Physik in der Unreal Engine
Chaos-Physik ist eine leichtgewichtige Physiksimulationslösung, die in der Unreal Engine verfügbar ist und von Grund auf für die Anforderungen von Spielen der nächsten Generation entwickelt wurde. Das System umfasst die folgenden Hauptfunktionen:
Destruction
Vernetzte Physik
Chaos Visual Debugger
Festkörper-Dynamik
Festkörper-Animationsknoten und physikalische Animation
Stoff-Physik und Machine-Learning-Stoffsimulation
Ragdoll-Physik
Vehicles
Physics Fields
Flüssigkeitssimulation
Haarphysik
Fleisch-Simulation
Hier ist eine Übersicht über jede dieser Funktionen:
Destruction
Das Chaos-Destruction-System ist eine Sammlung von Werkzeugen in der Unreal Engine, mit denen Sie in Echtzeit Zerstörungen in Filmsequenz-Qualität erzielen können. Das System sieht nicht nur großartig aus, sondern ist auch für Performance optimiert und bietet Künstlern und Designern mehr Kontrolle über die Erstellung von Inhalten.
Das Chaos-Zerstörung-System verwendet Geometrie-Sammlungen, eine Art von Asset, das aus einem oder mehreren statischen Meshs erstellt wird, einschließlich der in Blueprints geschachtelten. Diese Geometrie-Sammlungen können zersplittert werden, um eine Zerstörung in Echtzeit zu erreichen.
Das System bietet eine noch nie dagewesene Kontrolle über die Zersplitterung, indem es einen intuitiven nicht-linearen Workflow verwendet. Der Benutzer kann mehrere Ebenen der Zersplitterung erstellen und auch Teile der Geometrie-Sammlung selektiv zersplittern, um eine größere künstlerische Kontrolle zu erhalten. Benutzer können auch die Schadensschwellenwerte pro Cluster definieren, die eine Zersplitterung auslösen.
Verbindungsdiagramme können verwendet werden, um die Art und Weise, wie ein Gebäude zusammenbricht, wenn es Schaden erleidet, weiter zu manipulieren, um die Gebäudestruktur in der echten Welt zu simulieren. Chaos-Zerstörung verfügt über Welt Support, der es erlaubt, bestimmte Teile der Geometrieerfassung auf kinematisch zu setzen, wodurch die Notwendigkeit des Einsatzes von Verankerten Feldern verringert wird.
Chaos-Zerstörung verfügt außerdem über ein Cache-System, mit dem Events und Transformationen verfolgt werden können. Dieses System erfasst Transformationen und Events pro Bild und reduziert die Zerstörung für effiziente Speicherplatz und Wiederholung. Dieses System ermöglicht eine reibungslose Wiedergabe komplexer Zerstörung zur Laufzeit mit minimalen Auswirkungen auf die Leistung. Es ist wichtig zu beachten, dass gecachte Simulationen weiterhin interaktiv sein können, da bestimmte Teile der Simulation bei Interaktionen „live“ werden können.
Chaos-Zerstörung ist tief in das Niagara Partikel-System der Unreal Engine integriert. Niagara kann Chaos-Zerstörung Break-Events und Kollision-Events auslesen, um Partikel zu spawnen oder ein bestehendes Partikel-System zur Laufzeit zu modifizieren.
Darüber hinaus ist Chaos-Zerstörung in Physik-Felder integriert, ein System, mit dem Benutzer Chaos Physics-Simulationen zur Laufzeit in einem bestimmten Raumbereich beeinflussen können. Physik-Felder können die Physiksimulation auf verschiedene Weise beeinflussen, z. B. durch das Ausüben von Kräften auf starre Körper, das Aufbrechen von Geometrieerfassungsclustern und das Verankern oder Deaktivieren von zerbrochenen starren Körpern.
Mehr über Chaos-Zerstörung erfahren Sie in der Dokumentation:
Chaos Destruction
Outlines where to find learning resources for the Destruction system within Unreal Engine.
