UE4物理模块（三）：碰撞查询

作者：Jerry 2019-04-02

在前一文中介绍了如何在UE4中创建简单碰撞或者直接使用其mesh表示的复杂碰撞：

那么在拿到碰撞之后，就可以进行物理运算，主要是碰撞查询和物理仿真，这里先介绍更为常见的碰撞查询。

最为直观的碰撞查询就是人物的移动物理了，你所控制的人物不掉落地板之外或者碰到障碍物就被阻挡，这其实是碰撞查询在背后起作用，如下动图：


我们也可以让人物直接穿过盒子，如下：


人物的移动物理本身是一块非常多的内容，我在文末会给出一些不错的分析文章，在这里只要知道移动距离是根据初中物理所学s=v*t得到的，v是当前人物的移动速度，而t是移动时长，在游戏里面t是很小的时间片。游戏中并不会有真正的“连续”移动，当t足够小的时候，每次移动量也很小，将人物SetActorLocation到这个小移动量表示的世界坐标里，就可以得到看似连续的移动效果，本质是极小量的瞬移。

在每次计算移动位移时，都会进行碰撞查询，具体是用人物的胶囊体向速度方向进行扫略，它返回的结果是一个比例，如果比例是1.0，那么就可以执行完整的瞬移，而如果比例是0.5，就只能执行一半长度的瞬移，如果是0，就不进行任何移动。那么为何第一张动图被阻挡不能执行完整瞬移，第二张动图就偏偏可以呢？

这与“两方”的碰撞设置有关，碰撞是两个物件碰撞盒相交才会发生的事情，所以这里首先强调两方。碰撞响应总共有三个选项：Ignore,Overlap,Block。顾名思义，Ignore忽略碰撞，Block就是阻挡，而Overlap与Ignore类似，不会产生阻挡，但会产生重合的事件通知。两两组合就有下面的情况（图来自于https://www.unrealengine.com/zh-CN/blog/collision-filtering，也是一篇不错的碰撞查询入门文章）：


其实只要记住两点：

（1）只有两个对象互相Block时，才会真正的被阻挡，其他情况都不会；

（2）只要有一方Ignore，就不会产生Overlap的重合事件；

在编辑器里，选中这个白盒子，在这里配置碰撞信息（Collison Preset，碰撞预设）：


默认是Default，切换成其他的碰撞预设都能看到具体的碰撞响应，但大多都不可编辑（只读），如下图：


只有切成Custom...才可编辑：


我们来分别说下这些配置：

CollisionEnabled决定了碰撞的用途，如下：


NoCollision：如果是这个，那么其他碰撞设置都会被忽略不计，因为不再考虑碰撞了；

Query Only：仅用于查询，不会考虑物理仿真；

Physics Only：仅用于物理仿真，不考虑查询；

Collision Enabled(Query and Physics)：同时用于查询与仿真；

人物的移动物理属于查询，我们选择Query Only就行。

ObjectType决定了物体本身是什么碰撞类型，可选类型如下（也可以在ProjectSettings里面添加，后面会谈到）：


WorldStatic：静态几何物件，如山石，树干等；

WorldDynamic：动态几何物件，如房门，地面可拾取物等；

Pawn：人物或类人的东西，如玩家，野怪；

PhysicsBody：物理体；

Vehicle：载具，如摩托车，飞机等；

Destructible：可破坏物件，如栅栏，窗户等；

ObjectType配置的自由度很高，你也可以把石头配置成载具的ObjectType，只是这样在处理其他物件对它的响应时要绕得过来，一般不会做这种坑人坑己的事情。

碰撞响应决定了该对象对其他碰撞类型的响应，如下图：


仔细看可以发现碰撞响应还会细分成Trace Response与Object Response，个人理解其实差别不大，主要是通道过滤比较方便，直观理解射线检测类的配置成Trace Response，对象移动类的配置成Object Response就可以了。ObjectResponses列举出来的情况正是之前我们谈到的ObjectType的枚举，上图应解释成：白盒子对这几种碰撞类型的对象都是阻挡响应。

