UE4 on ながむしメモ

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)

DepthPrepass有効時のCoplanar PolygonによるGPU負荷増大 [UE][Rendering]

Sat, 31 Dec 2022 08:00:00 +0900

DepthPrepassレンダリングに関連して,
モデルやレベルの作りによってGPU負荷が増大してしまう特殊な状況について説明します.

問題

同一平面で重なり合うポリゴン(Coplanar Polygon)は, 重なりの数だけBasePass PixelShaderが実行される可能性があります.
これにより本来DepthPrepass環境で除去される不要なBasePass負荷が追加で発生します.

同一平面で重なり合うポリゴンを Coplanar Polygon と呼んでいます.
Lamina Faces や Z-Fighting状態のポリゴンというような表現もあると思います.
もっと良い呼び名があれば教えてください!

以下のサンプルシーンはOpaqueで適当ワールドノイズマテリアルのCubeをいくつか配置した状態です.
よくOverDraw負荷が問題となる半透明が無いシーンなので安心と思いきや, 表示モードを「シェーダ複雑度」へ切り替えてみると.

サンプルシーン

何故か高負荷を示す真っ白な部分があります.

RenderDocでキャプチャして「Quad Over Draw (Pass)」でOverDrawを確認します.

RenderDoc Quad Over Draw (Pass)

RenderDoc上でも確かに右側の配置でBasePassのOverDrawが発生しているようです.

BasePassではDeferredの場合はGBuffer書き込み, Forwardであれば複雑なLighting計算が実行されるため,本来実行されないはずのOpaqueでのBasePass OverDrawはGPU負荷に大きな影響を与えます.

原因

この問題の原因は深度が完全に一致するポリゴンが複数重なっている点と, DepthPrepass有りBasePassの仕組みの関係によるものです.

まずシーンの配置ですが, 左側の配置と同じ3つのCubeをポリゴンが重なるように配置しています *1.

このような状況では, DepthPrepass有効時のBasePassは重なり合ったポリゴンそれぞれについて全て実行されてしまい, 高負荷なBasePassが何度も実行されることによりGPU負荷を増大させます.

BasePassが複数回実行される理由

本来のDepthPrepass手法は, DepthPreapssで先に生成したDepthBufferを頼りに, 各Meshの可視ピクセルのマテリアルBasePass PixelShaderだけを最小限実行することで高速化するためのものです.
例として背景, 円柱, 板で構成されたシーンのDepthPrepass有りBasePassの挙動を以下に示します.
右側図の緑色部分がDepthTestを通過してBasePassのPixelShaderが実行されたピクセルになります.

DepthPrepassでDepthBufferが完成
円柱モデルBasePass描画
背景モデルBasePass描画
板モデルBasePass描画

各モデルのBasePassが, 最終的に画面に見えている部分でだけ働いているのがわかると思います.
このようにBasePassが無駄に実行されないようにして高速化するというのがDepthPrepassの目的となります.

これを実現するためにBasePassは

DepthWrite=OFF 且つ DepthTest=GreaterEqual

という設定をされます *2.

指摘がありましたので追記-> Maskedを含めたマテリアルをDepthPrePassを利用してEarlyZ有効で効率的に描画するために Equal なDepthTestで描画する場合があります. 本件のシーンではOpaqueを対象とし且つRenderDocキャプチャ等も確認したところGreaterEqualであったためこのように記述しています(UE5.3).

この設定によって, 各モデルのBasePass描画では

DepthPrepassで確定した深度値に対して
同じかそれより近い場合にのみ描画する

という挙動をすることになります.

この 同じかそれより近い という点と, 深度が完全に一致してしまう Coplanar Polygon の関係によって今回のような問題が起きています.

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.

MainViewのViewportSizeとカメラ位置,カメラ姿勢の取得

Sat, 06 Nov 2021 20:13:54 +0900

UE4.27で確認

// Get Current View Info (EditorMode, PlayMode).
auto GetCurrentViewportInfo = [](const UWorld* world, FVector2D& out_viewport_size, FVector& out_view_location, FQuat& out_view_quat)
{
 if (!world)
 return;

