シェーダ on ながむしメモ

UEマテリアルネタ帳

Wed, 28 Jan 2026 23:46:56 +0900

雑多なネタを書いてあとで探しやすくするためのページ.

役に立ったらイイネや紹介してね☆（ゝω・）vｷｬﾋﾟ

Simplex頂点に任意の乱数を利用できるSimplex Noise
入力ベクトルの主要軸と第二主要軸を抽出する

Simplex頂点に任意の乱数を利用できるSimplex Noise

nagakagachi.hatenablog.com

入力ベクトルの主要軸と第二主要軸を抽出する

ベクトルのコンポーネントについて絶対値が大きい順で第一位(Dominant), 第二位(Secondary)の軸の情報を抽出する.
軸インデックス:x=0, y=1, z=2
と
軸マスクベクトル (1, 0, 0), (0, 1, 0), (0, 0, 1)
を返す.
もっとシンプルな記述ができそうなので後でアップデートするかも.

const float3 abs_dir = abs(in_dir);
const int3 comp0 = abs_dir.xyz > abs_dir.yzx;
const int3 comp1 = abs_dir.xyz > abs_dir.zxy;
const int3 rank = comp0+comp1;

Unreal Engine Meetup Connect - Vol.4 - TA編資料

Mon, 14 Apr 2025 21:01:46 +0900

昨年10月のUEイベント登壇資料です.

TA編に紛れ込んだ土偶のSceneViewExtensionやRenderGraphの妙な資料です.

www.docswell.com

イベント自体やほかの登壇者のみなさんの資料はこちら.

leon-gameworks.connpass.com

元のはてなブログ記事

セルシェーディング顔陰用SDFテクスチャ合成の仕組み (SDF Based Transition Blending for Shadow Threshold Map)

Sat, 02 Mar 2024 14:07:04 +0900

誤ってページ削除してしまいましたが2024年の記事です

セルルックキャラクターの顔の陰制御に用いられるShadow Threshold Mapを生成する仕組みについて.
連番二値画像からSDFを利用してテクスチャ合成する基本部分の説明を試みます.

(Face Thresholdテクスチャ, Shadow Thresholdテクスチャ, SDFテクスチャなどとも)

SDFによる補間で Shadow Threshold Map を連番画像から自動生成するツール

をGitHubのSDFツールの中にUPしました.

EUW_GenerateShadowThresholdMap がツール自体.
現状は全画像が等間隔な閾値になります.

合成方法の説明などドキュメントは後で(∩´∀｀)∩https://t.co/6GdbEja9o3 #UE5 pic.twitter.com/52QUQek23i
— なが (@nagakagachi) 2023年12月5日

概要

UE5上のツールとしては以下のSDF関連ツールに含まれています.
ブラックボックス無しでBPとマテリアルとして実装しているので詳細はそちらをご確認ください.
github.com

アルゴリズム

ここでは最もシンプルと思われるC0連続な合成を考えます.
連番二値画像間の遷移速度をよりなめらかにしたい場合はC1連続となるように合成するのが良いかもしれません.

連番の連続する2枚ずつを処理していきます.

処理対象の連続するペア

連番のi番目とi+1番目の例

SDF生成

二値画像のSDFを計算.
内部側の距離も必要なのでSigned Distance Fieldである必要があります.

【UE5】Niagara SimulationStageでNormalMapからHeightMapを復元する(Poisson方程式)

Sat, 16 Dec 2023 16:11:44 +0900

Unreal Engine Advent Calendar 2023 の16日の記事です. Unreal Engine (UE)のカレンダー | Advent Calendar 2023 - Qiita

最近HoudiniでNormalMapからHeightMapを復元するというものを見かけ,
Poisson方程式を解くのであればSimulationStageで実装することができるのではと考えました.

というわけで、@TearsOfJake さんのアドバイスを元に、ポアソン方程式を用いたノーマルマップからハイトマップの復元。昨日の勾配のみの復元に比べて圧倒的に安定している。
左：入力メッシュ
中：入力メッシュから求めたノーマルマップ
右：ノーマルマップから復元した高さ情報 pic.twitter.com/NiNyVvvrbS
— Akira Saito (@a_saito) 2023年11月5日

この記事では「NormalMapからHeightMapを復元する」という問題をSimulationStageで実装する方法を紹介します.
サンプルプロジェクトは以下のGoogleDriveになります (動作確認バージョン UE5.3).
ReconstructHeightMapFromNormal.zip - Google ドライブ

Niagara SimulationStage

Niagara SimulationStage はComputeShader的なGPGPU処理をNiagaraモジュールとして作成できる仕組みです.
Epic Games公式のNiagara Fluids等でも多用されています(本当にSimulationStageでほとんどの処理が作られていますまじかよ).

SimulationStage は2D/3Dのグリッド構造に対するGPGPU処理を比較的簡単に作ることができるように設計されています.
これには数値シミュレーションで必要とされる反復実行なども含まれています.
目的のタスクを適切な形に変形してSimulationStageで実装することで, GPUによる高速な実行が可能になります.

NormalMapからHeightMapを復元する問題

Poisson方程式

ある関数の二階の空間微分と別の関数との関係式をPoisson方程式といいます.
Poisson方程式は離散化によって連立一次方程式へ変形することができ, 連立一次方程式を解く方法は様々に研究されています.
対象の問題をPoisson方程式, ひいては連立一次方程式の形にすることができれば, Solverや解法を利用して解くことができます.

$\Delta \phi =-\dfrac{\rho}{\epsilon_0}$

Poisson方程式への変形

今回は NormalMapとHeightMapの関係をPoisson方程式で表現して離散化, 連立一次方程式として解くことにします.

NormalMapのxy成分はHeightMapの空間微分(勾配)から求められます.
$N_x(x,y)= -\dfrac { \partial H(x,y)}{\partial x}$
$N_y(x,y)= -\dfrac { \partial H(x,y)}{\partial y}$
さらにそれぞれ x, y で偏微分します.

$\dfrac {\partial N_x(x,y)}{\partial x}= -\dfrac { \partial^2 H(x,y)}{\partial x^2}$

$\dfrac {\partial N_y(x,y)}{\partial y}= -\dfrac { \partial^2 H(x,y)}{\partial y^2}$
ここで上の式はPoisson方程式の形になっています.

