Unreal Engine 4.27: Praktischer Material-Workflow für Architekturszenen

Dieser Leitfaden fasst die Workflows mit Material Function, Material Parameter Collection und Pivot Painter aus der offiziellen Dokumentation zu Unreal Engine 4.27 zusammen. Ziel ist es, Materialanpassungen in Architekturvisualisierungen und Echtzeitszenen übersichtlicher zu gestalten: Gemeinsame Werte werden nicht für jedes Objekt einzeln geändert, sondern mit wiederverwendbaren Komponenten verwaltet. Die folgenden Schritte beschränken sich auf die in der Dokumentation beschriebenen Werkzeuge und Werte.

1. Wiederkehrende Graphen in eine Material Function auslagern

1. Klicken Sie im Content Browser mit der rechten Maustaste und wählen Sie New › Materials & Textures › Material Function, um eine neue Material Function zu erstellen. Ein Name, der die Funktion beschreibt, erleichtert das spätere Wiederfinden im Projekt.

2. Öffnen Sie die Funktion und fügen Sie die benötigten Nodes in den Graph ein. Im Fresnel-Beispiel der Dokumentation kommen die Nodes Constant 3 Vector, Vector Transform, Dot Product, Camera Vector WS, Clamp, OneMinus, Power und Multiply zum Einsatz.

3. Im Beispiel wird der blaue Kanal des Constant 3 Vector-Nodes auf 1.0 gesetzt; Vector Transform führt eine Transformation von Tangent Space zu World Space durch. Das Ergebnis von Dot Product wird auf den Bereich zwischen 0 und 1 begrenzt und mit OneMinus invertiert.

4. Legen Sie mit Function Input-Nodes Werte fest, die von außen geändert werden können. Im Dokumentationsbeispiel werden die Eingänge Fresnel Exponent und Fresnel Intensity mit den Nodes Power und Multiply verbunden. Verbinden Sie das Ergebnis mit Output Result und kompilieren Sie mit Apply.

Der zentrale Vorteil einer Material Function besteht darin, dass ein gemeinsamer Teil eines Graphen nicht in verschiedenen Materialien immer wieder neu erstellt werden muss. So lassen sich Änderungen an Oberflächen mit demselben visuellen Verhalten leichter vornehmen und Materialien konsistenter erstellen. Beim Bearbeiten einer Funktion ist jedoch Vorsicht geboten: Die Dokumentation warnt, dass ein Fehler in einer verwendeten Funktion oder das Entfernen ihrer Funktionalität die davon abhängigen Materialien beeinträchtigen kann.

2. Die Funktion in ein Material einfügen und das Beispiel prüfen

1. Erstellen Sie im Content Browser ein neues Material und ziehen Sie die Material Function in den Graph.

2. Verbinden Sie die Eingänge der Funktion mit den entsprechenden Parametern im Material. Im Fresnel-Beispiel wird der Output der Funktion an Emissive Color angeschlossen; Constant 3 Vector ist mit Base Color verbunden.

3. Mit den Beispielwerten lässt sich überprüfen, ob der Graph wie erwartet funktioniert. Die Beispielwerte aus der offiziellen Dokumentation sind in der folgenden Tabelle aufgeführt.

4. Kompilieren Sie das Material und testen Sie es auf einem Mesh in der Szene. Wird eine Funktion auch in anderen Materialien verwendet, kann sich eine Änderung auf mehrere Assets auswirken. Prüfen Sie daher die abhängigen Materialien, bevor Sie Änderungen auf das Projekt anwenden.

Diese Werte sind nicht als universell optimale Einstellungen für jedes Projekt zu verstehen, sondern als Beispiel-Setup aus der Dokumentation zu Unreal Engine 4.27.

3. Gemeinsame Werte mit einer Material Parameter Collection verwalten

1. Klicken Sie im Content Browser mit der rechten Maustaste und wählen Sie Materials & Textures › Material Parameter Collection, um eine Collection zu erstellen.

2. Öffnen Sie die Collection und fügen Sie unter Scalar Parameters oder Vector Parameters Parameter hinzu. Vergeben Sie für jeden Parameter einen Namen und einen Standardwert.

3. Fügen Sie dem Material-Graph einen Material Collection Parameter-Node hinzu, um den Wert aus der Collection zu verwenden. Im offiziellen Beispiel wird der Skalarparameter Global_Desaturation mit dem Fraction-Eingang des Desaturation-Nodes verbunden.

