Niagara_Advanced内容示例 1.3 Communicate with External Render Targets

粒子效果

场景中有一个纹理和一个模型（应用了Unreal Engine 4的logo），但是没有Niagara粒子的标识符。这次展示出来的是一个Actor蓝图类，里面包含了两个组件，UNiagaraComponent和StaticMeshComponent，分别对应了我们看见的纹理和模型。

Actor蓝图类的构造脚本（Construction Script）里，首先创建Render Target 2D（256*256），然后将这个返回值设置为Niagara中一个变量（Variable）的引用，这个变量名字是TextureRenderTargetObject；随后为我们的StaticMesh（是一个平面）创建动态材质实例，最后再以Render Target 2D的值作为材质实例中纹理参数的值。

这里执行的操作其实就是将Render Target 2D作为外部变量传入Niagara系统（之前都是在Niagara内部创建Render Target 2D，而这里是要让Niagara内部创建的Render Target 2D引用外部创建的这个），在Niagara系统里对它进行一顿操作，再把用一个材质把操作过后的Render Target 2D在静态网格体上显示出来。

我们打开引用的Niagara System来看看内部发生了什么。

Niagara蓝图部分

可以看到，发射器部分和之前1.2中的例子在结构上非常相似，都是用Emitter级别的属性进行渲染。在Simulation Stage里，亦是三个阶段：Fill Grid with Texture，Blur Grid，Fill Render Target with Grid。其中Blur Grid是对纹理（Gird中的数据）的模糊化处理。

效果实现分析

前面说过，Actor蓝图类在Niagara外部创建了一个Render Target 2D（256*256），并将返回值传入Niagara系统中的变量TextureRenderTargetObject。这个变量是我们自己创建的，位于USER命名空间下的一个只读的属性，所以我们才需要用一个Render Target 2D作为接口，从而可编辑其中的值。需要注意的是，Niagara里创建的这个Render Target 2D尺寸是512，与传入的尺寸不同，Niagara会自动做这个适应性的调整（即以512为准）。

Fill Grid with Texture，用纹理数据填充Grid2D Collection。值得注意的是，这里的Emitter Reset Only勾选，意味着这个阶段只会在每次Emitter重置之后才会运行，也就不会让这里的采样结果在后续干扰模糊操作的显示。

Execution Index to Unit构建UV，乘以1.5将范围拉伸到0_{1.5（原先采1的跑去采1.5了，原先采0.66的跑来采1了），减去0.25范围下降为-0.25}1.25（最原先采1到跑去采1.25了，最原先采0.83的跑来采1了），再Clamp一下取到0~1（掐头去尾可以吃了，最原先采0.83的跑去采1了，最远先采0.16的跑来采0了），这样相当于对纹理进行了缩小（可以理解成一张图片，画框大小不变，你把它从中心缩小，从中心用画框截取）。之后再作一个灰度处理，得到两个float值（一个代表RGB，一个代表A，即透明度值），存储在该Grid2D Collection的属性中（次级属性，命名空间是STACKCONTENT）。

未缩小的画和缩小的画（画框大小不变）。

Blur Grid，是对纹理进行的模糊处理。我们先看看这段HLSL的代码各个输入：Blurred Grid即是Grid2D Collection，TickCount是系统的帧计数，Unit是用来描述当前正在处理Grid2D Collection上的哪一个Cell，Index X和Index Y分别是当前整个Cell的横纵Index，dxdy是横向宽度和纵向长度的倒数，StageIterations代表了当前所处的迭代数。

