Prozedurale Inhaltsgenerierung Überblick

Das Procedural Content Generation Framework (PCG) ist ein Werkzeugsatz, mit dem Sie Ihre eigenen prozeduralen Inhalte und Werkzeuge in der Unreal Engine erstellen können. PCG bietet technischen Künstlern, Designern und Programmierern die Möglichkeit, schnelle, iterative Tools und Inhalte mit beliebigem Komplexitätsgrad zu erstellen, von Asset-Dienstprogrammen wie Gebäuden oder der Biomgenerierung bis hin zu ganzen Welten.

Wichtige Konzepte und Begriffe

• Punkte: Orte im 3D Raum, die vom PCG Diagramm generiert und oft zum Spawn von Meshes verwendet werden. Punkte enthalten Informationen über ihre Transformieren, Grenzen, Farbe, Dichte, Steilheit und Seed. Ihnen können benutzerdefiniert Attribute zugewiesen werden.

• Point Density: Wert, der von einer Reihe von Diagramm verwendet wird. Dies wird in der Debug-Ansicht als ein Gradient auf jedem Punkt angezeigt und repräsentiert die Wahrscheinlichkeit, dass der Punkt an dieser Position existiert. Eine Dichte von 0 ist Schwarz, und eine Dichte von 1 ist Weiß.

Erforderliche Einrichtung

Das Framework zur prozeduralen Inhaltserstellung erfordert die Aktivierung des Plugins Procedural Content Generation Framework in Ihrem Projekt. Mehr Informationen zur Aktivierung von Plugins finden Sie unter Working with Plugins.

Das prozedurale Knoten-Diagramm.

Das prozedurale Knoten-Diagramm ist das zentrale Stück des Prozedurale Inhaltsgenerierung-Frameworks.

In einem Format ähnlich dem Material-Editor fließen räumliche Daten von einer PCG-Komponente in Ihrem Level in das Diagramm ein und werden verwendet, um Punkte zu generieren. Die Punkte werden über eine Reihe von Knoten gefiltert und modifiziert, wobei der Output in Echtzeit aktualisiert wird. Die resultierenden Punkte können zum Erzeugen einer Vielzahl von Assets verwendet werden.

Erstellen des PCG-Diagramm-Assets

Befolgen Sie die nachstehenden Schritte zum Erstellen eines PCG Diagramm-Assets:

1. Klicken Sie mit der rechten Maustaste in der Inhalts-Schublade oder dem Inhalstsbrowser, navigieren Sie zu Erweitertes Asset erstellen > PCG und wählen Sie PCG-Diagramm.

2. Wählen Sie einen Namen für das neue Asset und drücken Sie die Eingabetaste.

PCG Diagramm-Vorlagen

Nachdem Sie ein PCG Diagramm erstellt haben, können Sie das Diagramm als Vorlage markieren, die dann bei der Erstellung neuer Diagramme über das Kontextmenü ausgewählt werden kann. Ähnlich wie bei Niagara-Vorlagen können Sie Ihren Workflow mithilfe einer PCG-Diagrammvorlage beschleunigen, anstatt von einem leeren Diagramm auszugehen.

Ein PCG Diagramm als Vorlage bestimmen

Um ein PCG Diagramm als Vorlage zu definieren, öffnen Sie das Diagramm und führen Sie folgende Schritte aus:

1. In der Werkzeugleiste klicken Sie auf die Schaltfläche Einstellungen, um das Details-Panel mit den Diagrammeinstellungen zu bevölkern.

2. Navigieren Sie zum Sektion Asset Info im Details-Panel und schalten die Eigenschaft Ist Vorlage ein.

Ihr Diagramm ist nun als Vorlagendiagramm definiert.

Erstellen eines neuen Diagramms mithilfe einer Vorlage

Bei der Erstellung eines neuen Diagramm können Sie nach der hat des Asset Name und Speicherorts nun eine Vorlage aus dem Fenster Create Graph From Vorlage auswählen. auswählen die Graph Vorlage aus, die Sie verwenden möchten, und klicken dann auf Initialize From Vorlage, um mit der Schaltfläche ein neues Diagramm zu erstellen.

