Прогулка по сцене 3DGS: поддержка коллизий

LCC4Unreal поддерживает динамическую загрузку данных коллизий, поэтому персонаж может свободно передвигаться и взаимодействовать в мире 3DGS.

Предварительные требования

Коллизии опираются на файл коллизий, поставляемый вместе с данными, и требования различаются по форматам:

Для .lcc и .lcc2 плагин проверяет поставляемый с данными файл коллизий в порядке collision.lci → collision.bin → data/mesh/*.ply и, если ни одного из них нет, выводит предупреждение и отключает коллизии.

Одиночные форматы (.sog / .spz / .ply) сами по себе не содержат данных коллизий. В редакции Pro сетка коллизий может быть автоматически получена из гауссиан, см. Автоматическая генерация коллизий для одиночных моделей; в бесплатной редакции коллизии нужно строить вручную.

После загрузки данных используйте HaveValidCollisionData(), чтобы убедиться, что текущие данные содержат пригодные данные коллизий.

Примечание: collision.lci требует экспорта из LCC Studio v1.6.1 или выше; данные, экспортированные более ранними версиями, используют collision.bin.

Механизм загрузки

Данные коллизий хранятся в пространственных блоках так же, как данные рендеринга. Плагин не загружает все коллизии сразу: он загружает только блоки в пределах определённого диапазона вокруг камеры и динамически подкачивает и выгружает их по мере движения камеры.

Camera position changes
      │
      ▼
Compute the set of collision chunks that should be loaded in range
      │
      ▼
Compare with the previous set ── same ──▶ skip, do nothing
      │ different
      ▼
Load the new chunks → hand them to the physics system for baking → generate collision bodies

Несколько замечаний по реализации:

• Диапазон загрузки управляется параметром Max Load Collision Distance(m), и области за этой дистанцией коллизий не имеют
• Первая загрузка синхронная, что не даёт персонажу провалиться сквозь землю до готовности коллизий; все последующие обновления асинхронные и не блокируют основной поток
• Есть ограничение частоты, поэтому при непрерывном движении камеры коллизии не перестраиваются каждый кадр
• Когда набор видимых блоков не изменился, обновление пропускается, поэтому небольшие перемещения на месте не вызывают перестроения
• Расчёт ведётся только по основной камере, и SceneCapture в загрузке коллизий не участвует

Преимущества

• Расход памяти зависит только от диапазона загрузки, а не от общего объёма данных, поэтому коллизии работают и в больших сценах
• Количество тел коллизий, которые должна обрабатывать физическая система, всегда остаётся под контролем и не замедляет расчёт физики при росте сцены

Издержки и способы их избежать

Загрузка всех коллизий за один проход

Большинство перечисленных издержек возникает из-за динамической подкачки и выгрузки во время выполнения. Если размер сцены ограничен и памяти достаточно, увеличьте Max Load Collision Distance(m) так, чтобы он покрывал всю сцену, и тогда все коллизии будут построены за один проход при загрузке данных.

Подкачка и выгрузка блоков коллизий во время выполнения исчезают, и ни одна из проблем из таблицы выше не возникает: провал сквозь землю, отсутствие коллизий после телепортации, рывки при движении и постоянное перестроение навигации. Особенно рекомендуется при работе с системой навигации.

Плата за это — более долгая загрузка при запуске и постоянный расход памяти, равный объёму коллизий всей сцены. Чтобы оценить применимость, посмотрите Collision Data Usage в stat xgrids и убедитесь, что расход памяти после полной загрузки приемлем.

Включение

LCCComponent->SetLCCCollisionEnable(true);

Либо отметьте bEnableCollision в панели Details.

Включение коллизий LCC в панели Details

Динамические коллизии персонажа в сцене LCC

Проверка

В настройках режима отображения выберите коллизии игрока или коллизии видимости, чтобы увидеть, включены ли коллизии.

Проверка тел коллизий в режиме коллизий игрока или коллизий видимости

Связанные свойства

Настройка состояния включения коллизий и максимальной дистанции загрузки

Автоматическая генерация коллизий для одиночных моделей (возможность редакции Pro)

Одиночные модели (.ply / .spz / .sog) сами по себе не содержат данных коллизий. Плагин выводит сетку коллизий из самих гауссиан, кеширует её рядом с моделью как <имя>.collision.ply и затем переиспользует через существующий путь загрузки коллизий PLY.

Это возможность редакции Pro: генерация происходит только после регистрации App Key, см. Редакции и лицензирование. Без лицензии сетка коллизий не генерируется, и коллизии нужно строить вручную по разделу Ручной способ без автоматической генерации.

Шаги

1. Отметьте bEnableCollision в панели LCC Actor.
2. Загрузите одиночную модель (.ply / .spz / .sog).
3. При первой загрузке начинается состояние Generating, и сетка коллизий генерируется на месте; это занимает от нескольких секунд до нескольких минут в зависимости от объёма данных. По завершении состояние переходит в Loaded, а рядом с моделью записывается <имя>.collision.ply.
4. При повторной загрузке той же модели, если файл кеша существует, состояние сразу становится Loaded, минуя генерацию.