4. Eine Änderung des Werts von 0 auf 1 zeigt im Beispiel die gemeinsame Steuerung, die die Farbe der Objekte verändert, welche dieses Material verwenden. Die Werte lassen sich auch über Blueprint ändern; in der Dokumentation kommen dazu der Node Set Scalar Parameter Value und eine Timeline zum Einsatz. Der Float Track der Timeline enthält zwei Keys: den Wert 0 bei Zeit 0 und den Wert 1 bei Zeit 1.

Ein Material kann auf höchstens zwei verschiedene Material Parameter Collections zugreifen. Laut Dokumentation kann eine Collection allgemeine und die andere levelspezifische Werte enthalten. Werden Parameter hinzugefügt oder entfernt, müssen die Materialien, die auf die Collection zugreifen, neu kompiliert werden. Wenn viele Parameter benötigt werden, kann es schneller sein, sie von Anfang an in einer leeren Map hinzuzufügen. Eine Änderung des Parameternamens erhält zwar die Materialreferenzen, kann aber die Blueprint-Verbindung beschädigen, die diesen Namen verwendet.

4. Pivot Painter für Vegetation in Betracht ziehen

Pivot Painter ist ein MAXScript, das in 3ds Max Pivot- und Rotationsinformationen eines Modells in den Vertexdaten speichert. Diese Informationen können mit Unreal-Materialfunktionen ausgelesen werden, um Äste, Blätter oder Gras in Echtzeit zu bewegen. Die offizielle Dokumentation erklärt, dass die Bewegung in Vertex-Shadern berechnet wird; die Speichergröße des Modells ist dabei 18 Prozent größer als bei einem herkömmlichen Static Mesh.

Prüfen Sie beim Vorbereiten des Modells die Position des Rotationspivots und die Ausrichtung der Achsen. Soll sich beispielsweise ein Grashalm von seiner Basis aus drehen, muss der Pivot laut Dokumentation an der Basis liegen und die X-Achse entlang der Länge des Modells verlaufen. Modelle mit Hierarchie, etwa Bäume, sollten mit Hierarchy Painter verarbeitet werden; einzelne, unabhängige Grashalme hingegen mit Per Object Painter. Beide Verfahren dürfen nicht gemeinsam auf dasselbe Modell angewendet werden. Wählen Sie außerdem die zum verarbeiteten Datentyp passende Materialfunktion: PivotPainter_HierarchyData für Hierarchy Painter und PivotPainter_PerObjectData für Per Object Painter.

Laut Dokumentation wurde das Script mit 3ds Max 2010 und 2012 getestet. Außerdem müssen die 3ds-Max-Welteinheiten auf Zentimeter eingestellt sein; beim Export darf der Maßstab nicht geändert werden. Auf der Pivot-Painter-Seite steht zudem, dass Version 2.0 eine vereinfachte Pipeline für interaktive Vegetation bietet.

Auswirkungen auf Architektur- und Visualisierungs-Workflows

Wenn in Innenraum- und Architekturszenen viele Oberflächen dieselben Parameter verwenden, können Material Functions gemeinsame Graphstrukturen wiederverwenden. Mit einer Material Parameter Collection lassen sich außerdem szenenweite oder levelspezifische Werte gemeinsam ändern. Besonders wenn mehrere Materialien dieselbe visuelle Steuerung benötigen, kann es sinnvoll sein, gemeinsame Parameter zu nutzen, statt jedes Material einzeln anzupassen. Die Dokumentation beschreibt dieses Verfahren als effizienter, als verschiedenen Materialinstanzen Werte einzeln zuzuweisen.

Bei Echtzeitpräsentationen mit Vegetation lässt sich Pivot Painter als Option betrachten, die Bewegung zur Laufzeit berechnet, anstatt Skelettanimationen zu speichern. Teams sollten die Kompatibilität dennoch im Voraus prüfen: Die Dokumentation bezieht sich auf Unreal Engine 4.27, während für das Script Tests mit 3ds Max 2010 und 2012 angegeben werden. Auch Modellmaßstab, Pivot-Position, Hierarchieauswahl und Blueprint-Parameternamen sollten vor der Übergabe kontrolliert werden.

Häufige Fehler

• Hierarchy Painter und Per Object Painter gemeinsam auf dasselbe Modell anwenden.

• In 3ds Max die Einheit Zentimeter oder den Maßstab beim Export ändern.

• Nach dem Umbenennen eines Parameters in der Material Parameter Collection die Verbindung Parameter Name im Blueprint nicht aktualisieren.

• Beim Bearbeiten einer verwendeten Material Function übersehen, dass davon abhängige Materialien betroffen sein können.

• Nicht berücksichtigen, dass das Hinzufügen vieler Parameter eine Neukompilierung der abhängigen Materialien erfordert.