差分方程式

このPoisson方程式を離散化すると以下のようになります.
(東海大学理学部遠藤研究室さんのページ等がわかりやすいです. -> 電磁場(SP) )

$\frac {N_x(x+h,y) - N_x(x-h,y)}{2h}= -\frac {H(x+h,y)+H(x-h,y) - 2H(x,y)}{h^2}$
$\frac {N_x(x,y+h) - N_x(x,y-h)}{2h}= -\frac {H(x,y+h)+H(x,y-h) - 2H(x,y)}{h^2}$
(左辺は中心差分)

2つの式を足して左辺のNormalMap, 右辺にHeightMapに関わる項をまとめて整理します.
またテクセルでの微分(差分)のため $$h = 1$$ とします.
$- \frac {N_x(x+1,y) - N_x(x-1,y) + N_x(x,y+1) - N_x(x,y-1)}{2} \\= H(x+1,y)+H(x-1,y) + H(x,y+1)+H(x,y-1) - 4H(x,y)$

上の式の左辺は入力NormalMapとして与えられる既知の値, 右辺は求めたいHeightMapのいくつかの地点の値に係数をかけたものの和です.
よってこれは左辺を定数 $$b$$ , 未知のHeightMapを $$x$$ , 近傍HeightMap値への係数を行列 $$A$$ とした連立一次方程式ということになります.
$$b = Ax$$

連立一次方程式を解くために更に変形していきます.

Jacobi法

見通しをよくするために左辺は記号で置き換えておきます.
$-N_{d} = H(x+1,y)+H(x-1,y) + H(x,y+1)+H(x,y-1) - 4H(x,y)$
(ここで $N_{d} =\frac {N_x(x+1,y) - N_x(x-1,y) + N_x(x,y+1) - N_x(x,y-1)}{2}$ )

$$H(x,y)$$ に関する形に変形します.

$H(x,y) = \frac{(H(x+1,y)+H(x-1,y)+H(x,y+1)+H(x,y-1)) + N_{d} }{4}$

この式を反復的に計算することで $$H(x,y)$$ を解に近づけていく方法をJacobi法といいます.
プログラム的に考えるとHeightMapの各テクセルについて上下左右の近傍値とNormalMapの値を使って更新しているといえます.
現在のHeightMapから次のHeightMapの各テクセルを並列に計算できるためGPGPUとも相性が良いです.
次はJacobi法によるHeightMapの計算をNiagara SimulationStageで実装します.

Simplex頂点に任意の乱数を利用できるSimplex Noise Custom Node[UE][UE5]

Wed, 26 Jul 2023 13:52:33 +0900

題名の通りです.

個人的な興味により Simplex Noiseの頂点毎の乱数計算を差し替えられるCustomNodeを作成したので公開.

Simplex Noise には以下のShadertoyを参考にしています. thanks!
https://www.shadertoy.com/view/XsX3zB
(XsX3zB)

前置き
コピペ用テキスト
おまけ
- マテリアルコピペ用

前置き

CustomNodeは3段階(コア部分は2段階)で,

前処理
- Simplexの頂点情報他を出力
乱数ノード
- (ここが任意に差し替え可)
後処理
- Simplex頂点の乱数からノイズ出力

という構成です.

使用例としては以下のようになります.

使用例

コピペ用テキスト

マテリアルエディタにうまくコピペできない等の問題がありましたらTwitter等でお知らせください.

前処理CustomNode

Begin Object Class=/Script/UnrealEd.MaterialGraphNode Name="MaterialGraphNode_109"
 Begin Object Class=/Script/Engine.MaterialExpressionCustom Name="MaterialExpressionCustom_0"
 End Object
 Begin Object Name="MaterialExpressionCustom_0"
 Code="\r\n/*\r\n 3D SimplexNoise の前段処理\r\n[Reference materials]\r\nhttps://www.shadertoy.com/view/XsX3zB\r\n\r\n\r\n input:\r\n // ノイズ計算座標.\r\n in_pos\r\n\r\n output:\r\n // Simplex(3DではTetrahedron)の頂点座標\r\n out_simplex_vtx_pos0\r\n out_simplex_vtx_pos1\r\n out_simplex_vtx_pos2\r\n out_simplex_vtx_pos3\r\n \r\n // Simplexの頂点へのベクトル. 後段でのGradientNoise計算用.\r\n out_simplex_d0\r\n out_simplex_d1\r\n out_simplex_d2\r\n out_simplex_d3\r\n\r\n*/\r\n\r\nconst float F3 = 0.33333;\r\nconst float G3 = 0.16667;\r\n// Skew\r\nfloat3 s = floor(in_pos + dot(in_pos, F3));\r\nfloat3 x = in_pos - s + dot(s, G3);\r\n//\r\nfloat3 e = step(0.0, x - x.yzx);\r\nfloat3 i1 = e * (1.0 - e.zxy);\r\nfloat3 i2 = 1.0 - e.zxy*(1.0-e);\r\n\r\n//\r\nfloat3 x1 = x - i1 + G3;\r\nfloat3 x2 = x - i2 + 2.0 * G3;\r\nfloat3 x3 = x - 1.0 + 3.0*G3;\r\n\r\nout_simplex_vtx_pos0 = s;\r\nout_simplex_vtx_pos1 = s + i1;\r\nout_simplex_vtx_pos2 = s + i2;\r\nout_simplex_vtx_pos3 = s + 1;\r\n\r\nout_simplex_d0 = x;\r\nout_simplex_d1 = x1;\r\nout_simplex_d2 = x2;\r\nout_simplex_d3 = x3;\r\n\r\nreturn 1;"
 Description="Custom_SimplexNoise3to1_Setup"
 Inputs(0)=(InputName="in_pos",Input=(Expression=/Script/Engine.MaterialExpressionAdd'"MaterialExpressionAdd_5"'))
 AdditionalOutputs(0)=(OutputName="out_simplex_vtx_pos0",OutputType=CMOT_Float3)
 AdditionalOutputs(1)=(OutputName="out_simplex_vtx_pos1",OutputType=CMOT_Float3)
 AdditionalOutputs(2)=(OutputName="out_simplex_vtx_pos2",OutputType=CMOT_Float3)
 AdditionalOutputs(3)=(OutputName="out_simplex_vtx_pos3",OutputType=CMOT_Float3)
 AdditionalOutputs(4)=(OutputName="out_simplex_d0",OutputType=CMOT_Float3)
 AdditionalOutputs(5)=(OutputName="out_simplex_d1",OutputType=CMOT_Float3)
 AdditionalOutputs(6)=(OutputName="out_simplex_d2",OutputType=CMOT_Float3)
 AdditionalOutputs(7)=(OutputName="out_simplex_d3",OutputType=CMOT_Float3)
 MaterialExpressionEditorX=-2048
 MaterialExpressionEditorY=2512
 MaterialExpressionGuid=4244B9A4494561E6D73F14B3D48C4E67
 Material=/Script/UnrealEd.PreviewMaterial'"/Engine/Transient.M_InnerLayerPm2"'
 bShowOutputNameOnPin=True
 bCollapsed=True
 Outputs(0)=(OutputName="return")
 Outputs(1)=(OutputName="out_simplex_vtx_pos0")
 Outputs(2)=(OutputName="out_simplex_vtx_pos1")
 Outputs(3)=(OutputName="out_simplex_vtx_pos2")
 Outputs(4)=(OutputName="out_simplex_vtx_pos3")
 Outputs(5)=(OutputName="out_simplex_d0")
 Outputs(6)=(OutputName="out_simplex_d1")
 Outputs(7)=(OutputName="out_simplex_d2")
 Outputs(8)=(OutputName="out_simplex_d3")
 End Object
 MaterialExpression=/Script/Engine.MaterialExpressionCustom'"MaterialExpressionCustom_0"'
 NodePosX=-2048
 NodePosY=2512
 NodeGuid=694DDEB64074FA334F4FD9A71A7FD483
 CustomProperties Pin (PinId=14B3EA4E44D4A873700D33A55F7AE5AD,PinName="in_pos",PinType.PinCategory="required",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,PinType.bSerializeAsSinglePrecisionFloat=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_103 5246F4EE4F841D0B87A775BDC4A8D155,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=B819619E4D1A27419AB524893B6ECD84,PinName="return",Direction="EGPD_Output",PinType.PinCategory="",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,PinType.bSerializeAsSinglePrecisionFloat=False,PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=9EE1744F4571B813B1BBDE890386E4B4,PinName="out_simplex_vtx_pos0",Direction="EGPD_Output",PinType.PinCategory="",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,PinType.bSerializeAsSinglePrecisionFloat=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_111 9D0A05744027353F9E7118A2194B1162,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=1E152C9B4E3FDD460C71EBBD7728B4F5,PinName="out_simplex_vtx_pos1",Direction="EGPD_Output",PinType.PinCategory="",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,PinType.bSerializeAsSinglePrecisionFloat=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_113 8126FF97480C0E2317A4F7A582DAD0A3,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=EDB6385B40CB4F839646B784E3E9D173,PinName="out_simplex_vtx_pos2",Direction="EGPD_Output",PinType.PinCategory="",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,PinType.bSerializeAsSinglePrecisionFloat=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_112 164ABAAD466D2377D81D0CA5A60C9B3C,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=72873D064EE5FD985F001AA3892D9F49,PinName="out_simplex_vtx_pos3",Direction="EGPD_Output",PinType.PinCategory="",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,PinType.bSerializeAsSinglePrecisionFloat=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_114 7D8DCA5C4A5DE0ACA7BD0C82724D301A,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=7746174D4FB60AF7C5C5F095B5CA2773,PinName="out_simplex_d0",Direction="EGPD_Output",PinType.PinCategory="",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,PinType.bSerializeAsSinglePrecisionFloat=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_110 DB76CCAB48E57973572CEC889D1AD7A3,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=00AD30144201B89E1E00758A88479315,PinName="out_simplex_d1",Direction="EGPD_Output",PinType.PinCategory="",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,PinType.bSerializeAsSinglePrecisionFloat=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_110 62FD7FB84275385A5AE2688318A0242F,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=A101A4114BE2E007A7A9DE8B88751614,PinName="out_simplex_d2",Direction="EGPD_Output",PinType.PinCategory="",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,PinType.bSerializeAsSinglePrecisionFloat=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_110 68133C4D4BE01D7D4C180184CC5A24C8,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=CF20B6B54351C38C12EB46B59994524D,PinName="out_simplex_d3",Direction="EGPD_Output",PinType.PinCategory="",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,PinType.bSerializeAsSinglePrecisionFloat=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_110 1419241C4116FF68392D659CFBE3035C,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
End Object

