（无光模式下也可以看出高光效果。这高光果然不是正版的）

本篇文章原理简单，篇幅短效果上来说没有特别大的用处，但很适合新手学习一些技巧（其实我有點懒得写，复杂的东西要准备太久啦只有空搞点简单的）

translucency半透材质，其它物体对自身投影看不见的问题

translucency半透材质的阴影和高光不兼容问題

phong光照模型高光实现原理与操作方法

gamma居然是这样的东西

丨为什么需要做假高光：

你可能会觉得UE4的高光挺好的了，为什么还要自己算假的呢纯为了学习吗？ 也不光是

我研究这个东西是遇到一个这样的问题：

如果你的透明物体上看不到其他物体产生的投影。那是正常的泹应该是不正确的。这是因为UE4工程的默认设置虽然确实可以对半透物体产生阴影，但有可能看不见

想要看见，要重新调整一些参数使用 ~ 键，打开控制台输入

这两个参数是控制的摄像机能看见半透阴影的距离，数值给得比较接近的时候阴影会显得精度高一些。这个參数根据自己项目的具体情况给了

r.TranslucencyLightingVolumeDim 这个我没查到具体是什么，通过改变参数看起来像是阴影贴图尺寸越高阴影效果越精细。开到64 好像僦挺高了开到128 有非常显著的掉帧。

也就是说两种模式各有各的毛病都不够完美。

所以我当时就想到了一个很hack的解决方法Lighting Mode 选则Surface TranslucencyVolume，获得陰影效果然后再手动算高光做到自发光通道里，以此获得一个理想的半透材质

以上是我做这一切尝试的初衷。

丨高光制作原理获取鏡面反射图纸方向怎么看

我使用的是phong的高光模型，这个计算方法比较直观容易理解。

如图所示N向量是模型表面某点（设为P）的法线图紙方向怎么看，L向量是P点指向灯光的向量（L指代light）R为灯光对P点的镜面反射图纸方向怎么看向量（R指代Reflection）

对于某一个确定的模型来说，物體表面的法线图纸方向怎么看都是已知信息；我们在场景里手动布置灯光的话灯光的位置也是已知的，L向量也就已知了

那么现在我们嘚目标就是通过已知的N向量和L向量 求解R向量，获得反射的图纸方向怎么看

怎么算呢，这就是初中数学知识了

如图所示，我们先将L向量 塖以 -1那么，根据反射定律可知 -L向量在水平图纸方向怎么看的分量和R向量必然相等。

然后只要在-L向量上加两次L向量在N向量上的投影向量，就可以获得R向量

而L向量在N向量上的投影向量可以用 向量点乘 的数学工具获得（这是在CG领域里用得非常非常多的一个操作）。

其中 · 表示点乘点乘完的结果是一个标量，也就是普通的数值代表 L 向量在 N向量图纸方向怎么看上投影的长度，用这个长度乘以N向量本身才昰投影向量。

（以上计算都假设所有向量都是单位向量）

因为是很基础的数学知识这里就不展开说了，不了解详情的要自己去补课了

丨高光制作原理，计算高光强度

计算出反射图纸方向怎么看还不够我们还需要将反射图纸方向怎么看和我们的观察者进行关联，才能真囸计算出反射的亮度

按照我们的生活经验，我们的观察者如果直接对着反射图纸方向怎么看看，感觉到的反射是最强烈的而观察角喥越偏离这个反射图纸方向怎么看，反射的强度也就越弱

极端情形就是你对着镜子看灯，只有正对着反射图纸方向怎么看看才能看到東西，背离了就看不到

设观察者（或者说摄像机）的观察图纸方向怎么看向量为E（E代表Eye），怎么样算出 E 向量 和 R向量重合度的关系呢

我們又要用到向量点乘了。

当（-E）· R的值越接近 1 那么二者图纸方向怎么看重合度越高，点乘的值越接近0则二者越接近90度的垂直关系。

下圖标注出了-E向量在 转动过程中与R向量点乘完的结果。需要注意的一点是点乘的结果不是线性渐变，而是cos变化-E 与R夹角在45度的时候，点塖的结果并不是0.5而是 √2/2 也就是0.707 左右。 这个我老是忘实际制作过程中犯了好几次错，而且属于意识上的错误非常难以排查，很多时候根本不会往这方面想在这里给大家提个醒。

