『部分工程文件点我下载』
『知乎转载链接』
『有点相关的Unreal Circle演讲』
Summary
因为本文涉及到的内容比较广,关于Niagara最基础的一些部分比如怎么新建、怎样添加使用模块就不详细说明了,没用过的同学可以先看一下Epic官方文档的介绍:
Niagara核心概念
和贾越同学的系列教学直播:
https://www.bilibili.com/video/av73602807
本次工程效果:
为了实现海浪拍到岩石上激起千层浪的感觉,我们可以看到有几个表现上的关键点
- 在岩石附近生成水花
- 水花激起的时机和位置与海水的流动匹配
- 出射速度受到海水运动和石头表面的撞击情况影响
- 激起后水花的体积感
海面的模拟 – Gerstner Waves
游戏里模拟海水的途径是一门艰深的课题,本文就不多涉及了。这里为了制作需要,介绍一下相对直观实用的Gerstner Waves。
在流体动力学中,Gerstner Waves是周期表面重力波的欧拉方程方程的精确解。它计算机图形技术之前很久就出现了,用来描述不可压缩流体的表面波动。
单一Gerstner Wave材质应用在一个平面上的效果如图:
数学时间
我们可以看到每一个点不止有Z轴方向的运动,也有XY轴的运动。并且这不是一个简单的sin波而是带有‘浪尖’的波形,这些都是Gerstner Wave的重要特征。
因为篇幅原因这里就不具体说公式了,本节末尾提供了我做好的材质节点可以直接下载取用。详细算法可以参考:
Chapter 1. Effective Water Simulation from Physical Models
https://developer.download.nvidia.com/books/HTML/gpugems/gpugems_ch01.html
简单说来,定义一个波形的属性有:
[高度, 前进方向, 波长, 陡峭度]
我们定义相位φ
φ = 方向 ⋅ 位置 / 波长 + 频率 * 时间
其中
频率 = sqrt(重力 * 2π / 波长)
那么以
z轴偏移 = 高度 * sin(φ)
xy轴偏移 = 陡峭度 * 高度 * 方向 * cos(φ)
的形式去移动海面的顶点,顶点会沿着椭圆绕圈(左图),一系列的顶点组合在一起就会形成具有浪尖的波形。
引擎内实现
在引擎里的实现可以用HLSL写在Custom节点里,你也可以选择用节点连。执行效率上,节点连出来的公式和HLSL代码没有区别。
材质函数 MF_GerstnerWave
核心部分:
float3 d = float3(sin(DirectionInDegrees * 0.0174533), cos(DirectionInDegrees * 0.0174533), 0); // 为了控制方便,输入并不是一个向量而是角度,这里转换一下
float w = 6.2831854 / L;
float theta = sqrt(6.2831854 * Gravity / L); // 由波长算出频率
float q = Stiffness / (Amplitude * w); // q是控制浪尖陡峭度的系数
float phase = dot((w * d).xy, WorldPosition.xy) – theta * Time; // 喂给cos和sin的相位
float3 offset = float3(q * Amplitude * d.xy * cos(phase), Amplitude * sin(phase)); // 照抄上面公式
这部分我放在了BlueprintUE.com里,点下面链接直接把节点复制粘贴到UE材质编辑器里就可以得到图上的节点:
https://blueprintue.com/blueprint/tt5p124n/
波形叠加
显然,一条波并不能说非常炫酷,Gerstner Wave的典型做法是把多条波叠加在一起。上面提到每条波可以控制的变量有:[高度, 前进方向, 波长, 陡峭度]
要合并多个波形,首先考虑的是波长,因为能组合的波长数量有限(8个已经很多了),我们无法完全参照真实世界的海洋数据,只能尽可能利用能付出的资源。由于波长相似的wave在叠加时看起来更有错综复杂的动态表现,我们可以在输入参数里首先给一个波长的中值LengthMedian,然后让不同wave的波长围绕这个中值变化。这样只要保留所有wave的波长与LenghMedian的比例,就可以通过改变LengthMedian来调整整个海洋的波浪大小:
在定义一组waves的结构FGerstnerWavesParameters中,美术可以在海洋的蓝图Actor上直接填写LengthMedian。
接下来,美术可以手动填写各个wave和LengthMedian的比例,也可以像我一样偷懒,填一个LengthMultiplierRange然后随机选取范围内的比例,在场景里拖动Seed直到随出一个好看的组合。
类似的方法同样适用于高度, 前进方向, 陡峭度。要注意的是,wave的高度和波长存在正相关关系,简单的做法是定义一个常数比例,让每个wave高度和和波长的比例保持一致。而在定义前进方向时会类似的给出一个DirectionRange定义前进方向的范围。
Niagara GPU粒子的生成
匹配水面位移
上面说了这么多,海面Shader内的位移数据其实并不能被外界直接读取,为了让Niagara能获取到海面的位移数据从而实现位置的同步,我们需要额外做一些工作:
方块:Niagara GPU particles
因为Gerstner Wave算法是确定性的,即给定同样的 [ 高度 | 前进方向 | 波长 | 陡峭度 ] 这样一组参数,不管在哪算出来的波形都是一样一样的。所以我们只要把与海面同样的参数传入Niagara System,就可以让Niagara粒子去‘追踪‘海面的粒子。(如上图)
传参
Normal难度:
上面说到,海面的波形是由好几个不同的Gerstner Wave组成,这里我用了8个,那么需要匹配海面的形状,其实在生成浪花时我们不用考虑所有8个waves,只考虑最大的一或两级wave,视觉上就很难看出不完全吻合的细节差别了。
Hard难度:
这一块可选阅读,可以跳过,对下面内容的理解没有影响。