我们以第三人称人物为例，他本身碰撞类型是Pawn，如下：



注意我们看的是ObjectType，而不是上面的CollisionPresets。对人物而言，它对WorldStatic的响应是Block：


对于白盒子而言，它自身碰撞类型正是WorldStatic，而对Pawn的响应是Block，如下：


两两的碰撞响应都是Block，所以会发生阻挡。而如果将箱子对于人物的响应换成Ignore，如下：


则人物可以穿过箱子（大家试试看~）。

综上，每个物件的碰撞信息分成两块可配置：

其一，自身的碰撞类型ObjectType；

其二，这个物件对于其他碰撞类型对象的响应；

如果A的ObjectType是AO，B的ObjectType是BO，假定A配置成了Block BO，同时B配置成了Block AO，那么就会形成阻挡响应，彼此不能通过对方。

下面说下如何自定义碰撞类型，在菜单栏里面选择ProjectSettings，如下：


然后在左侧导航这里选择Engine->Collision，如下：


右侧可以新建自定义的ObjectChannels，TraceChannels以及Presets，前面提到过ObjectChannels与TraceChannels的区别主要在于通道的过滤，ObjectChannels还会创建一个同名的ObjectType。

对于ObjectChannels的碰撞响应过滤，我们使用蓝图中这个结点SingleSphereTraceForObjects（C++里面也有对应的函数），如下：


注意到ObjectTypes这里选择要过滤的通道，上图表示只有ObjectType为Pawn或者是PhysicsBody的对象才会被碰撞检测到，其他类型的对象则被忽略。

对于TraceChannels的碰撞，使用的是SingleSphereTraceByChannel这个结点，如下：


注意这里的通道过滤项是TraceChannel，上图表示只有配置成Block Weapon这个Channel的对象才会被检测到（体现在蓝图右侧OutHit输出结果上）。

此外，还有一些直观的理解，当你考虑的是对象移动时发生的碰撞，就用ObjectChannel（一开始UE的叫法是MovementChannels），如Pawn，StaticMesh；若考虑是射线检测时发生的碰撞，就用TraceChannel，如Weapon,Visibility。

举个例子，我们在ObjectChannel里面新加一个名为Pickup（表示地上的可拾取物）的碰撞Channel，如下：


将默认的碰撞响应配置成了Block，以使pickup默认会被其他碰撞类型阻挡（如果不想让人行走时被pickup拦下，可以在去修正某个Pickup对ObjectType为Pawn的响应。

在TraceChannel里面新加一个名为Weapon（表示枪的射线检测）的碰撞Channel，如下：


并将默认响应配置成了Block，即对默认对象类型来说枪射线会被阻挡。

回到编辑器场景窗口，并选中白盒子，查下其碰撞信息，如下：


可以看到TraceResponses和ObjectResponses这里已经多了之前添加的项目了。而且在ObjectType这里可以看到同名的ObjectResponses，如下：


还有一个Presets的自定义没说，回到Project setting这里：


所谓Presets就是碰撞预设，它是将一些常用的碰撞响应配置记录下来，这样以后新添一个对象时，就不用自己选择Custom，然后逐一勾选对不同ObjectType的响应了。比如这里我们配置一下Pickup的响应如下：


这样就可以看到PickupPreset最下面一行多了新加项（这里UE有一个UI上面的BUG，右侧的滚动条在第一次打开ProjectSetting是不会显示，也就无法向下滚动，这时只要再单击下Preset就可以了）。


这样我们就可以一键配置想要的碰撞信息了：


这里稍稍提到了LineTrace的蓝图配置，打算再分出一章详细说下蓝图里面的各种Trace，也是属于碰撞查询这个门类，就放到碰撞查询（下）里面说。

补一下UE移动这块非常好的文章：

《Exploring in UE4》移动组件详解[原理分析]
UE4的移动碰撞
UE4人物移动同步算法

作者：Jerry
专栏地址：https://zhuanlan.zhihu.com/p/60840943

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