Vernetzte Physik
Vernetzung, oder Replikation in Spielen, bezieht sich auf die Fähigkeit, Gameplay-Informationen zwischen mehreren Rechnern über eine Internetverbindung zu kommunizieren. Die Unreal Engine verfügt über ein stabiles Framework für die Vernetzung, das Entwicklern hilft, die Erstellung von Multiplayer-Spielen zu rationalisieren.
Vernetzte Physik ist Teil des Frameworks für die Vernetzung und aktiviert physikgesteuerte Simulationen in einer Mehrspieler-Umgebung. In der Unreal Engine bezieht sich die Physik-Replikation auf Actors mit replizierten Bewegungen, die die Physik simulieren. Diese Simulationen laufen während des Gameplays innerhalb des lokalen Clients (Rechner des Spielers).
Die Unreal Engine bietet drei Replikationsmodi:
Der Modus Standard-Replikation ist der alte Physik Modus der Unreal Engine. Dieser Modus ist bei Actors aktiv, die ihre Bewegung replizieren und deren Stamm-Komponente so eingestellt ist, dass sie Physik simulieren.
Der Modus Prädiktive Interpolation ist für Server-autoritative Actors der Replikation gedacht. Ähnlich wie im Standardmodus wird hier die Geschwindigkeit jedes Objekts auf dem Client angepasst, um sie an die Geschwindigkeit des Objekts auf dem Server anzupassen. Allerdings ist dieser Modus darauf ausgelegt, Interaktionen und lokale Physikänderungen auf dem Client besser zu handhaben, solange sie vorausschauend durchgeführt werden (wird auf dem Server und dem Client gleich angewendet).
Der Modus Resimulation-Replikation ist für serverautoritative Pawns und Actors gedacht. Dieser Modus ist darauf ausgelegt, Physik-Pawns durch Client Vorhersage der Physik in Mehrspieler zu ermöglichen und Interaktionen mit besserer Präzision zu verarbeiten. Wenn der Client Zustandsinformation vom Server empfängt, vergleicht er diese mit dem zwischengespeicherten Physik-Zustand in seinem Verlauf für den entsprechenden Physik-Frame. Wenn sich die Zustandsinformation ausreichend unterscheidet, wird eine Physik-Resimulation ausgelöst.
Mehr über vernetzte Physik erfahren Sie in der Dokumentation:
Networked Physics
Documentation for networked physics in Unreal Engine.
Chaos Visual Debugger
Der Chaos-Visual-Debugger (CVD) ist ein visuelles Debugging-Werkzeug für Chaos-Physik-Simulationen. Es bietet eine grafische Anzeige der Chaos-Physik-Szene und wird mit verschiedenen Werkzeugen zur Visualisierung von Daten und Analyse von Simulationsergebnissen geliefert.
CVD ist in der Unreal Engine als Editor-Werkzeug und Laufzeit-System enthalten, das den Zustand der Physik-Simulation während des Gameplays aufzeichnet. Er kann diese Simulationen anschließend innerhalb des Werkzeug Wiederholung und Daten für einen bestimmten Frame oder Teilschritt der Simulation untersuchen.
Mehr über den Chaos-Visual-Debugger erfahren Sie in der Dokumentation:
Festkörper-Dynamik
Chaos-Physik bietet viele Funktionen für die Festkörper-Dynamik. Dies umfasst Reaktionen auf Kollisionen, Physik-Beschränkungen sowie Dämpfung und Reibung. Zusätzlich bietet es asynchrone Physik und Simulation-Physik.
Sie können mehr über die Dynamik von Festkörper erfahren, indem Sie die Dokumentation lesen:
Collision
All about collision, collision responses, and collision presets in Unreal Engine.
Traces with Raycasts
The landing page for Physics Traces.
Physik-Einschränkungen
Physik-Objekte miteinander und mit der Welt verschränken.
Physics Components
Details some of the Components used in Physics, including the Physical Animation, Thruster, and Force Components.