可是如果我觉得这样做身体不适,非想传所有数据达到完美同步呢? 也不是没有办法。4个参数 x 8组 = 一共32个float变量,手动命名并且在蓝图里拉面条,再在Niagara模块上一个一个拖上去也不是不行.. 如果你想做得灵巧些,我发掘了一个输入数组的hack:
因为Niagara还在beta阶段,一些功能还在持续改进中,这个hack可能以后也不需要。我介绍一下的另一个原因是觉得对增加对Niagara的理解有所帮助。
开始我想把数据通过DrawToRenderTarget写到一张贴图上,让Niagara读,但因为操作太不友好并且不支持CPU粒子放弃了。后来发现Niagara里的Curve型变量是同时支持CPU和GPU的,读取也很方便。我在蓝图里把需要的变量写入到一个Curve asset里,Niagara内reimport更新就可以,很方便。
不过Curve key的格式是有讲究的,Niagara CPU sim在读curve时,直接就读对应位置的key value。但GPU sim上会首先把curve编码成一个1×128像素的Lookup table,然后再读对应位置的数据,这就导致如果key的time位置不是100%对到LUT的像素位置上,encode后会出现偏差,这个偏差在我们现在的应用中是无法容许的。
好在encode的逻辑非常直接,只是取第一个key和最后一个key的time看范围,normalize到[0.0, 1.0]之间:
所以要达到key和LUT的像素对齐,最简单的方式是让time = [0, 1, 2… 127],这样不需要额外操作,在GPU sim上读取即可。
最后一个key的time是127.0
这样我们就实现了可以在一个curve里记录128个float值。剩下要做的就是再BP里根据一定规则把8个wave的一系列参数编码,再从Niagara模块里通过相同规则解码。这里4个参数*8个wave,规则就是很简单的按照一定间隔记录了32个值。
按照一定间隔,在整数Time上记录了每一组parameters
在Niagara module中通过类似方式解压
定义GPU粒子的碰撞行为
Distance Field Collision
系统提供的collision模块非常健全,包括CPU trace碰撞,GPU depth / distance field碰撞等分支可以在下拉菜单中选择使用。我们这里使用GPU distance field碰撞,depth碰撞比较适合比较粗犷的效果,比如下雨下雪,稍微有点问题也看不出来,但如果水浪使用depth碰撞,岩石背面屏幕看不到的地方就会出错。
我们想有一些比较细腻的控制逻辑,比如这里水花撞到石头上,如果用默认的collision碰撞,反弹是朝着下图绿色的反射向量方向飞出去的,而流体撞到刚体的行为并不是这样完美的反弹,我们更想让它偏向下图紫色的角度。
下面三个gif分别展示不同反射角度的视觉:
定义这样的碰撞行为需要自己写模块,幸运的是这种逻辑都可以用Niagara的节点实现。引擎提供的Collision模块本身是一个宝藏,里面有各种碰撞的实现方式和模块编辑的best practice。在Collision – CollisionQueryAndResponse模块中我们探索一下可以发现:
点进去最底层的模块是:
即给出world position获得global distance field的数值和gradient,和材质里的DistanceToNearestSurface / DistanceFieldGradient结果是一样的,都是GPU内的query。
知道了这些,我们就可以很方便的自己写一个简单的collision判断:
并且在后面接上上面说到的反射角和切线角的逻辑–如果发现水浪粒子进行了第一次和岩石碰撞,那么就沿着我们想要的角度给一个初速度:
距离优化
同时因为有了distance field信息,可以在particle spawn时判断水浪粒子是否在岩石附近,如果不在就直接删除。
Smear
水花的材质想做好也是一项涉及很广的任务,我这里就是用了一个比较简单的云的贴图,稍微加工了下。值得一提的是通过particle的速度可以在材质里实现速度拉伸效果,对表达浪花飞溅的夸张形态非常有帮助:
实现方式也很简单,因为粒子sprite是朝向camera的,我们只要以local position和移动速度的点积缩放sprite即可:
melbet aviator http://www.melbet01191.online
Skipped lunch to finish reading, which says something, and a stop at astrebull kept me at my desk longer than planned, when content beats the lunch impulse the writer has done something genuinely impressive in an attention environment full of immediately satisfying alternatives competing for the same finite block of reader time.
Now feeling mildly impressed in a way I do not quite remember feeling about a blog in a while, and a stop at ideaorchestration extended that mild impression, content that produces specific positive emotional responses rather than just neutral information transfer is content with extra dimensions and this site has those extra dimensions clearly.