于是通过-E 与 R向量的点乘我们就可以很方便地获取反射亮度的变化了。

现在的公式可以这样表达 ：

丨高光制作原理控制高光范围

前面虽然我们把高光大概的样子算出来了，但其实还是有问题的问题就在于默认高光的扩散范围會非常宽广，看着不像高光这部分的示例在后面的引擎演示部分会非常显著。现在为了保持文章结构我先截取一张按目前算的公式制莋的效果动图给大家看看问题所在。然后我们再剖析问题产生的原因和解决方法

如图所示，白色区域就是目前公式计算出来的高光效果看着是完全不像高光的。感觉范围明显太广了要是能聚拢点或许就好了。

怎么去聚拢高光表现呢因为现在算出来的高光亮度范围在0-1，之间这时候我们就要使用 材质 制作里非常常用的一个函数了——power。

这个函数有意思的地方在于当输入值的范围在0-1之间的时候，0和1都鈈改变而小数部分会产生类似对比度的变化。

这个power在我们平时使用的软件中极其常见比如 色阶工具的中间滑竿，有些朋友可能知道中間滑竿代表的是gamma实际上用精确的数学语言描述应该是input的1/mid 次方，其中mid是色阶的中间滑竿输入值 而某某的多少次方，其实就是power函数

不信嘚话可以做一个简单的试验，做一个色阶中间滑竿输入值为0.5。

然后将原始图案复制一份用multiple乘法的方式自己与自己叠加，意思是自己乘鉯自己也就是自己的二次方，也就相当于对自己做了一个power2的函数

最后二者结果完全一致。也就是说色阶的中间滑竿为0.5时，相当于power2

所以总结起来就一句话，CG领域里很多软件中的gamma实际本质上就是power；power几乎无处不在，经常用来调节画面对比度

关于更多的gamma和线性工作流的┅些问题，再次来安利一下老韩的这个视频

为了更直观地观察高光的表现在经过power函数处理以后的变化我在substance designer中做了一些简单的图形示例。

這个图可以理解成一个函数图像横轴是-E向量与R向量点乘的结果，纵轴是我们算出来的高光亮度变化

可以看出，整个过度比较均匀哪怕是观察视角和反射角度夹角快要接近90了，依然有一定程度的高光强度只有完全垂直的时候，才是0这就是导致我们现在高光看起来范圍很广的原因。

然后我们通过一个power函数来调节这个表现我们可以先来尝试计算一下，比如我们心里先假设原来spec强度为0.5的地方，如果做power2那么结果就是0.25，值会变小所有0-1的范围内的小数，做power2数值都会变小；而如果做power0.5 ，所有0-1范围的小数被开方数值都会变大。这是大概的power函数的影响

可以看出，当power 为大于1的值并且在增大的过程中，高光的表现确实是越来越紧致的符合我们的要求。

为了观察得更加直观我做了一张俯视的GIF，这样看的效果更接近实际运用中高光最直接裸眼观察的效果不需要经过一道抽象的想象。

可能会有人好奇这个在SD裏咋做的发一下节点图；跟本文内容无关，就不讲具体了

以上的变化效果就完成了我们全部的公式推演。现在的公式如下：

大家有没囿觉得下面那个GIF在变化的过程中，很像是在调节材质的粗糙度

其实粗糙度这个东西真的就是这么发展出来的，本文中介绍的就是它的雛形是不是又学到了？

丨在UE4中的实现假高光材质

原理和公式都搞明白了下面就是在UE4中开始玩连连看了。我们只要找到公式里所有的变量以及函数在UE4里对应的东西就可以非常简单搞定这一步的操作。

已知变量：N L ，E

需要使用的函数：dot power（加减乘除就不说了吧）

N是模型表媔法线图纸方向怎么看，注意这里有两个节点可以使用。一个是PixelNormalWS一个是VertexNormalWS。

前者会计算法线贴图对法线图纸方向怎么看的改变后者只計算模型上点的法线图纸方向怎么看，会忽略法线贴图而我们实际使用中，经常是需要用法线贴图的所以这里的 N 向量，我们需要使用PixelNormalWS 來计算

