Física na Unreal Engine

A física do Chaos é uma solução leve de simulação de física disponível na Unreal Engine, construída do zero para atender às necessidades dos jogos de última geração. O sistema inclui as seguintes funcionalidades principais:

• Destruição

• Física em rede

• Depurador visual do Chaos

• Dinâmica de corpo rígido

• Nós de animação de corpo rígido e animação física

• Simulação de tecido com física e aprendizado de máquina

• Física de ragdoll

• Veículos

• Campos de física

• Simulação de fluidos

• Física de cabelo

• Simulação de carne

Aqui está uma visão geral de cada uma dessas funcionalidades.

Destruição

O sistema Chaos Destruction é um conjunto de ferramentas na Unreal Engine que você pode usar para criar níveis de destruição com qualidade cinematográfica em tempo real. Além de conter belos elementos visuais, o sistema é otimizado para desempenho e oferece um maior controle da criação do conteúdo a artistas e designers.

O sistema Chaos Destruction utiliza coleções de geometria, um tipo de ativo criado com base numa ou mais malhas estáticas, incluindo as aninhadas em Blueprints. Essas coleções de geometria podem ser fraturadas para proporcionar destruição em tempo real.

O sistema oferece um controle sem precedentes sobre o processo de fratura usando um fluxo de trabalho não linear intuitivo. O usuário pode criar vários níveis de fratura, bem como fratura seletiva em partes da coleção de geometria, para ter mais controle sobre a parte artística. Os usuários também podem definir os limites de dano por agrupamento que acionarão uma fratura.

Os gráficos de conexão podem ser usados para manipular ainda mais como uma estrutura se recolhe ao receber danos, simulando a integridade de uma estrutura do mundo real. O Chaos Destruction inclui o suporte do mundo, que permite definir partes da geometria como Cinemática, reduzindo a necessidade de usar campos de fixação.

O Chaos Destruction também vem com um cache de sistema capaz de rastrear eventos e transformar. Esse sistema captura transformações e eventos por quadro e reduz os dados de destruição para armazenamento eficiente e recursos de replay. Este sistema permite a reprodução suave de destruições complexas no tempo de execução com um impacto mínimo no desempenho. É importante observar que as simulações em cache ainda podem ser interativas, pois certas partes da simulação podem se tornar "vivas" após a interação.

O Chaos Destruction tem uma integração profunda com o sistema de partículas do Niagara na Unreal Engine. O Niagara pode ler eventos de quebra e eventos de colisão do Chaos Destruction para gerar partículas ou modificar um sistema de partículas existente em tempo de execução.

Além disso, o Chaos Destruction se integra aos campos de física, um sistema que os usuários podem usar para afetar simulações de física de Chaos em tempo de execução em uma região específica do espaço. Os campos de física podem afetar a simulação de física de várias maneiras, como exercer força sobre corpos rígidos, quebrar agrupamentos de coleção de geometria e ancorar ou desabilitar corpos rígidos fraturados.

Leia a documentação para saber mais sobre o Chaos Destruction:

Chaos Destruction

Outlines where to find learning resources for the Destruction system within Unreal Engine.

Física em rede

A rede, ou replicação em jogos, faz referência à capacidade de comunicar informações de jogabilidade entre várias máquinas por meio de uma conexão com a internet. A Unreal Engine inclui um framework de rede robusto que ajuda os desenvolvedores a simplificar a criação de jogos multijogador.

A física em rede faz parte do framework de rede e permite que simulações baseadas em física funcionem em um ambiente multijogador. Na Unreal Engine, a replicação física faz referência a atores com movimento replicado que simulam a física. Essas simulações são executadas no cliente local (máquina do jogador) durante a jogabilidade.

A Unreal Engine inclui três modos de replicação:

O modo de replicação padrão é o modo de replicação de física legado da Unreal Engine. Esse modo está ativo em Atores que replicam o movimento e com o componente-raiz definido para simular a física.