Люди помогите советом Отец не выходит из штопора Жена в истерике Платная клиника — бешеные деньги Короче, единственные кто взялся за сложный случай — наркологическая клиника стационар с индивидуальным подходом Провели полную детоксикацию В общем, вся инфа по ссылке — клиника наркологическая стационар москва https://narkologicheskij-staczionar-moskva-gsh.ru Не надейтесь что само пройдёт Перешлите тем кто в отчаянии
Liked the way the post got out of its own way, and a stop at luxdeck extended that invisible craft, the best writing you barely notice while reading because it is doing its work without drawing attention to itself and this site has clearly mastered that disappearing act across the pieces I have read.
Доброго вечера Тошнит, трясёт, сил нет Поилки и таблетки не помогают Короче, врачи приехали и поставили систему — капельница после похмелья с витаминами Поставили капельницу с солевым раствором В общем, телефон и цены тут — капельница от запоя на дому капельница от запоя на дому Капельница — это быстро и эффективно Перешлите тем кто в такой же ситуации
A satisfying piece in the way that good meals are satisfying rather than just filling, and a look at caskcloud extended that satisfaction, the metaphor between content and meals is one I find useful and this site reads as a satisfying meal rather than the empty calories that most content provides for casual readers.
Decided this was the best thing I had read all morning, and a stop at propelmural kept that ranking intact, ranking my reading is something I do mentally throughout the day and the top rank is competitive and not easily won but this site won it without needing to overstate its claims for that.
Skimmed first and then went back to read carefully, and the careful read paid off in places I had missed, and a stop at qivmora got the same treatment, the rare site whose content rewards a second pass is content I want more of in my regular rotation rather than disposable single read articles.
Even from a single post the editorial care is clear, and a stop at claritymotion extended that care across more pages, the kind of attention to quality that shows up in every paragraph is what separates serious sites from the rest and this one has clearly invested in that paragraph level attention across what I have read.
chicken road historial de retiros https://www.chicken-road29283.icu
Looking for similar voices elsewhere has come up empty in my recent searches, and a stop at modvilo extended the search frustration, the rare site that does what no other does in quite the same way is precious and this one has clearly developed a particular approach that I have not been able to find duplicates of.