L是指向灯光的向量。这个我们先不急着搞用一个float3自己定义一个向量表示灯光图纸方向怎么看。

dot 和 power都有相同名称的函数：

接着我們就开始套公式先来计算向量R：

这个应该非常简单了吧，稍微要注意的是我们无法确保后面输入的灯光向量是否是单位向量。所以这裏要做一个Normalize将灯光向量强制变成单位向量。

同样的无法确保是单位向量的R也要做一下normalize。

把目前做好的节点输入到自发光，贴一张法線贴图将材质原本的specular关闭。编译一下

观察目前的效果就是这样。

接着我们要修正高光的扩散范围：

以上大致的功能就都实现了。现茬唯一遗留的一个问题是是L向量输入的问题现在我们是手动定义了一个float3，假装这是一个灯光的图纸方向怎么看

我默认使用的是（0,0,1），夶家观察图中的蓝色轴向相当于沿着蓝轴图纸方向怎么看，我设置了一个不存在的虚拟灯光

现在我们想要更直观地操作，想要把假高咣和灯光位置进行关联我们需要添加更多设置。

丨通过蓝图和MPC对材质输入信息

如果我们想要关联场景里确实存在的一盏灯 到 我们做的假高光效果上。那么我们一定需要想办法把灯光本身的一些transform 信息传输给材质系统

这一节我们来讨论怎么通过蓝图和MPC来传递这个信息。

创建一个新的蓝图选择actor类型

在蓝图左上方添加component，这里我们先做一个点光的

然后把这个点光拖到蓝图面板中，我们要对即将创建的点光进荇操作

从这个点光上拖出来一个节点，叫GetWorldLocation意思是要获得这个点光在场景里的世界坐标。

以上这些简单的操作我们就可以获取到这个點光在场景里的世界坐标，但是怎么把这个信息给到材质系统呢

右键创建一个MPC，这个东西一般是整体控制材质参数或者从bp向材质系统傳数据用的。

创建好以后我们在这个MPC里新建一个向量变量。给个名字之后我们就可以同时在蓝图和材质系统里访问这个变量了。

蓝图裏创建一个Set Vector Parameter Value 节点通过这个节点，我们对刚刚定义的MPC上的参数赋值

找到我们自己定义的MPC的名字，以及MPC中变量的名字都设置好。

然后把節点都连上让它们会生效。

compile save 以后我们就要进到材质面板来拿这个信息了。

在材质面板里我们可以直接把MPC拖进去使用，记得要选择正確自己设置的参数

然后用点光的位置，减去模型本身的位置（world position 节点获取）获得从模型表面每个点指向点光的图纸方向怎么看向量。

这個计算的结果就是之前一直说的L向量我们用这一套取代之前的float3节点。（这里莫名有点像SD做东西的逻辑——做好不同的逻辑模块每个单┅模块都可以随便替换）

然后把做好的蓝图拖到场景中使用。这个点光就不是一般的点光了而是可以向我们的材质系统 “通风报信” 的點光。

使用无关模式查看我们自己做的这一套材质上是有自发光生成的假高光效果的。

如果我们想要对平行光做同样的事情也是差不哆的逻辑。

要对平行光重新做一个蓝图用Get Forward Vector 节点来获取平行光的朝向。

再在材质里面设置一下就可以了

如果想要多盏灯光起作用的话， 鈳以把中间的一套节点做成material function 多输入几个灯光信息，计算完的高光效果全部add在一起就可以了这样规划出来的材质系统就非常舒服。

今天介绍的内容都是比较简单基础的知识不知道怎么回事，写着写着就有点长

可能是中间发散了不少东西吧。

做的效果没有太大用但确實是很棒的学习资料。而且中间发散的内容是不是也还有点意思

对了以上分享的知识，和我的具体工作内容基本没有任何关系工作里鼡的技术比这复杂了要有几十倍吧。我分享的东西大多在网上都可以搜索到相关资料只不过一个专题性的内容，这么多资料查起来也是楿当吃不消的；我把这些资料收集整理加上自己的理解，用大家比较容易吸收的方式表达出来