Unreal Engine: создание реалистичных материалов для 3D-объектов

Для кого эта статья:

• Новички и начинающие разработчики игр, интересующиеся Unreal Engine
• 3D-художники и дизайнеры, желающие улучшить свои навыки в создании материалов

• Люди, обучающиеся графическому дизайну и ищущие практические советы для реализации своих идей в играх

  Погружение в мир разработки игр на Unreal Engine невозможно без освоения материалов — этих магических элементов, превращающих серые 3D-модели в реалистичные объекты с характером. Многие новички сталкиваются с настоящим шоком, впервые открыв редактор материалов с его сетью нод и соединений. Но не переживайте! Эта статья поможет вам пройти путь от растерянности к уверенному созданию первых материалов, которые оживят ваши игровые миры. 🎮

Хотите создавать не только материалы, но и весь визуальный облик игры? Курс Профессия графический дизайнер от Skypro – ваш ключ к комплексному пониманию визуального дизайна. Вы освоите не только технические аспекты работы с графикой, но и фундаментальные принципы композиции, цветовой теории и визуальной коммуникации, которые критически важны при создании игровых материалов в Unreal Engine.

Что такое материалы в Unreal Engine: базовые понятия

Материалы в Unreal Engine — это специальные ресурсы, определяющие визуальные свойства поверхностей 3D-объектов. Они контролируют, как свет взаимодействует с объектами и как эти объекты выглядят в игровом мире. По сути, материал — это цифровой "рецепт", который объясняет движку, как должна выглядеть та или иная поверхность.

Фундаментальная концепция материалов в UE строится вокруг физически корректного рендеринга (Physically Based Rendering, PBR). Этот подход имитирует реальное поведение материалов в физическом мире, что позволяет достичь фотореалистичных результатов.

Алексей Сорокин, технический художник

Помню свой первый проект в Unreal Engine. Я потратил почти неделю, пытаясь создать материал для воды, который выглядел бы естественно. Я экспериментировал с десятками настроек, пока не осознал фундаментальную истину: нужно понимать, как свет взаимодействует с водой в реальном мире. После изучения базовых принципов PBR всё встало на свои места. Сейчас я всегда советую новичкам: прежде чем погружаться в технические детали, поймите физику материала, который вы пытаетесь воссоздать.

Основные компоненты материалов в Unreal Engine:

• Base Color (Базовый цвет) — определяет основной цвет поверхности.
• Metallic (Металличность) — контролирует, насколько материал похож на металл.
• Roughness (Шероховатость) — управляет гладкостью поверхности.
• Specular (Бликовость) — регулирует интенсивность отражений.
• Normal (Нормали) — создает иллюзию мелких деталей без изменения геометрии.
• Emissive (Свечение) — позволяет материалу излучать свет.
• Opacity (Прозрачность) — контролирует прозрачность материала.

Важно понимать, как эти компоненты взаимодействуют друг с другом. Например, увеличение металличности обычно требует снижения шероховатости для реалистичного вида. Такие зависимости формируют основу логики материалов в Unreal Engine.

Ключевое преимущество системы материалов Unreal Engine — возможность создания инстанцированных материалов (Material Instances). Они позволяют быстро изменять параметры без перекомпиляции всего материала, что критически важно для оптимизации рабочего процесса и производительности игры. 🔄

Редактор материалов: интерфейс и основные функции

Редактор материалов в Unreal Engine представляет собой мощную визуальную среду программирования, где вместо написания кода вы соединяете узлы (ноды) в сеть, которая определяет свойства материала. Эта система, известная как "нодовое программирование", делает создание сложных материалов доступным даже для тех, кто не имеет опыта в кодировании.

При первом открытии редактора материалов многие новички чувствуют себя дезориентированными. Но понимание основных элементов интерфейса быстро разрешает эту проблему:

• Главная нода (Main Material Node) — центральный элемент, куда сходятся все связи.
• Рабочая область (Graph) — пространство, где размещаются и соединяются ноды.
• Палитра нод (Node Palette) — библиотека доступных узлов и функций.
• Предварительный просмотр (Preview) — показывает, как выглядит материал в реальном времени.
• Панель свойств (Details) — отображает настройки выбранной ноды.

