La physique dans l'Unreal Engine
Chaos Physics est une solution de simulation physique légère disponible dans Unreal Engine, conçue dès le départ pour répondre aux besoins des jeux de nouvelle génération. Le système comprend les principales fonctionnalités suivantes :
Destruction ;
Networked Physics
Chaos Visual Debugger
Dynamique des corps rigides
Nœuds d'animation de corps rigides et animation physique
Physique des vêtements et simulation de vêtements par apprentissage automatique ;
Physique Ragdoll
Vehicles
Champs physiques
Simulation de fluides ;
Physique des cheveux ;
Simulation de chair ;
Voici un aperçu de chacune de ces fonctionnalités :
Destruction ;
Le système Chaos Destruction est une collection d'outils dans Unreal Engine qui peuvent être utilisés pour obtenir des niveaux de destruction de qualité cinématique en temps réel. Outre l'impressionnant rendu visuel, ce système est optimisé pour les performances, et offre aux artistes et concepteurs un meilleur contrôle sur la création de contenu.
Le système Chaos Destruction utilise des collections de géométries, c'est-à-dire un type de ressource constitué d'un ou plusieurs maillages statiques, notamment ceux imbriqués dans des blueprints. Ces collections de géométrie peuvent être fracturées pour être détruites en temps réel.
Grâce à un flux de travail non linéaire intuitif, le système offre un contrôle sans précédent sur le processus de fracturation. L'utilisateur peut créer plusieurs niveaux de fracturation ainsi qu'une fracturation sélective sur des parties de la collection de géométrie, pour un meilleur contrôle artistique. Les utilisateurs peuvent également définir les seuils de dégâts par cluster qui déclencheront une fracture.
Les graphiques de connexion permettent de manipuler davantage la façon dont une structure s'effondre lorsqu'elle subit des dégâts, afin de simuler son intégrité dans le monde réel. Chaos Destruction intègre la prise en charge du monde, ce qui permet de définir certaines parties de la collection de géométries sur Cinématique, ce qui réduit la nécessité d'utiliser des champs d'ancre.
Chaos Destruction dispose également d'un système de cache capable de suivre les événements et les transformations. Ce système capture les transformations et les événements par image et réduit les données de destruction pour un stockage efficace et des capacités de replay. Ce système permet de resimuler des destructions complexes de façon fluide au moment de l'exécution avec un impact minimal sur les performances. Il est important de noter que les simulations mises en cache peuvent rester interactives, puisque certaines parties de la simulation peuvent devenir "actives" après une interaction.
Chaos Destruction est parfaitement intégré au système de particules Niagara d'Unreal Engine. Niagara peut lire les événements de destruction et de collision de Chaos Destruction pour faire apparaître des particules ou modifier un système de particules existant au temps d'exécution.
Par ailleurs, Chaos Destruction intègre des champs physiques, un système qui permet aux utilisateurs d'affecter les simulations Chaos Physics au moment du temps d'exécution dans un espace spécifié. Les champs physiques peuvent affecter la simulation physique de différentes manières, comme exercer une force sur les corps rigides, briser des clusters de collections de géométries et ancrer ou désactiver des corps rigides fracturés.
Pour en savoir plus sur Chaos Destruction, consultez la documentation :
Chaos Destruction
Outlines where to find learning resources for the Destruction system within Unreal Engine.
Networked Physics
La mise en réseau, ou réplication, dans les jeux, désigne la capacité de communiquer des informations de jeu entre plusieurs machines via une connexion Internet. L'Unreal Engine dispose d'un framework de mise en réseau robuste qui permet aux développeurs de simplifier la création de jeux multijoueurs.
La physique en réseau fait partie du framework de mise en réseau et permet aux simulations physiques de fonctionner dans un environnement multijoueur. Dans l'Unreal Engine, la réplication de physique désigne des acteurs dont les mouvements répliqués simulent la physique. Ces simulations sont exécutées sur le client local (machine du joueur) pendant le jeu.
Unreal Engine propose trois modes de réplication :
Le mode de réplication par défaut est le mode de réplication physique ancien d'Unreal Engine. Ce mode est actif sur les acteurs qui répliquent leur mouvement, et leur composant racine est configuré pour simuler la physique.
