UE5 如何在延时渲染在材质编辑器提前使用到多灯光的数据

1、首先我们要去了解custom hlsl的include file paths

Include File Paths 和 C/C++ 的 #include 指令功能相同，用于在编译当前材质的 HLSL 代码时，将指定的文件内容"粘贴"进来。

include file 的内容：

复制代码

#pragma once

#ifndef IS_BASE_PASS
	#define IS_BASE_PASS 0
#endif

#ifndef SHADING_PATH_DEFERRED
	#define SHADING_PATH_DEFERRED 0
#endif

#ifndef MATERIALBLENDING_ANY_TRANSLUCENT
	#define MATERIALBLENDING_ANY_TRANSLUCENT 0
#endif

#define GM_BASEPASS_FORWARD_LIGHT_ACCESS (IS_BASE_PASS && SHADING_PATH_DEFERRED)

#if GM_BASEPASS_FORWARD_LIGHT_ACCESS

	#ifndef ForwardLightStruct
		#define GM_DEFINED_FORWARD_LIGHT_STRUCT 1
		#if MATERIALBLENDING_ANY_TRANSLUCENT
			#define ForwardLightStruct TranslucentBasePass.Shared.Forward
		#else
			#define ForwardLightStruct OpaqueBasePass.Shared.Forward
		#endif
	#else
		#define GM_DEFINED_FORWARD_LIGHT_STRUCT 0
	#endif

	#include "/Engine/Private/LightGridCommon.ush"

#endif

uint GM_GetBasePassForwardEyeIndex(FMaterialPixelParameters Parameters)
{
#if MOBILE_MULTI_VIEW
	return GetViewId(Parameters);
#else
	// 当前材质参数里没有直接等价于 BasePassPixelShader.usf 中 EyeIndex 的通用字段。
	// 非 multiview / 非 instanced stereo 路径用 0。
	return 0;
#endif
}

uint GM_GetForwardLightGridIndex(FMaterialPixelParameters Parameters)
{
#if GM_BASEPASS_FORWARD_LIGHT_ACCESS && FEATURE_LEVEL >= FEATURE_LEVEL_SM5
	const uint EyeIndex = GM_GetBasePassForwardEyeIndex(Parameters);
	const uint2 PixelPos = (uint2)((Parameters.SvPosition.xy - ResolvedView.ViewRectMin.xy) * View.LightProbeSizeRatioAndInvSizeRatio.zw);
	return ComputeLightGridCellIndex(PixelPos, Parameters.SvPosition.w, EyeIndex);
#else
	return 0;
#endif
}

#if GM_BASEPASS_FORWARD_LIGHT_ACCESS && defined(GM_DEFINED_FORWARD_LIGHT_STRUCT) && GM_DEFINED_FORWARD_LIGHT_STRUCT
	#undef ForwardLightStruct
#endif

#ifdef GM_DEFINED_FORWARD_LIGHT_STRUCT
	#undef GM_DEFINED_FORWARD_LIGHT_STRUCT
#endif

写入gbuffer的流程就是BasePass

|------------------------------------|------------------------------------------------|
| IS_BASE_PASS | 当前是否在 BasePass 中渲染 |
| SHADING_PATH_DEFERRED | 当前是否使用延迟渲染路径 |
| MATERIALBLENDING_ANY_TRANSLUCENT | 当前材质是否是透明材质 |
| GM_BASEPASS_FORWARD_LIGHT_ACCESS | 最终开关：是否在延迟渲染的 BasePass 中允许访问 Forward+ 灯光网格 |

复制代码

#if GM_BASEPASS_FORWARD_LIGHT_ACCESS

    #ifndef ForwardLightStruct
        #define GM_DEFINED_FORWARD_LIGHT_STRUCT 1
        #if MATERIALBLENDING_ANY_TRANSLUCENT
            #define ForwardLightStruct TranslucentBasePass.Shared.Forward
        #else
            #define ForwardLightStruct OpaqueBasePass.Shared.Forward
        #endif
    #else
        #define GM_DEFINED_FORWARD_LIGHT_STRUCT 0
    #endif

    #include "/Engine/Private/LightGridCommon.ush"

#endif

如果开关开启，且 ForwardLightStruct 没有被外部定义过，就定义它
根据材质类型（透明 / 不透明），指向不同的 Uniform Buffer
Uniform Buffer 是 CPU 传递给 GPU 的数据块，这里包含灯光网格的索引、光源列表等
然后包含 LightGridCommon.ush------这个文件里定义了 ComputeLightGridCellIndex、GetForwardLightingDataFromGrid 等核心函数

在材质编辑器的 Custom 节点中，HLSL 代码会被封装在一个函数里。这种"隔离"环境限制了你直接访问很多引擎内部功能，而这些功能通过 #include 相应的头文件就能解锁。

当你通过 Include File Paths 引入一个头文件时，就相当于把那个文件的全部内容"粘贴"到了 Custom 节点的代码中，从而获得了访问其中所有声明的能力。这正是你突破 Custom 节点限制的关键。例如，通过包含 /Engine/Private/LightGridCommon.ush，你可以：

