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Niagara与Material

Sprite Rendering 的 Alignment

Sprite Rendering 的 Alignment（对齐）是非等比拉伸的黄金搭档。简单来说，Size 决定了粒子被拉得有多长，而 Alignment 决定了这个长条朝哪个方向转。特效优化和动态模糊，经常会用到这里的底层逻辑。

1. Unaligned（未对齐 / 默认模式）

粒子在原地“躺平”，不会根据自己飞行的方向旋转。它的旋转角度是固定的（默认朝上），或者通过 Sprite Rotation 节点指定角度。

适用场景：圆形、没有方向性的东西。比如漫天飘落的圆形雪花、圆滚滚的烟雾球、魔法阵的底图。因为它们是圆的，不怎么飞，看起来都一样，不需要跟着速度转。

2. Velocity Aligned（速度对齐 / 绝杀模式）

粒子的 X 轴和 Y 轴会死死盯住它当前运动的速度方向（Velocity）。它往哪飞，它的头就往哪边指。

适用场景：有明显方向感的运动物体。比如刀光挥舞甩出的火花（Sparks）、疾风骤雨中的雨滴、弓箭射出时的拖影。

高阶组合技：Velocity Aligned + Non-Uniform Size = 完美的假运动模糊。 当粒子速度越快时，把它拉得越长，并且让它顺着速度方向对齐，就能用极低的性能开销做出极其逼真的“高速残影”效果。

3. Custom Alignment（自定义对齐 / 硬核模式）

引擎把方向盘彻底交给你，需要自己提供一个 Vector3（三维向量）来告诉粒子该朝哪边指。它不管速度，也不管默认朝向，只听你算出来的那个向量。

适用场景：被外力强行扭曲的特效。比如粒子明明在往上飞，但受到一个神秘黑洞引力的影响，要求所有粒子必须用针尖指向黑洞中心。这时候就要在解算器里算出一个引力向量，然后喂给自定义对齐。

火花 Emitter 模板

• Noise Force：强度和频率参数。
• Engine Owner Position：粒子系统在世界中的位置。Simulation Position 是模拟位置，根据 Local Space 判断。
• Size by Speed：根据粒子速度缩放粒子尺寸。
• Initial Location to Velocity：创建基于初始位置的速度节点，以后经常会用到。
• Velocity、Facing：基于速度的朝向。
• Curve + Random：分配数值、得到权重数据的方法。

火花 Emitter 模板的材质

Texture Sample（纹理采样）

提供火花的“基础形状”。RGB 往往不代表颜色，而是代表三个不同的黑白遮罩（Mask）。通过分别拖出 R 和 G 的线，提取出两种不同的火花形态，准备对它们进行混合。

Dynamic Parameter（动态参数）

这是材质留给粒子系统（Niagara 或 Cascade）的“自定义遥控器”。材质本身是静态的，要想让每个火花粒子看起来不一样（有的模糊、有的清晰），就需要粒子系统实时传数据进来。

这个节点接收外部传来的数值（命名为 Blur），并将数值传递给 Lerp 的 Alpha，以此实时遥控火花的模糊程度。

Lerp（Linear Interpolate，线性插值）

根据 Alpha 的指示，在 A（形状 1）和 B（形状 2）之间平滑切换。数学公式是：

Output = A × (1 - Alpha) + B × Alpha

这是 Shader 中用得最多的节点。只要需要“从状态 1 过渡到状态 2”，第一时间就要想到 Lerp。

Particle Color（粒子颜色）

获取粒子系统赋予该粒子的颜色和整体透明度。

• RGB 端口：直接连接最终材质的 Emissive Color（自发光颜色），决定火花是红色、黄色还是蓝色。
• Alpha 端口：代表粒子本身的生命周期透明度，比如火花诞生时不透明，快消失时逐渐变为全透明。

Multiply（乘法）

将 Lerp 选出来的形状和粒子本身的透明度结合起来。黑色在计算机里的数值是 0，白色是 1，任何数乘以 0 都是 0（不可见）。

所以把 Particle Color 的透明度变化（A 端口）乘以计算好的火花形状（B 端口），就能得到最终的透明度遮罩，最后连入材质的 Opacity（不透明度）。

• 需要过渡和混合，找 Lerp。
• 需要控制强度，找 Multiply。
• 需要做时间动态，找 Time 配合 Sine。

数据覆盖陷阱

假设这个盒子里原本已经装好了数据：

(X=1, Y=0.5, Z=2, W=0)