乱数CustomNode (3D座標から3D乱数出力ができるものに置き換え可能)

UE5.2でC++プロジェクトのビルド時間が増加した問題の対処 [UE][UE5.2]

Sat, 10 Jun 2023 22:17:12 +0900

UE5.1からUE5.2へアップデートしてから, C++プロジェクトのビルド時間が5倍以上に増えて困った.

ソースコードを色々書き換えて調べたところ,

GlobalShader派生クラスへのSRV, UAV設定関数をフラットに記述する数が大きく影響

というところまでわかったのでメモ.

私と同じ沼にハマったひとの役にたてば幸い.

具体的には以下のUtil関数が該当

RenderCore/Public/ShaderParameterUtils.h
SetSRVParameter()
SetUAVParameter()

これらを一つの関数内で直接大量に(フラットに)記述するとビルド時間が大きく増加する模様.
対策としては Shader単位等で関数化してそれを呼び出すような記述 とするとUE5.1以前と同じくらいのビルド時間だった.

// ビルド時間が増えるパターン 100個くらい並んでました.
void MainFunc()
{
 // 全てのShaderに対するSetSRV/SetUAVをフラットに記述.
 SetSRVParameter(ShaderA, SRV);
 SetSRVParameter(ShaderA, SRV);
 SetUAVParameter(ShaderA, UAV);
 SetUAVParameter(ShaderA, UAV);
 ...
 SetSRVParameter(ShaderZ, SRV);
 SetSRVParameter(ShaderZ, SRV);
 SetUAVParameter(ShaderZ, UAV);
 SetUAVParameter(ShaderZ, UAV);
}

エンジン側のソースコードを見るとシェーダ毎等で関数に分けていたため,
そのように書き直したところビルド時間が以前と同じくらいになった.

// ビルド時間が増えないパターン.
void SetParamShaderA()
{
 SetSRVParameter(ShaderA, SRV);
 SetSRVParameter(ShaderA, SRV);
 SetUAVParameter(ShaderA, UAV);
 SetUAVParameter(ShaderA, UAV);
 ...
}
...
void SetParamShaderZ()
{
 SetSRVParameter(ShaderZ, SRV);
 SetSRVParameter(ShaderZ, SRV);
 SetUAVParameter(ShaderZ, UAV);
 SetUAVParameter(ShaderZ, UAV);
 ...
}
void MainFunc()
{
 // Shader毎のSRV/UAV設定メソッドを記述.
 SetParamShaderA(...);
 ...
 SetParamShaderZ(...);
}

私のプロジェクトでは前者の場合 8分前後かかっていたものが, 後者に修正したところ 1分前後に短縮された.

UE5 Geometry Script を利用した頂点単位リアルタイムアニメーション

Sun, 02 Oct 2022 19:41:37 +0900

Geometry Scriptの利用の一環で

入力メッシュの頂点インデックスをUV1に埋め込み、外部テクスチャに頂点座標をベイク
上記で生成したメッシュとテクスチャを利用してマテリアルで頂点単位バネアニメーション

というものを試してみました

realtime fake secondary motion (WIP.
position, rotation, and scale operations in editor mode.