Ключевой концепцией работы с редактором материалов является поток данных — информация течет от исходных нод (текстуры, цвета, параметры) к главной ноде материала. Важно понимать, что каждый входной слот главной ноды ожидает определенный тип данных:

Навигация в редакторе материалов требует некоторых привыков. Запомните эти полезные горячие клавиши:

• Правая кнопка мыши + перетаскивание — панорамирование по рабочей области
• Колесико мыши — масштабирование
• Правая кнопка мыши + клик — контекстное меню для добавления нод
• Alt + LMB на соединении — разрыв соединения
• Ctrl + Z — отмена последнего действия
• Ctrl + Y — повтор отмененного действия

Эффективность работы с редактором материалов значительно повышается с использованием функциональных нод. Особенно полезны математические операции (Add, Multiply, Power), которые позволяют комбинировать значения, и функции для работы с текстурами (TextureSample, TexCoord), обеспечивающие контроль над отображением текстур на поверхностях. 📊

Мария Петрова, 3D-художник

Первые шаги в редакторе материалов я делала с ощущением, что блуждаю в лабиринте. Я открывала редактор и замирала перед пустой рабочей областью, не понимая, с чего начать. Решающий момент наступил, когда я начала воспринимать создание материала как сборку конструктора. Я разбила процесс на маленькие шаги: сначала добавила базовый цвет, затем текстуру, затем настроила шероховатость. Постепенно сложная система превратилась в логичную последовательность действий. Сейчас, когда я обучаю новичков, я всегда напоминаю: не пытайтесь сразу сделать идеальный материал — двигайтесь шаг за шагом, и вы обязательно достигнете цели.

Создание первого материала в Unreal Engine

Создание первого материала в Unreal Engine — важный шаг для каждого начинающего разработчика. Я проведу вас через пошаговый процесс создания простого, но эффективного материала с базовыми свойствами. Давайте начнем с нуля и создадим материал для кирпичной стены. 🧱

Шаг 1: Создание нового материала

• В Content Browser найдите или создайте папку для ваших материалов
• Правый клик в области Content Browser → Create Basic Asset → Material
• Назовите материал понятным именем, например, "M_BrickWall"
• Двойной клик по созданному материалу, чтобы открыть редактор материалов

Шаг 2: Импорт и подготовка текстур

• Импортируйте необходимые текстуры (Drag & Drop или Import)
• Для нашей кирпичной стены понадобятся: цветовая карта (Diffuse), карта нормалей (Normal), карта шероховатости (Roughness)
• Убедитесь, что текстуры имеют соответствующие настройки: для Normal map включите "Compression Settings: TC_Normalmap"

Шаг 3: Создание базовой структуры материала

• Правый клик в редакторе материалов → выберите "Texture Sample" (или T + правый клик для быстрого поиска)
• В свойствах ноды Texture Sample выберите вашу цветовую текстуру
• Создайте еще две ноды Texture Sample для карт нормалей и шероховатости
• Добавьте ноду TexCoord (Texture Coordinate), которая будет контролировать размещение и масштабирование текстур

Шаг 4: Соединение нод для базового материала

• Соедините выход TexCoord с входами UVs всех нод Texture Sample
• Соедините выход RGB ноды с цветовой текстурой к входу Base Color главной ноды материала
• Выход RGB ноды с картой нормалей подключите к ноде "Transform Normal from Tangent Space", а затем к входу Normal главной ноды
• Выход R (красный канал) ноды с картой шероховатости подключите к входу Roughness главной ноды

Шаг 5: Настройка параметров материала

• Выделите ноду TexCoord и в панели Details измените параметры UTiling и VTiling (например, на 2), чтобы контролировать повторение текстуры
• Выделите главную ноду материала и настройте Shading Model: по умолчанию используется Default Lit, что подходит для большинства поверхностей
• Убедитесь, что Blend Mode установлен на Opaque для непрозрачного материала

Шаг 6: Компиляция и применение материала

• Нажмите кнопку Apply для сохранения изменений и компиляции материала
• После успешной компиляции закройте редактор материалов
• Теперь ваш материал готов к использованию: просто перетащите его из Content Browser на объект в сцене

При создании первых материалов следует помнить о производительности. Начните с простых конструкций и постепенно усложняйте их. Частая ошибка новичков — создание чрезмерно сложных материалов, которые могут негативно влиять на FPS в готовой игре.

