Unreal Engine开发：蓝图系统使用_蓝图物理：物理仿真和碰撞检测

蓝图物理：物理仿真和碰撞检测

在Unreal Engine中，物理仿真和碰撞检测是实现动作游戏动态交互和逼真效果的重要组成部分。通过蓝图系统，开发者可以轻松地为游戏对象添加物理属性和碰撞行为，而无需编写复杂的C++代码。本节将详细介绍如何在Unreal Engine中使用蓝图系统进行物理仿真和碰撞检测，包括常见的物理属性设置、碰撞检测配置以及具体的实战案例。

物理仿真基础

物理材质

物理材质（Physics Material）用于定义物体在物理仿真中的行为，如摩擦力、弹力等。通过蓝图系统，可以动态地设置和更改物理材质。

创建物理材质

1. 打开Unreal Engine编辑器。

2. 在内容浏览器中，右键点击并选择Create Physical Material。

3. 在物理材质编辑器中，可以设置以下属性：

   • Friction (摩擦力): 物体表面的摩擦力，范围在0到1之间。

   • Restitution (弹性): 物体表面的弹性，范围在0到1之间。

   • Density (密度): 物体的质量密度。

   • Friction Combine Mode (摩擦力组合模式): 定义当两个具有不同物理材质的物体接触时，摩擦力的计算方式。

   • Restitution Combine Mode (弹性组合模式): 定义当两个具有不同物理材质的物体接触时，弹性的计算方式。

在蓝图中设置物理材质

假设我们有一个名为MyActor的Actor，其中包含一个Static Mesh组件。我们可以通过蓝图动态地设置其物理材质。

1. 打开MyActor的蓝图编辑器。

2. 选择Static Mesh组件，然后在细节面板中找到Body Setup部分。

3. 点击Edit按钮，进入物理体设置编辑器。

4. 在物理体设置编辑器中，选择Physical Materials部分，点击+按钮添加物理材质。

5. 选择之前创建的物理材质，并设置其应用的表面。

// 在MyActor蓝图中设置物理材质

Event BeginPlay

{

    // 获取Static Mesh组件

    Set MyStaticMesh to Get Static Mesh Component



    // 创建物理材质引用

    Set MyPhysicsMaterial to Load Object (PhysicsMaterial, '/Game/Path/To/MyPhysicsMaterial.MyPhysicsMaterial')



    // 设置物理材质

    Set Physics Material of MyStaticMesh to MyPhysicsMaterial

}

物理约束

物理约束（Physics Constraints）用于限制物体之间的相对运动，如关节、铰链等。通过蓝图系统，可以动态地创建和管理物理约束。

创建物理约束

1. 打开Unreal Engine编辑器。

2. 在内容浏览器中，右键点击并选择Create Physics Constraint.

3. 在物理约束编辑器中，可以设置以下属性：

   • Linear X/Y/Z Limits (线性X/Y/Z限制): 限制物体在X、Y、Z轴上的线性运动。

   • Angular Swing 1/2 Limits (角度摆动1/2限制): 限制物体在摆动1和摆动2方向上的角度运动。

   • ** break force (断裂力)**: 物体受到的力超过此值时，约束将断开。

在蓝图中设置物理约束

假设我们有两个物体MyActor1和MyActor2，我们可以通过蓝图将它们连接在一起。

1. 打开MyActor1的蓝图编辑器。

2. 在事件图表中，创建一个Physics Constraint节点。

3. 将MyActor1和MyActor2作为参数传递给Physics Constraint节点。

4. 设置物理约束的属性。

// 在MyActor1蓝图中创建物理约束

Event BeginPlay

{

    // 获取MyActor1和MyActor2的引用

    Set MyActor1 to Get Actor Reference (MyActor1)

    Set MyActor2 to Get Actor Reference (MyActor2)



    // 创建物理约束

    Set MyPhysicsConstraint to Create Physics Constraint (MyActor1, MyActor2)



    // 设置物理约束的属性

    Set Linear X Limit of MyPhysicsConstraint to 100

    Set Linear Y Limit of MyPhysicsConstraint to 100

    Set Linear Z Limit of MyPhysicsConstraint to 100

    Set Angular Swing 1 Limit of MyPhysicsConstraint to 45

    Set Angular Swing 2 Limit of MyPhysicsConstraint to 45

}

碰撞检测基础

碰撞配置

在Unreal Engine中，碰撞配置（Collision Profile）用于定义物体的碰撞行为。通过蓝图系统，可以动态地更改物体的碰撞配置。

创建碰撞配置

1. 打开Unreal Engine编辑器。

2. 在内容浏览器中，右键点击并选择Create Collision Profile.

