Crear un efecto Fresnel reutilizable con Material Function en Unreal Engine

¿Qué aprenderás en esta guía?

En lugar de reconstruir la misma red de nodos una y otra vez en distintos materiales de Unreal Engine, puedes agruparla en una Material Function. Así, una sección compleja se convierte en una única llamada a función que puedes añadir a otros materiales. Siguiendo el ejemplo Fresnel de Epic Games, crearemos un efecto que resalta los bordes y permite ajustar su intensidad y su caída.

Los efectos de tipo Fresnel pueden utilizarse para resaltar los bordes de una superficie según el ángulo de visión y hacer que su silueta resulte más visible en la oscuridad. Esta aplicación no es una simulación física de la iluminación, sino un método para añadir información visual al material. El objetivo principal es encapsular el cálculo en la función y mostrar al usuario únicamente los ajustes necesarios.

Requisitos

La explicación paso a paso del efecto Fresnel disponible en las fuentes está preparada para Unreal Engine 4 y figura en una página de documentación correspondiente a la versión 4.27. Por eso, los nombres de los menús y la interfaz del ejemplo se presentan según esa guía. Las fuentes no mencionan requisitos para crear una cuenta, requisitos de hardware ni el precio del producto.

Para este flujo de trabajo hay que trabajar en Content Browser y Material Editor, y crear una Material Function y un Material. Los nodos del ejemplo son: Constant 3 Vector, Transform, Camera Vector WS, Dot Product, Clamp, OneMinus, Power y Multiply. También usaremos dos nodos Function Input para que la función sea ajustable y un Function Output para devolver el resultado.

Crear una Fresnel Material Function paso a paso

1. Crea el recurso de función. Haz clic con el botón derecho en Content Browser y selecciona New > Materials & Textures > Material Function. Ponle un nombre que describa lo que hace. Custom_Fresnel, utilizado en el ejemplo, es un nombre que permite entender la función.

2. Construye la primera parte del cálculo del ángulo. Abre la Material Function y añade al gráfico los nodos Constant 3 Vector, Transform, Camera Vector WS y Dot Product. Establece en 1,0 el canal azul del nodo Constant 3 Vector. Conecta su salida a la entrada de Transform y configura el nodo Transform para convertir de Tangent Space a World Space. Conecta la salida de la transformación a la entrada A de Dot Product y la salida de Camera Vector WS a la entrada B. Este cálculo utiliza la relación entre la dirección de la superficie y la dirección de la cámara.

3. Limita el resultado y calcula el efecto de borde. Conecta la salida de Dot Product al nodo Clamp y mantén el valor dentro del rango de 0 a 1. A continuación, conecta la salida de Clamp a OneMinus. Esta operación invierte el valor que se usará en la siguiente etapa y, en el ejemplo, ayuda a que el efecto destaque en los bordes.

4. Define las entradas de ajuste de la función. Añade dos nodos Function Input. Nombra uno Fresnel Exponent y el otro Fresnel Intensity; los campos de descripción pueden indicar al usuario qué controla cada entrada. Configura ambos como Scalar. Los nodos Function Input permiten que la función reciba valores externos, que después pueden conectarse en el material que la utiliza.

5. Conecta el control del exponente y la intensidad. Añade un nodo Power y otro Multiply. Conecta la salida de OneMinus a la entrada Base de Power y la entrada Fresnel Exponent a Exp. Conecta la salida de Power a la entrada A de Multiply y Fresnel Intensity a la entrada B. Así, el exponente controla la distribución del efecto en los bordes y la intensidad determina su nivel.

6. Define la salida y compila. Conecta la salida de Multiply al nodo Function Output. Después, pulsa Apply en la barra de herramientas para compilar la Material Function. Según la guía original, cuando la compilación termina correctamente, el botón Apply queda inactivo. Si aparece un error, comprueba primero las conexiones y los tipos de entrada.

7. Prueba la función en un material. Crea un Material nuevo en Content Browser y ábrelo; después, añade la función Custom_Fresnel al gráfico. Como en el ejemplo, puedes conectar un nodo Constant 3 Vector a Base Color y utilizar el color rojo: R 1,0; G 0; B 0. Usa cuatro nodos Scalar Parameter para los ajustes restantes, además del color base del ejemplo. Establece Metallic en 1,0, Roughness en 0,5, Fresnel Intensity en 1,0 y Fresnel Exponent en 5,0. Conecta la salida de la función a la entrada Emissive Color del material y compílalo. Estos valores son los ajustes iniciales del ejemplo; puedes modificarlos para obtener distintos resultados visuales.

8. Publica la función en la biblioteca, si lo deseas. Haz clic en un espacio vacío del gráfico de Material Function para quitar la selección de los nodos; las propiedades generales de la función aparecerán en el panel Details. Activa la opción Expose to Library, añade una descripción y selecciona las categorías adecuadas. Así, la función puede aparecer en Material Function Library, dentro de Material Editor. Es posible que tengas que reiniciar el editor para que aparezca una función nueva.

Errores frecuentes

Lo primero que hay que comprobar son las conexiones de entrada y salida: los nodos Function Input deben recibir valores y el resultado calculado debe salir a través de Function Output. Los datos conectados a la llamada de la función deben ser compatibles con el tipo esperado; por ejemplo, conectar un tipo no compatible a una entrada que espera Scalar puede provocar un error de compilación. Para inspeccionar un resultado intermedio de la función, haz clic con el botón derecho en un nodo y selecciona Start Previewing Node para previsualizar la red hasta ese punto.

Otro riesgo es modificar sin cuidado una función que ya se utiliza en el proyecto. Si eliminas un nodo Function Input, la entrada correspondiente puede desaparecer de los materiales que utilizan esa función. Un error en la función o la eliminación de su comportamiento existente también pueden afectar a la compilación o al funcionamiento correcto de los materiales conectados. Por eso, antes de modificar una función publicada, conviene revisar qué materiales la utilizan y probar el cambio en un material de ejemplo.

¿Qué aporta al flujo de trabajo de arquitectura y visualización?

Si se reutilizan efectos de superficie similares en distintos materiales de visualización arquitectónica, agrupar la red de nodos compartida en una Material Function puede facilitar la organización y el mantenimiento. Al modificar un cálculo común dentro de la función, se reduce la necesidad de actualizar por separado muchos gráficos duplicados. El resalte de bordes puede servir para hacer pruebas visuales, especialmente cuando se busca definir la silueta de un modelo. Sin embargo, las fuentes no aportan información sobre el rendimiento de la función en renders arquitectónicos, los requisitos de hardware ni la compatibilidad con distintas versiones de Unreal Engine. Los estudios deberían probarla primero con la versión y la estructura de materiales que utilizan y, después, incorporar las funciones compartidas de forma controlada.

Próximos pasos

En la primera prueba, modifica los valores de Intensity y Exponent para observar cómo cambia el resultado en la superficie; añade la misma función a varios materiales y comprueba cómo facilita su mantenimiento. Para las funciones que se compartirán en el equipo, añadir un nombre descriptivo, descripciones para las entradas y una breve descripción en la biblioteca facilita encontrar la adecuada. Al convertir otras redes de materiales en funciones, mantén claras las entradas y salidas: la red de nodos encapsulada debe poder utilizarse mediante una interfaz comprensible desde el exterior.

Fuente y licencia

Este tutorial se ha adaptado al turco a partir de la información de la documentación de Epic Games Material Functions Overview, Making Material Functions y Creating Material Functions. Las páginas de origen se ofrecen con licencia libre; el flujo de trabajo Fresnel del ejemplo se basa en la documentación de Unreal Engine 4.27.