Le mode de réplication Interpolation prédictive est conçu pour les acteurs faisant autorité sur le serveur. Il fonctionne en modifiant la vitesse de chaque objet sur le client pour qu'elle corresponde à la vitesse de l'objet sur le serveur à ce moment-là, de la même manière que le mode par défaut. Cependant, ce mode est conçu pour mieux gérer les interactions et les altérations physiques locales sur le client, tant qu'elles sont réalisées de manière prédictive (elles doivent être appliquées de la même manière sur le serveur et le client).
Le mode de réplication Resimulation est conçu pour les pions et les acteurs qui font autorité sur le serveur. Ce mode est conçu pour rendre les pions physiques possibles en multijoueur grâce à la prédiction du client de la physique et pour gérer les interactions avec une meilleure précision. Lorsque le client reçoit des informations d'état du serveur, il les compare à l'état physique mis en cache dans son historique pour l'image physique correspondante. Si les informations d'état sont suffisamment différentes, cela déclenche une nouvelle simulation physique.
Pour en savoir plus sur la physique en réseau, consultez la documentation :
Networked Physics
Documentation for networked physics in Unreal Engine.
Chaos Visual Debugger
Le Débogueur visuel de Chaos (CVD) est un outil visuel de débogage pour les simulations Chaos Physics. Il fournit une vue graphique de la scène Chaos Physics et s'accompagne de divers outils pour visualiser les données et analyser les résultats de simulation.
Le CVD est inclus dans Unreal Engine comme outil éditeur et système d'exécution qui enregistre l'état des simulations physiques pendant la jouabilité. Il peut ensuite refaire ces simulations dans l'outil et inspecter les données pour chaque image ou sous-étape de la simulation.
Vous pouvez en savoir plus sur le débogueur visuel Chaos en consultant la documentation :
Chaos Visual Debugger
Documentation relative au débogueur visuel de Chaos dans l'Unreal Engine.
Dynamique des corps rigides
Chaos Physics offre de nombreuses fonctionnalités de dynamique des corps rigides. Ceci comprend les réponses de collision, les contraintes physiques ainsi que l'amortissement et la friction. En outre, il permet la simulation physique asynchrone et la physique en réseau.
Pour en savoir plus sur la dynamique des corps rigides, consultez la documentation :
Collision
All about collision, collision responses, and collision presets in Unreal Engine.
Traces with Raycasts
The landing page for Physics Traces.
Contraintes physiques
Application d'une contrainte entre les objets physiques et dans le monde.
Physics Components
Details some of the Components used in Physics, including the Physical Animation, Thruster, and Force Components.
Nœuds d'animation de corps rigides et animation physique
Chaos Physics fournit une simulation de corps rigides et des animations physiques pour les personnages lors de l'exécution. Ce système utilise l'éditeur de ressource physique pour configurer des corps rigides attachés au maillage squelettique du personnage et pouvant être simulés par le biais des animations du personnage. Il en résulte un mouvement plus réaliste des corps simulés par rapport à une animation statique.
Pour en savoir plus sur les nœuds d'animation de corps rigides et l'animation physique, consultez la documentation suivante :
Éditeur de ressource physique
L'éditeur qui permet de configurer des corps et des contraintes physiques pour la simulation physique et la collision des maillages squelettiques.
Physique des vêtements et simulation de vêtements par apprentissage automatique ;
Chaos Cloth permet d'obtenir une simulation textile précise et performante pour les jeux et les expériences en temps réel. Ce système dispose de contrôles utilisateur avancés, ainsi que de réactions physiques telles que le vent, qui permettent de réaliser une vision artistique spécifique. De plus, Chaos Cloth est également livré avec un puissant système de dynamisation d'animation, qui déforme un maillage de tissu pour qu'il corresponde au maillage squelettique animé de son parent.
Les paramètres de Chaos Cloth sont exposés aux blueprints pour un contrôle sans précédent sur la simulation de vêtements lors de l'exécution. Pour des cas d'usages spécifiques, les utilisateurs peuvent modifier les paramètres de simulation en fonction des conditions de jouabilité. Par exemple, les vêtements d'un personnage peuvent réagir différemment à l'eau.
Chaos Cloth intègre une série d'outils de débogage puissants, tels que des outils de visualisation et des commandes de console de débogage qui permettent un débogage plus facile et des temps d'itération améliorés. Les utilisateurs peuvent visualiser des simulations de vêtements actives, des particules cinématiques et dynamiques, ainsi que le temps de simulation.
