ue4---1，pbr概述，数据运算，uv运算

这是关于ben  cloward虚幻引擎材质教学的笔记

pbr材质简述

物体表，表面的入射光种类可以简单概括为两类，直接光（直接接受光源发射出的光线）和间接光（周围环境反射所产生的光）。反射光也是，高光（很多光线在一个方向进行传输）和漫射光

引擎为了便于计算，将这四种光单独计算再合成为一个整体。

平时我们所见到的图片一般都有光照和阴影，这张照片是用仪器测量出的物质表面颜色

实际测量所得的各种物质的基础颜色

法线贴图上的每一个像素的rgb值，都代表它的这个像素点所对应切线空间的xyz矢量值。所谓切线空间，就是以像素点垂直方向为z轴，uv上的u为x轴，为y轴。

粗糙度，更像是微观层面的法线贴图

当金属通道输入为1，高光输入不再影响材质，影响反射的就是输入的basecolor，又因为金属的反射是60-100%，所以给与basecolor的值不能太低

数据运算

1，一维数据，适合用于调整金属度，粗糙组，高光。

这几个数据都是使用一维浮点数作为输入。

在这里，将一维数据到连接主节点的三维数据口，可以发现主节点自动补齐了剩下的两个通道数据。还是以复制的形式补齐。

2，二维数据适合用于调整uv，但是如果把二维数据给与三维接口。

主节点也是将缺失的第三通道补齐，不过，补的是零。

3，三维数据适用于基础颜色，自发光，法线。

当二维或者三维数据输入主节点的一维端口

这里使用的是一个二维数据（0，1）。

显而易见，所显示的是粗糙度为0的情况。

所以，这种情况，主节点只会使用第一个通道的值。

4，主节点可以这样对输入数据进行补齐和挑选，但其他节点之间就不太一样

一维数据可以和其它维度运算，二维不能与三维或四维运算。

除了一维数据和主节点，其它节点间的运算都需要数据类型相同。

uv运算

1，texcoord节点的含义

因为ben在课程中讲解的并不是很清楚，这段关于uv的部分都是我自己思考猜出来的。

这个是将texcoord节点的rg两个通道传递给主材质节点基础颜色，因为这个节点只有两个通道，直接传递不影响结果

其实texcoord节点就是这两个方向布置的两张灰度图

上图uv两个通道合起来的样子，下面把两个通道单独显示，将texcoord的两个通道拆出来

这个是u方向，显示有些问题，但是能看出来u方向从黑到白，即从0到1

v方向

texcoord节点在r和g通道提供两张这样的梯度图。当我们对texcoord节点进行加减乘除时。

是对texcoord的这两张图进行一系列运算，改变r和g通道上的灰度分布，再将其传递给texture sample节点的uvs端口。

texture sample节点会检查每个点，读取这个点传递进来时对应rg通道的灰度信息，再调用原uv的r和g灰度值所对应位置的贴图信息。

举个例子，texture sample节点中，传递进来一个点，它的rg通道灰度值分别为（0.3，0.21），但它在传进来时，在那张图绝对位置是（0.8，0.9），此时它会调用原uv（0.3，0.21）处的贴图数据，虽然它在传递给texture sample时的绝对位置是（0.8，0.9）。

再举个例子，如果将两个数字输入给texture sample的uvs端口，会咋样？

如果输入0.5和0.5，就是把r和g两张灰度为0.5的图对texture sample输入，然后texture sample会将所有的点都调用原uv中（0.5，0.5）处所对应的贴图数据。

结果：

2，uv的加法

对于uv的运算，输入给texture sample，超过1的数值整数部分会被忽略，只读取其小数部分。

此处以u（x）方向为例

这是原始u方向上的图像，要对他进行加0.1的操作

对u方向加0.1，然后在u方向上就变成了0.1-1.1，又因为对于整数部分这个节点是不进行计算的，所以他的真实反映是0.1-1，然后是0-0.1

表现在贴图上就是贴图左移了10%。

实例：

没对u位移之前

给u方向加0.1，贴图左移10%

其实我们的计算主要是对u和v的黑白贴图进行变化，然后调用原uv数据和省去整数这部分都是texture sample这个节点在进行。所以我们可以像编辑贴图那样对输入texture sample的图像进行编辑。

3，uv的乘法

清楚了加法，乘法的道理也是一样

这是原始状态，从左到右是0-1，正好是将uv平铺一次

将u方向乘以3

从左到右就是从0到3

因为会忽略整数，所以就是将0-1重复三次，贴图在u方向平铺三次。

4，世界绝对位置下的uv变化

ben在案例中大量使用了世界坐标，是因为世界坐标可以随着物体改变而发生改变。

作用到材质上，结果就是，只需要制作很少的贴图，把他们摆在不同的位置，就有不同的材质表现。

当使用绝对世界位置时，这些贴图会平铺很多次，究其原因，也是因为传递给texture sample的图中，数值从0到很大，去除整数，实现了多次0到1。

现在，将世界坐标乘以较小的一个数，得到下面这张图

乘完后，确实变小了，方向却不对，看一下为啥

将r通道分离出来，可以从中间看出来有一个从0到1的过程，符合uv中的u方向

再看b（z）方向，他中间有一段从0到1，可以确定它的方向是从下到上逐渐变大。和uv分布中的v方向相反，所以所得结果也相反