Editorモードでの位置とスケールの操作プレビュー対応まで.

あとプルプルしすぎていたので更に調整.#UE5 pic.twitter.com/xgzYPtIGpw
— なが (@nagakagachi) 2022年8月21日

サンプル

レベルに配置されている BP_ControllerInEditorTick を動かすとプルプルします.
Playを実行すると物理で動くモデルがプルプルします.
github.com

構成

BP_GenerateMeshForPerVertexAnim
- 入力StaticMeshアセットから以下のようなアセットを生成する
  - UV1に頂点インデックスを埋め込んだStaticMesh
  - 頂点インデックスに対応したテクセルにローカル頂点座標をベイクしたテクスチャ
BP_PerVertexAnimationTest
- 上記で生成したMeshとテクスチャを利用して頂点単位バネシミュレーションをマテリアル(GPU)で計算する
BP_ControllerInEditorTick
- Editorモードのマニピュレータ操作でバネシミュをプレビューするためのコントローラ

導入

プロジェクトで Geometry Script プラグインを有効化

編集/プラグインエディタから Geometry Script のチェックボックスをONにする
必要ならEditorの再起動をする

PerVtxAnimWithGeometryScriptを取り込み

Windowエクスプローラ上などからプロジェクトのContentフォルダにサンプルの
PerVtxAnimWithGeometryScriptフォルダ
をコピー

生成用サンプルアクターをレベルに配置

BP_GenerateMeshForPerVertexAnim をレベルに配置

生成用サンプルアクターにアセットを設定

BP_GenerateMeshForPerVertexAnimアクターに変換元Mesh, 出力先Mesh & RenderTargetを設定
Sm Src Mesh に変換元のStaticMeshを設定, 図は同梱しているウシモデル(Spot)を設定している様子
Tex Bake Position Target にベイク情報を出力するRenderTargetを設定
Sm Bake Target に変換結果のMeshを出力するStaticMeshを設定

アセット生成

Geometry Scritpが駆動して Sm Bake Target と Tex Bake Position Target のアセットに生成物が保存される
Geometry Scritpはアクターのパラメータ変更等で駆動するため, 位置の変更や Enable Regenerate Mesh のONOFF等でトリガーされる

Sm Bake Target にはUV1に頂点インデックスを埋め込んだStaticMeshが出力される
Tex Bake Position Target には頂点インデックスに対応するテクセルに頂点座標がベイクされたテクスチャが出力される
これらのアセットを利用してリアルタイムに頂点単位アニメーションを実現する

ランタイムサンプルアクターをレベルに配置

BP_PerVertexAnimationTest は上記アクターで生成されたメッシュとテクスチャを利用するサンプル

ランタイムサンプルアクターにアセットを設定

BP_PerVertexAnimationTest で生成されたメッシュとテクスチャをそれぞれ
Mesh Vtx Attr Baked と Tex Vtx Attr 0 に設定

TextureSampleGradのCustomNode

Fri, 31 Dec 2021 19:30:43 +0900

UEのマテリアルでTextureからSampleGradでサンプリングするメモ.

これが2021年最後の記事. 良いお年を!

CustomNodeの内容
CustomNodeコピペ用
利用例
何に使うの

ノードとしてSampleGradが提供されていないようなので、CustomNodeでSampleGrad関数を直接呼ぶこととする.

(提供されているようならこの記事は見なかったことにしてください.)

CustomNodeの内容

TextureとUV, ddx, ddy を引数にとって内部で TextureSampleGrad関数を利用する.

/*
 Input
 InTexture ( and InTextureSampler)
 InUv
 InDdx
 InDdy
 
 Output
 float4
*/
float4 tex = Texture2DSampleGrad(InTexture, InTextureSampler, InUv, InDdx, InDdy);
return tex;

CustomNodeコピペ用

コピペで利用したい場合は以下のテキストをマテリアルエディタに貼り付ければCustomNodeが生成される.

Begin Object Class=/Script/UnrealEd.MaterialGraphNode Name="MaterialGraphNode_21"
 Begin Object Class=/Script/Engine.MaterialExpressionCustom Name="MaterialExpressionCustom_2"
 End Object
 Begin Object Name="MaterialExpressionCustom_2"
 Code="\r\n/*\r\n Input\r\n InTexture ( and InTextureSampler)\r\n InUv\r\n InDdx\r\n InDdy\r\n \r\n Output\r\n float4\r\n*/\r\n\r\nfloat4 tex = Texture2DSampleGrad(InTexture, InTextureSampler, InUv, InDdx, InDdy);\r\nreturn tex;\r\n\r\n"
 OutputType=CMOT_Float4
 Inputs(0)=(InputName="InTexture",Input=(Expression=MaterialExpressionTextureObjectParameter'"MaterialExpressionTextureObjectParameter_1"'))
 Inputs(1)=(InputName="InUv",Input=(Expression=MaterialExpressionReroute'"MaterialExpressionReroute_0"'))
 Inputs(2)=(InputName="InDdx",Input=(Expression=MaterialExpressionDDX'"MaterialExpressionDDX_0"'))
 Inputs(3)=(InputName="InDdy",Input=(Expression=MaterialExpressionDDY'"MaterialExpressionDDY_0"'))
 MaterialExpressionEditorX=-352
 MaterialExpressionEditorY=240
 MaterialExpressionGuid=A6C202464ABAD8F6E9734E9B54C6742D
 Material=PreviewMaterial'"/Engine/Transient.M_TexturePreview"'
 End Object
 MaterialExpression=MaterialExpressionCustom'"MaterialExpressionCustom_2"'
 NodePosX=-352
 NodePosY=240
 ErrorType=1
 ErrorMsg="Custom material Custom missing input 1 (InTexture)"
 NodeGuid=98660A2E479B2DED7843C29DD7E144AB
 CustomProperties Pin (PinId=3FB004F94791B89E090EB9B99B713C0F,PinName="InTexture",PinType.PinCategory="required",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_83 FF18694A45E6BEAA46EA3F8C083A2CBC,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=3E114E314D9BAB61118B329013A0C05A,PinName="InUv",PinType.PinCategory="required",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_Knot_7 18FE939F4A97C00C67CC16A085BED853,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=B5C056784D5BAD800E83398A08AD56B8,PinName="InDdx",PinType.PinCategory="required",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_85 80EC1CDF4B3A1C9667D72EB37399E8C0,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=905889CC49E11D9C88DB2792EF254574,PinName="InDdy",PinType.PinCategory="required",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_86 BBAD4B0443CF6057D92E17A5A0BB730A,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
 CustomProperties Pin (PinId=8EFEA7514110CC30D32E41B0B1689991,PinName="Output",PinFriendlyName=NSLOCTEXT("MaterialGraphNode", "Space", " "),Direction="EGPD_Output",PinType.PinCategory="",PinType.PinSubCategory="",PinType.PinSubCategoryObject=None,PinType.PinSubCategoryMemberReference=(),PinType.PinValueType=(),PinType.ContainerType=None,PinType.bIsReference=False,PinType.bIsConst=False,PinType.bIsWeakPointer=False,PinType.bIsUObjectWrapper=False,LinkedTo=(MaterialGraphNode_Root_0 1653EE4D4D08EED8A95A3CA74981CFA2,),PersistentGuid=00000000000000000000000000000000,bHidden=False,bNotConnectable=False,bDefaultValueIsReadOnly=False,bDefaultValueIsIgnored=False,bAdvancedView=False,bOrphanedPin=False,)
End Object

利用例

TextureObjectとUV, ddx, ddy をCustomNodeに入力する.

