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Uploaded bycom044
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UE4.14.0 Forward Shadingのエンジン改造でセルシェードやってみた

UE4 Osaka Meetup 2( https://connpass.com/event/43462/ )のLTで喋ったスライドです。 改造したエンジンの動画はこちら: https://www.youtube.com/watch?v=qPFEphXOSsE

Engineering◦
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UE4.14.0(Preview)で Forward Shadingを触ってみた 正式版！
自己紹介 ● Twitter: com04 ● ゲームプログラマー ● 趣味UE4歴: 2年ちょい ● お金貰ってニート中（有給消化） ● スライドは後で公開します
やってみた ● 4.14でForward Shadingが正式採用されたの で試してみた – （というのを書いてたら、Epic Games Japanの岡田さんが Forward Shading＋VRのスライドを書かれました） ● UE4.14で広がるVRの可能性 http://www.slideshare.net/EpicGamesJapan/ue414vr
Forward Shadingの有効化 ● 「プロジェクト設定」ウィンドウ →「エンジン」→「Rendering」 →「Forward Shading」チェックボックスをONに ● 再起動を促されるので、エディターを再起動。
有効になったかチェック ● ビューポートの左上にある項目で 「バッファを可視化」→「概要」にする
有効になったかチェック ● Deferred Shading Gバッファが確認できる ● Forward Shading Gバッファが見れない
有効になった！ ● これだけ！簡単！
で？ ● ぼくは何がやりたい？
やりたい！ ● Forward Shading出来るのなら、セルシェード（セル ルック）の実装いい感じに出来るんじゃ？
その前に ● セルシェード（セルルック）に関しては、 おぎまふさん（ @ogimafu ）が詳しいです。 つよい。いつか倒したい – 【UE4】セルっぽいルックを頑張ってみる その１（概要） - 開発日誌 http://ogimafu.blogspot.jp/2015/03/ue4.html – 【第3回UE4札幌Meetup!!!】 UE4で実装するセル表現 http://www.slideshare.net/TomohiroOgiwara/ue4meet up-63696087
マテリアル出力追加したい ● マテリアル出力のパラメーターを追加してシェーディン グ時に使用したい場合、 – Deferred ShadingだとGバッファを拡張してシェー ディング情報を保存する枠を確保しないといけない – Forward ShadingだとGバッファが無く、すぐに シェーディングされるのでそのままの流れで使え る！Gバッファ追加しなくていい！
そもそものレンダリングフロー ● Deferred Shading – メッシュの描画命令→ Gバッファにシェーディングに必要な情報をレンダリングして保存 → （ほぼ）全部のメッシュの描画命令が出た後にGバッファの情報を 使用してスクリーンベースでシェーディング（陰影付） ● Forward Shading – メッシュの描画命令→ そのままシェーディング 詳しく喋ると１晩かかるのでググって！
やってみた！ ● マテリアルのBPで影の色を指定出来るように！
やった事 ● マテリアルの出力を拡張。セルシェード用のパラメー ターを追加。 – マテリアル単位で影色の指定出来るように。 ● セルシェード用のパラメーターを、シェーダーの シェーディング計算部分に流すように←ココ！ ● シェーダーをいい感じに弄る
エンジン改造 ● UE 4.14.0のエンジンのソースコード落としてきて環境を 整える – [UE4] エンジンのソースコード取得とビルド手順のまとめ UE4.6改訂版 – historia http://historia.co.jp/archives/1327 – エンジン改造 - UE4 Document@com04 http://com04.sakura.ne.jp/unreal/wiki/index.php? %A5%A8%A5%F3%A5%B8%A5%F3%B2%FE %C2%A4
事前情報：エンジンコードでのフラグ ● ソースコードでForward ShadingがONかどうか取得 ● シェーダーコードでForward Shading時のdefine ● シェーダーコードで、Forward Shadingの時、Gバッ ファがdisableになってる static IConsoleVariable* CVarForwardShading = IConsoleManager::Get().FindConsoleVariable(TEXT("r.ForwardShading")); const bool bForwardShading = CVarForwardShading ? (CVarForwardShading->GetInt() != 0) : false; #define FORWARD_SHADING #define USES_GBUFFER // これがdisableになってる