调用内部函数 ：你可以使用 ComputeLightGridCellIndex() 来获取当前像素的灯光网格索引，或者使用 GetLocalLightDataFromGrid() 来获取光源数据。这些函数是引擎内部多光源算法的核心，通常无法直接调用。
获取核心数据结构 ：可以访问 ForwardLightStruct 这样的 Uniform Buffer。这个结构体里存储着所有经过剔除（Culling）的光源列表，是 Forward+ 渲染的核心数据。
引用全局变量 ：除了 View.XXX，还能访问 ResolvedView 等更丰富的渲染状态变量。

复制代码

float3 Sum = 0.0.xxx;

#if GM_BASEPASS_FORWARD_LIGHT_ACCESS && FEATURE_LEVEL >= FEATURE_LEVEL_SM5
	const uint GridIndex = GM_GetForwardLightGridIndex(Parameters);
	const FCulledLightsGridHeader Header = GetCulledLightsGridHeader(GridIndex);
	const uint NumLights = min(Header.NumLights, GetMaxLightsPerCell());
	const uint EyeIndex = GM_GetBasePassForwardEyeIndex(Parameters);

	LOOP
	for (uint LightIndex = 0; LightIndex < NumLights; ++LightIndex)
	{
		const FLocalLightData LocalLight = GetLocalLightDataFromGrid(Header.DataStartIndex + LightIndex, EyeIndex);
		float3 LightPos = UnpackLightTranslatedWorldPosition(LocalLight);
        float3 LightDir = normalize(LightPos - GetTranslatedWorldPosition(Parameters));
        Sum += saturate(dot(LightDir,WorldNormal));
	}
#endif

return Sum;

判断是否可用 ：首先检查 GM_BASEPASS_FORWARD_LIGHT_ACCESS 和 FEATURE_LEVEL >= FEATURE_LEVEL_SM5，确保当前渲染环境支持访问 Forward+ 灯光网格数据。
获取当前像素的光源列表：
- GridIndex = GM_GetForwardLightGridIndex(Parameters)：根据像素位置计算它在 3D 灯光网格中的格子索引
- Header = GetCulledLightsGridHeader(GridIndex)：获取该格子包含的光源列表元数据（起始位置、数量等）
- NumLights = min(Header.NumLights, GetMaxLightsPerCell())：获取实际需要处理的光源数量
遍历所有影响该像素的光源：
- 对于每个光源，获取其完整属性数据（位置、颜色、半径等）
- 将光源位置从编码格式解包到世界空间
- 计算从像素指向光源的方向向量
- 通过 saturate(dot(LightDir, WorldNormal)) 计算兰伯特漫反射强度（光线与法线的夹角余弦值，限制在 0-1 范围）
输出结果：将所有光源的漫反射强度累加后返回，这个值可以连接到材质的自发光或基础颜色等引脚。

以上是HLSL代码，其中GM_BASEPASS_FORWARD_LIGHT_ACCESS是include file path的文件里面定义的宏

FEATURE_LEVEL 是 UE5 着色器系统中的一个全局宏 。它并不是一个普通的变量，而是在着色器编译时，由引擎根据当前渲染平台的功能级别预定义并注入到代码中的。

GM_GetForwardLightGridIndex(Parameters);

是include file path的文件BasePassForwardLightGrid.ush声明的自定义函数

GetCulledLightsGridHeader

GetCulledLightsGridHeader和 FCulledLightsGridHeader 在BasePassForwardLightGrid.ush文件中的LightGridCommon.ush文件下：

GM_GetBasePassForwardEyeIndex(Parameters);

是include file path的文件BasePassForwardLightGrid.ush声明的自定义函数

FLocalLightData

是include file path的文件BasePassForwardLightGrid.ush里面包含了的头文件：

#include "/Engine/Private/LightGridCommon.ush"

头文件包含了LightData.ush

LightData.ush里面定义了FLocalLightData

0.0.xxx 是 HLSL 中的一种 swizzle（分量重组） 写法，意思是：将标量 0.0 当作一个只有 x 分量的向量，然后通过 .xxx 将其复制三份，构成一个 float3 向量，效果等同于 float3(0.0, 0.0, 0.0) 或 0.0.xxx。

在 HLSL 中，任何标量（如 0.0）都可以隐式地当作一个只有 .x 分量的向量，因此可以像向量一样使用 .x、.y、.z、.w 等 swizzle 操作。例如：

(0.0).xxx → float3(0,0,0)
(1.0).xxy → float3(1,1,0)
(2.5).x → 还是 2.5（标量）

所以 0.0.xxx 实际上等价于 (0.0).xxx。由于编译器允许省略括号，就写成了 0.0.xxx。

复制代码

struct FCulledLightsGridHeader
{
	uint NumLights;
	uint NumMegaLights;
	uint DataStartIndex;
	uint MegaLightsDataStartIndex;
	bool bHasRectLight;
	bool bHasTexturedLight;
};

bHasTexturedLight："纹理光源"广义上指其光照属性由纹理决定的光源。在UE中，这通常指使用了光源函数（Light Function） 的光源。通过将材质应用到光源上，可以创造出类似水底焦散、云层阴影或霓虹灯图案等丰富的光照效果。此外，它也可以指使用IES描述文件的光源，以模拟真实灯光的分布曲线。