tworzyć bardziej realistyczne obrazy i zwiększa ogólny poziom szczegółowości w projektach.

Aby wygenerować mapę wysokości do wykorzystania jako mapa przemieszczeń, kliknij przycisk „Generuj” w oknie mapy wysokości. Program automatycznie utworzy teksturę na podstawie oryginalnej lub zmodyfikowanej mapy dyfuzji. ​​Poprawi to szczegółowość modeli i poprawi ich jakość wizualną w przestrzeni 3D.

Jasne obszary na mapie reprezentują kształty wypukłe, dlatego należy zadbać o to, aby ustawienia nie wpływały na wgłębienia. Unikaj ostrych kontrastów między ciemnymi i jasnymi obszarami, aby uniknąć niepożądanych efektów wizualnych. Aby sprawdzić poprawność ustawień, zaleca się skorzystanie z opcji „Pokaż cały materiał”, która zapewni prawidłowe wyświetlanie wszystkich elementów.

Utwórz mapę normalnych, korzystając z predefiniowanych szablonów optymalizacji powierzchni, w tym opcji takich jak Domyślna, Gładka, Wyrazista i Średnia. Pomoże to poprawić jakość wizualną modelu 3D poprzez dodanie szczegółów i głębi, a także zapewnienie realistycznego oświetlenia i cieni. Użycie odpowiednich szablonów mapy normalnych to kluczowy krok w procesie teksturowania, znacznie zwiększając poziom szczegółowości i realizmu pracy.

Do tworzenia cieniowania w modelach 3D zaleca się użycie mapy okluzji otoczenia (AO Map). Mapa ta skutecznie poprawia wizualizację, dodając scenom głębi i realizmu. Korzystanie z mapy AO pozwala na bardziej naturalną interakcję światła i cienia, co nadaje obiektom objętość i szczegółowość. Stosując mapy okluzji, możesz znacząco poprawić ogólną jakość renderowania i zwiększyć poziom realizmu obrazów.

Podczas obróbki drewna wymagana jest mapa specular. Jednak w tym przypadku wystarczy użyć mapy gładkości, aby uzyskać pożądany efekt. Zapewni to realistyczne przedstawienie tekstury i poprawi wizualne cechy materiału.

Nasza recenzja kończy się mapą krawędzi, która ma na celu uwypuklenie drobnych szczegółów powierzchni. Ta mapa podkreśla tekstury i uwydatnia cechy wizualne, dzięki czemu obiekty stają się bardziej realistyczne i ekspresyjne. Użycie mapy krawędzi w projekcie pomoże uzyskać głębię i przejrzystość, co jest szczególnie ważne w modelowaniu i wizualizacji 3D.

Materiał jest gotowy do eksportu. Wybierz żądany format pliku, na przykład PNG, i kliknij przycisk „Zapisz projekt”, aby zapisać zestaw obrazów w określonym folderze.

Materialize oferuje płynne narzędzie do tworzenia tekstur, które znacznie upraszcza proces pracy z grafiką. Aby rozpocząć, otwórz menu „Mapa kafelków” i wybierz liczbę kafelków potrzebnych do tekstury. Parametry „Nakładanie X” i „Nakładanie Y” umożliwiają przesunięcie krawędzi obrazu, co pomaga uzyskać bardziej naturalne przejścia między kafelkami. Dodatkowo, ustawienie „Opadanie krawędzi” wygładza połączenia, co jest szczególnie przydatne w przypadku wzorów geometrycznych, pomagając uniknąć ostrych granic i stworzyć wrażenie ciągłości. Za pomocą tych narzędzi możesz łatwo tworzyć wysokiej jakości, profesjonalne tekstury idealne do Twoich projektów.

Aby ocenić rezultat, przenieś zestaw tekstur do Unreal Engine 5. Strona internetowa Materialize oferuje shadery dla Unreal Engine, które pomogą Ci utworzyć materiał z próbki. Korzystanie z tych shaderów poprawi jakość wizualną Twoich projektów i przyspieszy proces tworzenia materiałów.

