概念页
Substrate 材质
Substrate Materials
Substrate 用一种更有表现力、更模块化的框架，取代旧材质系统里固定的一组着色模型和混合模式（Default Lit、Clear Coat 等）。材质被看作一块块「物质板 (Slab)」，每块是用有明确单位的物理量参数化的原则化 BSDF，再通过混合、垂直分层等运算组合成图。代价是光照评估更贵，所以提供参数混合和两种 GBuffer 格式（Blendable / Adaptive）来在速度和画质之间取舍。新项目默认启用 Substrate；升级到 5.7 及以后的老项目默认不启用。
原理：从「着色模型」到「物质板」
旧系统（官方称为 legacy 或非 Substrate 路径）用一组固定的着色模型，见 材质系统。Substrate 去掉了旧系统中的某些抽象，换成可以测量的物质属性；材质是「物质板」构成的图，每块 Slab 是一个原则化的 BSDF，用有明确单位的物理量参数化，图中的运算包括混合和分层。由于表示方式是原则化的，Substrate 材质可以按平台能力自动简化，用画质换性能。分层也更容易做，例如金属上的液体，或次表面散射材质上的清漆。（Overview of Substrate Materials in Unreal Engine）分层材质的理论见 薄膜干涉与分层材质，BSDF/BRDF 见 双向反射分布函数。
运算节点
| 运算 | 作用 | 注意 |
|---|---|---|
| Vertical Layer | 把 Top 层叠在 Bottom 层上，底层外观受顶层属性影响；Top Thickness 控制顶层厚度 | 适合车漆、木器清漆、表面湿润 |
| Horizontal Mixing | 在表面上混合两种材质（不是叠一层物质） | — |
| Coverage Weight | 控制分层中某块 Slab 的覆盖比例；也可以用来做半透明（alpha 作覆盖率或不透明度） | — |
| Add | 把两块 Slab 相加 | 不符合物理：出射能量多于入射能量，应尽量避免 |
| Select | 在两条路径中选一个，最终只剩一块 Slab | 每像素只评估一个闭包 (closure)，性能好；可以用蓝噪声随机选择 |
（Overview of Substrate Materials in Unreal Engine）
flowchart BT B["Bottom Slab：金属"] --> V["Vertical Layer"] T["Top Slab：清漆，Top Thickness"] --> V V --> R["材质根节点 Front Material"]
图中清漆 Slab 通过垂直分层叠在金属 Slab 上，结果接到根节点。
- 参数混合 (Parameter Blending)：混合和分层会让光照评估变贵；打开 Use Parameter Blending 后，运算节点会先把输入的 Slab 参数混合成一块 Slab，用视觉准确度换更便宜的光照评估。（Overview of Substrate Materials in Unreal Engine）这和 RTR4 里「先混合参数、只着色一次」的思路一致，见 基于物理的着色。
GBuffer 格式：速度 vs 画质
| Blendable GBuffer | Adaptive GBuffer | |
|---|---|---|
| 目标 | 固定内存占用、可预测的速度，主要面向 60Hz 项目 | 画质，发挥 Substrate 的全部能力 |
| 性能 | 与非 Substrate 路径相当 | 更高，取决于屏幕上可见材质的复杂度 |
| 功能 | 有限，类似非 Substrate 路径；所有平台视觉一致 | 支持更复杂的着色；可以设置闭包数和每像素字节数（默认 80 字节/像素） |
| 烘焙 | 无额外开销 | 比 Blendable 多约 15%，复杂材质更多 |
| 贴花 | 支持可混合贴花和 DBuffer 贴花 | 只支持 DBuffer 贴花（会强制启用） |
| 平台 | 所有平台 | 只在 Xbox Series X/S、PS5/PS5 Pro、SM6 的 Windows/macOS/Linux 上可用；其他平台简化并回退到 Blendable |
（Overview of Substrate Materials in Unreal Engine）新项目默认用 Blendable；汽车、建筑等模板默认用 Adaptive。GBuffer 的背景见 延迟着色，贴花见 贴花渲染。
迁移的坑
- 老材质无需修改就能用：它们仍用非 Substrate 的根节点参数，在编译时转换成 Substrate，避免修改或重存资产，也有助于降低烘焙成本。（Overview of Substrate Materials in Unreal Engine）