Festkörper-Animationsknoten und physikalische Animation
Chaos-Physik bietet die Festkörper-Simulation und physikalischen Animationen für Charaktere zur Laufzeit. Das System verwendet den Asset-Editor, um Festkörper, die mit dem Skelett-Mesh des Charakters verbunden sind und entlang der Animationen des Charakters simuliert werden können, einzurichten. Dies führt im Vergleich zu einer statischen Animation zu mehr realistischen Bewegungen der simulierten Körper.
Sie können mehr über Festkörper-Animationsknoten und physikalische Animation erfahren, indem Sie die Dokumentation lesen:
Physik-Asset-Editor
Der Editor wird verwendet, um Physik-Körper und Einschränkungen für physikalische Simulationen und Skelett-Mesh-Kollisionen einzurichten.
Stoff-Physik und Machine-Learning-Stoffsimulation
Chaos-Stoff bietet präzise und performante Simulationen von Stoffen für Spiele und Erlebnisse in Echtzeit. Das System verfügt über umfangreiche Steuerelemente für den Benutzer sowie physikalische Reaktionen wie Wind, um eine bestimmte künstlerische Vision zu erreichen. Darüber hinaus verfügt Chaos-Stoff auch über ein leistungsstarkes Animationsantriebssystem, das ein Stoff-Mesh so verformt, dass es mit dem animierten Skelett-Mesh seines Parents übereinstimmt.
Die Chaos-Stoff-Parameter sind für Blueprints verfügbar und bieten eine bisher unerreichte Kontrolle über die Stoffsimulation zur Laufzeit. Nutzer können Simulation basierend auf Gameplay-Bedingungen für bestimmte Anwendungsfälle modifizieren. Beispielsweise kann die Kleidung eines Charakters unter Wasser unterschiedlich reagieren.
Chaos-Stoff verfügt über eine Suite mächtiger Debugging-Werkzeuge, darunter Visualisierungswerkzeuge und Konsolenbefehle, die ein einfacheres Debugging und kürzere Iterationen ermöglichen. Benutzer können aktive Stoffsimulationen, kinematische und dynamische Partikel und sogar die Simulationszeit visualisieren.
Chaos-Stoff bietet auch eine Stoffsimulation mit Machine Learning. Dieses System führt zu einer wiedergabetreuen Simulation im Vergleich zu einem traditionellen, auf Physik basierenden Modell, indem es einen trainierten Datensatz verwendet, der in Echtzeit verwendet werden kann, um Ergebnisse zu erzielen, die zuvor nur mit einer Offline-Simulation möglich waren.
Der Knoten des Chaos-Stoff-Panels ist ein neuer Workflow, der mit Unreal Engine 5.3 eingeführt wurde. Dieser Workflow konzentriert sich auf die Verbesserung der Iterationszeiten und bietet eine flexiblere, nicht-destruktive Methode zur Erstellung von Chaos-Stoff in der Engine. Dieses System verwendet ein Stoff-Asset, das sämtliche benötigten Informationen zur Generierung und Simulation des Assets zur Laufzeit bereithält. Beim Bauen Ihres Kleidungs-Assets können Sie statische Meshs aus externen, Panel-basierten DCC-Paketen (Erstellung digitaler Inhalte) importieren sowie Hautgewichte und Masken übertragen. Sobald Sie das Asset erstellt haben, können Sie es mit jedem beliebigen Skelett-Mesh oder statischen Mesh über die Chaos-Stoff-Komponente verwenden.
Sie können mehr über die Physik von Stoffen lernen, indem Sie die Dokumentation lesen:
Kleidungssimulation
Ihr Ausgangspunkt zum Erlernen der Kleidungssimulation in der Unreal Engine.
Ragdoll-Physik
Chaos-Physik verfügt über Ragdoll-Physik, was sich auf ein System bezieht, bei dem Festkörper, die mit einem Skelett-Mesh verbunden sind, in Echtzeit animiert (simuliert) werden. Diese Systeme werden üblicherweise verwendet, um das Fallen eines humanoiden Charakters zu animieren. Im folgenden Beispiel sehen Sie das MetaHuman Sample-Projekt, das über eine Ragdoll-Physik-Einrichtung für den Spieler-Charakter verfügt.