#if WITH_EDITOR
 if (world->WorldType == EWorldType::Editor || world->WorldType == EWorldType::EditorPreview)
 {
 // EditorMode.
 // Use First Editor Viewport.
 for (FLevelEditorViewportClient* level_viewport_clients : GEditor->GetLevelViewportClients())
 {
 if (level_viewport_clients && level_viewport_clients->IsPerspective())
 {
 out_viewport_size = level_viewport_clients->Viewport->GetSizeXY();
 out_view_location = level_viewport_clients->GetViewLocation();
 out_view_quat = level_viewport_clients->GetViewRotation().Quaternion();
 break;
 }
 }
 }
 else
#endif
 {
 // Non EditorMode.
 // Use First PlayerCamera.
 if (auto* camera_manager = UGameplayStatics::GetPlayerCameraManager(world, 0))
 {
 GEngine->GameViewport->GetViewportSize(out_viewport_size);
 out_view_location = camera_manager->GetCameraLocation();
 out_view_quat = camera_manager->GetCameraRotation().Quaternion();
 }
 }

 return;
};

const UWorld* world = [ワールド];
FVector2D out_viewport_size;
FVector out_view_location;
FQuat out_view_quat;
// Get Info.
GetCurrentViewportInfo(world, out_viewport_size, out_view_location, out_view_quat);

元のはてなブログ記事

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.

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

UE5の発表についてのメモ

Thu, 14 May 2020 12:00:00 +0900

~~In-house Engineでこれと戦わなきゃいけないってマジ？~~

PlayStation5 上で動作している Unreal Engine 5 のデモが発表されたので、この時点で感じたことなど覚えておくためにメモ。

目玉は動的GIシステムLumenと微細ジオメトリのレンダリングを実現するNanite。
www.unrealengine.com

Lumen (動的GI)
Nanite (仮想化マイクロポリゴンジオメトリ)
Niagara
流体シミュレーション
Chaos
アニメーションシステム
感想

Lumen (動的GI)

動的なGlobal IlluminationシステムでDiffuse及びSpecular間接光をレンダリングする。
動的なライトは最近のGIだと半分当然のようなところがあるが、動的なジオメトリはどこまでサポートされるのか気になる。
レイトレハードウェアは使ってないらしいのでCompute Shaderによるものか、EnlightenのようにCPU側で非同期計算する方式なのか。

LumenによるGI有効

GI無し

Nanite (仮想化マイクロポリゴンジオメトリ)

Texture-StreamingのようにジオメトリをStreamingし、ピクセルレベルのジオメトリ描画を可能にする。
デモでは10億Triを超えるソースジオメトリを、Naniteが適切にコントロールして2000万Triのジオメトリを描画しているらしい。

もはやノイズにしか見えないトライアングル群

DCCツールでの特別な作業は不要で、ZBRushなどで作ったものをそのままインポート可能。
いままでNormalMapで表現していたディティールをジオメトリによって直接表現する。
LoDもNaniteがやってくれる。

Niagara

エフェクト以外にもコウモリや蟲の群れなどにもNiagaraを利用している。
パーティクル同士の通信や環境の知覚などもできるらしい。

流体シミュレーション

さらっと流されたけど流体シミュレーション。

Chaos

スカーフのClothシミュレーションや落石にはChaosを使用。

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。

UE4 内部構造が透けているように見える疑似透過シェーダ(CEDEC2018?)

Sat, 08 Sep 2018 20:37:17 +0900

UE4.20.2

CEDEC2018のモンスターハンター：ワールドのシェーダ関連講演で触れられていた「疑似透過シェーダ」が面白そうだったのでUE4マテリアルでやってみる.

MH:Wのストーリーラストのアイツのように内部が透けて見えるようなことをしたいというもの。

#UE4 #UE4Study 疑似透過シェーダで遊ぶ。後でブログ書いてサンプルプロジェクト貼る。BlenderとUE4を完全に理解してたらグレイマンの骨モデル作ってもっとそれっぽくできそうだけどﾑﾘ pic.twitter.com/ZfOc05uD2G
— なが (@nagakagachi) 2018年9月8日

