一、准备知识众所周知，UE4中的材质可以保存成资产，可以在材质编辑器中打开，通过设置材质表达式以及调用材质函数进行编辑。编辑完成后，可以设置在组件上，或者在蓝图中调用。
现在老板告诉你：我不想管理那么多材质文件，不想调用蓝图，能否用C++代码直接生成我想要的材质？
看完这篇文章你可以自信地说：OK。
- 在材质编辑器中，通过材质表达式构建的材质
最右侧是待编辑的材质，可以看到它有各种属性节点（不是所有节点都同时有效，选择不同的材质域、混合模式、着色模型等，会开启或关闭相应的节点），每种属性的具体性质由左侧连接的材质表达式和材质函数来决定。 - 材质编辑器中的材质函数
带有 Input 前缀的节点表示函数输入，带有 Output 前缀的节点表示函数输出。
其实双击点开材质函数会发现，函数内依然是一堆材质表达式，所以，构建一个材质的基本单位就是材质表达式，无非就是要确定材质表达式的类型，以及它们之间如何是连接的。 材质函数是以资产的形式加载和保存的，在蓝图中可以直接访问，在C++中需要用LoadObject的方式主动加载访问。本篇文章中没有使用UMaterialFunction（主要是没搞懂怎么用，请大神指教），而是把所有节点都展开成UMaterialExpression来实现的。 - 材质表达式在C++中对应的类
你会用的这个目录下的类：
Engine/Source/Runtime/Engine/Classes/Materials
这个目录下包含了各种材质表达式，老多了，他们都是UMaterialExpression的子孙。蓝图中的每一种材质表达式都能在这里找到相应的C++类。 - 在C++中材质表达式的连接
输入节点：UMaterialExpression的子类可能拥有不同数量和名字的输入节点，用FExpressionInput保存，如下：
输出节点：没有输出节点，材质表达式（UMaterialExpression）本身就是下一个节点的输入，可以类比一个链表，链表的每个节点保存有指向上一个节点的指针。你可以看到FExpressionInput类中保存了UMaterialExpression指针，指向输入的材质表达式。
连接示例：所以如果要连接两个材质表达式A和B，你应该把B的某个FExpressionInput中的UmaterialExpression指针置为A。即 B->LightMass.Expression = A;
- 先用材质编辑器构建出想要的材质，或者已经有现成的材质。
- 将其转换为C++实现。
注意：蓝图是基于C++封装的，所有蓝图一定能在C++中找到相应实现。在C++中实现自定义材质，其实就是用C++生成（New出对象）各种材质表达式，然后连接各节点。虽然材质球从直观的蓝图变成了不那么直观的C++代码，但它们表示的拓扑结构是一致的。 - 在C++中大致分为两步：（1）New出我们需要的表达式对象 （2）按编辑器中的结构去连接它们
- 语境介绍
UE在播放视频时，会将视频帧Buffer转换成媒体纹理，然后根据媒体纹理构建材质并应用在Mesh上，这样就可以在物体表面播放视频。而我现在想集成视频抠像功能，一个办法就是在纹理转换成材质之前，加入抠像的算法。由于整个视频组件（包括生成Mesh、创建播放器、创建媒体源、播放视频画面…）都是C++实现，所以现在需要在代码中集成自定义抠像材质。（参考文章：在 UE4 中设置色键材质） - 将材质在编辑器中打开，查看我需要在C++中New哪些类？
这是一个现成的解决方案，用蓝图实现。可以看到，最左侧输入是纹理采样（对应UMaterialExpressionTextureSample），它来自于视频媒体纹理，左下角Param指示了抠像键值（对应UMaterialExpressionVectorParameter），绿幕抠像RGB值则是（0.0, 1.0, 0.0）。点开材质函数可以看到：
VectorLength也是材质函数，点开可以看到里面有一个常量和两个Distance：
这里有相当多的节点需要我们去实现。依次查看节点类型，可以发现有材质表达式常量（对应UMaterialExpressionConstant），有材质表达式相减（对应UMaterialExpressionSubtract），有材质表达式自定义ExtractColor（对应UMaterialExpressionCustom），等等。 - 转换成C++代码
在我的组件中，创建媒体纹理和通过纹理创建动态材质实例主要通过 CreateMediaMaterial 和 CreateMaterialFromTexture（创建抠像材质的实现在此函数中，重点关注此函数） 这两个函数实现。
- CreateMediaMaterial
void UPXVideoComponent::CreateMediaMaterial()
{
FString MediaTextureAssetName = GetOwner()->GetFName().ToString() + TEXT("_VideoTexture");
EObjectFlags theFlags = (RF_Public | RF_Transactional);
MediaTexture = NewObject(this, UMediaTexture::StaticClass(), *MediaTextureAssetName, theFlags);
MediaTexture->UpdateResource();
MediaTexture->SetMediaPlayer(MediaPlayer);
UTexture* theTexture = Cast(MediaTexture);
// 通过以下函数由媒体纹理生成媒体材质，在此函数中实现材质的自定义
UObject* theMatObj = CreateMaterialFromTexture(theTexture);
UMaterialInterface* MediaTextureMat = Cast(theMatObj);
MediaDynamicMaterial = VideoMeshComponent->CreateAndSetMaterialInstanceDynamicFromMaterial(0, MediaTextureMat);
MediaDynamicMaterial->SetScalarParameterValue("Enable Video Alpha", 0.0f);
MediaDynamicMaterial->SetScalarParameterValue("Enable Video Texture", 1.0f);
MediaDynamicMaterial->SetTextureParameterValue(FName(TEXT("VideoTexture")), theTexture);
}
- CreateMaterialFromTexture（重点）
UObject* UPXVideoComponent::CreateMaterialFromTexture(UTexture* UnrealTexture)
{
FString MediaMaterialAssetName = UnrealTexture->GetFName().ToString() + TEXT("_Mat");
EObjectFlags theFlags = (RF_Public | RF_Transactional);
UMaterial* UnrealMaterial = nullptr;
UPackage* Package = nullptr;
UnrealMaterial = NewObject(this, UMaterial::StaticClass(), *MediaMaterialAssetName, theFlags);
const int X = -340;
const int Y = 0;
// Create a new texture sample expression,
// this is our texture input node into the material output.