O modo de replicação Interpolação preditiva foi projetado para atores autoritativos no servidor. Ele altera a velocidade de cada objeto no cliente para corresponder à velocidade do objeto no servidor naquele momento, de maneira semelhante ao modo padrão. No entanto, este modo foi projetado para lidar melhor com interações e alterações físicas locais no cliente, desde que sejam feitas de forma previsível (com a previsão de serem aplicadas no servidor e no cliente).

O modo de replicação Ressimulação foi projetado para pawns e atores com autoridade de servidor. Este modo foi projetado para possibilitar pawns de física no multijogador por meio da previsão de física do cliente e para gerenciar interações com maior precisão. Quando o cliente recebe informações de estado do servidor, ele as compara com o estado de física em cache do histórico para o quadro de física correspondente. Se as informações de estado forem muito diferentes, ele aciona uma ressimulação de física.

Para saber mais sobre a física em rede, consulte a documentação:

Networked Physics

Documentation for networked physics in Unreal Engine.

Depurador visual do Chaos

O Chaos Visual Debugger (CVD) é uma ferramenta de depuração visual para simulações de física do Chaos. Ele fornece uma visualização gráfica da cena de física do Chaos e vem com várias ferramentas para visualizar dados e analisar os resultados da simulação.

O CVD está incluído na Unreal Engine como uma ferramenta de editor e um sistema de tempo de execução que registra o estado das simulações de física durante a jogabilidade. Ele pode reproduzir essas simulações dentro da ferramenta e inspecionar os dados em busca de qualquer quadro ou subpasso da simulação.

Leia a documentação para saber mais sobre o Chaos Visual Debugger:

Depurador visual do Chaos

Documentação do depurador visual do Chaos na Unreal Engine.

Dinâmica de corpo rígido

A física do Chaos fornece muitas funcionalidades para a dinâmica de corpos rígidos. Isso inclui respostas a colisões, restrições de física, amortecimento e atrito. Além disso, fornece simulação de física assíncrona e física em rede.

Para saber mais sobre a física de corpos rígidos, consulte a documentação:

Collision

All about collision, collision responses, and collision presets in Unreal Engine.

Traces with Raycasts

The landing page for Physics Traces.

Restrições físicas

Como restringir objetos físicos juntos e ao mundo.

Physics Components

Details some of the Components used in Physics, including the Physical Animation, Thruster, and Force Components.

Nós de animação de corpo rígido e animação física

O Chaos de física fornece simulação de corpos rígidos e animações físicas para personagens em tempo de execução. O sistema usa o editor de ativos de física para definir corpos rígidos anexados à malha do esqueleto do personagem que podem ser simulados junto com as animações do personagem. Isso resulta em movimentos mais realistas dos corpos simulados em comparação a uma animação estática.

Para saber mais sobre os nós de animação de corpos rígidos e animação de física, consulte a documentação:

Editor de recurso de física

O editor usado para configurar corpos físicos e restrições para simulações de física e colisões para malhas do esqueleto.

Simulação de tecido com física e aprendizado de máquina

O Chaos Cloth fornece simulação de tecidos precisa e de alto desempenho para jogos e experiências em tempo real. O sistema inclui controles de usuário abrangentes, além de reações de física, como vento, para alcançar uma visão artística específica. Além disso, o Chaos Cloth também vem com um poderoso sistema de unidade de animação, que deforma a malha do tecido para corresponder à malha do esqueleto animada do pai dela.

Os parâmetros do Chaos Cloth são expostos a Blueprints para um controle sem precedentes sobre a simulação do tecido em tempo de execução. Os usuários podem modificar os parâmetros de simulação com base nas condições de jogabilidade para casos de uso específicos. Por exemplo, a vestimenta de um personagem pode reagir de maneira diferente quando está debaixo d'água.

O Chaos Cloth vem com uma suíte de ferramentas de depuração poderosas, como ferramentas de visualização e comandos do console de depurar que facilitam a depuração e melhoram os tempos de iteração. Os usuários podem visualizar simulações ativas de tecido, partículas cinemáticas e dinâmicas e até o tempo de simulação.