Еще один важный аспект — организация нод в редакторе. Группируйте связанные ноды и используйте комментарии (правый клик → Add Comment), чтобы обозначить функциональные блоки. Это особенно пригодится при возврате к материалу после перерыва или при совместной работе с командой. 📝

Настройка свойств материалов для реалистичных текстур

Создание реалистичных материалов в Unreal Engine требует глубокого понимания свойств физических материалов и того, как эти свойства реализуются в движке. Для достижения фотореалистичности необходимо тщательно настраивать каждый компонент материала и учитывать их взаимодействие. 🔍

Ключевые свойства для создания реалистичных материалов:

• Base Color — для реализма используйте приглушенные цвета. Чисто белый (1,1,1) или чисто черный (0,0,0) встречаются в природе крайне редко. Большинство реальных материалов имеют значения между 0.2-0.8.
• Metallic — для большинства неметаллических материалов держите значение близким к 0. Для чистых металлов используйте значение 1. Избегайте промежуточных значений, за исключением загрязненных металлов.
• Roughness — контролирует микрорельеф поверхности. Значения ближе к 0 создают зеркальные отражения, а ближе к 1 — матовые поверхности. Используйте текстуры шероховатости для добавления вариативности.
• Normal — создает иллюзию деталей без усложнения геометрии. Для усиления эффекта используйте ноду "Normal Strength", которая позволяет контролировать интенсивность нормалей.
• Ambient Occlusion — имитирует затенение в углублениях и трещинах. Подключите карту AO через ноду умножения (Multiply) к Base Color для добавления глубины.
• Specular — для PBR-материалов обычно оставляйте значение по умолчанию (0.5). Изменяйте только для особых эффектов или неточных материалов.
• Displacement/Tessellation — для создания реального объема используйте карты смещения в сочетании с тесселяцией, но помните, что это ресурсоемкая техника.

Для разных типов поверхностей существуют свои рекомендуемые настройки:

Создание вариаций и деталей значительно улучшает реализм. Для этого используйте следующие приемы:

• Маски и смешивание — используйте маски для комбинирования различных материалов на одной поверхности. Например, создайте ржавчину на металле или потертости на краске.
• Процедурные текстуры — ноды Noise, Perlin Noise, Voronoi могут создавать органические вариации без использования дополнительных текстур.
• Параметры материалов — преобразуйте статические значения в параметры (правый клик на значении → Convert to Parameter) для создания Material Instances с различными вариациями.
• Detail texturing — добавляйте мелкие детали, накладывая высокочастотные текстуры на базовые с разным масштабированием UV.

Важно помнить о физической корректности. В реальном мире свойства материалов связаны между собой. Например, увеличение металличности обычно требует снижения базового цвета для металлических областей, иначе материал будет выглядеть неестественно ярким.

Для оптимизации производительности применяйте следующие техники:

• Используйте текстурные атласы вместо отдельных текстур
• Комбинируйте каналы текстур (например, шероховатость в красном канале, металличность в зеленом, AO в синем)
• Создавайте Material Functions для повторно используемых элементов
• Применяйте Material Instances вместо создания множества уникальных материалов

Не забывайте о правильном тестировании материалов в различных условиях освещения. Материал, который выглядит идеально в одном освещении, может терять реализм в другом. Используйте инструмент "Level Lighting Preview" для быстрой проверки материалов в различных сценариях освещения. ✨

Применение материалов к 3D-объектам в игровых сценах

После создания материала наступает момент его практического применения к 3D-объектам в игровой сцене. Этот процесс кажется простым, но содержит множество нюансов, которые могут значительно повлиять на конечный результат и производительность вашей игры. 🏆

Основные способы применения материалов к объектам:

• Прямое перетаскивание — простейший метод, когда вы перетаскиваете материал из Content Browser на объект в сцене.
• Через панель Details — выберите объект, найдите секцию Materials в панели Details и назначьте материал через выпадающий список.
• Применение к отдельным элементам — для объектов с несколькими материальными слотами выберите конкретный элемент, развернув секцию материалов.
• Массовое применение — выделите несколько объектов и примените материал ко всем одновременно.
• Программное назначение — через Blueprint или C++ код, что позволяет менять материалы динамически во время игры.