Um die Vorlage-Eingabeaufforderung beim Erstellen neuer PCG-Diagramme zu deaktivieren, navigieren Sie in der Menüleiste zu Bearbeiten > Editor-Einstellungen. Verwenden Sie dann die Suchleiste oder navigieren Sie zum Abschnitt PCG Editor der Eigenschaften und deaktivieren Sie die Eigenschaft Show Vorlage Wähler für neue Diagramme.

Ist diese Eigenschaft deaktiviert, erscheint das Fenster PCG Diagramm aus Vorlage erstellen nicht, wenn neue PCG Diagramme erstellt werden.

Bearbeitung des PCG-Diagramms

Mit dem PCG Diagramm-Editor können Sie Ihre PCG-Diagramm-Assets konfigurieren und bearbeiten. Die Navigation im Editor erfolgt ähnlich wie im Blueprints- oder Material-Editor. Es enthält auch einige PCG spezifische Werkzeuge und Panels.

Ähnlich wie bei der Arbeit mit Blueprints können Sie Knoten zum Diagramm hinzufügen, indem Sie diese aus der Palette in den Viewport ziehen oder das Kontextmenü nutzen.

Änderungen an einem PCG -Diagramm werden im Editor-Viewport in Zeit aktualisiert, wenn das Diagramm einer PCG Komponente zugewiesen wurde und zur Erstellung von Inhalt verwendet hat.

PCG-Knoten

Das PCG-Diagramm besteht aus einer Reihe von PCG-Knoten, die jeweils eine Operation ausführen, die zum Endergebnis beiträgt.

Diese Knoten sind in die folgenden Kategorien unterteilt:

Wie in Blueprints können Sie Kommentare und Umleitungs-Knoten hinzufügen, um die Lesbarkeit Ihres Diagramms zu verbessern.

Anpassung der Diagrammbearbeitung

Bearbeitung von PCG-Diagrammen kann mit Hilfe eines eigenen Satzes an Eigenschaften angepasst werden, auf die Sie im Diagramm-Einstellungen-Panel Zugriff haben. 

Mit diesen PCG Eigenschaften können Sie das Verhalten und die Workflows Ihres PCG-Diagramms für ein mehr zusammengestelltes Erlebnis personalisieren. Diese Einstellungen können Sie anschließend verwenden, um einen PCG Graph Temples zu bauen, mit dem Die Ihren PCG-Diagramm-Workflow genau auf Ihr Projekt abstimmen können.

Knotenfilterung 

Sie können die Knotenfilter-Einstellungen verwenden, um Knoten nach Kategorie zu filtern. Die Filterung erfolgt nach umfassen oder Ausschließen. Um Knoten im Auswahl-Kontextmenü zu filtern, aktivieren Sie die Eigenschaft Knoten nach Kategorie filtern, und fügen Sie einen Index zu der Aigenschaft Gefilterte Kategorien hinzu, indem Sie auf die Schaltfläche Hinzufügen (+) klicken. Nach dem Hinzufügen eines Index können Sie den Namen der Kategorie in das Textfeld eingeben oder das Dropdown-Menü verwenden, um eine Knoten-Kategorie auszuwählen.

Bei Änderungen der Filter wird die verfügbare Auswahl in der Knotenpalette und im kontextabhängigen Menü aktualisiert.

Filterung von Diagrammen

Neben den Filtern der verfügbaren Knoten für das Diagramm können Sie auch die verfügbaren Unterdiagramme filtern. Ähnlich wie bei der Knotenfilterung aktivieren Sie zuerst die Eigenschaft Unterdiagramm filtern, fügen Sie (+) dann einen neuen Index hinzu und wählen Sie dann den Subgraphen aus, der im Diagramm auswählbar sein soll.

Attribute und Metadaten

Attribute ähneln Variablen und speichern Daten, die durch ihren Namen und Typ definiert werden. Es gibt zwei Arten von Attributen:

• Statische Attribute: Attribute, die fixiert und immer vorhanden sind. Diese beginnen mit einem $, zum Beispiel $Position.

• Dynamische Attribute: Attribute, die zur Laufzeit erstellt und als Teil der Metadaten der Diagramm gespeichert werden.

