Material-Instanzen in Unreal Engine: Archviz-Leitfaden

Parent-Material und Material-Instanzen in Unreal Engine können in Archviz-Szenen dazu dienen, auf Basis derselben Oberfläche verschiedene Farben, Rauheitswerte und Texturen zu erzeugen. Epics Dokumentation setzt dabei darauf, die zu ändernden Eigenschaften vorab zu parametrieren, statt das Material für jede Variante neu aufzubauen. Die folgenden Schritte verbinden Workflows aus der Dokumentation zu Material-Instanzen sowie den für UE 4.27 veröffentlichten Dokumenten zu Material Parameter Collection und Archviz Interior Rendering.

1. Legen Sie zunächst fest, welche Eigenschaften im Parent-Material geändert werden sollen

Das Parent-Material ist der zugrunde liegende Graph, von dem untergeordnete Material-Instanzen erben. Beim Erstellen einer Instanz übernimmt diese das Erscheinungsbild und die Eigenschaften des übergeordneten Materials als Ausgangspunkt. Allerdings lässt sich nicht jede Eigenschaft automatisch bearbeiten: Werte, die in der Instanz geändert werden sollen, müssen im Parent-Material als Parameter definiert sein.

In Archviz-Szenen können Eigenschaften wie Base Color, Metallic und Roughness für verschiedene Oberflächenvarianten eingesetzt werden. Epics Innenraum-Beispiel verwendet Texture Parameter zum Wechseln von Texturen, Vector4 Parameter zum Hinzufügen eines Farbtons über eine Textur und Switch Parameter für Optionen. Statt alles freizugeben, wird das Parent-Material hilfreicher, wenn Sie gezielt die Eigenschaften auswählen, die Künstler und Designer voraussichtlich ändern müssen.

Halten Sie Parameternamen aussagekräftig und eindeutig. In der Dokumentation wird beispielsweise für einen Roughness Scalar Parameter der Standardwert 0,25 verwendet. Werte, die unverändert bleiben sollen, werden im Instanz-Editor nicht angezeigt, wenn sie nicht als Parameter definiert sind. So lässt sich für das Team klar zwischen änderbaren und festgelegten Eigenschaften unterscheiden.

2. Erstellen Sie eine Material-Instanz und passen Sie Varianten an

1. Erstellen Sie ein passendes Parent-Material und definieren Sie die Werte, die geändert werden sollen, als Parameter. Ein Scalar Parameter enthält einen einzelnen Gleitkommawert und eignet sich für einzelne Regler wie Roughness und Metallic. Ein Vector Parameter enthält einen vierkanaligen Wert und kann mehrteilige Werte wie Farben steuern. Mit einem Texture Parameter lässt sich die in der Instanz verwendete Textur ändern.

2. Klicken Sie im Content Browser mit der rechten Maustaste auf das Material-Asset und wählen Sie Create Material Instance. In der Material-Instanz finden Sie im rechten Bereich unter Parameter Groups die vom Parent-Material geerbten und zur Bearbeitung freigegebenen Eigenschaften.

3. Nehmen Sie Farb-, Textur- oder Rauheitsvarianten in den Instanzen vor. Epics Archviz-Beispiel zeigt, wie sich mit Material-Instanzen Farbtöne ändern sowie diffuse oder Normal-Texturen durch andere Texturen ersetzen lassen. So können Varianten auf Basis derselben Struktur entstehen, statt für jedes Objekt ein eigenes Grundmaterial anzulegen.

4. Prüfen Sie, ob die Änderungen im Viewport sichtbar sind. Laut Dokumentation lassen sich Parameteränderungen in Material-Instanzen schnell anzeigen, ohne den Standard-Material-Graph neu kompilieren zu müssen. Die Neukompilierung eines Standardmaterials kann je nach Komplexität bis zu einer Minute dauern; das ist keine feste Leistungszusage für jedes Projekt.

3. Verwalten Sie gemeinsame Werte mit einer Material Parameter Collection

Wenn derselbe Wert in vielen Materialien geändert werden muss, kann eine Material Parameter Collection (MPC) verwendet werden. Dieses Asset speichert Scalar- und Vector-Parameter; Materialien können auf dieselbe Collection verweisen und gemeinsame Werte daraus beziehen. Epic beschreibt diese Methode als Alternative dazu, Werte wie Nässe, Schnee oder Zerstörungsgrad für ein ganzes Level einzeln in verschiedenen Material-Instanzen zu aktualisieren.