3. 在碰撞配置编辑器中，可以设置以下属性：

   • Object Type (对象类型): 定义物体的类型，如Pawn、Vehicle等。

   • Collision Responses (碰撞响应): 定义物体对不同类型的碰撞的响应，如Ignore、Block、Overlap等。

在蓝图中设置碰撞配置

假设我们有一个名为MyActor的Actor，我们可以通过蓝图动态地更改其碰撞配置。

1. 打开MyActor的蓝图编辑器。

2. 选择需要设置碰撞的组件，如Static Mesh组件或Box Collision组件。

3. 在细节面板中，找到Collision部分。

4. 选择Collision Profile，然后点击+按钮添加新的碰撞配置。

5. 设置碰撞配置的属性。

// 在MyActor蓝图中设置碰撞配置

Event BeginPlay

{

    // 获取Static Mesh组件

    Set MyStaticMesh to Get Static Mesh Component



    // 设置碰撞配置

    Set Collision Profile of MyStaticMesh to Custom

    Set Collision Response to Pawn of MyStaticMesh to Block

    Set Collision Response to Vehicle of MyStaticMesh to Overlap

}

碰撞检测事件

Unreal Engine提供了多种碰撞检测事件，如OnComponentBeginOverlap、OnComponentEndOverlap、OnHit等。这些事件可以在蓝图中被捕获并用于实现碰撞逻辑。

OnComponentBeginOverlap事件

OnComponentBeginOverlap事件在物体的碰撞组件开始与另一个物体重叠时触发。

// 在MyActor蓝图中捕获OnComponentBeginOverlap事件

Event BeginPlay

{

    // 获取Box Collision组件

    Set MyBoxCollision to Get Box Collision Component



    // 添加OnComponentBeginOverlap事件

    Add OnComponentBeginOverlap Event to MyBoxCollision



    // 定义事件处理函数

    Function OnOverlapBegin(OtherActor, OtherComponent)

    {

        // 输出日志

        Print String (OtherActor.Name + " has begun overlapping with " + MyActor.Name)

    }

}

OnComponentEndOverlap事件

OnComponentEndOverlap事件在物体的碰撞组件结束与另一个物体重叠时触发。

// 在MyActor蓝图中捕获OnComponentEndOverlap事件

Event BeginPlay

{

    // 获取Box Collision组件

    Set MyBoxCollision to Get Box Collision Component



    // 添加OnComponentEndOverlap事件

    Add OnComponentEndOverlap Event to MyBoxCollision



    // 定义事件处理函数

    Function OnOverlapEnd(OtherActor, OtherComponent)

    {

        // 输出日志

        Print String (OtherActor.Name + " has ended overlapping with " + MyActor.Name)

    }

}

OnHit事件

OnHit事件在物体的碰撞组件与其他物体发生碰撞时触发。

// 在MyActor蓝图中捕获OnHit事件

Event BeginPlay

{

    // 获取Static Mesh组件

    Set MyStaticMesh to Get Static Mesh Component



    // 添加OnHit事件

    Add OnHit Event to MyStaticMesh



    // 定义事件处理函数

    Function OnHit(OtherActor, OtherComponent, NormalImpulse, HitResult)

    {

        // 输出日志

        Print String (MyActor.Name + " has hit " + OtherActor.Name)



        // 获取碰撞点

        Set HitLocation to HitResult.Location



        // 获取碰撞力

        Set HitForce to HitResult.ImpactForce



        // 打印碰撞点和碰撞力

        Print String ("Hit Location: " + HitLocation.ToString())