Metadaten-Domänen  

Bei der Verwendung von Attribute in PCG-Diagrammen müssen Sie berücksichtigen, in welcher Domäne die Metadaten existieren. Die Domäne steuert, welche Art von Informationen Sie speichern können und wie diese später verwendet und manipuliert werden können. Für jeden Metadatenpunkt muss bekannt sein, welche Domäne unterstützt wird und welche Domäne die Standarddomäne ist. Domänen wird ein @ vorangestellt, wenn Sie diese auswählen.

Die Attributliste hat ein Feld zum Wechseln zwischen Domänen.

Sie können drei Domänen für die Arbeit mit PCG-Diagrammen verwenden. Erstens können Sie die Daten-Domäne für Attribute nutzen, die für die Daten selbst gesetzt werden. Die Daten-Domäne ist auf Einzelwerte eingeschränkt, das heißt, Sie können nicht mehrere Werte wie Attribut-Sets speichern. Die Data- Domäne kann auf die gleiche Weise verändert werden wie andere Domänen. Sie können Attribute erstellen oder hinzufügen oder sie mit Metadaten-Operationen manipulieren, wenn Sie dem Attribut das Präfix @Data voranstellen. Beispiel wäre ein Attribut MyAttr in der Domäne @Data.MyAttr. Die Datendomäne ist die Standarddomäne für alle anderen räumlichen Daten, die Domäne @Data ist die Standarddomäne. Wenn keine Domäne spezifiziert ist.

Die zweite Domäne ist die Punkte Domäne mit dem Präfix @Points.

Die dritte Domäne ist die Elements-Domäne, die für Attribut-Sets verwendet wird und das @Elements -Präfix verwendet. 

Attribut-Selektor

Einige PCG-Diagramme Knoten können verwendet werden, um über den Selektor die Interoperabilität zwischen statischen und dynamischen Attributen bereitzustellen.

Der Attribut-Selektor bietet Ihnen eine Liste von Attributen, die für den ausgewählten Knoten verfügbar sind. Der Attribut-Selektor verwendet die folgenden Benennungsregeln:

• Namen, die mit einem $ beginnen, sind statisch Attribute, während Namen ohne dynamisch Attribute sind.

• @Last ist das letzte dynamisch Attribut, das vom vorherigen Knoten verändert wurde.

Beispiel wird der Math- Knoten verwendet, um mathematische Operationen mit statisch und dynamisch Attributen durchzuführen:

Bild für Großansicht anklicken.

Das Name des Attribut Selektor kann auch verwendet werden, um Daten aus Komponenten zu extrahieren:

Im Bild oben stellt $Position.ZYX den Inversen der Komponenten von $Position bereit. Nachfolgend sind die Komponenten, die auf diese Weise manipuliert werden können, und ihre Typen aufgeführt:

C++-Einstellungen Overrides

Einige Einstellungen sind in den C++- Eigenschaft Metadaten als PCG_Overridable markiert. Bei Blueprint-Knoten können Variablen, die sichtbar und Instanz sind, überschrieben werden.

Nach dem Überschreiben werden Pins automatisch als erweiterte Pins dem Knoten hinzugefügt. Es gibt zwei Arten von Pins:

• Global überschreiben: Akzeptiert eine beliebige Anzahl von Attributen und überschreibt alle Einstellungen für jedes Attribut, das genau dem Name Einstellung.

• Single überschreiben: Akzeptiert eine beliebige Anzahl von Attributen und überschreibt die spezifische Einstellung, wenn ein Attribut gefunden wird, das genau mit dem Einstellung Match. Oder einen beliebigen Name, wenn nur ein Attribut existiert.

Attributtypen müssen Match, aber einige Typen können umgewandelt werden.

Um den genauen Name oder Typ zu erfahren, verwenden Sie den Tooltip auf dem überschreiben Pin:

 Da die Domänen für alle Daten spezifisch sind, hat die C++-API von UPCGData Funktionen, um zu ermitteln, welche Domänen unterstützt werden, und um zwischen FPCGMetadataDomainID, der internen Klasse zur Festlegung einer Metadaten-Domäne, und FPCGAttributePropertySelector, der exponierten Klasse hin und her zu konvertieren, um Attribute und Eigenschaften auszuwählen. Jede FPCGMetadataDomain hat über einen eigenen Satz an Attributen und Einträgen, die voneinander unabhängig sind. Zugangskennungen werden aktualisiert, um mithilfe des FPCGAttributePropertySelector auf die richtige Domäne zuzugreifen.