После включения коллизий при первой загрузке одиночной модели в правом нижнем углу показывается подсказка о генерации сетки коллизий

Состояние генерации и коллизий можно запросить через GetCollisionState() или подписаться на событие OnCollisionStateChanged; значения см. в ULCCComponentBase — Запрос состояния.

Совет: чтобы избежать генерации во время выполнения, распространяйте или упаковывайте готовый файл <имя>.collision.ply вместе с моделью — во время выполнения плагин, обнаружив кеш, сразу переиспользует его.

Совет: в упакованной игре при генерации коллизий нет встроенной подсказки интерфейса. Чтобы сообщить игроку «идёт генерация коллизий», подпишитесь на состояние Generating события OnCollisionStateChanged и покажите подсказку сами.

Совет: при сбое генерации состояние переходит в Failed; причину см. в Output Log. Выключение и повторное включение коллизий позволяет повторить попытку. Чтобы снова проверить процесс генерации, сначала удалите файл кеша .collision.ply рядом с моделью.

Ручной способ без автоматической генерации

Если нужно полностью контролировать форму коллизий или данные не подходят для вывода, можно не включать автоматическую генерацию и построить коллизии в сцене самостоятельно:

• Blocking Volume: соберите из блокирующих объёмов движка землю, стены и другие области, которые должны препятствовать движению. Подходит для правильных форм и обходится дешевле всего
• Приблизительный меш: разместите меш, совпадающий по форме с 3DGS, и включите его коллизии. Подходит для сцен со сложными формами. Этот меш может повторно использовать прокси-меш, достаточно изменить его пресет коллизий на блокирующий

Оба ручных способа не связаны с механизмом загрузки коллизий LCC, не зависят от CollisionLoadMaxDistance и не подкачиваются и не выгружаются при движении камеры.

Обрезка областей коллизий

Коллизии можно обрезать вместе с объёмами обрезки и секущими плоскостями, чтобы диапазон коллизий совпадал с отображаемым изображением. По умолчанию объёмы обрезки влияют только на рендеринг: обрезанная область исчезает с изображения, но коллизии в ней сохраняются, и персонаж натыкается на невидимую стену. После включения обрезки коллизий коллизии тоже удаляются в обрезанной области.

Шаги

1. По разделу Редактирование сцены добавьте и настройте объём обрезки или секущую плоскость у LCC Actor и убедитесь, что изображение обрезано как ожидается.
2. Отметьте Включить коллизии (bEnableCollision) в панели LCC Actor.
3. Отметьте в панели Clip Collision — коллизии сразу обрезаются по объёму обрезки, и в обрезанной области тела коллизий больше не создаются.

На рисунках ниже каркас коллизий до и после включения обрезки коллизий сравнивается в режиме отображения «коллизии видимости». При выключенной обрезке коллизии покрывают всю область:

Без отметки «Clip Collision»: каркас коллизий покрывает всю область

После включения коллизии внутри объёма обрезки удаляются вместе с рендерингом:

С отметкой «Clip Collision»: коллизии в обрезанной области удалены вместе с изображением

Совет: для обрезки коллизий нужно сначала включить коллизии; она действует и для коллизий, автоматически сгенерированных для одиночных моделей.

Запрос состояния коллизий и события

Можно запросить текущее состояние коллизий или подписаться на его изменение для таких сценариев, как «выпускать персонажа только после готовности коллизий» или «показывать прогресс во время генерации»:

• GetCollisionState() возвращает текущее состояние: NoCollision (выключено или нет модели) / Generating (для одиночной модели идёт генерация сетки коллизий) / Loading (коллизии рядом с камерой загружаются или проходят cook) / Loaded (коллизии рядом с камерой готовы) / Failed (предоставить невозможно).
• Событие OnCollisionStateChanged вызывается при смене состояния, что позволяет включать перемещение персонажа только после Loaded или показывать подсказку при Generating.

Полный интерфейс и соглашения об использовании см. в ULCCComponentBase — Запрос состояния.

Совет: Loaded означает готовность коллизий рядом с камерой, а не наличие коллизий у всей модели — коллизии постоянно подгружаются потоково по мере движения камеры. Если нужно только «не проваливаться под ногами», достаточно дождаться Loaded; если нужны коллизии вдали, увеличьте дистанцию загрузки.

Замечания

• После включения коллизий можно использовать LineTrace самого движка UE для трассировки лучей по телам коллизий, и диапазон трассировки также ограничен диапазоном загрузки
• Память, занятую данными коллизий, можно посмотреть в Collision Data Usage у stat xgrids, время обновления — в Update Collision, а значение показателей см. в Параметрах производительности