MaterialX no Needle Engine

MaterialX é um padrão poderoso para descrever materiais e shaders de forma baseada em grafos, independente do motor de renderização. Permite definir materiais complexos, com múltiplas camadas de superfície e iluminação realista.

É amplamente utilizado em cinema, VFX e e-commerce, e é suportado por muitas ferramentas de autoria profissionais, como Autodesk Maya e 3ds Max, Houdini, V-Ray e Omniverse.

Materiais feitos com o Shader Graph do Unity podem ser exportados para ficheiros MaterialX automaticamente através do Needle MaterialX Exporter, que faz parte do nosso pacote de integração Unity.

Isto permite criar materiais complexos e iluminados no Unity, e são automaticamente exportados juntamente com a sua cena. A exportação MaterialX estende a nossa exportação de shader Unlit existente, que é menos portátil devido ao uso de shaders WebGL2. Com o MaterialX, está pronto para WebGPU e futuras tecnologias de renderização, e pode alcançar materiais de alta fidelidade nos seus projetos web.

O suporte MaterialX no Needle Engine usa a biblioteca JavaScript oficial do MaterialX, o que significa que os materiais são representados com a mais alta fidelidade possível. Isto permite usar qualquer ficheiro MaterialX.

Casos de Uso

MaterialX é uma ótima escolha se

• estiver a usar materiais baseados em grafos para os seus projetos para controlo artístico e flexibilidade.
• precisar de funcionalidades de superfície ricas e complexas, como texturas procedurais, mapas de detalhe ou materiais em camadas.
• tiver materiais MaterialX existentes que deseja manter ao longo do seu pipeline de estúdio.
• quiser garantir consistência e compatibilidade para as suas renderizações em diferentes motores de renderização.

Ativar o suporte MaterialX no seu projeto

Para ativar o suporte MaterialX no seu projeto Needle Engine, precisa de adicionar o pacote @needle-tools/materialx ao seu projeto.

Exportar materiais com suporte MaterialX

1. Crie materiais com o Shader Graph do Unity.

   Exemplo de um Shader Graph complexo no Unity.

2. Selecione um objeto que tenha um material baseado em Shader Graph na sua cena, ou selecione o asset do shader na Vista do Projeto.

3. Nas propriedades do Material, encontre a secção "Needle Engine – Definições de Shader Personalizadas", e selecione "MaterialX" como o Tipo de Exportação de Shader.

   Ativar o tipo de exportação MaterialX nas propriedades do material do Shader Graph.

4. Quando exportar a sua cena, todos os materiais que usam shaders com o tipo de exportação "MaterialX" serão incorporados juntamente com o seu conteúdo 3D e carregados em tempo de execução.

Usar ficheiros MaterialX criados externamente

O pacote Needle MaterialX contém suporte experimental para carregar ficheiros MaterialX diretamente. As texturas podem ser resolvidas através de uma função de callback, e os materiais são retornados como ShaderMaterial do three.js.

Pode encontrar exemplos de como trabalhar com o pacote Needle MaterialX na nossa coleção MaterialX no StackBlitz.

import { TextureLoader } from 'three';
import { Experimental_API } from '@needle-tools/materialx';

// Carrega um ficheiro MaterialX e as suas texturas referenciadas a partir de um URL
function load(mtlx_url) {
    const parts = mtlx_url.split('/');
    parts.pop();
    const dir = parts.join('/');

    return fetch(mtlx_url)
    .then((res) => res.text())
    .then((mtlx) => {
        const loader = new TextureLoader();
        Experimental_API.createMaterialXMaterial(mtlx, '', {
            getTexture: async (url) => {
                return await loader.loadAsync(dir + url);
            },
        }).then((mat) => {
            console.log("MaterialX material has been loaded:", mat);
        });
    });
}

Nós e Funcionalidades Suportados

Needle Engine suporta a especificação completa do MaterialX, incluindo os nós OpenPBR, Standard Surface, UsdPreviewSurface e Unlit Surface, e incluindo nós NPR (renderização não-fotorealista) como efeitos fresnel. Definições de nodegraph aninhadas e nós personalizados também são suportados.

Os materiais MaterialX no Needle Engine suportam as seguintes funcionalidades:

• Iluminação Baseada em Imagem (IBL) vinda automaticamente do mapa de ambiente da cena
• Probes de Reflexão afetam objetos que usam materiais MaterialX
• Fontes de luz: Luzes direcionais, pontuais e spot, com um limite atual de 8 luzes por cena
• Compressão de texturas e texturas progressivas. Os materiais MaterialX suportam totalmente as poderosas funcionalidades de compressão de texturas e carregamento progressivo do Needle Engine, permitindo usar texturas grandes. Serão carregadas apenas quando necessário, e apenas na resolução necessária para a vista atual.
• Propriedades de material animadas para cores, floats, vetores. Assim como outros materiais no Needle Engine, qualquer propriedade de material numérica pode ser animada.
• Todos os modelos de superfície MaterialX, incluindo OpenPBR, Standard Surface, UsdPreviewSurface e Unlit Surface.

O Needle MaterialX Exporter aproveita a estrutura baseada em grafos do Shader Graph do Unity para exportação, e converte os nós do Shader Graph em nodedefs e nodegraphs do MaterialX. Suporta as seguintes funcionalidades:

• Propriedades do material como cores, floats, vetores, texturas
• Operações em números, vetores e matrizes
• Nós de mistura como Mix, Add, Multiply e Blend com vários modos de mistura
• Texturas e espaços de cor
• Subgrafos com um ou mais níveis de aninhamento
• Cores de vértice são suportadas
• Múltiplos canais UV são suportados (até 4)
• Palavras-chave de Shader são suportadas e serão exportadas como nós de switch no MaterialX.

Versão MaterialX Suportada

O Needle Engine atualmente suporta a versão 1.39.4 do MaterialX. Documentos MaterialX com versões anteriores também são suportados e serão automaticamente atualizados para a versão mais recente.

Limitações do MaterialX Exporter

Nem todas as funcionalidades que o Shader Graph suporta são também suportadas pelo MaterialX. Se tentar exportar um nó não suportado, o exportador registará um erro e interromperá o processo de exportação. Pode então corrigir o problema substituindo o nó não suportado por um suportado, se possível.

• Deslocamento de vértice ainda não é suportado: O MaterialX suporta mapeamento de deslocamento, mas o Needle Engine não o suporta atualmente. Isto significa que quaisquer nós de deslocamento nos seus ficheiros MaterialX serão ignorados.
• Sombras em tempo real: As fontes de luz na sua cena afetarão os materiais MaterialX, mas as sombras em tempo real não são atualmente suportadas.
• Lightmaps Cozidos: Lightmaps cozidos não são atualmente suportados em materiais MaterialX.
• Espaço tangente não é suportado no momento, o que significa que os nós do Shader Graph que especificam "Tangent" como espaço terão um aspeto diferente.
• Nós de Código não são suportados no momento.

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