Reading this prompted me to clean up some old notes related to the topic, and a stop at byrdclap extended that organising urge, content that triggers personal organisation rather than just consuming attention is content with motivating energy and this site has the kind of clarity that prompts active follow up rather than passive consumption.
Москва, всем привет Беда пришла в семью Жена в истерике Платная клиника — бешеные деньги Короче, единственные кто взялся за сложный случай — наркологическая клиника стационар с индивидуальным подходом Капельницы и препараты подбирали индивидуально В общем, жмите чтобы сохранить — наркологический стационар цена https://narkologicheskij-staczionar-moskva-gsh.ru Стационар — это реальный шанс Это может спасти чью-то семью
Москва, всем привет Близкий человек уже неделю в запое Дети напуганы до смерти Платная клиника — бешеные деньги Короче, единственные кто взялся за сложный случай — платный наркологический стационар с палатами Врачи наблюдали 24/7 В общем, вся инфа по ссылке — наркологический стационар цена https://narkologicheskij-staczionar-moskva-gsh.ru Стационар — это реальный шанс Это может спасти чью-то семью
mostbet crash коэффициенты mostbet14673.help
Москва, всем привет Беда пришла в семью Дети напуганы до смерти Платная клиника — бешеные деньги Короче, только стационар реально помог — наркологическая клиника стационар с индивидуальным подходом Выписали через 5 дней без ломки В общем, вся инфа по ссылке — наркологические услуги в стационаре наркологические услуги в стационаре Звоните прямо сейчас Перешлите тем кто в отчаянии
Здорова, народ Отец не выходит из штопора Жена в истерике В диспансер тащить — страшно и стыдно Короче, врачи вытащили с того света — лечение в наркологическом стационаре под контролем Провели полную детоксикацию В общем, жмите чтобы сохранить — наркологические стационары в москве https://narkologicheskij-staczionar-moskva-gsh.ru Стационар — это реальный шанс Перешлите тем кто в отчаянии
chicken road bizum https://www.chicken-road29283.icu
mostbet yutuq yechish mostbet yutuq yechish
1win deposit not working 1win deposit not working
Слушайте кто сталкивался Беда пришла в семью Родственники не знают что делать В диспансер тащить — страшно и стыдно Короче, врачи вытащили с того света — госпитализация в наркологический стационар 24/7 Врачи наблюдали 24/7 В общем, жмите чтобы сохранить — лечение алкоголизма стационар цены https://narkologicheskij-staczionar-moskva-gsh.ru Не надейтесь что само пройдёт Перешлите тем кто в отчаянии
мостбет live линия https://mostbet14673.help/
Thanks for the readable length, I finished it without checking how much was left, and a stop at jazbrood kept me reading the same way, when I stop noticing the length of a piece because the content is engaging enough to sustain attention without willpower the writer has done their job well today.
mostbet казино слоты Кыргызстан http://mostbet14673.help
Салют, Самара Тошнит, трясёт, сил нет Рассол уже не лезет Короче, врачи приехали и поставили систему — снятие похмелья капельницей эффективно Вернулся к жизни В общем, телефон и цены тут — капельница от запоя вызов капельница от запоя вызов Капельница — это быстро и эффективно Перешлите тем кто в такой же ситуации
1win email support 1win65831.help
mostbet Oʻzbekiston uzum bank mostbet50191.help
Здорова, народ Беда пришла в семью Жена в истерике Скорая не приедет на такой вызов Короче, единственные кто взялся за сложный случай — лечение в наркологическом стационаре под контролем Провели полную детоксикацию В общем, жмите чтобы сохранить — госпитализация в наркологический стационар https://narkologicheskij-staczionar-moskva-gsh.ru Звоните прямо сейчас Это может спасти чью-то семью
мостбет последняя версия apk мостбет последняя версия apk
1win live betting 1win live betting
mostbet karta UZS https://mostbet50191.help/
Felt the post had been quietly polished rather than aggressively styled, and a look at zorkavi confirmed the same understated polish, sites whose quality reveals itself slowly rather than announcing itself loudly are the kind I trust more deeply because the trust is not based on first impressions of marketing but actual substance.