当記事のCustomNodeの利用例

UE4マテリアルによるDistanceField生成(Jump Floodingアルゴリズム)

Sun, 07 Nov 2021 23:19:35 +0900

2023/12/16更新
SDF生成ツールをUE5向けに公開しました.
SDFテクスチャをテクスチャ2Dから生成するUE5上のツール.
別の作業のために生えてきた. Jump FloodingをGPU(マテリアル)で実行.

入力テクスチャは黒かそうでないかで外部/内部扱いしたSDF計算. 出力は RチャンネルにUV距離, Gチャンネルに内部フラグ. MIT License #UE5 https://t.co/6GdbEja9o3 pic.twitter.com/ogWdxzP5Xm
— なが (@nagakagachi) 2023年12月2日

サンプルプロジェクト有 (UE4.27).

Jump Flooding アルゴリズムによるDistanceField生成をUEマテリアルで実装したメモ.
ついでに Editor Utility Widget でSeedテクスチャの生成とDistanceFieldの生成をトリガーするテスト.

Jump Flooding Algorithm (JFA)の詳細については各種資料参照.
https://www.comp.nus.edu.sg/~tants/jfa/i3d06.pdf
Jump flooding algorithm - Wikipedia
GPU Voronoi Diagrams using the Jump Flooding Algorithm / Ricky Reusser | Observable

サンプルプロジェクト
- DistanceFieldテクスチャ生成手順
- アセット説明
Jump Flooding ステップ
その他

サンプルプロジェクト

DistanceFIeldByJFA00.zip - Google ドライブ

プロジェクトの[ThirdPersonBP/DF]に関連BPやマテリアル等がある.

DistanceFieldテクスチャ生成手順

EUW_JfaTestアセット を右クリック->Run Editor Utility Widget でWidgetを表示する.
Generate Seed Texture ボタン を押すとマテリアルによってSeedテクスチャが更新される.

Generate SeedTexture

Run JFA ボタン を押すとSeedテクスチャを元にDistanceFieldテクスチャが生成される.

Generate DistanceField

アセット説明

RT_Seed
- DistanceFieldの元になるSeedテクスチャ. 黒テクセルは無効で, それ以外の色のテクセルがSeedとして評価される.
- どんなテクスチャでもよいが,今回はマテリアルM_DistanceSeedでその場で生成している.
- サイズはデフォルト512x512だが変更可能. ただし動作確認しているのは2の冪のみ.
RT_Jfa0
- DistanceFieldの出力先テクスチャ.
M_DistanceSeed
- Seedテクスチャの生成用マテリアル. 適当な計算で適当な位置に黒(0,0,0)ではないSeedを書き込む.
MF_JumpFlood
- JFAのメイン処理をCustomNodeで記述したMaterialFunction. M_JumpFlood_SetupとM_JumpFlood_Itrはこれを呼び出す.
M_JumpFlood_Setup
- JFAの初回パス用マテリアル. Seedテクスチャを元に黒(0,0,0)ではないテクセルをSeedとしてJFAの初回パスを実行する.
M_JumpFlood_Itr
- JFAの反復パス用マテリアル. 基本的には初回パスと同じだが,JFA入力が前回のJFAパスの結果テクスチャになる.
M_JumpFlood_Copy
- JFA結果テクスチャを元に出力先テクスチャRT_Jfa0 へ出力するマテリアル.
EUW_JfaTest
- JFA処理のMaterialDrawなどをするWidget. 今回のJFA関連の処理はほぼここに書いてある.
- JFAのワークテクスチャ(PingPong用に2枚)を内部で生成して利用する.
- JFA自体はテクスチャサイズXに対して (log2(X)-1)回のマテリアルDrawで完了する.

ProjectRoot直下のShadersディレクトリをShaderIncludePathに追加するだけのPlugin [UE4]

Wed, 18 Aug 2021 08:30:00 +0900

これはなに
置き場所
使い方
エラーメッセージ
参考資料

これはなに

プロジェクトルート/Shaders をUEのShaderIncludePathに自動追加するプラグイン.
UE4.25辺りからマテリアルのCustomノードで Include File Paths を指定して外部シェーダファイルをインクルードして利用できるようになったが,インクルードパスの設定が面倒だったので勉強ついでに自分用自動化プラグインを作成した.

置き場所

github.com

使い方

1. zipを解凍してできたNglShaderIncludePluginを ProjectRoot/Plugins にコピー.
2. ProjectRoot/Shaders ディレクトリにCustomノードで使いたい ush を配置.

// テストで用意した IncludeTest.ush というファイル
#pragma once
float3 Func00()
{
 return float3(1.0, 0.0, 0.0);
}

3. マテリアルのCustomノードの Include File Paths に "/Project/filename.ush" を入力.

Customノード例

4. Customノードでインクルードしたushの関数などが利用できるようになる.

エラーメッセージ

UEプロジェクト起動時に Shaders ディレクトリが存在しないと以下のような警告がログに出力されるのでディレクトリを作成するように.

LogTemp: Warning: [FNglShaderIncludePluginModule] directory [ProjectRoot/Shaders] does not exist.

