2026-05-03 20:37:58 +08:00
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title: RED自定义数据通道
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date: 2026-05-03 00:00:00
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excerpt: 复用 GBuffer CustomData 通道存储轮廓线 ID 和点光源 DiffuseColor
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tags:
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- ARC
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- Rendering
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- GBuffer
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- Toon
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rating: ⭐
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# RED 自定义数据通道
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返回 [[Rendering]]
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## 概述
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RED 自定义数据通道是 ARC 引擎中一个巧妙的 GBuffer 复用方案。它将 UE4 原有的 **Subsurface Scattering** 数据通道（GBufferD CustomData）重新用于存储卡通渲染所需的**轮廓线 ID** 和**点光源 DiffuseColor**，避免了新增 GBuffer 通道带来的带宽开销。
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## 控制宏
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```hlsl
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// Definitions.usf
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#ifndef USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
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#define USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT 0
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#endif
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#ifndef USE_RED_CUSTOM_DATA
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#define USE_RED_CUSTOM_DATA USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
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#endif
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```
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两个模式：
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- `USE_RED_CUSTOM_DATA` — 基础模式，存储轮廓线 ID（从 SubsurfaceData.b 通道读取）
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- `USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT` — 点光源模式，存储 Emissive 作为 DiffuseColor
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## 数据写入流程
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### 1. 启用 CustomData 写入
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在 `BasePassCommon.ush` 中，将 `USE_RED_CUSTOM_DATA` 加入 `WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFER` 条件：
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```hlsl
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#define WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFER (USES_GBUFFER && (
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MATERIAL_SHADINGMODEL_SUBSURFACE ||
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MATERIAL_SHADINGMODEL_SUBSURFACE_PROFILE ||
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... ||
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USE_RED_CUSTOM_DATA ))
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```
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### 2. 填充 CustomData
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在 `ShadingModelsMaterial.ush` 中，为 `UNLIT` 和 `DEFAULT_LIT` 两个 ShadingModel 注入自定义数据：
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```hlsl
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#if MATERIAL_SHADINGMODEL_UNLIT
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GBuffer.ShadingModelID = SHADINGMODELID_UNLIT;
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#if USE_RED_CUSTOM_DATA
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GBuffer.CustomData = float4(SubsurfaceColor, SubsurfaceProfile);
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#endif
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#elif MATERIAL_SHADINGMODEL_DEFAULT_LIT
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GBuffer.ShadingModelID = SHADINGMODELID_DEFAULT_LIT;
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#if USE_RED_CUSTOM_DATA
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GBuffer.CustomData = float4(SubsurfaceColor, SubsurfaceProfile);
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#endif
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#endif
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```
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### 3. SubsurfaceColor 的实际含义
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在 `BasePassPixelShader.usf` 中，SubsurfaceColor 被重新赋值：
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```hlsl
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#if USE_RED_CUSTOM_DATA
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{
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#if USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
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// 点光源模式：Emissive 作为 DiffuseColor
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SubsurfaceColor = Emissive;
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SubsurfaceProfile = 0.0;
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#else
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// 基础模式：B 通道存储 OutlineID
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float4 SubsurfaceData = GetMaterialSubsurfaceData(PixelMaterialInputs);
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SubsurfaceColor = float3(0, 0, 0);
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SubsurfaceProfile = SubsurfaceData.b; // OutlineID
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#endif
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}
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#endif
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```
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### 4. 写入 GBufferD
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在 `DeferredShadingCommon.ush` 中：
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```hlsl
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#if USE_RED_CUSTOM_DATA
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OutGBufferD = GBuffer.CustomData;
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#endif
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```
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## 数据读取
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- **轮廓线渲染**：从 GBufferD.b 读取 OutlineID，用于区分不同物体的轮廓线参数
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- **点光源着色**：从 GBufferD.rgb 读取 DiffuseColor，用于 [[RED阴影系统]] 的阴影着色
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- **角色辉光**：[[自定义后处理]] 中的 CharaGlow 读取 GBufferD.b 作为辉光遮罩
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## 设计权衡
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| 优点 | 缺点 |
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|------|------|
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| 零额外 GBuffer 带宽开销 | 无法同时使用 SSS 材质 |
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| 复用已有的 CustomData 管线 | UNLIT/DEFAULT_LIT 的 SubsurfaceColor 被占用 |
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| 对渲染管线入侵性小 | 两种模式（基础/点光源）互斥 |
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## 关联文档
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- [[RED阴影系统]] — 点光源模式下 DiffuseColor 的使用方
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- [[自定义后处理]] — CharaGlow 读取 OutlineID 通道
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- [[GBuffer修改]] — GBufferD 清除色等相关修改
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2026-05-03 21:38:46 +08:00
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## 完整代码解析
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### Definitions.usf — 宏定义