- 在根节点上右键 Convert to Substrate 会自动生成 Slab 并接线，但这种显式转换是永久的、不可撤销，转换后的材质与非 Substrate 项目不兼容；在禁用了 Substrate 的项目中，Substrate 材质会渲染成黑色。（Overview of Substrate Materials in Unreal Engine）
出处
相关页面
游戏开发 · UE5材质系统Material SystemUE 材质 (Material) 是用节点图描述「表面如何与光交互」的着色器生成器。它有三个正交维度：着色模型 (Shading Model) 决定光照模型（Default Lit、次表面、清漆、毛发等），混合模式 (Blend Mode) 决定与背景的合成公式（Opaque/Masked/Translucent…），参数 + 材质实例 (Material Instance) 让美术在不重编译着色器的前提下做变体。PBR 输入（Base Color/Roughness/Metallic/Specular）直接对应 RTR4 的金属度-粗糙度工作流；最大的工程坑是静态参数导致的着色器排列爆炸。图形学薄膜干涉与分层材质Thin-Film & Layered Materials几何光学假设表面不规则要么小于一个波长、要么大于约 100 个波长；真实表面在 1–100 个波长范围（纳米几何）也有不规则，会产生衍射，厚度接近光波长的表面薄膜会产生薄膜干涉，这些都需要波动光学。现实材质还常常层层叠加，最简单也最重要的是清漆层。本页对应 RTR4 9.11–9.12 节。图形学双向反射分布函数BRDFBRDF f(\mathbf{l},\mathbf{v}) 量化局部反射：只依赖入射方向 \mathbf{l} 和出射（观察）方向 \mathbf{v}，涵盖表面反射与局部次表面散射。它通过反射方程把入射辐射亮度转换为出射辐射亮度，物理上需满足 Helmholtz 互易性与能量守恒，用方向反照率检验。方向光和精确光源可从小面光源的极限推导，使积分变为对光源的求和。本页对应 RTR4 9.3–9.4 节。图形学基于物理的着色Physically Based Shading基于物理的着色从光与物质交互的物理出发，用 BRDF 和反射方程计算表面沿视线方向射出的辐射亮度：镜面项来自微表面理论与菲涅耳反射，漫反射项来自局部次表面散射，布料、波动光学与分层材质再作扩展。本页是 RTR4 第 9 章的总览，并收录该章第 9.13 节的材质混合与材质过滤（镜面抗锯齿）。图形学延迟着色Deferred Shading延迟着色先用一遍几何 pass 把所有可见表面的材质参数写入多张渲染目标（G-buffer），再以后处理方式对这些存储值逐光源计算光照，从而把"几何可见性"与"光照"彻底解耦，并把材质与光源分离。它避免了着色的过度绘制、简化了着色器管理、天然适合贴花，但 G-buffer 占用显存和带宽，且难以直接支持透明和 MSAA。本页也覆盖前向渲染下限制光源影响范围的基础手段与"光照预通道 (light prepass)"类混合方案。图形学贴花渲染Decal Rendering贴花 (decal) 是叠加在表面上的图案或纹理，如轮胎印、弹孔、玩家喷漆、标志。贴花可只改颜色（纹身）、只改凹凸（压印标志）或换成完全不同的材质（车窗贴纸），可多个叠在同一几何上，也可横跨多个模型。主流做法是用有向盒做正交投影的投影贴花；延迟着色把贴花效果直接写进 G-buffer，分簇前向着色则把贴花像光源一样放进簇列表。游戏美术Filament 材质模型参数Filament Material Model ParametersGoogle Filament 的 Lit（标准）模型按 Disney/UE/Substance 互通思路设计，用 baseColor、metallic、roughness、reflectance 等参数描述导体与电介质，并叠加 clearCoat、sheen、iridescence、transmission 等层。本页从美术/TA 角度说明含义、合理范围，以及与 UE / Substance 的对照；不做 BRDF 公式展开。游戏美术PBR 贴图工作流PBR Texture WorkflowsPBR（Physically Based Rendering）贴图制作有两条主流工作流——金属度/粗糙度 (Metal/Roughness, MR) 与镜面/光泽度 (Specular/Glossiness, SG)。它们表达同一套物理数据，只是通道切分不同；Substance、UE、Filament 等以 MR 为主，SG 多用于兼容旧资产。本页从美术生产角度对照通道语义、引擎对应关系与取舍，不重复 BRDF/微表面公式（见图形学 基于物理的着色）。