本文中，我们将首先讨论基于物理的渲染，什么是材质域，什么是材质，什么是材质实例，什么是主材质，我们将讨论材质的一些建议和禁忌。最后，我们将了解一些材质概念，你可以将其用于各类项目中的材质。

1.什么是PBR

PBR 表示基于物理的渲染，基于物理的渲染意味着我们根据现实模拟光线，而不是根据主观想法模拟光线。光线的最终效果会更加准确且更加自然。使用PBR的另一个优点是基于物理渲染的材质，在所有光照场景中都能保持一致。无论材质是位于光线充足的室内还是室外，或者是水下，或者是外太空，它对光线的反应是一样的。这意味着你不必根据项目的各种光照场景，创建多个版本的材质或纹理，这也导致了材质不必像以前那样复杂。你可以删除许多曾经必不可少的材质指令。此外，基于物理渲染材质中的材质参数要简单得多，相互依赖性也没那么高。美术师可以更直观地调整参数。

基于物理的渲染不仅极大提升了画面的真实度，赋予我们极为真实的图像。它还可以用于卡通渲染。事实上，UE4的基于物理渲染系统源自于皮克斯和迪士尼的共同成果。这两个工作室因其卡通渲染风格而闻名于世。

最后，关于PBR我想讲一点，你应该使用它的原因是，它有助于你标准化美术工作管线。因为资源无论遇到何种光照情况都能做出相同反应，这是一个巨大的进步。如果你对VRay这类应用很熟悉，你会发现它与UE4中的PBR系统其实非常非常相似，所以你很快就能上手 。

2.材质域

只需改变材质域、混合模式和着色模型，你就可以变换材质来满足各种不同需求。下图中可以看到 材质域、混合模式和着色模型。记住，有些功能会根据 材质域、混合模式或着色模型而启用或关闭。改变三者中的任意一个都可能会影响主着色器节点上的输出。

“材质域（Material Domain）”决定了材质属性的评估方式，“混合模式（Blend Mode）”决定了材质的颜色以及材质与背景，“着色模型（Shading Model）”决定了输入将如何组合来创建材质的最终颜色。例如，如果你想实现玻璃材质，你应该将混合模式改为“透明（Transparent）”，根据你是否希望玻璃对光线做出反应，将着色模型改为“无光照（Unlit）”或“默认带光照（Default Lit）”。不同项目中的材质会使用不同的材质域、混合模式和着色模型组合，没有哪种组合可以满足所有材质需求。你需要制作很多材质，每种都使用不同的组合。记住，没有哪一种材质域、混合模式和着色模型组合，可以满足项目的所有需要。你需要制作不同版本的材质来满足不同的需求，另外要记住的是材质域、混合模式和着色模型不能在运行时更改，如果你觉得：“嗯，我有一个非常棒的材质，我希望在游戏启动时把它变成玻璃材质”，这是不可能的。

3.什么是材质

材质是UE4用于表示并调整对象纹理外观的方式，材质使用材质编辑器创建，你可以在屏幕上看到。材质实际上是由一小块一小块HLSL代码构成，也就是“高级着色器语言”。这些代码块可以执行各种任务，比如给纹理着色或者帮助混合两种纹理。如果你熟悉HLSL，你在材质编辑器中看到的许多功能，你都会很熟悉。因为其中许多都直接源自于HLSL函数，材质需要先编译才能在游戏中使用或显示。要编译材质，你要点击预览窗口上方的“Apply”。你也可以保存材质，保存时材质会自动编译。一旦材质被编译好，它就变成静态的了，不能在项目运行时更改。然而，我们可以使用一种材质，然后把它应用到项目中的各种不同材质上，我们稍后会介绍这点。如果你用过基于线性节点的编辑系统，UE4中的材质编辑器非常相似，所以你很快就能上手。

4.什么是材质实例

之前，我提到过运行时不能更改材质，这意味着如果要改变它的颜色或材质纹理都是不可能实现的。然而，这有点不太方便，尤其是在电子游戏这类动态场景中，这就需要用到“材质实例”了。材质实例是材质的特殊版本，允许我们在运行时修改材质中的参数和纹理，而不必重新编译材质。这使得材质实例的迭代变得非常快，所以你几乎可以实时看到变化效果。你还可以通过时间轴和蓝图与材质实例进行交互，从而获得大量非常酷炫的动画效果。