Chaos Cloth fournit également une simulation de vêtements par apprentissage automatique. Grâce à ce système, la simulation est plus fidèle qu'avec un modèle physique traditionnel ; il fait en effet appel à un ensemble de données entraîné qui peut être utilisé en temps réel pour produire des résultats qui n'étaient auparavant possibles qu'avec une simulation hors ligne.
L'éditeur de nœud du panneau Chaos Cloth est un nouveau flux de travail introduit dans Unreal Engine 5.3. Ce flux de travail vise à améliorer les temps d'itération et à fournir une méthode plus flexible et non destructrice de création dans le moteur avec Chaos Cloth. Ce système utilise une ressource textile qui contient l'ensemble des informations nécessaires pour générer et simuler la ressource à l'exécution. Lorsque vous créez votre ressource de vêtements, vous pouvez importer des maillages statiques à partir de paquets de création de contenu numérique (CCN) externes présentés sous forme de panneaux, puis transférer les pondérations de tenues et de masques. Après avoir créé la ressource, vous pouvez l'utiliser avec n'importe quel maillage statique via le composant Chaos Cloth.
Pour en savoir plus sur la physique des vêtements, consultez la documentation :
Simulation textile
Point de départ pour la découverte de la simulation textile dans l'Unreal Engine.
Physique Ragdoll
Chaos Physics intègre la physique ragdoll, qui fait référence à un système dans lequel des corps rigides connectés à un maillage squelettique sont animés (simulés) en temps réel. Ces systèmes sont généralement utilisés pour animer un personnage humanoïde qui tombe. Dans l'exemple ci-dessous, vous pouvez voir l'exemple de projet MetaHuman, qui fournit une physique ragdoll pour le personnage joueur.
Si vous voulez en savoir plus, lisez la documentation d'échantillon MetaHuman et téléchargez l'échantillon MetaHuman pour découvrir une configuration bien documentée de ragdoll.
Chaos Vehicles
Chaos Vehicles est le système léger de l'Unreal Engine pour la simulation de la physique des véhicules.
Ce système offre plus de flexibilité à l'utilisateur, car il simule un nombre illimité de roues par véhicule. Vous pouvez également configurer un nombre illimité de vitesses avant et arrière pour une personnalisation accrue.
Il est possible de configurer Chaos Vehicles pour des simulations de véhicules complexes. Vous pouvez ajouter autant de surfaces aérodynamiques que vous le souhaitez qui fournissent une force de soutien ou de portance à des endroits spécifiques du châssis. Ces surfaces peuvent simuler des déflecteurs de véhicules, voire des ailes ou des gouvernes d'avion. Chacune de ces surfaces de contrôle peut être manipulée à l'aide des paramètres de roulis, de tangage et de lacet.
Il est également possible de désactiver entièrement la simulation du moteur et le frottement des roues pendant la simulation. De plus, les utilisateurs peuvent configurer n'importe quel nombre de forces de poussée pouvant être appliquées à des endroits spécifiques pour envoyer et diriger le véhicule.
Le système prend en charge le mode physique asynchrone dans Unreal Engine 5, qui améliore le déterminisme de la simulation et permet d'obtenir des résultats prévisibles à chaque exécution de la simulation.
Un maillage squelettique et un ou plusieurs blueprints de roue sont utilisés pour représenter le véhicule dans le moteur. Une ressource physique permet de générer la géométrie de collision appropriée dans l'éditeur physique, et un blueprint d'animation permet de générer automatiquement les animations de direction et de rotation des roues.
Enfin, un blueprint de Pion de véhicule à roues est créé. Il contient le maillage squelettique, le blueprint d'animation et les Contrôles du véhicule.
Pour en savoir plus sur les véhicules de Chaos, consultez la documentation :
Vehicles
Documentation for Vehicles in Unreal Engine.
Champs physiques
Le système de champ physique fournit un outil permettant d'impacter directement les simulations Chaos Physics lors de l'exécution dans une zone d'espace spécifiée. Ces champs peuvent être configurés pour influencer la simulation physique de différentes manières, comme exercer une force sur les corps rigides, briser des clusters de collections de géométries et ancrer ou désactiver des corps rigides fracturés.