        Print String ("Hit Force: " + HitForce.ToString())

    }

}

实战案例：弹跳球游戏

游戏概述

本案例将创建一个简单的弹跳球游戏，玩家通过控制一个平台来使球弹跳并达到一定的高度。游戏中将使用物理仿真和碰撞检测来实现球的弹跳和平台的碰撞逻辑。

创建游戏场景

1. 打开Unreal Engine编辑器。

2. 创建一个新的关卡。

3. 添加一个地面平面（Plane），用于球的弹跳。

4. 添加一个平台（Static Mesh），玩家将控制这个平台。

5. 添加一个球（Sphere），用于弹跳。

设置物理属性

1. 选择地面平面，设置其物理材质为默认的PhysicsMaterial_Default.

2. 选择球，设置其物理材质为自定义的PhysicsMaterial_Bouncy，设置摩擦力为0.1，弹性为0.8。

3. 选择平台，设置其物理材质为默认的PhysicsMaterial_Default.

控制平台

1. 创建一个新的Actor蓝图，命名为Platform.

2. 在Platform蓝图中添加一个Static Mesh组件，用于显示平台的模型。

3. 在事件图表中，添加一个InputAxis节点，用于捕获玩家的输入。

4. 使用Add Force节点，根据玩家输入的方向和力度，施加力给平台。

// 在Platform蓝图中控制平台

Event BeginPlay

{

    // 获取Static Mesh组件

    Set PlatformMesh to Get Static Mesh Component



    // 设置平台的物理属性

    Set Simulate Physics of PlatformMesh to True

}



Event Tick(DeltaTime)

{

    // 获取玩家输入

    Set InputValue to Get InputAxisValue ("MoveRight")



    // 计算力的大小

    Set Force to InputValue * 10000 * DeltaTime



    // 施加力

    Add Force to PlatformMesh (Force, "None", True)

}

实现球的弹跳

1. 创建一个新的Actor蓝图，命名为Ball.

2. 在Ball蓝图中添加一个Sphere Collision组件，用于检测球的碰撞。

3. 在事件图表中，添加一个OnHit事件节点，用于处理球的碰撞逻辑。

4. 使用Add Impulse节点，根据碰撞力的大小，施加反向的冲量给球。

// 在Ball蓝图中实现球的弹跳

Event BeginPlay

{

    // 获取Sphere Collision组件

    Set BallCollision to Get Sphere Collision Component



    // 设置球的物理属性

    Set Simulate Physics of BallCollision to True

    Set Physics Material of BallCollision to Load Object (PhysicsMaterial, '/Game/Path/To/PhysicsMaterial_Bouncy.PhysicsMaterial_Bouncy')

}



Event OnHit(OtherActor, OtherComponent, NormalImpulse, HitResult)

{

    // 获取碰撞点

    Set HitLocation to HitResult.Location



    // 获取碰撞力

    Set HitForce to HitResult.ImpactForce



    // 计算反向冲量

    Set Impulse to HitForce * -1



    // 施加反向冲量

    Add Impulse to BallCollision (Impulse, "None", True)



    // 输出日志

    Print String (MyActor.Name + " has hit " + OtherActor.Name)

    Print String ("Hit Location: " + HitLocation.ToString())

    Print String ("Hit Force: " + HitForce.ToString())

}

设置游戏目标

1. 在关卡中添加一个目标点（Static Mesh），用于检测球是否达到目标高度。

2. 创建一个新的Actor蓝图，命名为Goal.