Podczas ładowania zasobów Materialize z rozszerzeniem .uasset, musisz skopiować wszystkie foldery bezpośrednio do katalogu „Content” swojego projektu. Unikaj przeciągania i upuszczania plików do przeglądarki treści, ponieważ może to prowadzić do błędów lub nieprawidłowego działania zasobów. Prawidłowa metoda ładowania zapewni stabilność i funkcjonalność Twojego projektu.

Proces importowania materiałów w Unreal Engine 5

Unreal Engine 5 (UE5) oferuje potężne narzędzia do tworzenia i dostosowywania materiałów, które mogą znacznie poprawić jakość wizualną Twojego projektu. Zacznij od otwarcia projektu i utworzenia nowego materiału. Aby to zrobić, wczytaj tekstury do przeglądarki treści, przenosząc je wcześniej do folderu „Content” na dysku twardym. Następnie zaimportuj zasoby za pomocą Materialize. Prawidłowe użycie materiałów w UE5 nie tylko poprawia wygląd, ale także pomaga tworzyć bardziej realistyczne i interaktywne środowiska.

W folderze Shaders znajdź materiał Materialize_Standard_Displace i otwórz jego graf materiałów. Zaznacz cały łańcuch węzłów, skopiuj go (Ctrl + C) i wklej do edytora własnego materiału. Upewnij się, że wygenerowane mapy są połączone z odpowiednimi węzłami, zgodnie z nazwami tekstur. Zapewni to prawidłowe wyświetlanie materiału i jego właściwości w projekcie.

Aby zoptymalizować strukturę materiału, możesz go uprościć bez utraty efektu końcowego. Jeśli Twój materiał obejmuje kafelkowanie, zastąp lewy link parametru węzłami TexCoordinate i UV Tiling. W UV Tiling określ liczbę powtórzeń obrazu. Połącz te elementy z węzłem Multiply, który następnie zostanie połączony ze wszystkimi slotami UV tekstur. Takie podejście pozwala na efektywne zarządzanie teksturami i poprawia wydajność projektu.

W tym materiale brakuje tekstury Metallic Map. Pamiętaj o ustawieniu wartości dla shadera metalu, tworząc węzeł stałej z parametrem 1 i łącząc go z shaderem metalu. Jest to ważne dla uzyskania poprawnego wizualnego wyświetlania materiałów w projekcie.

Wraz z wprowadzeniem technologii Nanite, używanie mapy wysokości jako mapy przemieszczeń stało się przestarzałe. Zaleca się usunięcie odpowiedniego łańcucha węzłów i mnożnika tekstury. Chociaż mapa wysokości nadal może być używana jako mapa wysokości, lepiej jest użyć systemu geometrii UE5, aby dokładniej pokazać rzeźbę materiału. Po wprowadzeniu wszystkich zmian kliknij „Zastosuj”. i zapisz materiał.

Aby ocenić renderowanie materiału w scenie z oświetleniem Skylight, utwórz prymityw, taki jak cylinder, w trybie symulacji. W menu wybierz opcję „Remesh”. i zwiększ liczbę trójkątów. Nie martw się dużą liczbą wielokątów, ponieważ geometrię można zoptymalizować w kolejnych krokach. Przeciągnij utworzony materiał na nowy obiekt lub dodaj go podczas tworzenia siatki. Pozwoli Ci to dokładniej ocenić interakcję materiału z oświetleniem sceny i uzyskać pożądany efekt wizualny.

Użyj narzędzia Przemieszczanie w sekcji Deformacja w trybie Modelowanie. Ustaw Typ Przemieszczania na Mapa Tekstur 2D i przenieś mapę do slotu Mapa Przemieszczania. Pozwoli to na efektywną kontrolę deformacji obiektów za pomocą map tekstur, co znacznie poprawi jakość renderowania i szczegółowość modeli.