事前情報：シェーダーの流れ ● Forward Shading時のシェーダーの流れ ● FPixelShaderInOut_MainPS（BasePassPixelShader.usf） – GetForwardDirectLighting（ForwardLightingCommon.usf） ● GetDynamicLighting（DeferredLightingCommon.usf） – SurfaceShading（ShadingModels.usf） ● シェーダーコードは”UnrealEngine/Engine/Shaders”あたり ● ライティング計算はDeferredと同じ物を使ってる。
マテリアル出力に追加～シェーダーで取得 ● マテリアル出力に追加～シェーダー内でその値取得まで ● この場で喋ってたら眠くなりそうなので纏めておいた – UE4でマテリアル出力にピンを追加（UE4.14.0） http://qiita.com/com04/items/6dc75c647ce97ba72ba4 ● 変更箇所多いけど無心で書き加えていくだけ。
シェーダー内での受け渡し枠 ● Engine/Shaders/DeferredShadingCommon.usf – シェーダー内のパラメーター渡し用にFGBufferDataに変数追加 – 初期化しないとエラーが出るので、DecodeGBufferDataに追加 して対処。 // 583行目辺り #if FORWARD_SHADING GBuffer.ShadowColor = float3(0,0,0); #endif // 350行目辺り float StoredSpecular; #if FORWARD_SHADING // ここから float3 ShadowColor; #endif // ここまで
シェーダー内での受け渡し ● Engine/Shaders/BasePassPixelShader.usf – FGBufferData::ShadowColorに、マテリアルから渡されて きたパラメーターを突っ込む // 671行目辺り GBuffer.Depth = MaterialParameters.ScreenPosition.w; #if FORWARD_SHADING // ここから GBuffer.ShadowColor = GetMaterialShadowColor(PixelMaterialInputs); #endif // ここまで
影色の適用 ● 色計算部分。LightAccumulator_Add関数を丸々コピー＆ペー ストでLightAccumulator_AddMeetupを作成。 （LightAccumulator.usf） – 引数にShadowColorを追加 – カラー計算をShadowColorとTotalLightで補間するように void LightAccumulator_AddMeetup(inout FLightAccumulator In, float3 TotalLight, float3 ShadowColor, float3 ScatterableLight, float3 CommonMultiplier, const bool bNeedsSeparateSubsurfaceLightAccumulation) // In.TotalLight += TotalLight * CommonMultiplier; In.TotalLight += lerp(ShadowColor, TotalLight, CommonMultiplier);
影色の適用 ● 呼び出し元を差し替える GetDynamicLighting（DeferredLightingCommon.usf） // accumulate surface { float3 SurfaceLighting = SurfaceShading(GBuffer, LobeRoughness, LobeEnergy, L, V, N, Random); #if FORWARD_SHADING float light = ((NoL * SurfaceAttenuation) > 0.5f) ? 1.0f : 0.0f; // とりあえず２値化 LightAccumulator_AddMeetup(LightAccumulator, SurfaceLighting, GBuffer.ShadowColor*(1.0/PI), (1.0/PI), light, bNeedsSeparateSubsurfaceLightAccumulation); #else LightAccumulator_Add(LightAccumulator, SurfaceLighting, (1.0/PI), LightColor * (NoL * SurfaceAttenuation), bNeedsSeparateSubsurfaceLightAccumulation); #endif }
Indirect Lightを消す ● エディター上のPostProcessのSettings – 「Global Illumination」-「Indirect Lighting Intensity」を0.0に ● Indirectが有効だと周囲の色味でシェーディングされるのでセ ルルックっぽくなくなる。左が有効、右が無効。
できた！ ● これだけ！ ● Gバッファーとか何にも弄らなくていい！ ● 多分ぼくが見たセルシェードの中で一番扱いやすいかも。 ● 今回弄ってないけど、やるべき項目 – スペキュラも段階付けるとかしないと。 ● EngineShadersShadingModels.usf – StandardShading辺りのハズ… – ドロップシャドウ周り ● 頑張ればライティング値からテクスチャルックアップの陰影 付も出来るかも。
以上です！ ● セルルックとか特殊なシェーディング楽しいよ！ ● エンジン改造楽しいよ！（沼