3. 在Goal蓝图中添加一个Box Collision组件，用于检测目标区域。

4. 在事件图表中，添加一个OnComponentBeginOverlap事件节点，用于处理球达到目标时的逻辑。

// 在Goal蓝图中设置游戏目标

Event BeginPlay

{

    // 获取Box Collision组件

    Set GoalCollision to Get Box Collision Component



    // 设置目标的碰撞配置

    Set Collision Profile of GoalCollision to Custom

    Set Collision Response to Ball of GoalCollision to Overlap

}



Event OnComponentBeginOverlap(OtherActor, OtherComponent)

{

    // 检查是否是球

    If (OtherActor is Ball)

    {

        // 输出日志

        Print String ("Goal reached by " + OtherActor.Name)



        // 触发游戏胜利逻辑

        // 例如，播放胜利音效、显示胜利UI等

    }

}

游戏逻辑整合

1. 在关卡中，将Platform、Ball和Goal放置在合适的位置。

2. 创建一个新的关卡蓝图，用于管理游戏的整体逻辑。

3. 在关卡蓝图中，添加一个GameMode引用，用于控制游戏状态。

4. 在事件图表中，添加一个OnBeginPlay事件节点，初始化游戏状态。

// 在关卡蓝图中整合游戏逻辑

Event BeginPlay

{

    // 获取GameMode引用

    Set MyGameMode to Get GameMode



    // 初始化游戏状态

    Set GameState to MyGameMode.GameState

    Set GameState.GameStarted to True



    // 播放背景音乐

    Play Sound (BackgroundMusic, "None")



    // 显示游戏UI

    Set GameUI to Create Widget (PlayerController, GameUI)

    Add to Viewport (GameUI)

}

游戏胜利逻辑

1. 在Goal蓝图中，当球达到目标时，触发一个自定义事件，如BallReachedGoal.

2. 在关卡蓝图中，捕获BallReachedGoal事件，并执行游戏胜利逻辑。

// 在Goal蓝图中触发BallReachedGoal事件

Event OnComponentBeginOverlap(OtherActor, OtherComponent)

{

    // 检查是否是球

    If (OtherActor is Ball)

    {

        // 触发自定义事件

        BallReachedGoal (OtherActor)

    }

}



// 在关卡蓝图中捕获BallReachedGoal事件

Event BallReachedGoal(BallActor)

{

    // 停止背景音乐

    Stop Sound (BackgroundMusic)



    // 播放胜利音效

    Play Sound (VictorySound, "None")



    // 显示胜利UI

    Set VictoryUI to Create Widget (PlayerController, VictoryUI)

    Add to Viewport (VictoryUI)



    // 重置游戏状态

    Set GameState.GameStarted to False

}

游戏失败逻辑

1. 在Ball蓝图中，当球掉出屏幕或低于一定高度时，触发一个自定义事件，如BallFell.

2. 在关卡蓝图中，捕获BallFell事件，并执行游戏失败逻辑。

// 在Ball蓝图中触发BallFell事件

Event Tick(DeltaTime)

{

    // 获取球的位置

    Set BallLocation to Get Actor Location



    // 检查球是否掉出屏幕

    If (BallLocation.Z < -1000)

    {

        // 触发自定义事件

        BallFell (MyActor)

    }

}



// 在关卡蓝图中捕获BallFell事件

Event BallFell(BallActor)

{

    // 停止背景音乐

    Stop Sound (BackgroundMusic)



    // 播放失败音效

    Play Sound (FailureSound, "None")



    // 显示失败UI

    Set FailureUI to Create Widget (PlayerController, FailureUI)

    Add to Viewport (FailureUI)



    // 重置游戏状态

    Set GameState.GameStarted to False



    // 重置球的位置

    Set BallLocation to (0, 0, 1000)

    Set Actor Location of BallActor to BallLocation

}

游戏UI设计

1. 创建一个新的User Widget蓝图，命名为GameUI.

2. 在GameUI蓝图中，添加一个文本控件，用于显示游戏状态。

3. 在事件图表中，添加一个OnGameStart事件节点，用于在游戏开始时显示提示信息。

// 在GameUI蓝图中显示游戏状态

Event Construct

{

    // 获取文本控件

    Set GameStatusText to Get Widget (GameStatusText)



    // 初始化文本

    Set Text of GameStatusText to "Game Starting..."

}



Event OnGameStart

{

    // 更新文本

    Set Text of GameStatusText to "Use A and D to control the platform"

}

游戏胜利UI设计

1. 创建一个新的User Widget蓝图，命名为VictoryUI.