Dostosuj kluczowe parametry mapy przemieszczenia, w tym Intensywność Przemieszczania i Wartość Bazową Mapy Przemieszczania, aby uzyskać pożądany relief. Należy pamiętać, że nadmierne przesunięcie może powodować zniekształcenia geometryczne, dlatego wartości należy dobierać ostrożnie i z dbałością o szczegóły. Prawidłowe ustawienie tych parametrów pozwoli Ci stworzyć wysokiej jakości, realistyczną rzeźbę terenu, która poprawi ogólny wygląd Twojego projektu.

Po edycji parametrów należy zoptymalizować siatkę za pomocą funkcji Uprość w menu modelowania. Następnie należy otworzyć właściwości utworzonej siatki statycznej i włączyć opcję Włącz obsługę nanitów. Aby poprawić jakość wyświetlania i wydajność projektu.

Alternatywną metodą dostosowywania geometrii jest utworzenie dynamicznej siatki za pomocą Blueprints. Takie podejście zapewnia wysoki stopień elastyczności ustawień i pozwala na precyzyjniejsze dopasowanie geometrii do konkretnych wymagań projektu. Wykorzystanie Blueprints do dynamicznych siatek usprawnia proces rozwoju i zwiększa wydajność pracy z obiektami 3D.

Opracowaliśmy materiał PBR (Prawa i Drewno) wykorzystując fotografię jako bazę. Materiał ten został nałożony na prosty obiekt, demonstrując jego realistyczne właściwości. Dzięki nowoczesnym narzędziom geometrycznym w silniku Unreal Engine 5 udało nam się skutecznie podkreślić niejednorodność powierzchni materiału, nadając obiektowi bardziej naturalny i atrakcyjny wygląd. Wykorzystanie takich technologii otwiera nowe horyzonty w tworzeniu wysokiej jakości wizualizacji i materiałów w projektowaniu gier.

Tworzenie materiału PBR z teselacją nanitów w Unreal Engine 5.4

Wraz z wydaniem wersji 5.4, Unreal Engine 5 dodał obsługę rosyjskiego interfejsu. Mimo to wielu użytkowników może nie spieszy się z aktualizacją swoich projektów lub zmianą ustawień językowych. W tym artykule przedstawiamy rosyjskie nazwy funkcji wraz z ich angielskimi odpowiednikami dla wygody użytkownika. Jeśli nazwa funkcji nie została jeszcze przetłumaczona, zostanie podana oryginalna angielska nazwa. Ułatwi to programistom komfortową pracę z silnikiem, niezależnie od języka interfejsu.

Najnowsza wersja silnika gry wprowadza innowacyjną technikę teselacji nanitów z wykorzystaniem map przemieszczeń. Technologia ta zapewnia wysoki stopień realizmu zarówno w tworzeniu krajobrazów, jak i statycznej siatki. W tym artykule dowiesz się, jak wykorzystać tę technikę do zwiększenia realizmu materiałów PBR i tworzenia namacalnych powierzchni. Skoncentrujemy się na wykorzystaniu węzłów w Edytorze Materiałów, co wyeliminuje potrzebę trybu symulacji i usprawni proces.

Teselacja nanitów jest obecnie uważana za funkcję eksperymentalną i nie jest obsługiwana przez wszystkie karty graficzne. Nawet po spełnieniu wszystkich niezbędnych warunków mogą wystąpić sytuacje, w których statyczna siatka zniknie. Na przykład ta metoda może powodować problemy na kartach graficznych Radeon RX Vega, podczas gdy działa niezawodnie na laptopach z kartą GeForce RTX 4070. Podkreśla to wagę wyboru kompatybilnego sprzętu dla optymalnej wydajności teselacji nanitów, która może znacząco wpłynąć na jakość grafiki i wydajność w grach i aplikacjach.

Na forach użytkownicy doświadczający problemów z teselacją często otrzymują zalecenia aktualizacji sterowników GPU. Jednak w praktyce to rozwiązanie nie zawsze jest skuteczne. W rezultacie można wyróżnić dwa główne kierunki działania: modernizację sprzętu lub zastosowanie tradycyjnej metody teselacji z aktywacją trybu symulacji, który nadal jest pożądany.