Le système Physics Field peut également communiquer avec d'autres systèmes du moteur, comme Niagara et les matériaux. Ces systèmes peuvent échantillonner des champs physiques en utilisant des fonctions intégrées qui permettent d'évaluer un champ à un emplacement spécifique.
Les champs sont configurés en créant un blueprint de composant de système de champ et en spécifiant les systèmes qui sont autorisés à interroger votre champ. Vous pouvez configurer un champ en tant que champ de monde pour permettre aux matériaux et aux systèmes Niagara d'échantillonner le champ. Vous pouvez également le configurer en tant que champ Chaos pour permettre aux collections de géométries et autres objets physiques d'interagir avec lui.
Pour en savoir plus sur les champs physiques, consultez la documentation :
Physics Fields
Physics Fields provide users direct control of Chaos Physics simulations at runtime on a specified region of space.
Simulation de fluides ;
Unreal Engine 5 contient un ensemble d'outils permettant de simuler des effets de fluides en 2D et en 3D en temps réel. Ces systèmes utilisent des méthodes de simulation qui reposent sur la physique afin de produire des effets réalistes pour des éléments comme les flammes, la fumée, les nuages, les cours d'eau, les éclaboussures et les vagues sur la plage.
Cette trousse à outils est conçue pour être une plateforme accessible aux artistes et ouverte aux expérimentations grâce à l'utilisation d'étapes de simulation, de modules réutilisables et d'interfaces de données solides.
Les artistes peuvent obtenir les résultats recherchés en temps réel en modifiant quelques paramètres, et les utilisateurs avancés ou les ingénieurs en R&D peuvent pleinement s'approprier les simulateurs pour tester de nouveaux algorithmes.
Pour en savoir plus sur la simulation de fluides, consultez la documentation :
Fluid Simulation
Unreal Engine 5 includes a set of tools for simulating fluid effects in real time.
Physique des cheveux ;
Le système de rendu et de simulation de poils d'Unreal Engine utilise un flux de travail à base de mèches pour rendre chaque mèche de poil avec un mouvement physiquement fidèle. Il permet aux artistes de simuler et de rendre des centaines de milliers (ou plus) de cheveux photoréalistes en temps réel pour les structures créées dans des packs de création de contenu numérique.
Pour en savoir plus sur la physique des poils, consultez la documentation :
Hair Physics
Hair Physics simulation in Unreal Engine.
Chaos Flesh
Le système Chaos Flesh génère une simulation en temps réel de haute qualité des corps déformables (mous) dans Unreal Engine. Contrairement à la simulation des corps rigides, la simulation des corps mous peut déformer ceux-ci en fonction de leurs propriétés.
Le système prend en charge la simulation des maillages squelettiques et statiques selon divers paramètres et offre ainsi aux artistes un contrôle sans précédent sur le résultat final. Nous avons conçu ce système principalement pour la simulation de la déformation des muscles d'un personnage au cours de l'animation de son squelette.
Le système Chaos Flesh doit sa performance au fait qu'il simule à l'exécution une géométrie en basse résolution et tire parti de résultats en cache de la simulation hors ligne d'une géométrie de qualité cinématographique en haute résolution.
Pour en savoir plus sur Chaos Flesh, consultez la documentation :
Chaos Flesh
A collection of pages that go over the Chaos Flesh system in Unreal Engine.
Système de graphique Dataflow
Le système de graphique Dataflowest un environnement de génération procédurale de ressources reposant sur des nœuds, intégré à l'éditeur Unreal Engine.
Dataflow a été créé pour améliorer les temps d'itération lors de la création de certains types de ressources dans le moteur. Un même graphique Dataflow peut être utilisé par plusieurs ressources et le graphique lui-même peut produire des résultats différents en fonction des commandes effectuées par la ressource source.
Dataflow est un système polyvalent qui peut être adapté à divers types de ressources physiques comme Chaos Cloth, Chaos Flesh et la fracturation de collection de géométries. Le système est conçu pour être extensible par les développeurs qui utilisent C++. Les développeurs peuvent également adapter le système à leurs besoins spécifiques.
Pour en savoir plus sur Dataflow, consultez la documentation :
Dataflow Graph
Overview of the Dataflow graph tool in Unreal Engine.
Autre documentation :
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.