Física en Unreal Engine
Chaos Physics es una solución de simulación de física ligera disponible en Unreal Engine, creada desde cero para satisfacer las necesidades de los juegos de nueva generación. El sistema incluye las siguientes funciones principales:
Destrucción
Física en red
Depurador Chaos Visual
Dinámica de cuerpos rígidos
Nodos de animación de cuerpos rígidos y animación física
Física de telas y simulación de telas mediante aprendizaje automático
Física de maniquíes
Vehículos
Campos de física
Simulación de fluidos
Físicas del pelo
Simulación de carne
Aquí tienes un resumen de cada una de estas funciones:
Destrucción
El sistema Chaos Destruction es un conjunto de herramientas de Unreal Engine que puede usarse para generar niveles de destrucción con calidad cinemática en tiempo real. Además de los impresionantes elementos visuales creados, el rendimiento del sistema está optimizado y se proporciona más control a los artistas y a los diseñadores sobre la creación de contenido.
El sistema Chaos Destruction utiliza colecciones geométricas, un tipo de recurso creado a partir de una o más mallas estáticas, incluidas las anidadas en blueprints. Estas colecciones de geometría se pueden fracturar para lograr una destrucción en tiempo real.
El sistema proporciona un control sin precedentes sobre el proceso de fracturación mediante un proceso de trabajo intuitivo y no lineal. El usuario puede crear múltiples niveles de fracturación, así como fracturación selectiva en partes de la colección de geometría, para un mayor control artístico. Los usuarios también pueden definir los umbrales de daño por clúster que activarán una fractura.
Los grafos de conexión se pueden usar para seguir manipulando cómo colapsa una estructura cuando sufre daños para simular la integridad de la estructura en el mundo real. Chaos Destruction incluye compatibilidad con el mundo, que permite establecer ciertas partes de la colección geométrica como cinemáticas y reduce la necesidad de usar campos de ancla.
Chaos Destruction también viene con un sistema de caché capaz de reconocer eventos y transformaciones. Este sistema captura eventos y transformaciones por fotograma, y reduce los datos de destrucción para un almacenamiento y unas capacidades de reproducción eficientes. Este sistema permite la reproducción fluida de destrucciones complejas en tiempo de ejecución, con un impacto mínimo en el rendimiento. Ten en cuenta que las simulaciones almacenadas en caché pueden seguir siendo interactivas, ya que algunas partes de ellas pueden activarse tras la interacción.
Chaos Destruction se integra a la perfección con el sistema de partículas Niagara de Unreal Engine. Niagara puede leer eventos de colisión y fractura de Chaos Destruction para generar partículas o modificar un sistema de partículas existente en tiempo de ejecución.
Además, Chaos Destruction se integra con los campos de física, un sistema que los usuarios pueden usar para influir en las simulaciones de Chaos Physics en tiempo de ejecución en una región de espacio determinada. Los campos de física pueden afectar a la simulación de física de varias maneras (por ejemplo, ejercer fuerza sobre cuerpos rígidos, romper clústeres de colecciones geométricas y anclar o desactivar cuerpos rígidos fracturados).
Puedes obtener más información sobre Chaos Destruction en la documentación:
Chaos Destruction
Outlines where to find learning resources for the Destruction system within Unreal Engine.
Física en red
La conexión en red, o replicación en los juegos, se refiere a la capacidad de comunicar información de jugabilidad entre varios dispositivos a través de una conexión a internet. Unreal Engine cuenta con un sólido marco de red que ayuda a los desarrolladores a optimizar la creación de juegos multijugador.
La física en red forma parte del marco de red y permite que las simulaciones basadas en física funcionen en un entorno multijugador. En Unreal Engine, la replicación de física se refiere a actores con movimiento replicado que simulan física. Estas simulaciones se ejecutan dentro del cliente local (la máquina del jugador) durante el juego.
Unreal Engine incluye tres modos de replicación:
El modo de replicación por defecto es el modo de replicación de física heredado de Unreal Engine. Este modo está activo en actores que replican su movimiento y cuyo componente raíz está establecido para simular física.