Zanim zaczniesz tworzyć nowe treści, ważne jest, aby wykonać kilka kroków przygotowawczych. Pomoże to zapewnić wysoką jakość treści i ich zgodność z celami SEO. Przede wszystkim należy przeanalizować grupę docelową i wybrać słowa kluczowe, które skutecznie przyciągną użytkowników. Ważne jest również zebranie informacji i zbadanie konkurencyjnych treści, aby zidentyfikować unikalne aspekty, które można wykorzystać. Na koniec ważne jest, aby nakreślić strukturę treści, aby była logiczna i łatwa do przyswojenia. Wszystkie te kroki pomogą Ci tworzyć wartościowe i skuteczne treści, które spełniają wymagania wyszukiwarek i zainteresowania czytelników.

W edytorze przejdź do zakładki Edycja i wybierz menu Wtyczki. W pasku wyszukiwania wpisz Nanite. Znajdź wtyczkę Nanite Displaced Mesh, zaznacz pole, aby ją aktywować, i uruchom ponownie edytor. Umożliwi Ci to wykorzystanie możliwości wtyczki do pracy z teksturami i modelami, poprawiając jakość graficzną Twoich projektów.

Teselacja Nanite pozostaje funkcją eksperymentalną w wersji 5.4, a użytkownicy zgłaszali potencjalne problemy podczas korzystania z niej za pośrednictwem interfejsu edytora. Aby zapewnić stabilniejszą pracę, zaleca się ręczne włączenie tej funkcji. Istnieją dwa sposoby jej włączenia, które zapewnią lepszą wydajność i niezawodność teselacji Nanite.

Aby włączyć teselację Nanite w edytorze, wprowadź polecenie r.Nanite.Tessellation 1 w konsoli silnika. Pamiętaj, że ta metoda wymaga ponownej aktywacji przy każdym uruchomieniu edytora.

Otwórz plik DefaultEngine.ini swojego projektu, znajdujący się w katalogu \unreal projects\project_name\Config. W tym pliku znajdź sekcję [/Script/Engine.RendererSettings] i dodaj następujące wiersze:

Ustawienia renderowania Nanite w Unreal Engine pozwalają kontrolować parametry teselacji. Ustawiając parametr r.Nanite.AllowTessellation na 1, włączasz teselację obiektów, co może poprawić jakość renderowania złożonych modeli. Aby włączyć teselację, należy również ustawić parametr r.Nanite.Tessellation na 1. Ustawienia te pomagają zoptymalizować grafikę i zwiększyć szczegółowość obiektów w grze lub aplikacji. Prawidłowa konfiguracja tych ustawień może znacząco wpłynąć na wydajność i jakość obrazu, co jest szczególnie ważne w przypadku nowoczesnych gier wideo i projektów wizualnych.

Wróć do edytora i wybierz siatkę, do której zostanie zastosowany nowy materiał. W tym przykładzie będziemy kontynuować pracę z pniem drzewa omówionym w poprzednim rozdziale, ale dla celów demonstracyjnych użyjemy siatki cylindrycznej (Shape_Cylinder) z pakietów Starter Content. Pozwoli nam to jaśniej zademonstrować proces nakładania materiałów na różne obiekty.

Utwórz folder w Przeglądarce zawartości dla nowego zasobu oraz osobny folder dla tekstur. Użyjemy tego samego zestawu tekstur drewna wygenerowanego wcześniej. Pamiętaj, że zestaw musi zawierać mapę odpowiednią do przemieszczenia. Oprócz mapy przemieszczeń (Displacement Map) możesz używać map wysokości lub paralaksy, a także specjalistycznych map z zaszyfrowanymi kanałami RGB, często używanych w grach i zasobach Quixel. Upewnij się, że tekstury spełniają wymagania projektu, aby uzyskać najlepsze rezultaty wizualne.