现在只想更新 W 格子里的数据，比如把 W 设置为粒子的当前速度。如果不加思考，直接用一个 Map Set 节点，把计算好的速度值硬塞给 DynamicMaterialParameter3，Niagara 会认为：“你要给我一个新的盒子。你只告诉了我新盒子的 W 是多少，没告诉我 X、Y、Z 是多少，那我就默认它们全是 0。”

结果就是原来的盒子被整个替换，变成：

(X=0, Y=0, Z=0, W=新速度)

前三个格子里的数据瞬间消失，材质效果直接“爆炸”或变黑。

Niagara 和材质的沟通

依照速度控制贴图读取，伪造更好看的动态模糊。

Niagara 和材质的沟通其实就是 Binding。使用 Dynamic Parameter，最多支持四组、每组四个通道。注意在节点内调用时不要覆盖其他值。

Particle Color 也是通过类似的方法传递信息，只是名字不同而已。如果可能，甚至可以强行覆盖一些属性来传递自定义值，例如将 Color 当作自定义 Density 使用。

Curve Atlas

用颜色控制的方法：Curve Atlas。它是对 Niagara 进行更精细控制的一种方法。

Flare 主材质制作

Mask Pick 节点

DepthFade 节点

DepthFade 可以根据深度对透明物体做淡化。注意这依赖引擎的深度通道。根据 Alpha 的 DepthFade Function，你值得拥有。

要从物理的角度去理解所有特效，比如光斑效果是衰减的反比例函数。

Lerp（Linear Interpolate，线性插值）

这是整个图形学、Shader 编写和特效制作中，最伟大、最常用、最核心的节点，没有之一。

数学逻辑是：

Result = A × (1 - Alpha) + B × Alpha

也可以写成：

Result = A + (B - A) × Alpha

Lerp 不只可以混合两种颜色，万物皆可 Lerp。

Alpha 和 RGB 的真实关系

在图形学底层，Alpha 根本不是透明度，它只是一个权重系数（Weight / Factor），就是一个没有任何物理意义的浮点数（Float）。RGB 也不过是三个浮点数的集合 (R, G, B)。

当 Alpha 超出 0 到 1 的范围时

对于美术同学，可以这样理解公式 A + (B - A) × Alpha：B - A 是从 A 到 B 的距离，Alpha 可以理解为进度条。

Clamp 和 Saturate

Clamp 的作用就是强行拿一把剪刀，把超出的部分咔嚓剪掉。只要数字小于 0，就强行变成 0；在 0 到 1 之间的，照样放行。

如果只想把数值限制在 0 到 1 之间，永远用 Saturate 节点，而不用 Clamp。因为 Saturate 在现代显卡底层是完全免费（0 性能消耗）的，它是跟着上一步计算顺手完成的指令。

UE 常用的几个光照模式

Default Lit（默认光照）

UE 最标准、用得最多的 PBR 模式。

它可以接受场景里的光照，产生阴影、高光和反射。需要给它提供基础色、金属度、粗糙度和法线。

应用场景：游戏里 90% 的实体模型。雪山、石头、角色的盔甲、木头箱子，全都是这个模式。

Unlit（无光照）

“叛逆者”模式。它完全无视场景里有没有太阳、有没有手电筒，连高光、阴影、粗糙度这些引脚都直接锁死，不让我连。

应用场景：

• 绝大多数粒子特效：火焰、激光、魔法阵。这些东西本身就是光源，不需要被别的光照亮，用 Unlit 可以极大地节省性能。
• UI 界面：血条、小地图。
• 卡通渲染：很多二次元游戏会强制把角色设为 Unlit，然后用纯数学节点自己手写一套卡通光影，以此掌控绝对的画面风格。