При работе со сложными объектами важно понимать, как организованы материальные слоты. В большинстве 3D-пакетов при экспорте в Unreal Engine сохраняется структура материалов модели. Если вы импортируете модель с несколькими материалами, Unreal создаст соответствующее количество слотов, которые можно редактировать независимо.

Работа с Material Instances предоставляет ряд преимуществ при применении к игровым объектам:

• Создавайте инстансы через правый клик на материале → Create Material Instance
• Настраивайте параметры инстанса для создания вариаций без дублирования базовой структуры
• Используйте Dynamic Material Instances (создаваемые в Runtime) для материалов, которые должны меняться во время игры

UV-маппинг критически важен для правильного отображения материалов на объектах. Если текстуры выглядят растянутыми или искаженными, проблема обычно в UV-координатах модели. Распространенные проблемы и их решения:

• Растяжение текстур — исправляется корректировкой UV-карты в 3D-редакторе или настройкой Tiling в материале
• Швы на текстурах — требуют улучшения UV-развертки или использования бесшовных текстур
• Неправильный масштаб — настраивается через параметры масштабирования в UV-нодах материала

При оптимизации применения материалов в игровых сценах следуйте этим рекомендациям:

• Минимизируйте количество уникальных материалов — используйте атласы и инстансы
• Сокращайте количество обращений к текстурам — объединяйте карты в каналы одной текстуры
• Для удаленных объектов используйте LOD-материалы с упрощенными свойствами
• Контролируйте сложность шейдеров — материалы с большим количеством операций требуют больше вычислительных ресурсов

Особое внимание уделите специальным случаям применения материалов:

• Декали (Decals) — наложения на существующие поверхности, требующие специального типа материала
• Ландшафт (Landscape) — использует систему слоев для комбинирования различных материалов
• Foliage — растительность с особыми требованиями к материалам для эффективного рендеринга
• Частицы (Particles) — часто используют специализированные транслуцентные материалы

Тестирование материалов в различных условиях является обязательным шагом. Материал может выглядеть идеально в редакторе, но проявить недостатки в динамичной игровой среде. Проверяйте материалы:

• При разном освещении (дневном, ночном, искусственном)
• С различных дистанций обзора
• С разных углов зрения
• В движении (особенно важно для материалов с анимацией или отражениями)

Наконец, не забывайте о версионировании и организации материалов в вашем проекте. Четкая система именования и структурированные папки сэкономят вам часы работы, особенно при росте масштаба проекта. Используйте префиксы (M для базовых материалов, MI для инстансов) и группируйте материалы по типам или игровым зонам. 📂

Создание и настройка материалов в Unreal Engine — это баланс между техническими знаниями и художественным чутьем. Двигаясь от понимания базовых принципов к экспериментированию со сложными эффектами, вы постепенно разовьете собственный стиль работы с визуальными поверхностями. Помните, что даже самые впечатляющие игровые миры создаются из множества тщательно настроенных материалов, каждый из которых вносит свой вклад в общую атмосферу и убедительность вашей игры. Теперь, вооружившись знаниями основ, не бойтесь экспериментировать и превращать серые прототипы в живые, дышащие миры.

Читайте также

• Мастерство звукового дизайна в Unreal Engine: секреты и техники
• Визуальное программирование в Blueprints: создавай игры без кода
• Настройка физической симуляции в Unreal Engine: основы и оптимизация
• Создание и настройка объектов в Unreal Engine: руководство для новичков
• Звуковой дизайн в Unreal Engine: создание иммерсивного аудио
• Создание реалистичных анимаций персонажей в Unreal Engine: полное руководство
• Как успешно опубликовать игру на Unreal Engine: руководство по запуску
• C++ или Blueprints в Unreal Engine: что выбрать и когда использовать
• Компьютер для разработки на Unreal Engine: какие характеристики нужны
• Освещение в Unreal Engine: техники создания реалистичных сцен