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[UE4]InstancedStaticMeshのInstanceIDを何とかしてマテリアルで取得する

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2018-12-08_16h48_02.png

Unreal Engine 4 (UE4) Advent Calendar 2018の12月10日の記事です。
1. [UE4]InstancedStaticMeshのInstanceIDを何とかしてマテリアルで取得する
2. [UE4]GarbageCollectの対象周りを調べてみた

UE4.21.1で検証

はじめに

2018-12-08_15h02_09.png

同一StaticMeshを複数配置するコンポーネントにInstanced Static Mesh Componentがあります。

ただしマテリアル内で、インスタンスの番号が取得できません。
インスタンス番号で処理したい、Data埋め込んだTexture等使いたい場合とかで非常に困ります。

  • GPGPU的に、マテリアルでオブジェクトを動かす場合は、selflashさんの下記資料が参考になると思います

    • [UE4]ブループリントだけでGPGPUをしよう ~ その1 インスタンスIDを割り振る ~
      https://qiita.com/selflash/items/c937308299d93340f7c7
    • ただ今回やりたいのは、アーティストさんが配置した状態でインスタンスIDを取得する方法です
      • ですので、座標値をそのままIDとして使用できません
  • ※インスタンス毎のランダム値で良ければPerInstanceRandomが使えます
    2018-12-08_15h38_15.png

マテリアルへIDを渡す

BPからマテリアルへ、インスタンス別に渡せるパラメーターは基本的にありません。
唯一渡せるパラメーターとして、Transformがあります。
(正確には渡す、というより頂点座標の変換に内部的に使用されているだけです)
2018-12-08_16h01_44.png

ここを経由して渡します。

  • 変数の使い方
    • そのまま数値を入れると、Transformどれかの要素を潰してしまうことになります
    • そこで、影響が少ない少数第二桁目以降を使用します。0.01 = インスタンスIDが1
      • 整数部、少数第一桁部は通常のTransformとして使用します
    • また、XYZでそれぞれ1桁を表します。
      • X=1.01, Y=1.02, Z=1.03 で、インスタンスID=123
      • 最大999個までのインスタンスIDに対応できます。
  • どの要素を使うか
    • 位置:配置座標として細かく設定される事が多い、細かい調整をされる事が多いため、ここを弄るのはよくない
    • 回転:マテリアル内では行列化されているため、復元するのが難しい。ダメ
    • 拡大・縮小:多少スケールを掛けることはあれど、細かく弄ることは位置、回転に比べて少ないハズ……
    • → 拡大・縮小の少数第二桁目以降を使用します

BP

2018-12-08_16h09_06.png
2018-12-08_16h09_38.png
各インスタンスをのTransformを拾ってきて、「Calc Scale」関数でスケールを処理して再設定します
2018-12-08_16h24_24.png

  • インスタンスIDを各桁に分解。0.01を掛けて少数第二桁に変換
  • 元のスケール値を少数第一桁まで取る(Snap to grid)
  • 元のスケール(少数第一桁) + インスタンスID(少数第二桁) + 誤差を回避するための0.005

この結果が各インスタンスのTransform値になります
2018-12-08_16h49_34.png

マテリアルでIDを受け取る

拡大・縮小で渡って来ているので復元します。カスタムノード使います

#if USE_INSTANCING
/* 行列からスケール値を復元 */
float3 Scale = float3(
        length(Parameters.InstanceLocalToWorld[0].xyz),
        length(Parameters.InstanceLocalToWorld[1].xyz),
        length(Parameters.InstanceLocalToWorld[2].xyz));

/* 要素を少数第二桁から整数化 */
int3 InstanceIDElements = int3(Scale * 100.0) % 10;

/* 合成してインスタンスIDに */
int InstanceID = InstanceIDElements.x * 100 + InstanceIDElements.y * 10 + InstanceIDElements.z;

return InstanceID;
#else
return -1;
#endif
  • Parameters.InstanceLocalToWorldに現在のインスタンスのTransform行列が入っています
    • 行列から各要素のlengthを取ってスケールを計算します
  • 後はそれぞれ合成です

こんな感じでデバッグ表示
2018-12-08_16h46_24.png

ズレを直す

拡大・縮小の少数第二桁に値を入れているため、0.00~0.09のスケールが掛かっています
この拡大をマテリアルのワールドポジションオフセットで元に戻します

カスタムノード使います。

#if USE_INSTANCING
/* 行列からスケール値を復元 */
float3 Scale = float3(
        length(Parameters.InstanceLocalToWorld[0].xyz),
        length(Parameters.InstanceLocalToWorld[1].xyz),
        length(Parameters.InstanceLocalToWorld[2].xyz));
/* 少数第二桁のスケールを抽出 */
float3 AddScale = fmod(Scale, 0.1);

/* スケールを消した回転行列を取得 */
float3x3 NormalizedInstanceLocalToWorld = float3x3(
        normalize(Parameters.InstanceLocalToWorld[0].xyz),
        normalize(Parameters.InstanceLocalToWorld[1].xyz),
        normalize(Parameters.InstanceLocalToWorld[2].xyz));
/* 延びたスケール分を除去 */
return mul(Parameters.InstanceLocalPosition.xyz, NormalizedInstanceLocalToWorld) * -AddScale;

#else
return float3(0,0,0);
#endif

カスタムノードをワールドポジションオフセットに繋ぎます
2018-12-08_16h52_57.png

ほか

  • ライトのベイクする際にスケールでズレない?
    • BPで行うインスタンスIDの埋め込みをコンストラクションスクリプト等、編集時点で行う
    • マテリアルでのスケール打ち消しのWorldPositionOffsetを入れておく
      • の2点を行っていればズレないハズ……
  • スケール弄ってBound変わらない?
    • 変わる。ゆるして
  • 少数第三桁以降使用じゃダメ?
    • 試してない。誤差が怖いけど多分大丈夫。
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