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```hlsl
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// ASW Change : 2020/01/14 20:19:00 Takeshi.N
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// 点光源自定义数据宏：启用时将 Emissive 写入 GBufferD 作为点光源 DiffuseColor
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#ifndef USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
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#define USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT 0
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#endif
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// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N
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// 基础自定义数据宏：启用时将 SubsurfaceData.b（OutlineID）写入 GBufferD
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// 默认值跟随点光源模式，即点光源模式开启时基础模式也自动开启
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#ifndef USE_RED_CUSTOM_DATA
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#define USE_RED_CUSTOM_DATA USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
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#endif
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```
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### BasePassCommon.ush — WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFER 扩展
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```hlsl
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// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N
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// 将 USE_RED_CUSTOM_DATA 加入 CustomData 写入条件
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// 原始条件仅包含 SSS 相关 ShadingModel，现在 RED 自定义数据也可触发 GBufferD 写入
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#define WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFER (USES_GBUFFER && ( \
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MATERIAL_SHADINGMODEL_SUBSURFACE || \
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MATERIAL_SHADINGMODEL_SUBSURFACE_PROFILE || \
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MATERIAL_SHADINGMODEL_PREINTEGRATED_SKIN || \
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MATERIAL_SHADINGMODEL_CLEAR_COAT || \
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MATERIAL_SHADINGMODEL_TWOSIDED_FOLIAGE || \
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MATERIAL_SHADINGMODEL_HAIR || \
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MATERIAL_SHADINGMODEL_CLOTH || \
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MATERIAL_SHADINGMODEL_EYE || \
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USE_RED_CUSTOM_DATA )) // ← 新增条件
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```
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### ShadingModelsMaterial.ush — UNLIT/DEFAULT_LIT CustomData 填充
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```hlsl
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// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N
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// 为 UNLIT 着色模型注入自定义数据
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// 正常情况下 UNLIT 不写入 GBufferD，但 RED 系统需要存储轮廓线 ID
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#if MATERIAL_SHADINGMODEL_UNLIT
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GBuffer.ShadingModelID = SHADINGMODELID_UNLIT;
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#if USE_RED_CUSTOM_DATA
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// SubsurfaceColor.rgb = 阴影基色或清零（取决于模式）
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// SubsurfaceProfile = OutlineID 或 0.0
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GBuffer.CustomData = float4(SubsurfaceColor, SubsurfaceProfile);
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#endif
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// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N
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// 为 DEFAULT_LIT 着色模型注入自定义数据
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// DEFAULT_LIT 原本也不写入 CustomData，现在复用该通道
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#elif MATERIAL_SHADINGMODEL_DEFAULT_LIT
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GBuffer.ShadingModelID = SHADINGMODELID_DEFAULT_LIT;
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#if USE_RED_CUSTOM_DATA
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GBuffer.CustomData = float4(SubsurfaceColor, SubsurfaceProfile);
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#endif
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#endif
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```
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### BasePassPixelShader.usf — SubsurfaceColor 重定义
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```hlsl
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// ASW Change : 2020/01/14 20:19:00 Takeshi.N (点光源模式)
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// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N (基础模式)
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// 在 Base Pass 中重新定义 SubsurfaceColor 的含义
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// 这段代码在正式写入 GBuffer 之前执行，覆写材质系统原本的 SubsurfaceColor
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#if USE_RED_CUSTOM_DATA
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{
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#if USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
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// 点光源模式：
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// 将材质的 Emissive 输出作为点光源的 DiffuseColor（阴影基色）
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// 这意味着美术可以在材质编辑器中通过 Emissive 通道控制点光源阴影颜色
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SubsurfaceColor = Emissive; // Emissive → DiffuseColor
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SubsurfaceProfile = 0.0; // 点光源模式不使用 OutlineID
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// 注意：此处覆写后原始 Emissive 功能失效
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// 如需自发光效果需通过其他方式实现
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#else
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// 基础模式：
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// 从材质的 SubsurfaceData 读取数据，B 通道存储 OutlineID
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// OutlineID 用于后续轮廓线渲染中区分不同物体的轮廓线参数
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float4 SubsurfaceData = GetMaterialSubsurfaceData(PixelMaterialInputs);
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SubsurfaceColor = float3(0, 0, 0); // RGB 清零（基础模式不存储颜色）
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SubsurfaceProfile = SubsurfaceData.b; // B 通道 = OutlineID
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#endif
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}
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#endif
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```
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### DeferredShadingCommon.ush — GBufferD 写入
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|
```hlsl
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// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N
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// 在 EncodeGBuffer 函数中，将 CustomData 直接写入 GBufferD
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// 原始逻辑中只有 SSS 相关 ShadingModel 才会写入 GBufferD
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// 现在通过 USE_RED_CUSTOM_DATA 宏，UNLIT 和 DEFAULT_LIT 也可以写入
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// 原始代码根据 ShadingModelID 分支写入：
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// case SHADINGMODELID_SUBSURFACE: OutGBufferD = ...
