🙇🏼 🔀 👩‍👦 在虚幻引擎中创建交互式草 🙆🏿 🍻 🆕

直到最近，游戏中的草通常通过地面上的纹理来表示，而不是通过渲染单个茎来表示。但是随着铁的力量的增加，渲染草成为可能。在《 地平线零黎明》和《塞尔达传说：旷野之息》等游戏中可以看到这种渲染的绝佳示例。在这些游戏中，玩家可以在草地上漫游，更重要的是，草地可以响应玩家的动作。

幸运的是，创建这样的系统并不是很困难。实际上，本文将教您这一点！在本教程中，您将学到以下内容：

使用场景捕捉和粒子系统创建矢量场
根据向量场弯曲玩家的草

注意：本教程假定您已经了解使用虚幻引擎的基础知识。如果您不熟悉虚幻引擎，请查看我们的面向初学者的虚幻引擎教程系列，共十部分。特别是，请查看“ 粒子系统”教程，以了解如何在本教程中使用Cascade。

注意：本教程是有关使用渲染目标的三个教程系列的一部分：

第1部分：使用渲染目标进行绘图
第2部分：可变形的雪
第3部分：互动草

开始工作

让我们首先下载本教程的资料（您可以从此处下载）。解压缩它们，转到InteractiveGrassStarter并打开InteractiveGrass.uproject 。您将看到一小片草地，这将是本教程的主题。我还创建了一个小部件来显示场景捕获的渲染目标。

在开始之前，您应该学习有关在雪中创建足迹的教程，因为我将跳过一些信息。值得考虑的是，本教程中也使用了捕获和投影。为了节省时间，我准备了一个蓝图捕获，类似于雪中轨道上的教程中的蓝图。

首先，让我们看一下创建交互式草的另一种方法。最常见的方法是将玩家的坐标转移到草料上，并使用球形蒙版将草从玩家处弯曲到一定半径。

尽管这种方法非常好，但是当我们想在草地上添加更多参与者时，这种方法就无法很好地扩展。对于添加的每个角色，都必须向材质添加另一个坐标参数和一个球形蒙版。一种更可扩展的方法是使用矢量场 。

什么是向量场？

向量场只是一个纹理，其每个像素对应一个方向。如果您以前使用过流图，则它们是相似的。但是，我们将使用“ 世界位置偏移”接触来移动顶点，而不是移动UV。与使用球形掩模的解决方案相比，要获得弯曲方向，材料只需对矢量场采样一次即可 。

让我们找出如何在纹理中保存方向。看一下这个网格：

假设红点是我们要移动的对象。如果将其移动到右下角，那么哪个矢量将表示该移动？如果您回答（1，1） ，那么您是对的！如您所知，您还可以将矢量表示为花朵，从而将其保存在纹理中。让我们将此向量插入虚幻颜色选择器中，看看它返回什么颜色。

如您所见，方向（1、1）返回黄色。这意味着，如果我们想沿正XY轴的方向弯曲草，则必须使用此纹理颜色。现在让我们看一下所有向量的颜色。

右下角的正方形看起来非常好，因为它的两个轴上都有渐变。这意味着我们可以将任何矢量存储在该象限中作为颜色，因为每个矢量都有唯一的颜色。

但是其他三个象限存在问题。我们沿一个轴只有一个梯度，或者根本没有梯度。这意味着几个矢量将具有相同的颜色。例如，我们无法区分向量（-1，1）和（0，1） 。

这三个象限的每个矢量没有唯一的颜色，因为我们只能使用0到1的值表示颜色。但是，这三个象限使用此范围之外的负值。

解决方案是重新分配向量，以使它们都适合从0到1的间隔。这可以通过将向量乘以0.5并加上0.5来完成 。这是我们得到的可视化效果：

现在，每个向量都有唯一的颜色。当需要将其用于计算时，我们只需将其重新分配回-1到1的间隔即可。以下是几种颜色，以及重新分配后的相应方向：

（0，0）：负的X和Y
（0.5、0.5）：无动作
（0，1）：负X和正Y
（1，0）：正X和负Y

现在让我们学习如何在虚幻引擎中创建矢量场。

创建矢量场

与在雪中创建痕迹不同，我们将不执行对象形状的捕获。相反，我们将使用画笔在渲染目标上进行绘制。这些将只是所选矢量场的图像。我称它们为方向刷 。

除了使用钝器在渲染目标上绘制外，我们还可以使用粒子。粒子将显示方向笔刷并从播放器发出。要创建矢量场，我们只需要使用场景捕获并仅捕获粒子即可。这种方法的优点是创建跟踪非常简单。另外，它使您可以轻松管理属性，例如轨道的存储时间及其大小。此外，粒子会创建临时的持久性痕迹，因为它们在离开捕获区域并返回到捕获区域之后才存在。