El modo de replicación Interpolación predictiva está diseñado para actores relevantes en el servidor. Funciona alterando la velocidad de cada objeto en el cliente para que coincida con la velocidad del objeto en el servidor en ese momento, de forma similar al modo por defecto. No obstante, este modo está diseñado para gestionar mejor las interacciones y las modificaciones locales de física en el cliente, siempre que se hagan de forma predictiva (es decir, que se aplique lo mismo en el servidor y en el cliente).
El modo de replicación Resimulación está diseñado para peones y actores relevantes en el servidor. Su objetivo es hacer posibles los peones de física en multijugador a través de la predicción de física del cliente, así como gestionar las interacciones con mayor precisión. Cuando el cliente recibe información de estado del servidor, la compara con el estado de física almacenado en caché en tu historial para el fotograma de física correspondiente. Si la información de estado difiere lo suficiente, se activa una nueva simulación de física.
Puedes obtener más información sobre la física en red en la documentación:
Networked Physics
Documentation for networked physics in Unreal Engine.
Depurador Chaos Visual
Chaos Visual Debugger (CVD) es una herramienta de depuración visual para las simulaciones de Chaos Physics. Proporciona una vista gráfica de la escena de Chaos Physics e incluye varias herramientas para visualizar datos y analizar los resultados de la simulación.
Unreal Engine incluye CVD como herramienta de editor y sistema de tiempo de ejecución que registra el estado de las simulaciones de física durante el juego. A continuación, puedes reproducir esas simulaciones en la herramienta e inspeccionar los datos de cualquier fotograma o subpaso de la simulación.
Puedes obtener más información sobre Chaos Visual Debugger en la documentación:
Chaos Visual Debugger
Aquí, encontrarás la documentación sobre Chaos Visual Debugger de Unreal Engine.
Dinámica de cuerpos rígidos
Chaos Physics proporciona muchas funciones para la dinámica de cuerpos rígidos. Esto incluye las respuestas a la colisión, las restricciones físicas, y la fricción y la amortiguación. Además, proporciona simulación de física asíncrona y física en red.
Puedes obtener más información sobre la dinámica de los cuerpos rígidos en la documentación:
Collision
All about collision, collision responses, and collision presets in Unreal Engine.
Traces with Raycasts
The landing page for Physics Traces.
Restricciones de físicas
Restricción de los objetos de física con respecto a sí mismos y al mundo.
Physics Components
Details some of the Components used in Physics, including the Physical Animation, Thruster, and Force Components.
Nodos de animación de cuerpos rígidos y animación física
Chaos Physics proporciona simulación de cuerpos rígidos y animaciones físicas para personajes en tiempo de ejecución. El sistema usa el editor de recursos físicos para configurar cuerpos rígidos asociados a la malla esquelética del personaje, que se pueden simular a lo largo de las animaciones del personaje. El resultado es un movimiento más realista de los cuerpos simulados, en comparación con una animación estática.
Puedes obtener más información sobre los nodos de animación de cuerpos rígidos y la animación física en la siguiente documentación:
Editor de recursos de física
El editor permite a los usuarios configurar cuerpos y restricciones de física para simulaciones físicas y colisiones de mallas esqueléticas.
Física de telas y simulación de telas mediante aprendizaje automático
Chaos Cloth proporciona una simulación de tela precisa y eficaz para juegos y experiencias en tiempo real. El sistema incluye amplios controles de usuario, junto con reacciones físicas como el viento, para lograr una visión artística específica. Además, Chaos Cloth también viene con un potente sistema de accionamiento de animación, que deforma una malla de tela para que coincida con la malla esquelética animada de su padre.
Los parámetros de Chaos Cloth se exponen a los blueprints para conseguir un control sin precedentes sobre la simulación de las telas durante el tiempo de ejecución. Los usuarios pueden modificar los parámetros de simulación en función de las condiciones del juego para casos de uso específicos. Por ejemplo, la ropa de un personaje puede reaccionar de forma distinta bajo el agua.
Chaos Cloth incluye un conjunto de potentes herramientas de depuración, como herramientas de visualización y comandos de consola de depurar, que facilitan la depuración y mejoran los tiempos de iteración. Los usuarios pueden visualizar simulaciones de telas activas, partículas cinemáticas y dinámicas, e incluso el tiempo de simulación.