Wenn Sie mehr erfahren möchten, lesen Sie die Dokumentation MetaHuman Sample und laden sich das MetaHuman-Sample herunter, um eine gut dokumentierte Ragdoll-Einrichtung zu sehen.
Chaos Vehicles
Chaos-Fahrzeuge ist das leichtgewichtige System der Unreal Engine für Simulationen der Fahrzeugphysik.
Dieses System bietet dem Benutzer mehr Flexibilität, indem es eine beliebige Anzahl von Rädern pro Fahrzeug simuliert. Sie können auch eine beliebige Anzahl von Vorwärts- und Rückwärtsgängen konfigurieren, um sie weiter anzupassen.
Chaos Vehicles kann für komplexe Fahrzeugsimulationen konfiguriert werden. Sie können eine beliebige Anzahl von aerodynamischen Oberflächen hinzufügen, die an bestimmten Positionen des Fahrwerks für Abtrieb oder Auftrieb sorgen. Diese können Fahrzeugspoiler oder sogar Luftfahrzeugflügel oder -ruder simulieren. Jede dieser Steuerflächen kann über Rollachse, Nickachse und Gierachse gesteuert werden.
Es ist auch möglich, die Rad-Reibung und die Engine-Simulation komplett auszuschalten, während die Simulation läuft. Zusätzlich können Nutzer eine beliebige Anzahl von Schubkräften konfigurieren, die an bestimmten Orten angewendet werden können, um das Fahrzeug zu pushen und zu lenken.
Das System unterstützt den Asynchronous Physics-Modus in der Unreal Engine 5, der den Determinismus der Simulation verbessert und vorhersehbare Ergebnisse bei jedem Simulationslauf ermöglicht.
Ein Skelett-Mesh und eine oder mehr Rad Blueprints werden verwendet, um das Fahrzeug innerhalb der Engine zu repräsentieren. Ein Physik-Asset wird verwendet, um die passende Kollisionsgeometrie innerhalb des Physik-Editors zu erzeugen, und ein Animationsblueprint wird verwendet, um automatisch die Lenkung und Drehung der Räder zu generieren.
Schließlich wird ein Blueprint Pawn für ein Fahrzeug mit Rädern erstellt, der das Skelett-Mesh, den Animationsblueprint und die Fahrzeugsteuerung enthält.
Mehr über Chaos-Fahrzeuge erfahren Sie in der Dokumentation:
Vehicles
Documentation for Vehicles in Unreal Engine.
Physics Fields
Das Physics Field System bietet ein Werkzeug, um Chaos Physics-Simulationen zur Laufzeit in einem bestimmten Bereich des Raums direkt zu beeinflussen. Diese Felder können so konfiguriert werden, dass sie die Physiksimulation auf verschiedene Weise beeinflussen, z. B. durch das Ausüben von Kräften auf starre Körper, das Aufbrechen von Geometrie-Sammlungsclustern und das Verankern oder Deaktivieren von zerbrochenen starren Körpern.
Außerdem kann das Physics-Field-System mit anderen Systemen der Engine kommunizieren, darunter Niagara und Materials. Diese Systeme können Physik-Felder mit Hilfe eingebauter Funktionen abtasten, die ein Feld an einem bestimmten Ort auswerten können.
Felder werden eingerichtet, indem ein Feldsystem-Komponente-Blueprint erstellt und dann definiert wird, welche Systeme ihr Feld abfragen dürfen. Sie können ein Feld als Weltfeld konfigurieren, damit Materialien und Niagara-Systeme das Feld abfragen können. Sie können es auch als Chaos-Feld konfigurieren, damit Geometrieerfassungen und andere Physikobjekte damit interagieren können.
Mehr über Physikfelder erfahren Sie in der Dokumentation:
Physics Fields
Physics Fields provide users direct control of Chaos Physics simulations at runtime on a specified region of space.
Flüssigkeitssimulation
Die Unreal Engine 5 enthält einen Werkzeugsatz für die Simulation von 2D- und 3D-Flüssigkeitseffekten in Echtzeit. Diese Systeme sind physikbasierte Simulationsmethoden, mit deren Hilfe Sie realistische Effekte für Dinge wie Feuer, Rauch, Wolken, Flüsse, Spritzer und am Strand brechende Wellen erzeugen können.