Utwórz nowy materiał i otwórz wykres materiału (Material Graph). Po aktywacji wtyczki eksperymentalnej w głównym węźle pojawi się nowy slot przemieszczenia (Displacement). Utwórz prostą strukturę materiału, łącząc tekstury z odpowiednimi slotami, tak jak w przypadku normalnego zespołu materiałów. Połącz slot mapy wysokości ze slotem przemieszczenia (Displacement), który jest domyślnie wyłączony. Aby aktywować ten slot, przejdź do sekcji Szczegóły materiału, kliknij prawym przyciskiem myszy w polu wykresu, wpisz „Nanite”, a następnie w pasku wyszukiwania zaznacz pola wyboru obok opcji „Włącz teselację” i „Używane z nanitem”. Dzięki temu materiał będzie działał poprawnie w technologii Nanite i uzyskasz wysokiej jakości renderowanie w swojej scenie.

Bezpośrednio nad wymienionymi opcjami znajdują się ustawienia przesunięcia: parametr Magnitude odpowiada za intensywność, a parametr Center za wartość środkową punktu na mapie wysokości, która może się zmieniać w zakresie od 0 do 1. Aby uprościć proces ustawiania tych parametrów, zaleca się utworzenie „Material Instance” (Instancji materiału) i zastosowanie jej do wybranej siatki statycznej. Wybierz siatkę, kliknij dwukrotnie ikonę obiektu w kategorii „Siatka statyczna”, otwórz jego właściwości w sekcji „Szczegóły” i włącz opcję „Włącz obsługę nanitów”. Po zapisaniu zasobu wróć do sceny, a zauważysz, że kontury statycznej siatki stały się bardziej widoczne.

Aby uzyskać maksymalny efekt, otwórz wystąpienie materiału i w sekcji Szczegóły Aktywuj opcję „Skalowanie przemieszczenia”. Dostosuj wartości parametrów, aż uzyskasz pożądany rezultat. Poprawi to jakość wizualizacji i pozwoli uzyskać bardziej realistyczny wygląd tekstur.

Aby poprawić teksturę obiektu w modelowaniu 3D, można użyć węzła „Współrzędne tekstury”. Łącząc go z mapami, można zmniejszyć skalę tekstury na powierzchni obiektu. Zaleca się również stosowanie zmiennych do różnych parametrów materiałów, co zapewni wygodniejszą i elastyczniejszą kontrolę właściwości w czasie rzeczywistym. Pozwoli to uzyskać dokładniejsze i wysokiej jakości rezultaty podczas pracy z teksturami i materiałami.

Metoda tworzenia materiału PBR za pomocą przemieszczenia jest prosta, ale jej dokładność może być ograniczona. Tekstury kafelkowe mogą tworzyć artefakty na obiektach w miejscach połączeń UV, co negatywnie wpływa na ogólny wygląd materiału, zwłaszcza na relief generowany za pomocą przemieszczenia nanitów. Aby rozwiązać ten problem, zaleca się zastosowanie podejścia z węzłami WorldAligned, które umożliwiają rzutowanie tekstury na modele statyczne. Chociaż graf staje się bardziej złożony, węzły WorldAlignedTexture (takie jak Normal, Reflection i inne) można połączyć nie bezpośrednio z teksturą, ale za pośrednictwem węzłów TextureObject lub TextureObjectParameter (dla instancji materiału). Pozwala to dodać niezbędne mapy i poprawia jakość wizualną materiału PBR.

Wnioski

Metodologia przedstawiona w tym przewodniku nie jest wyczerpująca. Dokładne przestudiowanie tematu tworzenia materiałów PBR pozwala na opracowanie unikalnego podejścia, które będzie pasować do specyfiki Twojego projektu. Kluczowym aspektem jest to, że właściwości powierzchni takich materiałów powinny dokładnie odzwierciedlać rzeczywiste prototypy w różnych warunkach oświetleniowych. Zapewnia to wysoki poziom realizmu i pomaga tworzyć bardziej przekonujące wizualizacje. Podczas tworzenia materiałów PBR ważne jest uwzględnienie interakcji światła i powierzchni, aby osiągnąć maksymalną wierność obrazów cyfrowych.