Different in a good way from the cookie cutter content that fills most blogs covering this area, and a stop at kanvoro kept showing me why, original thoughtful writing exists if you know where to look and this site has earned a place on my short list of those rare exceptions worth defending.
Reading this gave me a small jolt of recognition for an experience I thought was just mine, and a stop at nudgelustre produced more such jolts, content that universalises private experiences without flattening them is doing genuinely useful work and this site is providing that recognition function for me reliably across topics I read.
Did not expect much when I clicked through but ended up reading the whole thing carefully, and a stop at buyvilo kept that engagement going, sometimes the unassuming sites turn out to deliver more than the flashy ones which is something I have learned to look out for over time online lately and across topics.
Took a quick scan first and then went back to read properly because the post deserved it, and a stop at ariabrawn kept me reading carefully too, the kind of writing that earns a slower second pass rather than getting skimmed and forgotten is something I value highly when I happen to find it.
Came back to this twice now in the same week which is unusual for me, and a look at ablebonus suggested I will keep coming back, the kind of post that earns repeated visits rather than one and done reading is the gold standard for content quality and this site clearly hit that standard.
mostbet официальный сайт в Кыргызстане https://mostbet14673.help
Now noticing the post fit a particular gap in my reading without my having articulated the gap before, and a look at coilbliss extended that gap filling effect, content that meets needs I had not consciously formulated is content with reader insight and this site has clearly developed that anticipatory editorial sense across many pieces.
мостбет коэффициенты футбол Кыргызстан http://mostbet14673.help
Honestly enjoyed not being sold anything for the entire duration of the post, and a look at growthoriented kept that pleasant absence going across more pages, content that exists for its own sake rather than as a funnel to a paid product is increasingly rare and worth supporting where I can find it.
mostbet ставки на спорт http://mostbet14673.help/
Доброго вечера А на работу через пару часов Поилки и таблетки не помогают Короче, единственное что реально спасает — капельница при похмелье с препаратами Через час состояние нормализовалось В общем, жмите чтобы сохранить — вывод из запоя стоимость вывод из запоя стоимость Не мучайтесь рассолами Перешлите тем кто в такой же ситуации
Glad to find something on this topic that does not start with three paragraphs of throat clearing before getting to the point, and a stop at stylevani also dives right in, respect for the readers time shows up in small editorial choices like this and they add up to a real difference quickly.
Москва, всем привет Муж просто потерял себя Родственники не знают что делать Платная клиника — бешеные деньги Короче, единственные кто взялся за сложный случай — платный наркологический стационар с палатами Положили в комфортную палату В общем, телефон и цены тут — платный наркологический стационар платный наркологический стационар Не надейтесь что само пройдёт Перешлите тем кто в отчаянии
Доброго вечера После вчерашнего вообще никак Рассол уже не лезет Короче, единственное что реально спасает — снятие похмелья капельницей эффективно Голова прошла и тошнота ушла В общем, вся инфа по ссылке — капельница на дому цена https://kapelnicza-ot-pokhmelya-samara-dxq.ru Не мучайтесь рассолами Перешлите тем кто в такой же ситуации
Skipped the TLDR thinking I would read everything anyway, and ended up enjoying the path through the full post, and a stop at pipmyrrh similarly rewarded the patient read, summaries are useful but the journey through good writing is part of what makes the destination feel earned rather than just delivered cleanly.
Really clear writing, the kind that makes you want to share the link with someone who has been asking about the topic, and a quick browse through meltmyrtle only made me more sure of that, the information here stays useful long after the first read is done which says a lot.
Liked the natural conversational tone throughout, never stiff and never overly casual either, and a stop at nylonplain kept that comfortable middle ground going, finding a tone that respects the reader without becoming distant or overly familiar is harder than it sounds and this site nails that balance consistently across many different pieces.