O Chaos Cloth também oferece simulação de tecido com aprendizado de máquina. Este sistema resulta numa simulação de maior fidelidade em comparação com modelos tradicionais baseados em física. Ele usa um conjunto de dados treinados que podem ser usados em tempo real para a geração de resultados que até então eram obtidos apenas com simulação off-line.

O editor de nó Chaos Cloth Panel é um novo fluxo de trabalho introduzido na Unreal Engine 5.3. Este fluxo de trabalho prioriza uma melhora nos tempos de iteração e fornece uma forma mais flexível e não destrutiva de criar tecidos do Chaos na engine. Este sistema usa um ativo de tecido que contém todas as informações necessárias para gerar e simular o ativo em tempo de execução. Ao criar o ativo de vestimenta, você pode importar malhas estáticas de pacotes externos de criação de conteúdo digital (CCD) baseados em painel e transferir pesos de pele e máscaras. Após criar o ativo, você pode usá-lo com qualquer malha esquelética ou estática por meio do componente Chaos Cloth.

Para saber mais sobre a física de tecido, consulte a documentação:

Simulação de tecido

Ponto inicial do aprendizado sobre simulação de tecido na Unreal Engine.

Física de ragdoll

A física do Chaos é parte da física de ragdoll, que se refere a um sistema em que corpos rígidos conectados a uma malha do esqueleto são animados (simulados) em tempo real. Esses tipos de sistema são comumente usados para animar a queda de um personagem humanoide. No exemplo a seguir, você pode ver o projeto de amostra MetaHuman, que inclui uma configuração de física de ragdoll para o personagem jogável.

Para saber mais, leia a documentação Amostra de MetaHuman e baixe a amostra do MetaHuman para ver uma configuração de ragdoll bem documentada.

Chaos Vehicles

O Chaos Vehicles é um sistema leve da Unreal Engine para realizar simulações de física de veículos.

Esse sistema oferece mais flexibilidade ao usuário ao simular qualquer número de rodas por veículo. Você também pode configurar qualquer número de marchas para frente e à ré para personalizar ainda mais.

O Chaos Vehicles pode ser configurado para simulações complexas de veículos. Você pode adicionar qualquer número de superfícies de aerofólio que fornecem sustentação negativa ou aumento em posições específicas do chassi. Eles podem simular aerofólios de veículos ou até mesmo asas ou lemes de aeronaves. Cada uma dessas superfícies de controle pode ser manipulada por meio de eixo de inclinação, eixo vertical e eixo lateral.

Também é possível desligar a fricção da roda e a simulação do engine por completo enquanto a simulação está em execução. Além disso, os usuários podem configurar qualquer número de forças de impulso que podem ser aplicadas em posições específicas para empurrar e manobrar o veículo.

O sistema é compatível com o modo de física assíncrona na Unreal Engine 5, que melhora o determinismo da simulação e permite resultados previsíveis sempre que a simulação é executada.

Uma malha do esqueleto e um ou mais Blueprints de roda são usados para representar o veículo dentro da engine. Um ativo de física é usado para gerar a geometria de colisão adequada dentro do editor de física, e um Blueprint de animação é usado para gerar automaticamente as animações de direção e rotação das rodas.

Por fim, é criado um Blueprint de Pawn de veículo com rodas que contém a malha do esqueleto, o Blueprint de animação e os controles do veículo.

Leia a documentação para saber mais sobre o Chaos Vehicles:

Vehicles

Documentation for Vehicles in Unreal Engine.

Campos de física

O sistema de campo de física fornece uma ferramenta para afetar diretamente as simulações de física do Chaos em tempo de execução em uma região especificada do espaço. É possível configurar esses campos para influenciar a simulação de física de diversas formas: aplicação de força em corpos rígidos, desintegração de agrupamentos de coleção de geometria e fixação ou desabilitação de corpos rígidos fraturados.