细看HLSL代码片段，我尽可能得添加了注释（中文部分）

//每次迭代进来要重新初始化这两个值
OutputUnitGrid =  float2(0,0);
OutputBlurGrid =  float2(0,0);#if GPU_SIMULATION//一些局部变量（作用域就是这个片段）
float2 Offsets = float2(0.5, -0.5);
StageIterations += 1;//
float2 Outputs[4];
float2 Taps[4];
float2 CornerTap;//是对前一帧的值进行采样，即取到Grid2D Collection前一帧的FloatPlusAlpha属性值，怎么采呢？根据Unit传入的位置信息，最后输出到OutputUnitGrid
Grid2DCollection.SampleGridVector2Value<Attribute=FloatPlusAlpha>(Unit,  OutputUnitGrid);//就是(1/512,1/512) * StageIterations
// For each iteration, reach a little further out to neighboring texels
CornerTap = dxdy * StageIterations;//随着迭代层数的增加，StageIterations越来越大，这四个位置的Taps值也会越来越大（意味着越来越深/长/距离采样点越远）//左上角，(1/512,1/512) * StageIterations * (-0.5,-0.5)
Taps[0] = CornerTap * Offsets.yy;
//右上角，(1/512,1/512) * StageIterations * (0.5,-0.5)
Taps[1] = CornerTap * Offsets.xy;
//左下角，(1/512,1/512) * StageIterations * (-0.5,0.5)
Taps[2] = CornerTap * Offsets.yx;
//右下角，(1/512,1/512) * StageIterations * (0.5,0.5)
Taps[3] = CornerTap * Offsets.xx;// Sample our four corners, average the samples.
//向Grid2D Collection中正在进行的采样点的四个边角进行采样（FloatPlusAlpha），得到的值输出到Output里
Grid2DCollection.SampleGridVector2Value<Attribute=FloatPlusAlpha>(Unit+Taps[0],  Outputs[0]);
Grid2DCollection.SampleGridVector2Value<Attribute=FloatPlusAlpha>(Unit+Taps[1],  Outputs[1]);
Grid2DCollection.SampleGridVector2Value<Attribute=FloatPlusAlpha>(Unit+Taps[2],  Outputs[2]);
Grid2DCollection.SampleGridVector2Value<Attribute=FloatPlusAlpha>(Unit+Taps[3],  Outputs[3]);//取四个边角采样值的平均值，输出到OutputBlurGrid里
OutputBlurGrid += (Outputs[0]+Outputs[1]+Outputs[2]+Outputs[3]) / 4;
if (TickCount <= 1)
{//TickCount是系统的计时器，
}
else
{
OutputBlurGrid = OutputUnitGrid;
}//如果是从点下Save/Apply那一刻起的第一帧，以OutputBlurGrid（总共走8个循环后）设置FloatPlusAlpha属性；后面的每帧输出OutputUnitGrid（对第八帧的FloatPlusAlpha采样，是经历了8层模糊循环后的结果），以保持一个恒定的模糊度。
//这也就是为什么Fill Grid with Texture要勾选Emitter Reset Only，否则如果Fill Grid with Texture每帧更新的话，会刷掉已近写过的FloatPlusAlpha值，就意味着要输出未被模糊的结果
Grid2DCollection.SetVector2Value<Attribute=FloatPlusAlpha>(IndexX, IndexY,  OutputBlurGrid);#endif

Fill Render Target with Grid，将Grid2D Collection的数据写入到Render Target 2D里。

最后再通过材质参数绑定写入到材质纹理中（这样就得到了最开始那副效果图中左侧的那个纹理（实际上Niagara Emitter级的Sprite粒子））。

而右侧的那个StaticMesh上的纹理则是通过读到其上的材质纹理参数，再用Render Target对这个参数进行赋值。还记得开局Actor蓝图中的那两个节点吗（下图）？此时蓝图中创建的Render Target已经经过了Niagara System里的一些列计算并赋了模糊化后的值，这些值又要传入NiagaraRT这个参数里。

材质中的这个参数的B值决定了这个材质的Emissive Color和顶点的偏移值，所以才会有凸起的效果。

总结

本例中涉及的知识点相当得驳杂，当时我还是尽力将其全部梳理了出来（蓝图和Niagara数据传递，材质，模糊卷积算法（不算是完全的卷积），系统数据更新等等）。其中甚至一些点我之前都没有了解过，比如说我在TickCount的作用上纠结了比较久。最后还是多个概念的综合理解、结合蓝图和代码的上下文才将流程梳理通畅。