Chaos Cloth también proporciona una simulación de tela mediante aprendizaje automático. Este sistema da como resultado una simulación de mayor realismo que el modelo tradicional basado en físicas mediante un conjunto de datos entrenados que se pueden usar en tiempo real para producir resultados que antes solo serían posibles mediante simulación sin conexión.
El editor de nodos del panel de Chaos Cloth es un nuevo proceso de trabajo introducido en Unreal Engine 5.3. Este proceso de trabajo se centra en mejorar los tiempos de iteración y ofrecer una forma más flexible y menos destructiva de crear Chaos Cloth en el motor. Este sistema usa un recurso de vestuario que almacena toda la información necesaria para generar y simular el recurso en tiempo de ejecución. A la hora de compilar el recurso de vestuario, puedes importar mallas estáticas desde paquetes de creación de contenido digital (DCC) externos basados en paneles, y transferir pesos de piel y máscaras. Cuando hayas creado el recurso, puedes usarlo con cualquier malla estática o esquelética a través del componente Chaos Cloth.
Puedes obtener más información sobre la física de telas en la documentación:
Simulación de tela
Punto de partida para obtener información sobre la simulación de tela en Unreal Engine.
Física de maniquíes
Chaos Physics incluye la física de maniquí, un sistema en el que cuerpos rígidos conectados a una malla esquelética se animan (simulan) en tiempo real. Este tipo de sistemas suele usarse para animar a un personaje humanoide que cae. En el ejemplo siguiente, puedes ver el proyecto de muestra MetaHuman, que incluye una configuración de física de maniquí para el personaje jugable.
Si quieres obtener más información, lee la documentación de la muestra de MetaHuman y descarga la muestra de MetaHuman para ver una configuración bien documentada de maniquí.
Vehículos de caos
Chaos Vehicles es el sistema ligero de Unreal Engine para realizar simulaciones de físicas de vehículos.
Este sistema proporciona más flexibilidad al usuario al simular cualquier cantidad de ruedas por vehículo. También puedes configurar cualquier cantidad de marchas hacia delante y hacia atrás para una mayor personalización.
Chaos Vehicles se puede configurar para simulaciones de vehículos complejas. Se pueden añadir tantas superficies aerodinámicas como se quiera que proporcionen carga aerodinámica o elevación en ubicaciones específicas del chasis. Pueden simular alerones de vehículos o incluso alas o timones de aeronaves. Cada una de estas superficies de control puede manipularse mediante alabeo, cabeceo y guiñada.
También es posible desactivar por completo la fricción de las ruedas y la simulación del motor mientras se ejecuta la simulación. Además, los usuarios pueden configurar cualquier número de fuerzas de empuje, que se pueden aplicar en ubicaciones específicas para empujar y dirigir el vehículo.
El sistema es compatible con el modo de física asíncrona de Unreal Engine 5, que mejora el determinismo de la simulación y permite obtener resultados predecibles cada vez que se ejecuta la simulación.
Se usan una malla esquelética y uno o más blueprints de rueda para representar el vehículo en el motor. Se usa un recurso de física para generar la geometría de colisión adecuada en el editor de física y un blueprint de animación para generar automáticamente las animaciones de dirección y rotación de las ruedas.
Finalmente, se crea un blueprint de peón de vehículo con ruedas que contiene la malla esquelética, el blueprint de animación y los controles del vehículo.
Puedes obtener más información sobre Chaos Vehicles en la documentación:
Vehicles
Documentation for Vehicles in Unreal Engine.
Campos de física
El sistema de campos de física proporciona una herramienta para modificar directamente las simulaciones de Chaos Physics en tiempo de ejecución en un área de espacio determinada. Estos campos se pueden configurar para que alteren la simulación de física de varias maneras (por ejemplo, al ejercer fuerza sobre cuerpos rígidos, romper clústeres de colecciones geométricas y anclar o desactivar cuerpos rígidos fracturados).