行優先と列優先のはなし(row-major, column-major)

Fri, 02 Jul 2021 21:39:44 +0900

今ひとつ完全理解に至っていなかったので自分の言葉で残しておく
間違ってたら妖精さんが直してくれる

(WEB上にたくさんある有用な記事を読んでわかる方は当記事をこれ以上読む必要は無い)
Per-Component 算術演算 - Win32 apps | Microsoft Learn

行列の要素と演算

行列の行と列の意味や行列要素の位置はrow-majorでもcolumn-majorでも変わることはない

行とは行列の横方向のラインであるし、列は縦方向のラインである

mat._11は1行目1列目の要素であり、mat._42は4行目2列目の要素である

行列とベクトルの乗算のルールもrow-majorでもcolumn-majorで変わることはない

(ただしHLSL等ではベクトルは演算の位置によって適宜列ベクトルや行ベクトルに読み替えられる)

V1 = M * V0; // Matrix4x4とVec4

は

V1.x = M._11 * V0.x + M._12 * V0.y + M._13 * V0.y + M._14 * V0.w
V1.y = M._21 * V0.x + M._22 * V0.y + M._23 * V0.y + M._24 * V0.w
V1.z = M._31 * V0.x + M._32 * V0.y + M._33 * V0.y + M._34 * V0.w
V1.w = M._41 * V0.x + M._42 * V0.y + M._43 * V0.y + M._44 * V0.w

であり、

V1 = V0 * M; // Matrix4x4とVec4

は

V1.x = M._11 * V0.x + M._21 * V0.y + M._31 * V0.y + M._41 * V0.w
V1.y = M._12 * V0.x + M._22 * V0.y + M._32 * V0.y + M._42 * V0.w
V1.z = M._13 * V0.x + M._23 * V0.y + M._33 * V0.y + M._43 * V0.w
V1.w = M._14 * V0.x + M._24 * V0.y + M._34 * V0.y + M._44 * V0.w

である

InstancedStaticMeshとCustomDataとTextureで大量オブジェクト (UE4 Advent Calendar 2020)

Tue, 15 Dec 2020 00:05:00 +0900

UE4 AdventCalendar2020 15日目の記事となります
Unreal Engine 4 (UE4) Advent Calendar 2020 - Qiita

サンプルプロジェクトは以下(UE4.26)
github.com

やりたいこと
仕組みの概要
事前情報
- CustomData
- CanvasObject
TextureRenderTarget2Dの準備
InstancedStaticMeshComponentの設定
Instance番号をCustomDataに設定
Instanceの基準位置をテクスチャに書き込み
変位テクスチャによってメッシュを動かすマテリアル
変位テクスチャ更新マテリアル
速度テクスチャ更新マテリアル
まとめ

やりたいこと

大量のインスタンスメッシュについて個別のパラメータをBPからマテリアルへ渡す
大量のインスタンスメッシュのパラメータ更新をGPGPU(マテリアル)で高速に実行する
BPのみでつくる (C++つかわない)

このような要素を含んだデモとして以下のようなサンプルを作成しました。

基準位置とバネで接続された物体のシミュレーション
- バネによる速度の変化
- 速度による位置の変化
- プレイヤーとのインタラクション

youtu.be
youtu.be
以降の説明は基本的にこのデモをベースにしていきます。

仕組みの概要

今回紹介する方法は大まかに以下のような流れになります。

InstancedStaticMeshのCustomDataにInstance番号を設定する
テクスチャを配列データに見立ててInstanceパラメータを格納する
Instanceパラメータテクスチャをマテリアルで更新する
マテリアルでInstance番号に対応したパラメータをテクスチャから取得して使う

UE4 ComputeShader Write, Material Read (GPGPU)

Fri, 20 Mar 2020 06:00:00 +0900

エンジンバージョン:4.24 (4.25がリリースされたら対応予定)

はじめに
サンプルコード
説明
サンプルコードの概要

ComputeShaderで計算した結果を、RWテクスチャを利用してダイレクトにマテリアルで利用する。↓はサンプルコードの実行の様子。

ﾜｻﾜｻﾜｻ

記事用のサンプルはもうこれでいいか（妥協#UE4Study pic.twitter.com/qCDI2oPJHr
— なが (@nagakagachi) 2020年3月19日

はじめに

前回の記事ではComputeShaderでメッシュ情報を直接生成する方法を紹介した。前回記事の手法では頂点カラー等を利用することでComputeShaderからマテリアルへ追加情報を渡すことができる。しかし頂点データの一部を間借りすることから渡せる情報に制限がある。
当記事ではComputeShaderが書き込みをしたRWテクスチャをそのままマテリアルで利用することで頂点データ利用に比べてより自由に情報を受け渡す方法を検証してうまくいったので公開。そもそもこんな面倒なことしなくても可能な方法があるかもしれないので注意。
(GlobalShader利用, エンジン改造無し)

サンプルコード

uprojectファイルを右クリック→Generate Visual Studio project files でプロジェクトコード生成.
github.com

説明

RWテクスチャ定義

マテリアルで利用可能且つComputeShaderで書き込みが可能なUAVリソースとしてのテクスチャが必要であるため、UTextureRenderTarget2Dを継承したRWテクスチャを定義する。
bCanCreateUAVにtrueを指定することでリソース自体がUAV利用可能な設定で作成される。ただしこの設定だけではUAVが作成されないため(メンバ変数uav_)、RWテクスチャとして利用するComputeShader処理側で必要なときに生成する(後述)。
また、UAVの破棄はRenderThreadで処理する必要があるのでデストラクタでRenderThreadのコマンドとして発行している。

// UavTextureSampleComponent.h
UCLASS(BlueprintType)
class UNglRWTextureRenderTarget2D : public UTextureRenderTarget2D
{
	GENERATED_UCLASS_BODY()
public:
virtual ~UNglRWTextureRenderTarget2D();
FUnorderedAccessViewRHIRef uav_;

};

// UavTextureSampleComponent.cpp
UNglRWTextureRenderTarget2D::UNglRWTextureRenderTarget2D(const FObjectInitializer& ObjectInitializer)
: Super(ObjectInitializer)
{
bNeedsTwoCopies = false;
// リソース生成時にUAV利用可能な設定で作成することを指示
bCanCreateUAV = true;
}
UNglRWTextureRenderTarget2D::~UNglRWTextureRenderTarget2D()
{
if (uav_.IsValid())
{
// UAVの破棄
// 破棄は描画スレッドで実行する必要があるのでコマンドをキューに積む.
auto rhi_resource = uav_;
ENQUEUE_RENDER_COMMAND(UpdateResourceImmediate)(
[rhi_resource](FRHICommandListImmediate& RHICmdList)
{
rhi_resource->Release();
}
);
}
}

RWテクスチャのUAV生成

本来ならUTextureRenderTarget2Dの初期化フローの中で生成するのが理想だが、今回はUAV利用する側が生成することにした。

// UavTextureSampleComponent.cpp 252行目
if (!rw_tex->uav_.IsValid())
{
	rw_tex->uav_ = RHICreateUnorderedAccessView(rw_tex->Resource->TextureRHI);
}

ComputeShaderによるRWテクスチャへの書き込み

生成したUAVはComputeShaderパラメータに設定することで利用可能。

// UavTextureSampleComponent.cpp 271行目
SetUAVParameter(RHICmdList, rhi_cs, cs->rw_tex, rw_tex->uav_);

