UE Crowds

November 4, 2024About 8 min

UE Crowds

最近在项目中做了人群相关的功能，这篇文章记录一下相关的实现。人群主要分为两类：

交互：Mass System
表演：Niagara + Billboard

这两个方案都会使用到VAT技术，可以看这篇文章，对VAT技术有详细的讲解。同时也制作了一个小小的示例工程：CrowdsLab

Technical Choice

为什么最终选择这几个方案，这是几个方案的简单分析。最开始想直接使用Actor来实现一个人，其中只包含了一个骨骼网格组件和动画蓝图。但是发现需要对每个人都做行为树的处理，还需要编写一些额外的功能，如避让功能，LOD功能等。

后面发现UE官方示例CitySample中有人群实现的解决方案：Mass System。各个功都有实现，同时也做了一定一下性能上的对比：

使用Actor实现人群，每个Actor只是简单播放行走动画，并且让Actor随机移动。

使用Mass System，同时开启VAT的Lod规则。同时人群中的人含有避让，路径行走等功能。

这一对比就决定使用Mass System来做人群。

同时还有一个需求：大数量的人群，不可交互，只做表演。我们也预先设想了三个方案，同时也对三个方案做了性能测试：

粒子系统的帧率基本没有变化，所以最终选择用粒子系统。

Interactive NPCs

具体怎么使用 Mass System 这里就不做介绍，可以看这篇教程 Your First 60 Minutes with Mass，跟着做一遍就大概知道怎么用。做出来效果如下：

该效果可以在示例工程：/All/Game/Maps/MassSample中看到。

再配合看这两篇文章MassGameplay Overview，MassEntity Overview，可以了解到这个系统的框架。它其实就是一个ECS系统。之前有写过这个系统的简单介绍。

下面主要记录一下在实现过程中遇到的问题和重点。

Movement Styles

简单描述一下这个配置的逻辑，在行人每次发起寻路请求时，会根据状态树上配置的移动方式来计算最后移动的速度，这里面有一个随机的速度配置，在Desired Speeds数组中随机出一个速度配置。

但是这个功能是有问题的，因为这里配置的参数是FMassMovementParameters，这个参数在系统初始化时，并没有成功的注册到实例化出来的FMassMovementParameters中。所以需要在初始化时，复制一下参数即可。重写：UMassMovementTrait::BuildTemplate方法即可：

void UMassNPCMovementTrait::BuildTemplate(FMassEntityTemplateBuildContext& BuildContext, const UWorld& World) const
{
        FMassEntityManager& EntityManager = UE::Mass::Utils::GetEntityManagerChecked(World);

        BuildContext.RequireFragment<FAgentRadiusFragment>();
        BuildContext.RequireFragment<FTransformFragment>();

        BuildContext.AddFragment<FMassVelocityFragment>();
        BuildContext.AddFragment<FMassForceFragment>();

        const FMassMovementParameters MovementValidated = Movement.GetValidated();
        const FConstSharedStruct MovementFragment = EntityManager.GetOrCreateConstSharedFragment(MovementValidated);
        BuildContext.AddConstSharedFragment(MovementFragment);
}

当然也可以直接修改引擎中的UMassMovementTrait文件，我也向官方提交了PR：https://github.com/EpicGames/UnrealEngine/pull/12457。

NPC Actor

在NPC的实例上需要添加转向同步特质，在上面那篇文章中没有提到：

可以查看示例工程：/All/Game/Data/DA_MassPuppetEntityConfig。
在CitySample中路人使用了MetaHuman并且全身是可以通过不同的部件拼接而成。通过设置领导者姿势，来播放动画。

实现过程中遇到了，在切换显示静态模型时，Actor并不会被隐藏。因为在UMassRepresentationActorManagement::SetActorEnabled这方法中，它只是单纯的关闭了Tick和碰撞。如果需要隐藏Actor需要重写一下该方法。

Instance Mesh

当NPC离主角远时，NPC会被渲染成示例网格，设置在MassEntityConfigAsset->Mass Movable Visualization Trait中，如下图：

Warning

值得注意的是：如果使用模块化角色，这里配置的mesh就需要多个静态网格。同时在导出VAT的静态模型时，需要把所有骨骼模型的骨骼统一，这样导出来的静态模型才会有相对位置。比如说：人物的衣服，身体，头和头发都需要是统一成身体的骨骼。

如下图：

在CitySample中并没有动画贴图导出工具，所以我们猜测人物模块化静态模型有可能是DDC软件导出的。如果是需要在引擎中导动画贴图，那么就需要统一骨骼。

CitySample中在Mass中随机静态模型的逻辑在CrowdVisualizationFragment文件中，这是一个监听处理器，在添加了指定组件到实体上后，就会触发该处理器。

Instance Animation

在Mass中更新静态模型的动画信息，最终就是触发的InstancedMeshComponent->BatchUpdateInstancesData方法去更新实例的自定义数据，然后更新VAT相关的数据。VAT执行播放动画及播放原理可以看这个。

Mass中一个实体对着IMC中的一个实例，Mass中对实体的IMC进行了封装，更新动画自定义数据用：

FMassInstancedStaticMeshInfo::AddBatchedCustomData<FAnimToTextureAutoPlayData>(PlayData, LODSignificance, PrevLODSignificance, NumFloatsToPad);

使用一个处理器UVertexAnimProcessor来控制每个实体播放的动画，动画的切换可以在该处理器自定义规则进行更改，比如待机和移动动画的切换，可以使用实体的速度进行控制：

float Speed = VelocityFragment.Value.Length();
VertexAnimInfoFragment.AnimationStateIndex = Speed >= VertexAnimInfoFragment.SpeedThreshhold ? VertexAnimInfoFragment.RunAnimIndex : VertexAnimInfoFragment.IdleAnimIndex;

在示例工程中有对应的实现：/All/Game/Maps/MassSample_VAT_NPC

值得注意的是该处理器同样可以更新Actor中的动画蓝图，使用FActorFragment获取即可操作。

Smart Object

人群中某些人可以与场景中的一些静态物体进行交互，可以使用Smart Object来做静态物体。

Warning

ZoneGraph和SmartObject的结合使用现在还有bug。在打包的版本中会crash。详细可以看这个帖子：https://udn.unrealengine.com/s/question/0D54z00008E7bo2CAB/crash-occureed-after-packaging-with-using-smartobject-and-massair。问题是在版本中路径信息没有了，猜测是在序列化时出现了丢失的问题。报错点如下：

解决方案可以是在使用SmartObject的NPC上直接使用UE传统的导航模式。