以下是一些我们可以使用的定向画笔的示例，以及它们对草的影响。请注意，在下面的示例中，粒子是不可见的。

首先，让我们创建一个显示方向笔刷的材质。

创建指导材料

有两种创建方向笔刷的方法：

数学：方向和形式设置在材料内部。它的优点是它不需要第三方软件，并且对于简单的表单很方便。
法线贴图转换：创建所需方向和形状的法线贴图。要将地图转换为合适的矢量场，我们只需删除蓝色通道即可。这种方法的优点是您可以轻松地创建复杂的形状。下面是一个很难在数学上创建的画笔示例。

在本教程中，我们将在数学上创建画笔。转到“ 材料”文件夹并打开M_Direction 。请注意，为此材质选择了阴影模型“不发光” 。这很重要，因为它允许捕获场景以捕获粒子而不影响它们。

为了不复杂，我们将创建一种材质，该材质将导致草从粒子中心移开。为此，请创建以下方案：

现在我们需要重新分配。为此，添加选定的节点并按如下所示连接所有内容：

现在，让画笔呈圆形。为此，添加选定的节点：

RadialGradientExponential控制圆圆周的大小和清晰度。将其乘以“ 粒子颜色”可以使您控制粒子系统中粒子的不透明度。我将在下一部分中对此进行详细讨论。

这是刷子的样子：

单击“ 应用”，然后关闭材料。现在我们已经创建了材料，现在该着手构建一个粒子痕迹系统了。

创建粒子跟踪系统

转到ParticleSystems文件夹并打开PS_GrassTrail 。为了节省时间，我已经创建了所有必需的模块。

以下是每个模块如何影响草足迹的方法：

生成：创建频率会影响轨道的平滑度。如果轨道看起来是断断续续的，那么您应该增加创建的频率。在本教程中，我们将保留默认值（20）。
生命周期：直到草地恢复其原始状态的路径的生命周期
初始大小：迹线大小
使用寿命内的颜色：由于我们在材质中使用了“粒子颜色”，因此您可以在此处控制不透明度。您还可以更改Alpha曲线以控制音轨的消失。例如，您可以选择线性消失，缓和和/或缓和。在本教程中，我们将保留默认设置，即线性损耗。
锁定轴：用于将粒子引向场景捕获
初始旋转：用于确保粒子沿正确的轴定向（更多信息，请参见下文）

首先，我们需要设置材料。选择“ 必需”模块，并将“ 材质”设置为M_Direction 。 还将“ 排序模式”设置为“ PSORTMODE年龄最短” 。

此排序模式使您可以在旧粒子上渲染新粒子。如果不这样做，则不是新的，而是旧的粒子会影响草。

接下来是跟踪的持续时间。选择Lifetime模块，并将Constant设置为5 。因此，跟踪将在五秒钟内消失。

现在，让我们继续走线的大小。选择初始大小模块，并将常量设置为（150，150，0） 。因此，每个粒子将覆盖150×150的面积。

现在我们需要使其朝捕获场景的方向看。由于场景是从上方捕获的，因此粒子应朝Z轴正方向看，为此，请选择“ 锁定轴”模块并将“ 锁定轴标志”设置为Z。

最后，我们需要设置粒子的旋转。当前，画笔颜色与它们表示的方向不对齐。发生这种情况是因为默认情况下，将粒子系统旋转90度。要解决此问题，请选择“ 初始旋转”模块，并将“ 常量”值设置为-0.25 。这会将粒子逆时针旋转90度。

这就是粒子系统所需要的，所以让我们关闭它。

接下来，我们需要将粒子系统附加到应该创建轨迹的对象上。就我们而言，我们需要将其附加到玩家的角色上。

附着粒子系统

转到“ 角色\模特”，然后打开BP_Mannequin 。接下来，创建Partice System组件并将其命名为GrassParticles 。

接下来，我们需要定义一个粒子系统。转到“详细信息”面板，然后将“ 粒子\模板”设置为PS_GrassTrail 。

如果玩家可以看到游戏中的轨迹，那将很奇怪，因此值得将其隐藏。为此，请启用“ 渲染\所有者看不见” 。

由于粒子系统已附加到播放器（所有者）上，因此播放器将看不到它，但其他所有对象均可见。

单击“ 编译” ，然后单击“ 播放” 。请注意，粒子不会出现在播放器的相机上，而是显示在渲染目标上。

到目前为止，场景捕获已设置为捕获所有内容 。显然，这不适合我们，因为只有粒子会影响草。在下一节中，我们将学习如何仅捕获粒子。

粒子捕捉

如果现在捕获粒子，我们将在没有粒子的区域执行不必要的弯曲。这是因为渲染目标的背景色是黑色。发生弯曲是因为黑色表示向负XY轴移动（重新分配之后）。为了使空白区域不包含运动，我们需要使背景目标渲染（0.5，0.5，0） 。最简单的方法是创建一个巨大的平面并将其附加到播放器上。

