UE5材质基础

本篇笔记着重对上篇案例教程中的材质节点编辑部分进行系统详细的总结归纳讲解。每次实践之后，都要进行一次系统的知识总结，实践上升为理论，便于更好的指导下一次实践。

首先，让我们回顾上一篇梦幻山洞教程中的材质节点架构。材质是UE场景中重要组成部分，可以直接决定了UE场景的外观。相信很多同学在跟着练习时存有很多疑惑，为什么要放这个节点，为什么要放那个节点，为什么放的这个节点设置为一维常量，为什么那个节点是三维向量，这些节点之间的逻辑关系如何，当时在制作教程时只是解释了某个操作的目的和原因，考虑到会打断操作教程致使间断感，并未展开篇幅进行系统阐述。

本篇共拆分为六大基础知识模块：材质球、常量与向量、贴图、控制器、UV和暴露参数。
当梳理完成本篇文章，脑海中关于材质节点的基础知识框架肯定会清晰很多。

1.材质球
材质球（Material）是一种非常重要的资源，它用于控制对象表面的外观和渲染效果。材质球定义了对象在渲染过程中如何与光线、阴影、相机和其他环境因素交互，从而影响其最终呈现的样子。
我们想要设置的表面属性控制、光照和阴影、特效和动态效果可以在材质球上实时预览，再把材质球拖到模型的表面进行渲染从而实现了我们想要的模型效果。

2.节点的向量与常量
存在一维常量、二维向量和三维向量这几种节点，它们分别用于多种用途，如调整材质属性、控制效果和特效等。允许手动指定数值，这些值可以直接或间接地影响着材质表面的属性和效果，从而实现更加丰富多样的视觉效果和动态特效。
这些节点是基于PBR的物理方式进行计算。PBR（Physically Based Rendering）是一种渲染技术，它旨在更加真实地模拟光照和材质的行为，以产生高度逼真的图形效果。PBR渲染技术基于物理光学原理，考虑了光照、材质、表面的物理属性和相互作用，以实现更加真实的视觉效果。

2.1一维常量节点：
定义：一维常量节点用于表示单个标量（只有一个数值）常量，通常用于控制一些单值属性，如金属度（Metallic）、粗糙度（Roughness）、透明度（Opacity）等。
作用：通过调整一维常量节点的数值，可以改变材质表面的属性，比如调整物体的金属感、光滑度、透明度等，从而影响渲染效果。

2.2二维向量节点：
定义：二维向量常量节点表示一个包含两个分量的向量，通常表示二维坐标或参数。在材质中，它可以用来控制某些需要两个值进行调整的效果，如二维偏移、纹理平铺和重复等。
作用：二维向量节点通常用于在材质中创建各种效果，比如平铺纹理、创建移动效果等。通过调整向量的分量，可以控制效果的方向、速度和规模。

2.3三维向量节点：
定义：三维向量常量节点表示一个包含三个分量的向量，通常表示三维坐标或参数。在材质中，它可以用于控制需要三个值进行调整的效果，如三维偏移、光照方向等。
作用：三维向量节点在材质中使用较广泛，可以控制对象的位置、旋转、缩放等。此外，它还可以用于计算光照效果如调整表面的法线方向来模拟凹凸效果、如本次案例的颜色等。

2.4 实操小tips：
在材质节点编辑界面，按住1同时点击鼠标左键是常量，按住2同时点击鼠标左键是二维向量，按住3左键同时点击鼠标是三维向量。
以常量调整粗糙度为例，调整数值可以通过材质球预览材质效果。如下演示，将金属度设为1，即将材质设置为纯金属材质，粗糙度数值分别为0.1和1时的材质状态如图变化。

3.贴图
3.1底色贴图
“底色贴图”通常指的是PBR材质中的"Base Color"贴图，也称为"Diffuse Color"或"Albedo"贴图。这个贴图是PBR渲染中的一个重要组成部分，用于表示物体表面的颜色和纹理。

描述了物体表面的颜色信息。它不仅仅是单一的颜色值，而是包含了红、绿、蓝三个颜色通道的纹理信息。这允许在物体表面上添加各种细节、纹理和图案，从而使物体看起来更加真实和丰富。因为RGB是混合后的效果，所以连接线时是连接到RGB节点。
如图，贴图命名后缀有diff字样。

3.2粗糙度贴图
“粗糙度贴图”（Roughness Map）是一种用于控制物体表面粗糙度的贴图。用于模拟物体表面的光滑程度。
在PBR渲染中，物体表面的粗糙度决定了光线在表面上的反射情况。粗糙度贴图通常使用灰度图像来表示，其中较亮的像素表示较光滑的表面，而较暗的像素表示较粗糙的表面。较光滑的表面会产生清晰的镜面反射，而较粗糙的表面会导致光线更加散射，产生更模糊的反射。

使用粗糙度贴图可以让开发者更加精细地控制物体的外观。例如，对于金属表面，通常会使用较低的粗糙度值，以获得光滑的反射效果，而对于非金属表面，通常会使用较高的粗糙度值，以产生更散射的反射效果，效果如2.4节中的演示图。

贴图命名后缀有rough字样。

小tips：粗糙度贴图节点与材质结果节点上面的粗糙度连接时，粗糙度贴图节点上面是以单通道连接，即R/G/B，如图。

3.3法线贴图
“法线贴图”是一种用于增强物体表面细节和视觉效果的贴图，俗称凹凸贴图。法线贴图（Normal Map）通过在像素级别上模拟物体表面的微小凹凸细节，从而使平滑表面看起来具有更多细节和真实感。

法线贴图通常使用RGB（红、绿、蓝）颜色通道来表示表面法线的方向。每个像素的法线方向信息被编码为RGB值，其中红色通道代表X轴方向，绿色通道代表Y轴方向，蓝色通道代表Z轴方向。在视觉效果上，这些颜色通道创建了一个视觉偏移即可以理解成与原凹凸表面平行的另一个不同的表面，使得表面看起来有所凹凸。

在材质中使用法线贴图时，它通常与基础颜色贴图（Base Color）一起使用。法线贴图可以与基础颜色贴图相结合，以增强物体表面的细节，例如皮肤上的皱纹、岩石上的凹凸纹理、金属表面的螺纹等等。通过法线贴图的应用，可以在游戏和虚拟场景中实现更逼真的表面效果，而无需实际改变模型的几何形状。

贴图命名中后缀一般含有nor字样，即normal。

4.控制器
在节点编辑器中，按住M键再按鼠标左键，便出现Multiply节点，可以将两个节点数值进行相乘，之后该控制器可以将结果输出到节点结果节点中，如图。

5.UV
“UV节点”是材质编辑器中的一种节点，用于获取物体表面上的UV坐标信息。UV节点允许在材质中访问模型表面上的纹理坐标信息。这些UV坐标表示了纹理在物体表面上如何映射，从而使纹理正确贴合在模型上。可以理解为贴图空间大小，UV值越大，贴图密度越高。

如上篇文章中，我们使用UV节点对法线贴图进行密度控制。

6.暴露参数
为了将某节点的数值设置暴露在外面即实例中进行调节。暴露参数主要有两种设置方法。
（1）将需要设置的节点右击选择“转换为参数”。
（2）直接右击材质结果节点的某节点，选择“提升为参数”。如上篇文章创建节点所示。

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