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// case SHADINGMODELID_SUBSURFACE_PROFILE: OutGBufferD = ...
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// RED 修改：在所有分支之后追加无条件覆写
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#if USE_RED_CUSTOM_DATA
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// 无论 ShadingModelID 是什么，都将 CustomData 写入 GBufferD
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|
// 这确保了 UNLIT/DEFAULT_LIT 材质的数据也能正确输出
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OutGBufferD = GBuffer.CustomData;
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#endif
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// 注意：这个覆写意味着如果同时启用了 RED_CUSTOM_DATA 和 SSS 材质，
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// SSS 的 CustomData 也会被覆写为 RED 的数据
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// 这是设计上的权衡——RED 系统下不支持 SSS 材质
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```
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### 数据流总结
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```
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ 材质编辑器 │
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│ 基础模式：SubsurfaceData.b → OutlineID │
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│ 点光源模式：Emissive → DiffuseColor │
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└─────────────────┬───────────────────────────────────────────────┘
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|
│ BasePassPixelShader.usf
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▼
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
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│ SubsurfaceColor / SubsurfaceProfile 重新赋值 │
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│ 点光源模式：SubsurfaceColor = Emissive │
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│ 基础模式：SubsurfaceProfile = SubsurfaceData.b │
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└─────────────────┬───────────────────────────────────────────────┘
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|
│ ShadingModelsMaterial.ush
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|
|
▼
|
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┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
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|
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|
│ GBuffer.CustomData = float4(SubsurfaceColor, SubsurfaceProfile) │
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└─────────────────┬───────────────────────────────────────────────┘
|
|
|
|
|
|
│ DeferredShadingCommon.ush
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|
|
|
▼
|
|
|
|
|
|
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
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|
│ OutGBufferD = GBuffer.CustomData │
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|
│ → GBufferD.rgb = DiffuseColor（点光源阴影基色） │
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|
│ → GBufferD.b = OutlineID（轮廓线 ID） │
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└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘
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|
```
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## 代码修改情况
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| 文件路径 | 行号 | 修改类型 | 修改内容 |
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|---------|------|---------|---------|
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| `Shaders/Private/Definitions.usf` | L65~L76 | 新增 | `USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT` 和 `USE_RED_CUSTOM_DATA` 宏定义 |
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|
| `Shaders/Private/BasePassCommon.ush` | L28~L34 | 修改 | `TRANSLUCENCY_NEEDS_BASEPASS_FOGGING` 添加 `!USES_SCREEN_ALIGNED_MESH` |
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|
| `Shaders/Private/BasePassCommon.ush` | L51~L57 | 修改 | `WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFER` 添加 `USE_RED_CUSTOM_DATA` 条件 |
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|
| `Shaders/Private/ShadingModelsMaterial.ush` | L35~L53 | 新增 | `UNLIT` 和 `DEFAULT_LIT` 的 CustomData 写入逻辑 |
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| `Shaders/Private/BasePassPixelShader.usf` | L928~L943 | 新增 | SubsurfaceColor 重定义（OutlineID / PointLight DiffuseColor） |
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| `Shaders/Private/DeferredShadingCommon.ush` | L403~L409 | 修改 | Unlit 路径 GBufferD 写入 `GBuffer.CustomData` |
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