在UE4中创建逼真的麦田
介绍
大家好。我叫黄宇春。我是一名 3D 环境艺术家和技术艺术家，专注于实时渲染。我目前在 343 Industries 担任 Halo Infinite 的环境艺术家。在进入这个行业之前，我在萨凡纳艺术与设计学院学习了游戏开发。
我的第一个灵感点是这两个视频：Alex Roman 的 The Third 和 The Seventh和koooolalala 的 UE4-Field。由于我真的很想通过 WorldPositionOffest 材料制作相同的情绪并练习我的顶点着色器技巧，因此我决定创建这个麦田项目。这是我的作品 No. 39 Wheat Field 通过虚幻引擎 4 的简要分解。
参考
带着模糊的概念，我开始寻找参考。我想将参考文献分为两部分。第一部分来自现实世界，第二部分展示了气氛。
现实世界的参考非常简单。我想要的场景是日落时间，所以小麦可以呈现出美丽的金色。另一方面，就个人而言，我喜欢 Simon Stålenhag 和 Jakub Rozalski 的概念。大自然与超大科幻结构的对比，令人不安的情绪，让我陶醉。我还搜索了许多其他游戏参考资料，包括对马岛的鬼魂、最后生还者第 2 部分以及其他艺术家的场景或概念，以确定这个项目需要什么样的对象。
场景、模型、纹理和材质
我首先考虑的是树叶模型。对于自然资产，我使用 Megascans，它提供具有纹理、UV 和正确顶点法线的高质量和摄影测量树叶资产，因此您无需担心它们。将资产导出到引擎后，它将创建主材质和材质实例，如下图所示。
这是一种方便的开始方式，因为它包含许多有用的节点。对于基色通道，它具有颜色叠加和 SpeedTree 颜色变化，这为每个资产带来了不同的颜色叠加，这在树叶上非常有用。另一个通道还包含多个乘法参数或可以调整 Flat Normal 节点。
同时，我开始布置场景并尝试找到一个令人满意的布局。根据所有参考资料，我想创造一个传统的麦田，并在背景中放置一个巨大的科幻设施，以形成对比鲜明的场景。由于主题是农场，我选择了一个巨大的筒仓作为场景中的主要对象。对于天空，我曾经将时间设置为日落，但我意识到科幻设施需要更多的照明，所以我最终将时间更改为黄金时段。
风 WPO 效果
这个项目的目标是通过世界位置偏移着色器模拟真实的麦田风，所以我将这部分分开并详细描述。
观看参考视频是第一件也是最重要的事情。通过研究小麦的运动，我决定使用三层运动来模拟吹过田野的风。第一层是大波纹遮罩，也是其他层的遮罩。第二层是树叶摆动面具。第三层是个体摆动噪声。
这是我如何创建风效果的结构。我从 Megascans 中删除了风部分，第一步是重写定义植物摆动位置和强度的树叶高度遮罩。
我得到每个树叶的 Z 值并将其除以它的高度，这是暴露的，可以很容易地控制，钳位，然后平方二得到高度遮罩。
下一步是确定风的角度和树叶摆动的范围。
从上图中可以看出，lerp 节点的 alpha 通道来自使树叶的弯曲角度不断变化的摆动蒙版。
向前移动，波浪蒙版控制波纹形状和树叶向下弯曲的数量。我使用了噪波平铺纹理，这是我从 Substance Designer 创建的 Blur Grunge 噪波来模拟波纹形状。
更重要的是，从上方平移蒙版的角度并将其乘以 Z 轴上的弯曲量可以创建波纹效果。
使用相同的方法，我创建了摇摆效果。它只需要将蒙版交换为 Perlin 蒙版并以不同的速度向同一方向平移。
所有来自大自然的东西在外观上都是不同的，所以为了防止紧密的树叶之间完全统一的运动，我想创建一个单独的摆动噪音层，增加轻微的水平和垂直运动。对于每个树叶的单个和随机信号，我使用对象位置值。添加或减去 X 和 Y 轴值并取这些值的小数部分输出 0-1 随机数。
使用余弦节点，随机数添加时间可以提供波形，该波形添加到 Z 轴以进行单独的垂直移动或添加到向下弯曲的方向角度以进行单独的水平移动。
现在树叶运动已经完成，但我还想添加另一个特征，那就是麦田上的沟渠。可以通过树叶工具绘制它们，但我想在材质中高效轻松地解决它。
使用输入角度和乘法高度掩码，可以创建 lerp，并且可以将沟槽掩码连接到 alpha 通道。
这是整个材质的概述，基本通道着色器是 164 条指令。对于粗糙度、不透明度和 AO 贴图，我将它们打包到一个图像的 RGB 通道中以节省内存。
这是显示参数影响的视频：https://player.vimeo.com/video/496503382
小麦颗粒
对于飞麦片，我在场景中放置了多个级联粒子。我从 Megascans 下载了包含所有纹理通道的 Sea Oats 图集。我根据纹理 UV 在 Maya 中切割和建模了简单的网格。
至于粒子系统，小麦粒子的关键模块是模拟飞光小麦部分的轨道和网格旋转。
光照、后期处理和关卡序列
我在调整光照之前做的事情是用不同的通道检查场景，如基色、粗糙度、金属、光照、次表面颜色等。修复通道中的所有错误并确保它们都处于平衡状态可以减少时间用于调整照明和后期处理效果。
对于照明部分，我想保持简单，所以我只在场景中添加了定向光和天光。对于室外环境，尤其是有摆动的树叶，一种重要的灯光设置是 Dynamic Shadow Distance StationaryLight。调整该值可以确保每个树叶都有移动的阴影。
这是我对后期处理量的设置。我的方法是使用颜色分级查找表。截取屏幕截图并在 Photoshop 中对其进行修改很容易实现我需要的颜色。
对于关卡序列，我添加到录音中的一件事是会产生不稳定情绪的相机抖动。引擎中有一个相机抖动蓝图类，真的很方便。这是我使用的设置：
结论
创建材料很有趣。创作过程中最大的挑战是将所有的参数和功能结合起来，做出一个平衡的效果。增加大量的音符并不难，但有一个好的结构和平衡的优化真的很难。在为材料添加注释之前仔细分析参考并制作大纲可以产生有效的效果并节省大量调试时间。搜索不同的教程是另一个好习惯。但是尝试理解教程背后的原理是获得进步的关键。更多虚幻材质教程，推荐Ben Cloward的视频。
特别感谢所有给我建议并帮助我完成这个项目的朋友和艺术家。寻求他人的反馈永远是艺术家应该做的最重要的事情，永远不会错。
希望你喜欢我的项目，也希望这篇文章能对你有所启发或帮助。您可以在我的ArtStation 页面上查看我的更多项目，或者通过电子邮件和Linkedin与我联系。