Der Werkzeugsatz ist darauf ausgelegt, künstlerfreundlich zu sein und eine offene Plattform für Experimente mithilfe von Simulationsphasen, wiederverwendbaren Modulen und robusten Dateninterfaces zu bieten.
Künstler können Ihre gewünschten Ergebnisse in Echtzeit erreichen, indem sie einige wenige Parameter anpassen, während fortgeschrittene Künstler sowie Forscher und Entwickler unter die Haube der Simulatoren schauen und neue Algorithmen ausprobieren können
Mehr über die Flüssigkeitssimulation erfahren Sie in der Dokumentation:
Fluid Simulation
Unreal Engine 5 includes a set of tools for simulating fluid effects in real time.
Haarphysik
Das Haar-Rendering- und Simulationssystem der Unreal Engine verwendet einen strähnenbasierten Arbeitsablauf, um jede einzelne Haarsträhne mit physikalisch akkurater Bewegung zu rendern. Es gestattet Künstlern die Simulation und das Rendern hunderttausender (oder mehr) fotorealistischer Haare in Echtzeit für Grooms, welche in DCC-Paketen erstellt wurden.
Mehr über Haarphysik erfahren Sie in der Dokumentation:
Hair Physics
Hair Physics simulation in Unreal Engine.
Chaos Flesh
Das Chaos Flesh-System ermöglicht die qualitativ hochwertige Echtzeit-Simulation von verformbaren (weichen) Körpern in der Unreal Engine. Anders als bei der Starrkörper-Simulation kann sich die Form von Weichkörpern in der Simulation basierend auf ihren Eigenschaften verändern.
Das System unterstützt die Simulation von statischen Meshs und Skelett-Meshs mit verschiedenen Parametern. Damit erhalten Künstler eine bisher unerreichte Gestaltungsfreiheit. Bei der Entwicklung des Systems haben wir uns vornehmlich auf die Simulation der Muskeldeformierung eines Charakters während der Skelettanimation konzentriert.
Das Chaos Flesh-System bietet starke Performance, indem es in der Laufzeit nur eine Geometrie mit niedriger Auflösung simuliert und zwischengespeicherte Resultate aus einer Offline-Simulation einer hochaufgelösten, hochwertigen Geometrie nutzt.
Mehr über Chaos-Fleisch erfahren Sie in der Dokumentation:
Chaos Flesh
A collection of pages that go over the Chaos Flesh system in Unreal Engine.
Datenflussdiagrammsystem
Das Datenfluss-Diagramm-System ist eine knotenbasierte Umgebung zur prozeduralen Erstellung von Asset innerhalb des Editor der Unreal Engine.
Dataflow wurde entwickelt, um die Iterationzeiten bei der Erstellung bestimmter Asset-Typen in der Engine zu verbessern. Das gleiche Datenfluss Diagramm kann von mehreren Assets verwendet werden und das Diagramm selbst kann in Abhängigkeit von den Inputs des Quell-Asset unterschiedliche Ergebnisse liefern.
Dataflow ist ein allgemeines System, das für verschiedene Physik-Asset-Typen angepasst werden kann, etwa Chaos-Stoff, Chaos-Fleisch, und Brechung der Geometrieerfassung. Das System ist so entworfen, dass es von Entwicklern, die C++ verwenden, erweiterbar ist. Entwickler können das System weiter anpassen, um es ihren spezifischen Anforderungen zu erfüllen.
Mehr über Datenfluss erfahren Sie in der Dokumentation:
Dataflow Graph
Overview of the Dataflow graph tool in Unreal Engine.
Weitere Dokumentation:
Physical Materials
Assets applied to physically simulated primitives, directly or via materials, used to configure and control physical properties used by the simulation.
Physics Sub-Stepping
Explanation of what Physics Sub-Stepping is and when to use it.
Walkable Slope
What the Walkable Slope Override is and the situations you may want to use it in.