Spline-Metadaten – Beispiel

Die folgenden Sektionen zeigen einige Beispiel-Setups praktischer PCG Metadaten-Workflows.

Spline-Attribute

Mit Attributen können Sie die Eigenschaften von Steuerungs-Punkten direkt manipulieren. Sie können auf die folgende Liste von Attribut-Eigenschaften über Hinzufügen (+) > Spline > Steuerungs-Punkte zugreifen.

Spline-Daten

Sie können die Daten-Eigenschaften auch direkt manipulieren. Sie können über Hinzufügen (+) > Spline > Global auf die folgende Liste von Daten-Eigenschaften zugreifen.

Spline-Metadaten

Zusätzlich zu den Steuerungs-Punkt-Eigenschaften können Sie der Spline-Daten Attribute hinzufügen, die an die Steuerungs-Punkte angefügt sind. Diese Metadaten werden interpoliert, wenn wir den Spline abtasten. Metadaten wie diese verhalten sich genauso wie die Punkte- oder Attribut-Metadaten.

Ähnlich wie bei Punkten können Sie Attribut hinzufügen verwenden, um ein neues Attribut zu erstellen, oder die Metadaten-Operationen nutzen und ein bestimmtes Output-Ziel spezifizieren, das in dieses Attribut geschrieben werden soll.

Außerdem sind Metadaten an Kontrollpunkten der Standard für Spline-Metadaten, aber Sie können auch @ControlPoints verwenden, um das zu spezifizieren.

Diagrammparameter

Ähnlich den Parametern im Material Editor sind PCG -Diagrammparameter auch vom Nutzer erstellte, überschreibbare Werte, mit denen Sie anpassbare Diagramme für eine Reihe von Situationen erstellen können. Erstellt einen neuen Parameter:

1. Öffnen der PCG-Diagramm-Einstellungen.

2. Klicken Sie auf die Schaltfläche + neben Parameter. Dies erstellt einen neuen Parameter.

3. Klicke auf den Abwärtspfeil neben dem neuen Parameter. Bennen Sie es um und wähle Sie den Typ aus.

Zur Änderung des Werts eines PCG-Diagramms:

Ändere den Wert in den Diagrammparametern oder im Detailfenster eines PCG-Assets.

Zur Änderung des Werts einer PCG Diagramm-Instanz:

Öffnen Sie das Asset im Inhaltsbrowser und ändern Sie den Wert oder im Details-Panel eines PCG-Assets.

Diagramm-Instanzen

PCG-Diagramm-Instanzen funktionieren ähnlich wie Material-Instanzierung und nutzen Diagramm-Parameter, um Ihre bestehenden Diagramme als Instanzen oder PCG-Unterdiagramme wiederzuverwenden:

Zum Erstellen einer PCG Diagramm-Instanz:

1. Wählen Sie ein PCG-Asset in Ihrem Level.

2. Wählen Sie im Details-Panel die PCG-Komponente

3. Klicken Sie auf die Schaltfläche Instanz speichern, um eine neue Instanz zu erstellen.

4. Benennen Sie Ihre neue Diagramm-Instanz und drücken Sie die Eingabetaste.

Wenn Sie eine Instanz als PCG-Subgraph verwenden, können Parameter mithilfe der Überschreibe-Pins am Subgraph-Knoten überschrieben werden.

Bild für Großansicht anklicken.

PCG-Komponente

Das Prozedurale Knoten-Diagramm kann Ihr Level durch die PCG Komponente beproben. Diese Komponente enthält eine Instanz Ihres prozeduralen Knoten-Diagramms und verwaltet die Generierung prozeduralen Inhalts, sowohl im Editor als auch zur Laufzeit. PCG-Komponenten werden als Komponente zu einem Actor hinzugefügt oder als Teil des PCG-Volumens verwendet, einem grundlegenden Volumen, das zum schnellen Einrichten prozeduraler Inhalte nützlich ist.