RWテクスチャのマテリアルでの利用

UNglRWTextureRenderTarget2Dは通常のUTextureオブジェクトと同様にマテリアルパラメータに設定可能。これでComputeShaderで書き込みをしたRWテクスチャをそのままマテリアルで利用できる。

UE4 ComputeShaderでMeshの頂点バッファをリアルタイム書き換えする (GPGPU)

Sun, 22 Sep 2019 22:26:04 +0900

エンジンバージョン:4.22, 4.23

諸事情によりサンプルプロジェクト無し

UE4のProceduralMeshのようなことをComputeShaderでできたら、大量の頂点をリアルタイムに操作できて面白いのではないかという思い付き。
今回はたくさんの草をリアルタイムに生成する目的で実装してある程度うまくいったのでメモ。
この方法を応用すれば頂点カラーとかにInstanceID的なものやそのほか特殊な情報を埋め込んでおいてマテリアルBPで利用するといったこともできる。

この記事はC++とGlobalShaderを利用したもので、且つエンジン改造はしない。
また、自前で用意した頂点バッファをComputeShaderで書き換えてUE4のメッシュ描画に流す方法がメインであるため、実装したComputeShader自体については深く説明しない。

www.youtube.com
↑プレイヤーからの影響を草一本一本が受ける例。
草の位置や基準方向などを構造化バッファで保持しているのでそれらをComputeShaderで更新すればこのようなことも可能。
www.youtube.com
↑さらにマテリアルBP側で頂点オフセットによる風揺れをつけた例。
描画自体はUE4のメッシュ描画に乗っかっているのでStaticMesh等と同じようにマテリアルが使えるのが強みの一つ。

基本の考え

自分で作成した頂点バッファやインデックスバッファをUE4のメッシュ描画に流し込む方法は意外と簡単で、FPrimitiveSceneProxy派生クラスでGetDynamicMeshElements()関数をoverrideして適切にバッファ情報を渡せば可能になる。
そこでこれらのバッファをUnorderedAccess可能な設定で作成しておき、毎フレームComputeShaderで書き換えるようにすることで、形状をリアルタイムに変更しつつマテリアル等を含めた描画部分はUE4の仕組みをそのまま利用できると考えた。

フローのイメージ

必要な要素の概要

自作ComputeShader用GlobalShader
- 自作MeshProxyが生成した頂点バッファUAVやインデックスバッファUAVへ読み書きして草メッシュを作る
- 草メッシュの位置や向きは別途StructuredBufferで与える
自作MeshComponentクラス
- 対になる自作MeshProxyを生成してシステムに登録し、ゲーム側からの情報を通知する役割
自作MeshProxyクラス
- 自作MeshComponentの描画スレッド側における分身のような存在
- UnorderedAccess可能な各種頂点バッファとインデックスバッファおよびそれらのUAVを作成する
- UE4メッシュ描画システムのメッシュ情報収集に適切に頂点バッファなどを設定する
- ComputeShaderのDispatchコマンド発行もする

自作ComputeShader用GlobalShader

自作MeshProxyの各バッファのUAVを設定して書き換えるComputeShaderのGlobalShader。
GlobalShader自体については公式のドキュメントを参考。
https://docs.unrealengine.com/ja/Programming/Rendering/ShaderInPlugin/QuickStart/index.html
ComputeShaderをGlobalShaderとして作成してUAV他パラメータを設定する流れについては以下のブログが参考になる。
[UE4][ComputeShader][HLSL][C++]Unreal Engine 4で(RW)StructuredBufferを用いたComputeShaderを利用する（その２：C++側シェーダクラス） – サイアメント技術メモ

今回はComputeShaderのスレッド一つが草一本を担当することとし、スレッドIDと草一つに割り当てられた頂点数からスレッドが書き込む頂点バッファ内の位置を決めている。あまり特殊なことはしていないが、接線法線頂点バッファ等がPackedフォーマットになっている場合はUAVから読み取った値をUnpackしたり書き戻す際に再度Packしたりといった処理が必要な点に注意。

ComputeShaderの処理イメージ

自作MeshComponentクラス

UPrimitiveComponentを継承
コンポーネントとしてゲームスレッド側の情報を管理する。UProceduralMeshComponentを参考にした。
コンポーネントの描画スレッド側の情報を管理するカスタムMeshProxyクラスを生成して保持し、適切に情報を渡したりするのが主な役目。
適切なタイミングで自作MeshProxyへComputeShaderのDispatchコマンド生成をリクエストをする。

virtual void UComputeMeshComponent::TickComponent(float DeltaTime, enum ELevelTick TickType, FActorComponentTickFunction *ThisTickFunction) override
{
 // SendRenderDynamicData_Concurrent の呼び出しをリクエスト
 MarkRenderDynamicDataDirty();
}
virtual void UComputeMeshComponent::SendRenderDynamicData_Concurrent() override
{
 // カスタムMeshProxyにComputeShaderのDispatchコマンド生成を要求
 カスタムMeshProxy->EnqueueDispatchComputeShader();
}

UE4 翻訳メモ Mesh Drawing Pipeline Conversion Guide for Unreal Engine 4.22

Thu, 18 Apr 2019 15:05:22 +0900

4.22で大幅に変更されたらしいメッシュ描画パイプラインのドキュメントをGoogle翻訳先生の力を借りて翻訳しつつメモ

docs.unrealengine.com

より詳細は
docs.unrealengine.com
や
www.youtube.com
を参照

Introduction

Unreal Engine（UE4）4.22リリースでは、Mesh Drawing Pipelineは完全に書き直されました。主な変更点は、フレーム毎に描画の準備をするImmediate Mode からすべてのシーン描画が事前に準備される Retained Mode に移行したことです。これは、シーン全体のシェーダバインディングテーブルを必要とするDirectX Raytracing（DXR）や、CPUが可視性の情報無しに描画の準備をする必要がある GPU-Driven-Rendering など、今後のテクノロジをサポートできるようになるための重要な変更です。

UE4 4.22でのMesh Drawing Pipelineの変更についての詳細は、Mesh Drawing PipelineのドキュメントおよびGame Developer's Conference（GDC）のプレゼンテーションUnreal Engine 4.22用Mesh Drawing Pipelineのリファクタリングを参照してください。

UE4 周期的なリムエミッシブ

Sat, 19 Jan 2019 09:00:00 +0900

あけましておめでとうございます

周期的リムライトで遊んでみたり。グレイマンさんみたいに凹凸が多いと水面の反射みたいになる。後半の球はリム計算用のベクトルを視線ではなくワールド空間ベクトル(この場合は+Z)にして周期的リムのパラメータを変えたところ。リムってなんだっけ…
#UE4Study #UE4 pic.twitter.com/zGuOW6giG1
— なが (@nagakagachi) 2019年1月18日