Materiały PBR, czyli materiały do ​​renderowania oparte na fizyce, znacznie zwiększają poziom realizmu w grafice komputerowej. Ta metoda pozwala na dokładniejsze wyświetlanie światła i tekstur, co sprawia, że ​​obrazy są bardziej wiarygodne. Należy jednak wziąć pod uwagę zarówno zalety, jak i wady korzystania z materiałów PBR. Do głównych zalet należą lepsze oświetlenie, precyzyjna interakcja z otoczeniem oraz możliwość tworzenia wysokiej jakości renderów. Wadami mogą być jednak zwiększone wymagania obliczeniowe i trudności w konfiguracji materiałów. Dlatego wybierając materiały PBR do projektu, należy dokładnie przeanalizować ich wpływ na wydajność i jakość produktu końcowego.

• Możliwość tworzenia realistycznych zasobów 3D. Widzowie z łatwością rozpoznają powierzchnię obiektów dzięki dokładnemu odwzorowaniu właściwości materiałów; na przykład stalowy pancerz wydaje się prawdziwie metaliczny.
• Właściwości powierzchni pozostają niezmienne niezależnie od źródła światła, co zapewnia spójną jakość renderowania.
• Wszechstronność. Tekstury PBR można stosować w różnych programach i silnikach gier, co upraszcza integrację z przepływem pracy.

• Gotowe mapy zawierają już pewien zestaw danych, który jest trudny do zmienić bez dodatkowego wysiłku. Na przykład, artysta może mieć trudności z wprowadzeniem zmian w konkretnych mapach (zmniejszeniem nierówności lub zwiększeniem chropowatości), co wymagałoby przerobienia wszystkich powiązanych map.
• Pomimo wszechstronności materiałów, różne silniki i systemy renderujące mają swoje własne cechy charakterystyczne (na przykład technologie przemieszczenia w Unreal Engine 5), które mogą wymagać dodatkowych korekt shaderów. Początkującym trudno będzie stworzyć materiał od podstaw bez predefiniowanego szablonu.
• Tworzenie niestandardowych materiałów PBR wymaga teoretycznej wiedzy z zakresu fizyki oświetlenia. Błędy w obliczeniach mogą skutkować materiałami wyglądającymi nienaturalnie.

Zasoby i linki PBR

• Encyklopedia PBR Unreal Engine: Znajdź szczegółowe informacje o właściwościach fizycznych materiałów i ustawieniach shaderów tutaj.
• Oficjalny przewodnik po konfiguracji shaderów w Unreal Engine 5: Przewodnik krok po kroku po tworzeniu wysokiej jakości materiałów.
• Kurs tworzenia i konfiguracji materiałów w Unity: Przydatne lekcje dla początkujących i profesjonalistów.
• Samouczek wideo na temat shaderów w UE4 i UE5 autorstwa Braytonks3D: Szczegółowe wyjaśnienie wszystkich ustawień.
• Samouczek tworzenia materiałów w Unreal Engine 5.4 z wykorzystaniem przemieszczenia nanitów i projekcji wyrównanej do świata autorstwa O. Songa.
• Wykład na temat PBR w Blenderze autorstwa Blendera Guru: Porównanie metod pracy z materiałami.

Zalecamy zapoznanie się z dodatkowymi informacjami na ten temat. Pomoże to pogłębić wiedzę i poszerzyć zrozumienie tematu. Przygotowaliśmy materiały, które mogą być przydatne do dalszej nauki.

• Najlepsze programy do modelowania 3D: porównanie i analiza.
• Czym jest wypiekanie tekstur i jakie ma znaczenie w projektowaniu 3D?
• Zrozumienie rozwijania UV: klucz do udanego modelowania 3D.