Além disso, o sistema de campos de física se comunica com outros sistemas da engine, como Niagara e materiais. Esses sistemas podem amostrar campos de física usando funções integradas que podem avaliar um campo em uma posição específica.

Os campos são configurados ao criar um Blueprint de componente de sistema de campos e especificar os sistemas que podem consultar o campo. Configure um campo como campo de mundo para que os sistemas materiais e Niagara consigam amostrar o campo. Você também pode configurá-lo como um campo Chaos para permitir que Coleções de Geometria e outros objetos de física interajam com ele.

Para saber mais sobre campos de física, leia a documentação:

Physics Fields

Physics Fields provide users direct control of Chaos Physics simulations at runtime on a specified region of space.

Simulação de fluidos

A Unreal Engine 5 inclui um conjunto de ferramentas para simulação de efeitos de fluidos 2D e 3D em tempo real. Esses sistemas usam métodos de simulação baseados em física real para produzir efeitos realistas para fogo, fumaça, nuvens, rios, respingos e ondas quebrando em uma praia.

O conjunto de ferramentas é descomplicado de usar e foi pensando como uma plataforma aberta para experimentação usando fases de simulação, módulos reutilizáveis e interfaces de dados robustas.

Os artistas podem obter os resultados desejados em tempo real com a modificação de poucos parâmetros. Por sua vez, usuários avançados e engenheiros de pesquisa e desenvolvimento podem desintegrar os simuladores para testar novos algoritmos.

Para saber mais sobre simulação de fluidos, leia a documentação:

Fluid Simulation

Unreal Engine 5 includes a set of tools for simulating fluid effects in real time.

Física de cabelo

O sistema de simulação e renderização de cabelo da Unreal Engine usa um fluxo de trabalho baseado em fios para renderizar cada fio de cabelo com um movimento preciso. Com ele, artistas podem simular e renderizar centenas de milhares (ou mais) de cabelos fotorrealistas em tempo real para grooms criados em pacotes de CCD.

Para saber mais sobre a física de cabelo, consulte a documentação:

Hair Physics

Hair Physics simulation in Unreal Engine.

Chaos Flesh

O sistema Chaos Flesh fornece simulações de corpos deformáveis (flexíveis) em tempo real e de alta qualidade na Unreal Engine. Ao contrário dos corpos rígidos, a forma dos corpos flexíveis pode mudar durante uma simulação com base em suas propriedades.

O sistema oferece suporte à simulação de malhas estáticas e do esqueleto com vários parâmetros que dão aos artistas um controle jamais visto sobre o resultado. Projetamos o sistema para se concentrar principalmente na simulação da deformação muscular de um personagem durante a animação esqueletal.

O sistema Chaos Flesh alcança alto desempenho ao simular geometria de baixa resolução em tempo de execução junto com resultados em cache da simulação off-line de geometria de alta resolução com qualidade cinematográfica.

Leia a documentação para saber mais sobre o Chaos Flesh:

Chaos Flesh

A collection of pages that go over the Chaos Flesh system in Unreal Engine.

Sistema de gráfico de fluxo de dados

O sistema de gráfico de fluxo de dados é um ambiente de geração de ativo procedural baseado em nós dentro do editor da Unreal Engine.

O fluxo de dados foi criado para melhorar os tempos de iteração na criação de determinados tipos de ativo na engine. O mesmo gráfico de fluxo de dados pode ser usado por vários ativos, e o gráfico em si pode produzir resultados diferentes dependendo das entradas dadas pelo ativo de origem.

O fluxo de dados é um sistema de uso geral que pode ser adaptado a vários tipos de ativo de física, como o Chaos Cloth, o Chaos Flesh e fratura de coleção de geometria. O sistema foi projetado para ser extensível por desenvolvedores que usam C++. Os desenvolvedores podem adaptar ainda mais o sistema para acomodar suas necessidades específicas.

Para saber mais sobre o fluxo de dados, leia a documentação:

Dataflow Graph

Overview of the Dataflow graph tool in Unreal Engine.

Outra documentação:

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.