// [ 对应材质表达式纹理采样 ]
UMaterialExpressionTextureSample* UnrealTextureExpression = NewObject(UnrealMaterial);
UnrealTextureExpression->Texture = UnrealTexture;
UnrealTextureExpression->AutoSetSampleType();
UnrealTextureExpression->MaterialExpressionEditorX += X;
UnrealTextureExpression->MaterialExpressionEditorY += Y;
UnrealMaterial->Expressions.Add(UnrealTextureExpression);
UnrealMaterial->EmissiveColor.Expression = UnrealTextureExpression;
UnrealMaterial->SetShadingModel(EMaterialShadingModel::MSM_Unlit);
if (bEnableKeying)
{
// Chroma_Key_Alpha (Simplified)
// - Prepare for connection.
// [ 对应材质表达式向量参数 ]
UMaterialExpressionVectorParameter* ChromaParam = NewObject(UnrealMaterial);
ChromaParam->DefaultValue.R = float(ChromaColor.R * 1.0f / 255.0f);
ChromaParam->DefaultValue.G = float(ChromaColor.G * 1.0f / 255.0f);
ChromaParam->DefaultValue.B = float(ChromaColor.B * 1.0f / 255.0f);
// [ 对应材质表达式常量 ]
UMaterialExpressionConstant* ConstantLumaMask = NewObject(UnrealMaterial);
ConstantLumaMask->R = 2.0f;
FString ShaderCode = TEXT("float Luma = dot(Color, 1);
float ColorMask = exp(-Luma * 2 * PI / LumaMask);
Color = lerp(Color, Luma, ColorMask);
return Color / (dot(Color, 2));");
FCustomInput Color;
Color.InputName = FName(TEXT("Color"));
FCustomInput LumaMask;
LumaMask.InputName = FName(TEXT("LumaMask"));
// [ 对应材质表达式自定义 ]
UMaterialExpressionCustom* ExtractColor_Chroma = NewObject(UnrealMaterial);
ExtractColor_Chroma->Code = ShaderCode;
ExtractColor_Chroma->Inputs.Empty();
ExtractColor_Chroma->Inputs.Add(Color);
ExtractColor_Chroma->Inputs.Add(LumaMask);
ExtractColor_Chroma->OutputType = ECustomMaterialOutputType::CMOT_Float3;
ExtractColor_Chroma->Desc = TEXT("ExtractColor");
// [ 对应材质表达式自定义 ]
UMaterialExpressionCustom* ExtractColor_Image = NewObject(UnrealMaterial);
ExtractColor_Image->Code = ShaderCode;
ExtractColor_Image->Inputs.Empty();
ExtractColor_Image->Inputs.Add(Color);
ExtractColor_Image->Inputs.Add(LumaMask);
ExtractColor_Image->OutputType = ECustomMaterialOutputType::CMOT_Float3;
ExtractColor_Image->Desc = TEXT("ExtractColor");
// [ 对应材质表达式相减 ]
UMaterialExpressionSubtract* Subtract = NewObject(UnrealMaterial);
// [ 对应材质表达式常量 ]
UMaterialExpressionConstant* ConstantZero = NewObject(UnrealMaterial);
ConstantZero->R = 0.0f;
// [ 对应材质表达式距离 ]
UMaterialExpressionDistance* Distance = NewObject(UnrealMaterial);
// - Graph node connection.
// 开始连接各个材质表达式，拓扑结构和材质编辑器中展现的结构保持一致
Distance->A.Expression = ConstantZero;
Distance->B.Expression = Subtract;
Subtract->A.Expression = ExtractColor_Chroma;
Subtract->B.Expression = ExtractColor_Image;
ExtractColor_Chroma->Inputs[0].Input.Expression = ChromaParam;
ExtractColor_Chroma->Inputs[1].Input.Expression = ConstantLumaMask;
ExtractColor_Image->Inputs[0].Input.Expression = UnrealTextureExpression;
ExtractColor_Image->Inputs[1].Input.Expression = ConstantLumaMask;
UnrealMaterial->Expressions.Add(Distance);
UnrealMaterial->OpacityMask.Expression = Distance;
UnrealMaterial->BlendMode = EBlendMode::BLEND_Masked;
}
UnrealMaterial->PostLoad();
return UnrealMaterial;
}
四、自定义材质效果
代码中 bEnableKeying = false 对比 bEnableKeying = true
bEnableKeying = false：
bEnableKeying = true：
https://zhuanlan.zhihu.com/p/86302046