「普通の不透明な外側モデル」の内部に「疑似透過シェーダのモデル」を配置すると
内部のモデルが透けて見えるようになる。

3行説明

Translucentマテリアルで
深度テスト無効で
SceneDepthよりPixelDepthのほうが大きい場合だけその差に応じて色を決定

以上

CEDECの講演については以下の記事の下の方。
www.famitsu.com

講演時は内部構造モデルをカメラの方に引き寄せて描画するという説明で、内部構造モデルが手前に飛び出しているような絵で説明されていた。

ただ本当に頂点操作で手前に飛び出させると色々問題がありそうなのであれはあくまでイメージで、きっと深度テストの工夫でやっていたと予想。

追記:実際に頂点操作でやっていたらしいので深度ではないらしい

というわけで以下のように半分埋まった球を透けさせてみる。

新規マテリアルを作成してメッシュにセットしておく. マテリアル名はとりあえず MAT_PseudoTranslucentTest で.
マテリアルの Blend Mode を Additive に変更. Opaqueだと後述する深度テスト無効が使えないので.
マテリアルの Disable Depth Test (深度テスト無効) をONにする.
エミッシブに赤を入力する. 後のために乗算ノードを挟んでおく.
ここまででこうなる. 深度テスト無効で描いてるのだから当然.
次は透過の表現のためにPixelDepthとSceneDepthの差を使ってグラデーションを計算する. PixelDepthとSceneDepthの出力はMax2048らしいので0~1の範囲にするために割っている. DepthRangeパラメータは深度差のグラデーション範囲を制御する(値は0.02). Sharpnessパラメータはグラデーションの鋭さを制御する(値は2).
ここまでで以下のようにメッシュが埋まっている部分が表面に近いほど色が濃いグラデーションになる.
PixelDepthのほうがSceneDepthのほうが手前の場合は表示しないように条件と乗算を追加.
埋まってる部分だけが表示される.
わかりにくいので壁メッシュのマテリアルをスターターコンテンツの"M_Tech_Hex_Tile"に変えてみたところ.
- 　わかりやすいように位置調整.

なんとなく表面からの距離によって透過度合いが変わって透けているように見えるかな？あくまで外側は普通のOpaqueマテリアルで、内部構造側のマテリアルが透けているように見せている。

UE4 動的にStaticMeshを生成する

Sun, 02 Sep 2018 15:29:27 +0900

UE4.20.2

Add Static Mesh Component ( Static Mesh Component を追加 )
でStaticMeshコンポーネントをアクターに新規追加

必要なら AttachToComponent でルートコンポーネントに紐づけ
必要なら Set Collision Enable などでコリジョン無効化などを設定

Set Static Mesh
によってスタティックメッシュアセットをStaticMeshコンポーネントに設定

球メッシュコンポーネントをもったアクターの周りにキューブスタティックメッシュを動的に生成してみた図

通常のStaticMeshだとDrawCallがバンバン増えるので、同一メッシュをたくさん出すなら

InstancedStaticMeshを使ってAddInstanceで配置したほうが良さそう

元のはてなブログ記事

UE4 エディタ操作をMaya風にする4.20.2

Sun, 02 Sep 2018 12:45:44 +0900

UE4のバージョンが変わるたびに微妙に設定する場所が変わっていく
「エディタのMaya風操作設定」

UE4.20.2 ではついに（もっと前から？）項目名から Maya という単語が
消えてしまったのでメモしておく

エディタの環境設定

>レベルエディタ
>ビューポート
>Invert Middle Mouse Pan をON

元のはてなブログ記事

UE4 TArrayのSetNumZeroedふるまいメモ

Sun, 26 Aug 2018 16:38:03 +0900

UE4.20.2

UE4のCodePluginでTArrayを多用していていつもSetNumZeroedの挙動を忘れるのでメモ

TArray::SetNumZeroed(NewSize, bAllowShrinking)

SetNumZeroed()によって要素数が増える場合
- ゼロ値要素が末尾に付加される。元の要素は変化しない。

TArray<float> testArray;
testArray.Add(1.0f);
testArray.Add(2.0f);
testArray.Add(3.0f); // { 1.0, 2.0, 3.0 }
testArray.SetNumZeroed(5); // { 1.0, 2.0, 3.0, 0.0, 0.0 }

SetNumZeroed()によって要素数が減る場合
- 単純に切り詰められる。元の要素は変化しない。

TArray<float> testArray;
testArray.Add(1.0f);
testArray.Add(2.0f);
testArray.Add(3.0f); // { 1.0, 2.0, 3.0 }
testArray.SetNumZeroed(1); // { 1.0 }

関係ないけどTArrayの要素を指定した値（ゼロとか）にするメソッドがほしい
（ないよね？）

元のはてなブログ記事

UE4 on ながむしメモ

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)

DepthPrepass有効時のCoplanar PolygonによるGPU負荷増大 [UE][Rendering]

問題

原因

BasePassが複数回実行される理由

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

MainViewのViewportSizeとカメラ位置,カメラ姿勢の取得

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

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

UE5の発表についてのメモ

Lumen (動的GI)

Nanite (仮想化マイクロポリゴンジオメトリ)

Niagara

流体シミュレーション

Chaos

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

UE4 内部構造が透けているように見える疑似透過シェーダ(CEDEC2018?)

UE4 動的にStaticMeshを生成する

UE4 エディタ操作をMaya風にする4.20.2

UE4 TArrayのSetNumZeroedふるまいメモ

生成用サンプルアクターをレベルに配置