2. 在VictoryUI蓝图中，添加一个文本控件和一个按钮控件，用于显示胜利信息和重新开始游戏的按钮。

3. 在事件图表中，添加一个OnVictory事件节点，用于在游戏胜利时显示胜利信息。

// 在VictoryUI蓝图中显示胜利信息

Event Construct

{

    // 获取文本控件

    Set VictoryText to Get Widget (VictoryText)



    // 初始化文本

    Set Text of VictoryText to "Congratulations! You won!"



    // 获取重新开始按钮控件

    Set RestartButton to Get Widget (RestartButton)



    // 绑定重新开始按钮的点击事件

    Bind Event (RestartButton, OnClicked, RestartGame)

}



Function RestartGame

{

    // 重新加载当前关卡

    Reload Current Level

}

游戏失败UI设计

1. 创建一个新的User Widget蓝图，命名为FailureUI。

2. 在FailureUI蓝图中，添加一个文本控件和一个按钮控件，用于显示失败信息和重新开始游戏的按钮。

3. 在事件图表中，添加一个OnFailure事件节点，用于在游戏失败时显示失败信息。

// 在FailureUI蓝图中显示失败信息

Event Construct

{

    // 获取文本控件

    Set FailureText to Get Widget (FailureText)



    // 初始化文本

    Set Text of FailureText to "You lost! Try again!"



    // 获取重新开始按钮控件

    Set RestartButton to Get Widget (RestartButton)



    // 绑定重新开始按钮的点击事件

    Bind Event (RestartButton, OnClicked, RestartGame)

}



Function RestartGame

{

    // 重新加载当前关卡

    Reload Current Level

}

游戏逻辑整合

在前文的基础上，我们已经创建了Platform、Ball和Goal蓝图，并设置了它们的物理属性和碰撞逻辑。接下来，我们需要将这些蓝图整合到关卡蓝图中，以管理游戏的整体逻辑。

1. 在关卡中，将Platform、Ball和Goal放置在合适的位置。

2. 创建一个新的关卡蓝图，用于管理游戏的整体逻辑。

3. 在关卡蓝图中，添加一个GameMode引用，用于控制游戏状态。

4. 在事件图表中，添加一个OnBeginPlay事件节点，初始化游戏状态。

// 在关卡蓝图中整合游戏逻辑

Event BeginPlay

{

    // 获取GameMode引用

    Set MyGameMode to Get GameMode



    // 初始化游戏状态

    Set GameState to MyGameMode.GameState

    Set GameState.GameStarted to True



    // 播放背景音乐

    Play Sound (BackgroundMusic, "None")



    // 显示游戏UI

    Set GameUI to Create Widget (PlayerController, GameUI)

    Add to Viewport (GameUI)



    // 调用GameUI的OnGameStart事件

    Execute Event (GameUI, OnGameStart)

}

游戏胜利逻辑

1. 在Goal蓝图中，当球达到目标时，触发一个自定义事件，如BallReachedGoal。

2. 在关卡蓝图中，捕获BallReachedGoal事件，并执行游戏胜利逻辑。

// 在Goal蓝图中触发BallReachedGoal事件

Event OnComponentBeginOverlap(OtherActor, OtherComponent)

{

    // 检查是否是球

    If (OtherActor is Ball)

    {

        // 触发自定义事件

        BallReachedGoal (OtherActor)

    }

}



// 在关卡蓝图中捕获BallReachedGoal事件

Event BallReachedGoal(BallActor)

{

    // 停止背景音乐

    Stop Sound (BackgroundMusic)



    // 播放胜利音效

    Play Sound (VictorySound, "None")



    // 显示胜利UI

    Set VictoryUI to Create Widget (PlayerController, VictoryUI)

    Add to Viewport (VictoryUI)



    // 重置游戏状态

    Set GameState.GameStarted to False



    // 重置球的位置

    Set BallLocation to (0, 0, 1000)

    Set Actor Location of BallActor to BallLocation

}

游戏失败逻辑

1. 在Ball蓝图中，当球掉出屏幕或低于一定高度时，触发一个自定义事件，如BallFell。

2. 在关卡蓝图中，捕获BallFell事件，并执行游戏失败逻辑。

// 在Ball蓝图中触发BallFell事件

Event Tick(DeltaTime)