Um eine Collection zu erstellen, klicken Sie im Content Browser mit der rechten Maustaste und wählen Sie unter Materials & Textures den Eintrag Material Parameter Collection. Öffnen Sie die Collection und fügen Sie über das Hinzufügen-Symbol neben Scalar Parameters oder Vector Parameters einen neuen Wert hinzu. Geben Sie anschließend einen Namen und einen Standardwert ein. Um die Collection im Material-Graph zu verwenden, fügen Sie die entsprechende Collection zum Graphen hinzu und verbinden Sie den Material Collection Parameter-Knoten mit dem passenden Material-Eingang. Im Beispiel der Dokumentation speist Global_Desaturation den Fraction-Eingang des Desaturation-Knotens.

Beachten Sie die Grenzen aus der UE-4.27-Dokumentation: Ein Material kann auf höchstens zwei verschiedene Material Parameter Collections verweisen; pro Collection sind höchstens 1024 Scalar- und 1024 Vector-Parameter möglich. Wenn sich die Anzahl der Parameter in einer Collection ändert, müssen Materialien, die auf diese Collection verweisen, neu kompiliert werden. Daher kann es sinnvoll sein, die Parameter im Voraus zu planen, wenn viele Werte hinzukommen sollen.

Die Werte einer Collection lassen sich auch während der Laufzeit mit Blueprint ändern. Im dokumentierten Beispiel erhält der Set Scalar Parameter Value-Knoten die Collection und den Parameternamen; über eine Timeline wird der Wert von 0 auf 1 und wieder zurückgeführt. Wird der Name eines Parameters in der Collection geändert, können die Materialverbindungen erhalten bleiben. Allerdings muss der Parametername in der Blueprint-Funktion, die diesen Namen verwendet, neu zugewiesen werden.

4. Wo ist das im Archviz-Workflow nützlich?

Wenn in Wohnungs-, Büro- oder Wohnhaus-Szenen für dieselbe Holz-, Stoff- oder lackierte Oberfläche mehrere Farbvarianten benötigt werden, erleichtern Material-Instanzen deren Verwaltung. Ein gemeinsames Parent-Material hilft dabei, konsistente Eigenschaften zentral zu halten; in den Instanzen lassen sich Änderungen je nach Objekt oder Designoption vornehmen. Eine MPC kann außerdem für gemeinsame Szenenwerte eingesetzt werden, die mehrere Materialien betreffen.

Epics Beispiel Archviz Interior Rendering zeigt in UE 4 physikalisch basierte Materialien, Parent-Material und Instanzen, dynamische Beleuchtung sowie Raytracing-Techniken. Das bedeutet nicht, dass jedes Visualisierungsprojekt dasselbe Licht-Setup verwenden muss; es zeigt lediglich, dass Material-Instanzen Teil eines umfassenderen Innenraum-Workflows sein können. Besonders in Szenen mit Raytracing sollten Reflexionsqualität und Performance gemeinsam bewertet werden. Da die Dokumente keine Angaben zu Hardwareanforderungen und Lizenzbedingungen enthalten, müssen diese für die jeweilige Projektumgebung separat geprüft werden.

Häufige Fehler

• Versuchen, in einer Material-Instanz einen Wert zu ändern, der im Parent-Material nicht als Parameter definiert ist. Prüfen Sie zuerst, ob die betreffende Eigenschaft im übergeordneten Graphen als Parameter angelegt wurde.

• Für jedes Objekt ein eigenes Parent-Material erstellen. Haben Objekte ähnliche Eigenschaften, kann ein gemeinsames Parent-Material mit Instanzen für eine effizientere Struktur sorgen.

• Nach dem Umbenennen eines MPC-Parameters die Blueprint-Verbindungen nicht prüfen. Das Feld Parameter Name in der Blueprint-Funktion, die den Namen verwendet, muss neu zugewiesen werden.

• Zu viele Static Parameter verwenden. Kombinationen statischer Parameter können separate Material-Kompilierungen verursachen; Epic empfiehlt, ihre Anzahl und die verwendeten Kombinationen zu begrenzen.