Befolgen Sie diese Schritte, um ein PCG-Diagramm mit einer PCG-Komponente zu verbinden:

1. Wählen Sie im Editor-Viewport oder Outliner das PCG Volumen oder die Blueprint-Klasse aus, das Sie verbinden möchten.

2. Klicken Sie im Details-Panel die PCG-Komponente.

   

3. Klicken Sie auf die Dropdown-Liste Diagramm und wählen Sie das PCG Knoten-Diagramm, das Sie verwenden möchten.

   

4. Klicken Sie auf die Schaltfläche Generieren, um Ihr Ergebnis anzuzeigen.

   

World Partition-Unterstützung

Wenn PCG-Assets einer World Partition - Data Layer und einer HLOD Layer zugewiesen werden, erstellt das PCG-Diagramm die Actors und weist sie derselben Datenebene und derselben HLOD-Ebene zu.

mehr Informationen zur Verwendung von PCG mit World Partition finden Sie auf der Seite Using PCG with World Partition.

Debugging in PCG

Debugging ist ein grundlegender Teil des PCG Workflows.

Jeder Knoten hat eine Reihe von Debug-Optionen, mit denen Sie die Punkt-Daten in jedem Schritt des PCG-Diagramms visualisieren können:

• Debug-Rendering

• Knoten aktivieren/deaktivieren

• Untersuchen

Schalten Sie das Debug-Rendering für jeden Knoten um, indem Sie das Kontrollkästchen für Debug im Details -Panel des Knotens aktivieren oder indem Sie die Taste D drücken.

Schalten Sie jeden Knoten ein und aus, indem Sie im Details -Panel des Knotens das Kontrollkästchen für Aktiviert aktivieren oder indem Sie die Taste E drücken.

Sie können sich auch alle Punkte anzeigen lassen, die ein Knoten in der Attribute-Liste generiert, indem Sie den Knoten untersuchen.

1. auswählen Ihre PCG Komponente im Debug Baum aus.

2. Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Knoten, den Sie untersuchen möchten.

3. Untersuchen auswählen. Alternativ können Sie die A-Taste drücken.

Erstellt eines einfachen Waldvoluments

Ein gewöhnlicher Anwendungsfall für prozedurale Generierungswerkzeuge ist die Biomgenerierung in einer Open World Umgebung.

Führe Sie die folgenden Schritte aus, um einen einfachen Waldbiom-Generator zu erstellen.

Erstellen des Levels

1. Erstellen eines neuen Projekts in Unreal Engine

2. Create a new Level mithilfe der einfachen Level-Vorlage. Speichern Sie Ihr Level.

3. Löschen Sie das Statisches Mesh und fügen Sie im Landschafts-Modus eine neue Landschaft zum Level hinzu.

4. Verwenden des Werkzeugs Sculpt, Hinzu von einigen Varianten zu Ihrer Landschaft.

   

Erstellen des PCG-Volumens

1. Kehren Sie in den Auswahlmodus zurück und einschalten das Place-Actors-Fenster, wenn es offen ist.

2. Verwenden Sie das Feld Suche Klassen, um das PCG Volumen zu finden und fügen Sie eines Ihrem Level hinzu.

   

3. Maßstab das PCG Volumen auf X=8.0, Y=8.0, Z=8.0

Erstellen des PCG-Diagramm-Assets

1. Klicken Sie mit der rechten Maustaste in der Inhalts-Schublade oder dem Inhalstsbrowser, navigieren Sie zu Erweitertes Asset erstellen > PCG und wählen Sie PCG-Diagramm.