首先，为背景创建材料。返回到内容浏览器并打开Materials \ M_Background 。然后将常数（ 0.5，0.5，0 ）与发射颜色相连。

注意：与粒子材质一样，我们捕获的任何材质都必须具有未照明的着色器模型。

单击“ 应用”，然后关闭材料。返回到BP_Mannequin ，然后创建一个新的Plane组件。将其命名为Background 。

接下来，设置以下属性：

位置： （0，0，-5000）。我们将平面放置得太低，使其不与任何粒子重叠。
比例尺： （100，100，1）。因此，我们缩放到足以覆盖整个捕获区域的大小。
材质： M_背景

与粒子一样，如果玩家看到下面有一个巨大的黄色飞机，那将很奇怪。若要隐藏它，请启用“ 渲染\所有者看不见” 。

现在我们已经设置了背景，是时候捕获粒子了。我们可以通过将粒子系统添加到场景捕获的仅显示列表中来做到这一点。这是将捕获场景捕获的组件列表。

使用仅显示列表

在我们可以将其添加到仅显示列表之前，我们需要一种方法来获取所有影响草的参与者。获得它们的一种方法是使用标签。标签是可以分配给参与者和组件的简单字符串。然后，您可以使用“ 使用标签获取所有演员”节点来获取所有具有相应标签的演员。

由于玩家的演员必须影响草地，因此他需要标签。要添加标签，请单击“ Class Defaults”按钮。然后在Actor \ Tags中创建一个新标签，并将其命名为GrassAffector 。

由于只能将组件转移到仅显示列表，因此我们需要向影响草的组件添加标签。选择GrassParticles组件，然后在“ 标签”部分添加一个新标签。也将其命名为GrassAffector （不必使用此标签）。对Background组件重复相同的操作。

现在，我们需要将影响草的组件添加到场景捕获的仅显示列表中。单击编译，然后关闭BP_Mannequin 。然后打开Blueprints \ BP_Capture 。转到事件BeginPlay并添加突出显示的节点。还要确保已连接标记的引脚。

该电路将循环所有具有GrassAffector标签的参与者。之后，她将检查演员是否具有带有此标签的组件，并将其添加到仅显示列表中。

接下来，我们需要告诉场景捕获仅使用仅显示列表。选择SceneCapture组件，然后转到“ 场景捕获”部分。将原始渲染模式设置为使用ShowOnly列表 。

单击编译，然后关闭蓝图。如果单击“ 播放” ，您将看到渲染目标现在仅捕获粒子和背景平面。

在下一节中，我们将达到预期的效果。是时候教草弯曲了！

弯曲草

首先，我们需要在草地上投影渲染目标。转到“ 材料”文件夹并打开M_Grass 。然后创建如下所示的节点。将纹理设置为RT_Capture 。

由于我们以0到1的间隔重新分配颜色，在使用它们之前，我们需要以-1到1的间隔重新分配颜色。为此，请添加突出显示的节点：

现在我们有了弯曲方向，我们需要一些方法来沿该方向旋转草。幸运的是，有一个名为RotateAboutAxis的节点。让我们来创建它。

让我们从NormalizedRotationAxis接触开始。顾名思义，这是顶点将绕其旋转的轴。要进行计算，我们只需要弯曲方向为（0，0，-1）的向量积即可。为此，我们需要添加选定的节点：

我们还需要指定RotationAngle ，即顶点相对于旋转点的旋转量。默认情况下，该值应介于0和1之间，其中0为0度，而1为360度。要获得旋转角度，我们可以使用弯曲方向的长度乘以最大旋转。

乘以最大旋转0.2将意味着最大旋转角度为72度。

计算PivotPoint有点困难，因为单个草网包含多个茎。这意味着我们不能使用“ 对象位置”节点之类的东西，因为它将为所有草茎返回单个点。

理想情况下，您应该使用第三方3D编辑器将枢轴点保存在UV通道内。但是对于本教程，我们只是近似枢轴点。这可以通过从上向下移动到某个偏移量来完成。