当你使用一个材质实例时，使用它们的性能优势很有限。然而，当你使用成千上百的材质实例而不是材质时，性能优势就会显现。使用材质实例的主要优点是灵活性，它们允许美术师参与你的项目。你可以设置一个主材质，然后在材质实例中设置许多参数，以便美术师根据喜好调整材质，而无需编写大量复杂的着色器代码。

5.什么是主材质

我之前介绍过主材质和材质实例，但让我们真正深入了解一下什么是主材质。主材质是一种用来完成许多任务的材质，下图是一个主材质实例。

你可以使用许多参数节点，比如矢量参数，叫做“Base_Color”，它的功能是允许我们在材质实例中，使用取色器将材质设置成任意颜色。

另一种参数节点是纹理参数节点，它的作用是允许我们在材质实例中添加任意纹理，以便让材质拥有全新外观。

此外还有标量参数，标量参数控制标量变量，这类参数节点允许你更改材质实例中的参数数值，以便你增加或减少材质实例的某种效果。

如果你想在材质实例中找到可以调整的节点，你要找的就是材质参数节点，有很多种方法可以添加材质参数节点，甚至将现有节点转换为材质参数节点，稍后我们将了解。 现在，你只需知道主材质可以在项目中满足对象的不同材质需求。

6.有关主材质的注意事项

请使用多种主材质， 不要尝试将一种主材质用于所有对象，这是不可能的，会让材质臃肿不堪，最终导致性能问题。你应该做的是，所有不透明场景对象使用一种材质，然后半透明对象使用另一种材质，角色使用一种主材质，武器使用另一种主材质。不要试图用一种主材质满足游戏中的所有需求，这是不可能的。

最后，当你创建主材质时，不要自作主张替美术师做出决定，和他们面对面交流，了解哪些参数他们最常用，然后将它们添加到主材质中。这样美术师只需调整最有用也最常用的参数。这样，你就可以省去维护不必要着色器代码的麻烦，避免材质变得臃肿不堪，这么做还有助于开发人员了解材质中的逻辑。如果许多代码没人使用，那么为什么还要用它们呢？

7.“主材质”的概念

当你创建主材质时，有几点事项有助于你极大提升材质的性能，并且适用于所有目标平台。

首先要介绍的是材质函数，材质函数允许你共享并且复用材质图表的部分内存。UE4实际上自带了许多材质函数，功能齐全，包括确定场景对象的位置以及确定鼠标当前在屏幕中的坐标。你可能已经用多了许多自带的材质函数，只不过你没意识到。我之所以介绍它，原因是如果你需要创建或复用某一组代码，比如调整纹理在X轴和Y轴上的平铺效果，你会发现可以方便地将代码封装成材质函数，然后通过材质库分享代码。这样一旦需要调整平铺效果，你只需调整材质函数而不必打开所有材质然后亲自调整平铺效果。材质函数允许你共享材质代码，从而在你调整全局效果时，减少维护代码的麻烦。

接下来要说的是RGB遮罩打包，当你创建主材质时，你可以描述纹理的使用方式，让美术师将不同的纹理保存在同一张纹理的红、绿、蓝通道中，能够有效减少内容中的纹理占用量。然而，当你在使用RGB遮罩打包时，请确保注明红、绿、蓝通道中各自保存的纹理类型，并在项目整个生命周期长恪守该规范。

接下来要说的是静态开关，静态开关允许你启用或禁用材质中的整条代码路径。例如，你可以使用静态开关启用视差法线贴图，它能够让你的法线贴图看起来很有立体感，不过它的开销很大，所以不要在场景中将其频繁用于材质。通过将功能放置在静态开关内，你可以控制哪些材质会启用或禁用功能，以便美术师将这类功能添加到真正需要它的网格体上。

最后要讨论的特性是特性层级开关，特性层级开关能让材质在任何目标设备上运行，你要做的是将不同版本不同复杂度的材质输出到不同平台中。例如，如果我要使用 Shader Model 5(SM5) 就能获得最高程度的细节和精细度，它是细节最丰富的着色器。而使用ES2模型的材质，通常用于移动平台，它们的实际效果无法提供大量精美细节。ES2中的材质远没有SM5中的材质显得复杂。同样，这个特性允许你将一个材质用于项目的所有的目标发布平台。