2. Nennen Sie das neue Asset PCG_ForestGen und drücken Sie die Eingabetaste.

3. Doppelklicken Sie auf PCG_ForestGen, um den PCG-Graphen-Editor zu öffnen.

Verbinden der PCG-Komponente

1. Wählen Sie im Editor-Viewport oder Outliner das PCG Volumen aus.

2. Klicken Sie im Details-Panel die PCG-Komponente.

3. Klicken Sie auf die Dropdown-Liste Diagramm und wählen Sie PCG_ForestGen aus der Liste aus.

   

Erstellen der Punkte

1. Fügen Sie im PCG Graph Editorfenster einen Get Landscape Data-Knoten zum Graph hinzu.

2. Ziehen Sie vom Output von hole Landschaft Daten und fügen Sie einen Oberfläche Sampler Knoten hinzu.

   

3. Wählen Sie den Surface Sampler aus und drücken Sie D, um Debug Rendering umschalten.

4. Zurück im Editor-Fenster wählen Sie das PCG-Volumen und klicken die Schaltfläche Generieren im Details-Panel.

Sie können jetzt sehen, wie die Punkte im Editor-Viewport generiert werden. Die Punkte, die der Form der Landschaft entsprechen.

Variante hinzufügen

1. Wählen Sie im PCG Diagramm-Editor den Oberflächen-Sampler.

2. Hinzufügen mehr Punkte hinzu, indem Sie die Eigenschaften Punkte Per Square Meter, Punkte Extents und Lockerheit im Details Panel anpassen.

   1. Passen Sie die Punkte Per Square Meter auf 0.15 an, um dem Raum mehr Punkte hinzuzufügen.

   2. Die Eigenschaft Points Extends legt die Größe der Grenzen jedes Punkts fest. Ändernn Sie die Werte X, Y und Z auf 50.

   3. Die Eigenschaft Looseness bestimmt, wie genau die generierten Punkte einer Rasterform entsprechen. Belassen Sie den Wert für Looseness bei 1.0.

      

3. Fügen Sie als nächstes einen Transform Points-Knoten hinzu. Dieser Knoten fügt Ihren Punkten mit einem definierten Bereich zusätzliche Bewegung, Drehung und Maßstabänderungen hinzu. Verbinden Sie den Output-Pin des Surface Sampler-Knotens in den Output des Transform Point-Knotens.

   

4. Deaktivieren Sie das Debug-Rendering auf dem Oberflächen-Knoten und aktivieren Sie es auf dem Transformieren-Punkte-Knoten.

5. Ändern Variante den Z Wert für Max Rotation auf 360, um ein wenig Drehung hinzuzufügen. Dadurch erhalten alle Punkte eine zufällig Drehung zwischen 0 und 360 Grad.

   

6. Das PCG-Diagramm spawnt Punkte und rotiert sie, damit sie der Normalrichtung der Landschaft entsprechen. Deaktivieren Sie diese zusätzliche Drehung, indem Sie das Kontrollkästchen für Absolute Drehung auswählen.

7. Um Größenvariante hinzuzufügen, setzen Sie die Werte x, y und Z Maßstab Min auf 0.5. Ändern Sie die Werte X, Y und Z Skalierung Max auf 1.2.

   

Das Endergebnis ist ein Set von Punkten mit einer ordentlichen Menge an Variante.

Statische Meshs spawnen

1. Fügen Sie im PCG Graph Editor einen Static Mesh Spawner-Knoten zum Graph-Viewport hinzu. Verbinden Sie den Output-Pin des Transform Points-Knotens in den Input des Spawners für statisches Mesh.

   

2. Spawner für statisches Mesh auswählen.

3. Suchen Sie im Details Panel die Option Mesh Entries und klicken auf die + Schaltfläche, um ein Statisches Mesh zu Spawn.

4. Klicke auf den Abwärtspfeil neben Mesh Entries, um das Array zu öffnen.

5. Klicken Sie auf den Pfeil nach unten neben Index [0].

6. Klicken Sie auf den Pfeil nach unten neben der Bezeichnung.

7. Klicken Sie auf das Dropdown-Liste Menü für Statisches Mesh und wählen Sie den Baum aus, den Sie spawnen möchten. In diesem Beispiel wird SM_EuropeanHornbeam_Forest_01 verwendet.

   

Sie können weitere statische Meshes hinzufügen und die Vielfalt mithilfe der Gewicht-Eigenschaft für jeden Mesh-Eintrag im Array ausbalancieren. Die Unreal Engine addiert die Gewicht aller Statisches Mesh -Einträge und teilt diesen Wert durch jedes einzelne Gewicht, um die Wahrscheinlichkeit zu bestimmen, dass jeder Eintrag spawnen.