UE4物理位置偏差小记两则

UE4的运动模拟在使用过程中有时会出现位置不在预期的情况。

虽然并不是会造成很大的问题,但是在需要使用精确位置的时候就会出现一些偏差。

抛体运动

在不使用物理模拟移动物体时,包括SetActorLocation的sweep,都会使用到UPrimitiveComponent::MoveComponentImpl进行移动。sweep的好处是移动的结果会保证不会有穿插。

但是这种运动方式在快速移动时会有一点小问题,就是它在作碰撞回避之后的位置并不是完全贴紧目标碰撞体表面的。

主要原因是在发生碰撞后的PullBackHit中:

static void PullBackHit(FHitResult& Hit, const FVector& Start, const FVector& End, const float Dist)
{
    const float DesiredTimeBack = FMath::Clamp(0.1f, 0.1f/Dist, 1.f/Dist) + 0.001f;
    Hit.Time = FMath::Clamp( Hit.Time - DesiredTimeBack, 0.f, 1.f );
}

之后执行位置回退时,会使用这个计算的Time

NewLocation = TraceStart + (BlockingHit.Time * (TraceEnd - TraceStart));

也就是说,如果你是在进行子弹模拟的话,这个回避之后的位置有可能离碰撞表面会比较远。

这个时候使用返回的HitResult中的ImpactPoint或者Location反而更加接近一些。

骨骼位置

对于依赖于动画更新的骨骼而言,其物理体的位置与其渲染位置是会存在一个微小的偏差的。如果项目中使用了一些特定的优化的话,这个偏差可能会被放大。在使用的时候需要注意。

取到的位置不在预期点主要由以下两个函数引发:

UpdateKinematicBonesToAnim

当我们调用USkinnedMeshComponent::GetBoneTransform的时候,其实并不是去取物理世界中取骨骼的位置。我们取到的结果决定于两个值,一个是当前的ComponentToWorld,另一个是缓存的GetComponentSpaceTransforms。

而GetComponentSpaceTransforms本身是一个维护的双缓冲系统,其更新依赖于USkinnedMeshComponent::FlipEditableSpaceBases。

也就是说,在实际更新过程中,这两者有一个过期就会导致出现偏差。

实际去更新物理位置的逻辑在USkeletalMeshComponent::UpdateKinematicBonesToAnim中能够找到。

作一个简单的测试,在USkeletalMeshComponent::UpdateKinematicBonesToAnim中直接return。然后在运行时使用pvd连接引擎,你会发现移动角色之后,骨骼在物理世界的位置并没有发生移动。此时渲染的位置却已经移动了。

setKinematicTarget

在UpdateKinematicBonesToAnim中还有另一个可能会影响到实际使用的更新,就是setKinematicTarget,如果在移动骨骼的时候没有设置Teleport的话,就会使用这个函数进行物理设置。

按照[ Physx的文档 ]描述,这里面其实有个类似缓存的机制

The move command will result in a velocity that will move the body into the desired pose. After the move is carried out during a single time step, the velocity is returned to zero. Thus, you must continuously call this in every time step for kinematic actors so that they move along a path.
This function simply stores the move destination until the next simulation step is processed, so consecutive calls will simply overwrite the stored target variable.
The motion is always fully carried out.

也就是说,“真实”的物理位置会在下一次模拟之后才会更新。

安全的获取方式

要“正确”的取到想要的位置,只要使用bodyinstance的GetUnrealWorldTransform就可以了。其中第二个参数bForceGlobalPose就是区分是否取setKineMaticTarget的位置。

如果是要渲染位置,还是用GetBoneTransform就可以。

总结

由于引擎其实是按帧模拟的,更多的时候,位置偏差其实发生在更新次序问题上。

所以除非在特殊情况下,还是不要在意比较好……

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