Clear Coat（透明涂层）

模拟表面有一层透明漆的效果。

应用场景：极品飞车的车漆、表面积水的瓷砖，或者给机甲做一层极其光滑的烤漆质感。但它的底层其实计算了两遍光照（底漆一遍、表面透明漆一遍），比较费性能。

Two Sided Foliage（双面植物）

这是专门给树叶和草皮准备的。

光不仅能照在叶子表面，还能透过去，让叶子背面看起来有一种晶莹剔透的半透光感，是 Subsurface Scattering 的廉价版。

0403 灰尘材质

非常轻的粒子形态的模拟要点：体积大、质量小、阻力大，不会有过高的速度；容易被空气和气流影响，所以需要较高的 Noise。节奏不宜太强。

在调整类似的粒子效果时，可以先选择一条路线。通常是先完成物理形态的模拟，再进行亮度、透明度等调整，最后整体观察并做微调。

灰尘在烧尽时发的光不会太强。如果做得太强会反常识，因为余烬的温度一般是低的。

在处理节奏时，这种灰尘或余烬通常是在主要效果表现完成后，作为环境元素存在，给玩家一种主要的故事（爆破）讲完了，但残余能量仍然“余韵犹存”的感觉。

0405 烟雾材质

在 Unreal Engine 的材质编辑器中，Particle Color 和 Dynamic Parameter 都是用于粒子系统传入数据的节点，但是它们的数据来源、控制方式和用途有本质区别。

简单来说，Particle Color 是粒子的主颜色，由粒子系统自动管理；Dynamic Parameter 是“自定义数据管道”，需要手动在粒子系统中设置，用来传递任意逻辑值。

如何进行补帧

使用 SubUV 进行交叉补帧。Motion Vector 数据图主要存储方向信息，一些 DCC 软件都可以输出这张图，例如 Houdini、Maya。

0406 向量

颜色本质上就是向量。向量最关键的两个属性就是方向和强度。

乘以等值时，相当于等比放大坐标系，可以等比例增加长度，但方向不变。

向量维度不同，可以表示定值（1D，单轴）、平面向量（2D，XY 直角坐标系）、空间向量（3D，XYZ 三维直角坐标系）。

• 2D 向量主要用于贴图置换、UV 坐标操作、平移等。
• 3D 向量主要用于三维世界位置移动、缩放、计算光影（法线）、旋转等。

一般软件生成的贴图（非 HDR）只能存储正值数据。所以类似法线贴图、向量贴图等，会以 0.5 作为中值，以牺牲精度的方式存储负值。

0407 半透明材质光照

半透明材质是特效使用最多的一种材质。在 UE 中，这种材质对光照的支持有限，因为 UE 使用延迟渲染。

调整半透明材质的 Shading Mode：

• Volumetric：光照按照体素方法计算，无论外形如何。
• Per Vertex：只计算每个顶点。

0501 烟雾模拟

根据实际使用过程适当修饰，增加必要的 Dynamic Parameter。在构建模板时需要仔细思考：每增加一个调整点，都会增加调整的复杂度，也会增加性能消耗。

烟雾效果想要做好

1. 与实体的交互：Opacity Based Depth Fade，伪造 AO。
2. 尽量保证烟雾粒子之间的连接：尺寸变化、发射数量。
3. 正确合理的光照：Lit Mode、Normal。
4. 烟雾越薄，AO、Normal 应该越弱，例如蒸汽、寒气、干冰；烟雾越厚，AO、Normal 应该越强，例如燃油烟、大型爆炸、火灾。
5. 随机化：随机的 SubUV 贴图、随机旋转。

一定要在 PIE 模式下看效果。

烟雾是特效中性能最容易爆炸的部分：

1. 保持烟雾粒子之间连续即可，尽量减少重叠。通过透明度调整厚重感，而不是数量。
2. 使用 Particle Cutout 功能裁剪无用的 SubUV 像素，可以在一定程度上缓解烟雾的高性能消耗问题。
3. 烟雾方片和高消耗材质很容易造成 Overdraw，所以切记不要通过疯狂增加发射数量来提升烟雾细节，这非常不专业。

0502 石块材质

Roughness 是目前 PBR 渲染中最有特点的部分，能模拟物体微表面对光的反射。Roughness 越高，反射越模糊。

1. 反射效果取决于场景中的反射情况以及高光强度，越强则反射越亮。
2. 默认情况下（非光线追踪），UE 的反射由烘焙的反射球加屏幕空间反射 SSR 计算，所以并不准确。因此物体反射在场景和材质预览窗口里大不相同，也是常有的情况。

Static Mesh LOD 根据模型占屏比例调整面数，以节省性能。

1. 了解 Mesh Editor 中模型 LOD 编辑的部分，主要是 LOD 数量、每一级的占屏比例和面数减少级别。
2. 目前 Niagara 还不支持动态模型 LOD，所以依据物体大小正确评估需要的模型面数，并合理使用最合适的 LOD，在项目中至关重要。
3. Mesh 在渲染时的消耗远高于默认 Sprite，尤其是面数较高的情况。所以要尽量使用低面模型（修改最低、最高 LOD），或者直接烘焙成 SubUV 贴图使用。