視線ベクトルとピクセル法線の内積を利用して縁をエミッシブで光らせるリムライト的表現をすることがよくあると思います。今回はこのリムライト的表現で使われる値をそのまま使わずに周期関数へ入力してから使うことで、周波数を変えたり波にオフセットをかけたりできるヘンなリムライト？を作ってみます。

視線ベクトルvの逆向きベクトル-vと法線ベクトルnの内積は正面から縁に向かって1から0に変化します。

$1 - dot(\vec{-v},\vec{n})$
とすれば正面が0で縁が1になり、単純にこれをエミッシブに出力すれば縁が光ると思います。

これを周期関数である sin() に入力します。
$sin(1 - dot(\vec{-v},\vec{n}))$

このままだと -1 ~ +1 の値になるので、1を足して0.5を掛けることで 0 ~ 1 の値に変換します。
$(sin(1 - dot(\vec{-v},\vec{n})) + 1)*0.5$

さらに周波数を変えるための変数 freq をsin() の中にかけ合わせます。
$(sin( (1-dot(\vec{-v},\vec{n}) )*freq)+1)*0.5$

周期のオフセットのための変数 offset をsin() の中に足します。
$(sin( (1-dot(\vec{-v},\vec{n}) )*freq+offset)+1)*0.5$

最後に0から1への変化の急峻さをコントロールする変数 sharpness を使ってべき乗します。
$(power(sin( (1-dot(\vec{-v},\vec{n}) )*freq+offset)+1)*0.5, sharpness)$

この値を適当なカラーにかけてエミッシブ出力するなどすれば完成。

freqを大きくするとリムライトの波の数が増え、

offsetを増やすと波の位置が移動し、

sharpnessを大きくすると明るい部分が狭く（鋭く）なります。

プロジェクトはこちら
(サンプルプロジェクトではsin()ではなく自前で周期関数モドキ作っていますがsin()などに置き換えても同じような挙動になるはずです)
drive.google.com

UE4 マテリアルブループリントでGPUバイトニックソート

Sat, 15 Dec 2018 08:00:00 +0900

多分2018年最後の記事。（思ったほど効果がなかったので温めずに公開）

github.com

youtu.be

UE4のマテリアルBPでバイトニックソートを作ってみました。
RG32fテクスチャを「R=キー, G=値」の配列に見立ててテクセルを並べ替えます。
GPUパーティクル等でテクスチャに格納した情報をソートする場合に、
GPUからCPUへデータをフィードバックしてCPUでソート、
再びGPUに戻すよりも全部GPUでやったほうが速いだろうということで。

バイトニックソート自体はDirect Computeのサンプルなどがわかりやすいです。
ComputeShaderSort11 サンプル

今回のマテリアルBPを利用した方法はほぼピクセルシェーダ実装なのでt-pot様も参考になると思います。
t-pot『Bitonic sort』

バイトニックソートの大まかな流れは

ステップ1
- サブステップ 2要素毎に1個隣と入れ替え

ステップ2
- サブステップ 4要素毎に2個隣と入れ替え
- サブステップ 2要素毎に1個隣と入れ替え

ステップ3
- サブステップ 8要素毎に4個隣と入れ替え
- サブステップ 4要素毎に2個隣と入れ替え
- サブステップ 2要素毎に1個隣と入れ替え

ステップi
- 同様に最大要素の半分の要素毎のステップまで続ける

という感じです。要素数が 2^n の場合は合計で n*(n+1)/2 のサブステップによってソートが完了します。
65536=2^16 なら 136サブステップです。
実際には昇順降順を入れ違いにするので詳細は先に挙げたページを参考にしてください。
また、バイトニックソートの制限として要素数が2のべき乗でないとダメなのでそのあたりはBPで調整してます。

シェーダ on ながむしメモ

UEマテリアルネタ帳

Simplex頂点に任意の乱数を利用できるSimplex Noise

入力ベクトルの主要軸と第二主要軸を抽出する

Unreal Engine Meetup Connect - Vol.4 - TA編 資料

セルシェーディング顔陰用SDFテクスチャ合成の仕組み (SDF Based Transition Blending for Shadow Threshold Map)

概要

アルゴリズム

処理対象の連続するペア

SDF生成

【UE5】Niagara SimulationStageでNormalMapからHeightMapを復元する(Poisson方程式)

Niagara SimulationStage

NormalMapからHeightMapを復元する問題

Poisson方程式

Poisson方程式への変形

差分方程式

Jacobi法

Simplex頂点に任意の乱数を利用できるSimplex Noise Custom Node[UE][UE5]

前置き

コピペ用テキスト

前処理CustomNode

乱数CustomNode (3D座標から3D乱数出力ができるものに置き換え可能)

UE5.2でC++プロジェクトのビルド時間が増加した問題の対処 [UE][UE5.2]

UE5 Geometry Script を利用した頂点単位リアルタイムアニメーション

サンプル

構成

導入

プロジェクトで Geometry Script プラグインを有効化

PerVtxAnimWithGeometryScriptを取り込み

生成用サンプルアクター をレベルに配置

生成用サンプルアクターにアセットを設定

アセット生成

ランタイムサンプルアクターをレベルに配置

ランタイムサンプルアクターにアセットを設定

TextureSampleGradのCustomNode

CustomNodeの内容

CustomNodeコピペ用

利用例

UE4マテリアルによるDistanceField生成(Jump Floodingアルゴリズム)

サンプルプロジェクト

DistanceFieldテクスチャ生成手順

アセット説明

ProjectRoot直下のShadersディレクトリをShaderIncludePathに追加するだけのPlugin [UE4]

これはなに

置き場所

使い方

エラーメッセージ

行優先と列優先のはなし(row-major, column-major)

行列の要素と演算

InstancedStaticMeshとCustomDataとTextureで大量オブジェクト (UE4 Advent Calendar 2020)

やりたいこと

仕組みの概要

UE4 ComputeShader Write, Material Read (GPGPU)

はじめに

サンプルコード

説明

RWテクスチャ定義

RWテクスチャのUAV生成

ComputeShaderによるRWテクスチャへの書き込み

RWテクスチャのマテリアルでの利用

UE4 ComputeShaderでMeshの頂点バッファをリアルタイム書き換えする (GPGPU)

基本の考え

必要な要素の概要

自作ComputeShader用GlobalShader

自作MeshComponentクラス

UE4 翻訳メモ Mesh Drawing Pipeline Conversion Guide for Unreal Engine 4.22

Introduction

UE4 周期的なリムエミッシブ

UE4 マテリアルブループリントでGPUバイトニックソート

Unreal Engine Meetup Connect - Vol.4 - TA編資料

生成用サンプルアクターをレベルに配置