{

    // 获取球的位置

    Set BallLocation to Get Actor Location



    // 检查球是否掉出屏幕

    If (BallLocation.Z < -1000)

    {

        // 触发自定义事件

        BallFell (MyActor)

    }

}



// 在关卡蓝图中捕获BallFell事件

Event BallFell(BallActor)

{

    // 停止背景音乐

    Stop Sound (BackgroundMusic)



    // 播放失败音效

    Play Sound (FailureSound, "None")



    // 显示失败UI

    Set FailureUI to Create Widget (PlayerController, FailureUI)

    Add to Viewport (FailureUI)



    // 重置游戏状态

    Set GameState.GameStarted to False



    // 重置球的位置

    Set BallLocation to (0, 0, 1000)

    Set Actor Location of BallActor to BallLocation

}

游戏UI设计

1. 创建一个新的User Widget蓝图，命名为GameUI。

2. 在GameUI蓝图中，添加一个文本控件，用于显示游戏状态。

3. 在事件图表中，添加一个OnGameStart事件节点，用于在游戏开始时显示提示信息。

// 在GameUI蓝图中显示游戏状态

Event Construct

{

    // 获取文本控件

    Set GameStatusText to Get Widget (GameStatusText)



    // 初始化文本

    Set Text of GameStatusText to "Game Starting..."

}



Event OnGameStart

{

    // 更新文本

    Set Text of GameStatusText to "Use A and D to control the platform"

}

游戏胜利UI设计

1. 创建一个新的User Widget蓝图，命名为VictoryUI。

2. 在VictoryUI蓝图中，添加一个文本控件和一个按钮控件，用于显示胜利信息和重新开始游戏的按钮。

3. 在事件图表中，添加一个OnVictory事件节点，用于在游戏胜利时显示胜利信息。

// 在VictoryUI蓝图中显示胜利信息

Event Construct

{

    // 获取文本控件

    Set VictoryText to Get Widget (VictoryText)



    // 初始化文本

    Set Text of VictoryText to "Congratulations! You won!"



    // 获取重新开始按钮控件

    Set RestartButton to Get Widget (RestartButton)



    // 绑定重新开始按钮的点击事件

    Bind Event (RestartButton, OnClicked, RestartGame)

}



Function RestartGame

{

    // 重新加载当前关卡

    Reload Current Level

}

游戏失败UI设计

1. 创建一个新的User Widget蓝图，命名为FailureUI。

2. 在FailureUI蓝图中，添加一个文本控件和一个按钮控件，用于显示失败信息和重新开始游戏的按钮。

3. 在事件图表中，添加一个OnFailure事件节点，用于在游戏失败时显示失败信息。

// 在FailureUI蓝图中显示失败信息

Event Construct

{

    // 获取文本控件

    Set FailureText to Get Widget (FailureText)



    // 初始化文本

    Set Text of FailureText to "You lost! Try again!"



    // 获取重新开始按钮控件

    Set RestartButton to Get Widget (RestartButton)



    // 绑定重新开始按钮的点击事件

    Bind Event (RestartButton, OnClicked, RestartGame)

}



Function RestartGame

{

    // 重新加载当前关卡

    Reload Current Level

}

总结

通过本节的介绍，我们学习了如何在Unreal Engine中使用蓝图系统进行物理仿真和碰撞检测。我们从物理材质和物理约束的创建与设置开始，逐步介绍了如何在蓝图中设置和管理这些属性。接着，我们探讨了碰撞配置和碰撞检测事件的使用方法，并通过一个简单的弹跳球游戏案例，详细展示了如何将这些技术应用到实际游戏中。最后，我们设计了游戏UI，包括游戏开始、胜利和失败的UI，以提供更好的玩家体验。

希望这些内容对你在Unreal Engine中开发动态交互和逼真效果的动作游戏有所帮助。如果你有任何问题或需要进一步的帮助，请随时查阅Unreal Engine的官方文档或社区资源。