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RED 自定义数据通道

返回 Rendering

概述

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。

控制宏

// Definitions.usf
#ifndef USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
#define USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT  0
#endif

#ifndef USE_RED_CUSTOM_DATA
#define USE_RED_CUSTOM_DATA  USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
#endif

两个模式：

USE_RED_CUSTOM_DATA — 基础模式，存储轮廓线 ID（从 SubsurfaceData.b 通道读取）
USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT — 点光源模式，存储 Emissive 作为 DiffuseColor

数据写入流程

1. 启用 CustomData 写入

在 BasePassCommon.ush 中，将 USE_RED_CUSTOM_DATA 加入 WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFER 条件：

#define WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFER (USES_GBUFFER && (
    MATERIAL_SHADINGMODEL_SUBSURFACE ||
    MATERIAL_SHADINGMODEL_SUBSURFACE_PROFILE ||
    ... ||
    USE_RED_CUSTOM_DATA ))

2. 填充 CustomData

在 ShadingModelsMaterial.ush 中，为 UNLIT 和 DEFAULT_LIT 两个 ShadingModel 注入自定义数据：

#if MATERIAL_SHADINGMODEL_UNLIT
    GBuffer.ShadingModelID = SHADINGMODELID_UNLIT;
    #if USE_RED_CUSTOM_DATA
        GBuffer.CustomData = float4(SubsurfaceColor, SubsurfaceProfile);
    #endif

#elif MATERIAL_SHADINGMODEL_DEFAULT_LIT
    GBuffer.ShadingModelID = SHADINGMODELID_DEFAULT_LIT;
    #if USE_RED_CUSTOM_DATA
        GBuffer.CustomData = float4(SubsurfaceColor, SubsurfaceProfile);
    #endif
#endif

3. SubsurfaceColor 的实际含义

在 BasePassPixelShader.usf 中，SubsurfaceColor 被重新赋值：

#if USE_RED_CUSTOM_DATA
    {
#if USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
        // 点光源模式：Emissive 作为 DiffuseColor
        SubsurfaceColor   = Emissive;
        SubsurfaceProfile = 0.0;
#else
        // 基础模式：B 通道存储 OutlineID
        float4 SubsurfaceData = GetMaterialSubsurfaceData(PixelMaterialInputs);
        SubsurfaceColor   = float3(0, 0, 0);
        SubsurfaceProfile = SubsurfaceData.b;  // OutlineID
#endif
    }
#endif

4. 写入 GBufferD

在 DeferredShadingCommon.ush 中：

#if USE_RED_CUSTOM_DATA
    OutGBufferD = GBuffer.CustomData;
#endif

数据读取

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
点光源着色：从 GBufferD.rgb 读取 DiffuseColor，用于 RED阴影系统的阴影着色
角色辉光：自定义后处理中的 CharaGlow 读取 GBufferD.b 作为辉光遮罩

设计权衡

优点	缺点
零额外 GBuffer 带宽开销	无法同时使用 SSS 材质
复用已有的 CustomData 管线	UNLIT/DEFAULT_LIT 的 SubsurfaceColor 被占用
对渲染管线入侵性小	两种模式（基础/点光源）互斥

关联文档

RED阴影系统 — 点光源模式下 DiffuseColor 的使用方
自定义后处理 — CharaGlow 读取 OutlineID 通道
GBuffer修改 — GBufferD 清除色等相关修改

完整代码解析

Definitions.usf — 宏定义

// ASW Change : 2020/01/14 20:19:00 Takeshi.N
// 点光源自定义数据宏：启用时将 Emissive 写入 GBufferD 作为点光源 DiffuseColor
#ifndef USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
#define USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT  0
#endif

// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N
// 基础自定义数据宏：启用时将 SubsurfaceData.b（OutlineID）写入 GBufferD
// 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
#ifndef USE_RED_CUSTOM_DATA
#define USE_RED_CUSTOM_DATA  USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
#endif

BasePassCommon.ush — WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFER 扩展

// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N
// 将 USE_RED_CUSTOM_DATA 加入 CustomData 写入条件
// 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
#define WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFER (USES_GBUFFER && ( \
    MATERIAL_SHADINGMODEL_SUBSURFACE || \
    MATERIAL_SHADINGMODEL_SUBSURFACE_PROFILE || \
    MATERIAL_SHADINGMODEL_PREINTEGRATED_SKIN || \
    MATERIAL_SHADINGMODEL_CLEAR_COAT || \
    MATERIAL_SHADINGMODEL_TWOSIDED_FOLIAGE || \
    MATERIAL_SHADINGMODEL_HAIR || \
    MATERIAL_SHADINGMODEL_CLOTH || \
    MATERIAL_SHADINGMODEL_EYE || \
    USE_RED_CUSTOM_DATA ))  // ← 新增条件

ShadingModelsMaterial.ush — UNLIT/DEFAULT_LIT CustomData 填充

// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N
// 为 UNLIT 着色模型注入自定义数据
// 正常情况下 UNLIT 不写入 GBufferD，但 RED 系统需要存储轮廓线 ID
#if MATERIAL_SHADINGMODEL_UNLIT
    GBuffer.ShadingModelID = SHADINGMODELID_UNLIT;
    #if USE_RED_CUSTOM_DATA
        // SubsurfaceColor.rgb = 阴影基色或清零（取决于模式）
        // SubsurfaceProfile = OutlineID 或 0.0
        GBuffer.CustomData = float4(SubsurfaceColor, SubsurfaceProfile);
    #endif

// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N
// 为 DEFAULT_LIT 着色模型注入自定义数据
// DEFAULT_LIT 原本也不写入 CustomData，现在复用该通道
#elif MATERIAL_SHADINGMODEL_DEFAULT_LIT
    GBuffer.ShadingModelID = SHADINGMODELID_DEFAULT_LIT;
    #if USE_RED_CUSTOM_DATA
        GBuffer.CustomData = float4(SubsurfaceColor, SubsurfaceProfile);
    #endif
#endif

BasePassPixelShader.usf — SubsurfaceColor 重定义

// ASW Change : 2020/01/14 20:19:00 Takeshi.N (点光源模式)
// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N (基础模式)
// 在 Base Pass 中重新定义 SubsurfaceColor 的含义
// 这段代码在正式写入 GBuffer 之前执行，覆写材质系统原本的 SubsurfaceColor
#if USE_RED_CUSTOM_DATA
    {
#if USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT
        // 点光源模式：
        // 将材质的 Emissive 输出作为点光源的 DiffuseColor（阴影基色）
        // 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
        SubsurfaceColor   = Emissive;       // Emissive → DiffuseColor
        SubsurfaceProfile = 0.0;            // 点光源模式不使用 OutlineID
        // 注意：此处覆写后原始 Emissive 功能失效
        // 如需自发光效果需通过其他方式实现
#else
        // 基础模式：
        // 从材质的 SubsurfaceData 读取数据，B 通道存储 OutlineID
        // OutlineID 用于后续轮廓线渲染中区分不同物体的轮廓线参数
        float4 SubsurfaceData = GetMaterialSubsurfaceData(PixelMaterialInputs);
        SubsurfaceColor   = float3(0, 0, 0);   // RGB 清零（基础模式不存储颜色）
        SubsurfaceProfile = SubsurfaceData.b;   // B 通道 = OutlineID
#endif
    }
#endif

DeferredShadingCommon.ush — GBufferD 写入

// ASW Change : 2018/06/20 14:00:00 Takeshi.N
// 在 EncodeGBuffer 函数中，将 CustomData 直接写入 GBufferD
// 原始逻辑中只有 SSS 相关 ShadingModel 才会写入 GBufferD
// 现在通过 USE_RED_CUSTOM_DATA 宏，UNLIT 和 DEFAULT_LIT 也可以写入

// 原始代码根据 ShadingModelID 分支写入：
// case SHADINGMODELID_SUBSURFACE:         OutGBufferD = ...
// case SHADINGMODELID_SUBSURFACE_PROFILE: OutGBufferD = ...

// RED 修改：在所有分支之后追加无条件覆写
#if USE_RED_CUSTOM_DATA
    // 无论 ShadingModelID 是什么，都将 CustomData 写入 GBufferD
    // 这确保了 UNLIT/DEFAULT_LIT 材质的数据也能正确输出
    OutGBufferD = GBuffer.CustomData;
#endif

// 注意：这个覆写意味着如果同时启用了 RED_CUSTOM_DATA 和 SSS 材质，
// SSS 的 CustomData 也会被覆写为 RED 的数据
// 这是设计上的权衡——RED 系统下不支持 SSS 材质

数据流总结

┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 材质编辑器                                                        │
│   基础模式：SubsurfaceData.b → OutlineID                         │
│   点光源模式：Emissive → DiffuseColor                            │
└─────────────────┬───────────────────────────────────────────────┘
                  │ BasePassPixelShader.usf
                  ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ SubsurfaceColor / SubsurfaceProfile 重新赋值                      │
│   点光源模式：SubsurfaceColor = Emissive                          │
│   基础模式：SubsurfaceProfile = SubsurfaceData.b                  │
└─────────────────┬───────────────────────────────────────────────┘
                  │ ShadingModelsMaterial.ush
                  ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ GBuffer.CustomData = float4(SubsurfaceColor, SubsurfaceProfile)  │
└─────────────────┬───────────────────────────────────────────────┘
                  │ DeferredShadingCommon.ush
                  ▼
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ OutGBufferD = GBuffer.CustomData                                  │
│   → GBufferD.rgb = DiffuseColor（点光源阴影基色）                  │
│   → GBufferD.b   = OutlineID（轮廓线 ID）                         │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────┘

代码修改情况

文件路径	行号	修改类型	修改内容
`Shaders/Private/Definitions.usf`	L65~L76	新增	`USE_RED_CUSTOM_DATA_POINTLIGHT` 和 `USE_RED_CUSTOM_DATA` 宏定义
`Shaders/Private/BasePassCommon.ush`	L28~L34	修改	`TRANSLUCENCY_NEEDS_BASEPASS_FOGGING` 添加 `!USES_SCREEN_ALIGNED_MESH`
`Shaders/Private/BasePassCommon.ush`	L51~L57	修改	`WRITES_CUSTOMDATA_TO_GBUFFER` 添加 `USE_RED_CUSTOM_DATA` 条件
`Shaders/Private/ShadingModelsMaterial.ush`	L35~L53	新增	`UNLIT` 和 `DEFAULT_LIT` 的 CustomData 写入逻辑
`Shaders/Private/BasePassPixelShader.usf`	L928~L943	新增	SubsurfaceColor 重定义（OutlineID / PointLight DiffuseColor）
`Shaders/Private/DeferredShadingCommon.ush`	L403~L409	修改	Unlit 路径 GBufferD 写入 `GBuffer.CustomData`

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