Además, el sistema de campos de física puede comunicarse con otros sistemas del motor como Niagara o los materiales. Estos sistemas pueden muestrear campos de física mediante funciones integradas que pueden evaluar un campo en una ubicación específica.
Los campos se configuran creando un blueprint de componente de sistema de campos e indicando qué sistemas pueden consultar el campo. Puedes configurar un campo como un campo de mundo para permitir que los materiales y los sistemas de Niagara muestreen el campo. También puedes configurarlo como un campo de Chaos para que las colecciones geométricas y otros objetos con física puedan interactuar con él.
Puedes obtener más información sobre los campos de física en la documentación:
Physics Fields
Physics Fields provide users direct control of Chaos Physics simulations at runtime on a specified region of space.
Simulación de fluidos
Unreal Engine 5 incluye un conjunto de herramientas para simular efectos de fluidos en 2D y en 3D en tiempo real. Estos sistemas emplean métodos de simulación basados en físicas para producir efectos realistas de elementos, tales como fuego, humo, nubes, ríos, salpicaduras u olas rompiendo en una playa.
El conjunto de herramientas está diseñado para que los artistas puedan usarlo con facilidad. Se trata de una plataforma abierta en la que poder experimentar con etapas de simulación, módulos reutilizables e interfaces de datos sólidas.
Los artistas pueden conseguir los resultados deseados en tiempo real si modifican algunos parámetros, mientras que los usuarios avanzados y los ingenieros de I+D podrán sumergirse y desglosar los simuladores para probar nuevos algoritmos
Puedes obtener más información sobre la simulación de fluidos en la documentación:
Fluid Simulation
Unreal Engine 5 includes a set of tools for simulating fluid effects in real time.
Físicas del pelo
El sistema de renderizado y simulación capilar de Unreal Engine utiliza un proceso de trabajo basado en mechones para renderizar cada mechón de pelo con un movimiento físicamente preciso. Esta función permite a los artistas simular y renderizar cientos de miles de cabellos fotorrealistas (o incluso más) en tiempo real para renderizados capilares creados en paquetes de creación de contenido digital (DCC).
Puedes obtener más información sobre la física del cabello en la documentación:
Hair Physics
Hair Physics simulation in Unreal Engine.
Chaos Flesh
El sistema Chaos Flesh proporciona una simulación en tiempo real y de gran calidad de cuerpos deformables (blandos) en Unreal Engine. A diferencia de la simulación de cuerpos rígidos, la forma de los cuerpos blandos puede cambiar durante la simulación en función de sus propiedades.
El sistema apoya la simulación de mallas esqueléticas y estáticas con varios parámetros, ofreciendo a los artistas un control sin precedentes sobre el resultado final. Diseñamos el sistema para que se centrara principalmente en la simulación de la deformación de los músculos de un personaje durante la animación del esqueleto.
El sistema Chaos Flesh consigue un gran rendimiento al simular geometría de baja resolución durante el tiempo de ejecución, acompañada por los resultados almacenados en caché obtenidos de la simulación sin conexión de geometría de calidad cinemática de alta resolución.
Puedes obtener más información sobre Chaos Flesh en la documentación:
Chaos Flesh
A collection of pages that go over the Chaos Flesh system in Unreal Engine.
Sistema de grafos de flujo de datos
El sistema de grafo de Dataflow es un entorno de generación de recursos procedimentales basado en nodos del editor de Unreal Engine.
Dataflow se creó para mejorar los tiempos de iteración al crear ciertos tipos de recurso en el motor. Varios recursos pueden usar el mismo grafo de Dataflow, y el grafo en sí puede generar resultados distintos en función de las entradas del recurso fuente.
Dataflow es un sistema de uso general que se adapta a varios tipos de recurso de física, como Chaos Cloth, Chaos Flesh y la fracturación de colecciones geométricas. El sistema está diseñado para que los desarrolladores puedan ampliarlo con C++. Los desarrolladores pueden adaptar aún más el sistema para que se ajuste a sus necesidades específicas.
Puedes obtener más información sobre Dataflow en la documentación:
Dataflow Graph
Overview of the Dataflow graph tool in Unreal Engine.
Otra documentación:
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.