概览

Line Trace

• 获取Socket变换信息
  
• 获取游戏角色Camera组件的变换信息
  
• 射击游戏对发射子弹的建模
  
• 完成轨迹计算并获取碰撞信息
  
• 绘制子弹轨迹和交点
  
• 为轨迹计算添加屏蔽Actor
  

Socket

1. 之前我们使用Socket作为锚来附加武器
   
2. 现在我们使用它来标记枪口, 获取变换信息
   

为网格体Rifle添加Socket标记枪口, 获取变换信息

虚幻编辑器

1. 双击打开 Content > ExternalContent > Weapon > Weapons > Rifle
   

2. 选中 Skeleton Tree > RifleRoot , 右键, 选择 Add Socket , 命名为MuzzleSocket
   

3. 在细节面板设置MuzzleSocket的位置 Relative Location
   
   默认在武器坐标系的0坐标, 调整到枪口位置
   

   

   
   

4. 更换观察视角, 检查MuzzleSocket变换参数
   

   

   
   

   • Top视角
     

     

     
     

模拟射击: 绘制子弹轨迹

C++

STUBaseWeapon

-
起点	枪口	MuzzleSocket的位置分量
偏移	放大的武器朝向	MuzzleSocket的前进方向: 通过MuzzleSocket的旋转分量, 获取前进向量
终点	起点 + 偏移

获取MuzzleSocket变换以得到线段所需信息

Stub
MuzzleSocketName	保存Socket名称
TraceMaxDistance	放大系数, 亦是子弹射击距离; 1 unreal unit = 1 cm

获取Socket变换

• 加载WeaponMeshComponent时检查其有效性

  在BeginPlay中调用; 使用时不必检查
  

  Copy1check(WeaponMeshComponent);

• 获取变换

  1. 参数: Socket名
     
  2. 返回相对于指定座标系的Socket变换, 默认是世界座标系
     

  Copy1const FTransform SocketTransform = WeaponMeshComponent->GetSocketTransform(MuzzleSocketName); // 默认世界坐标系
  

获取起点

Copy1const FVector TraceStart = SocketTransform.GetLocation();

获取武器的朝向

Copy1const FVector ShootDirection = SocketTransform.GetRotation().GetForwardVector(); // 单位向量
2// GetRotation返回类型FQuat
3// 在此处FQuat比FRotator更方便, 因为GetForwardVector的存在, 可以获取X轴分量

计算终点

Copy1const FVector TraceEnd = TraceStart + ShootDirection * TraceMaxDistance;         

绘制线段

获取World对象

Copy1#include "Engine/World.h"         
2
3if(!GetWorld()) return;

绘制线段

参数
bPersistentLines	是否一直存在	false
LifeTime	持续时间, 单位s	3
DepthPriority	绘制优先级	0

Copy1#include "DrawDebugHelpers.h"
2
3DrawDebugLine(GetWorld(), TraceStart, TraceEnd, FColor::Red, false, 3.0f, 0, 3.0f);          

完整代码

添加数据成员

ShootThemUp: Weapon/STUBaseWeapon.h

Copy1UPROPERTY(VisibleAnywhere, BlueprintReadWrite)
2FName MuzzleSocketName = "MuzzleSocket";
3
4UPROPERTY(VisibleAnywhere, BlueprintReadWrite)
5float TraceMaxDistance = 1500.0f; // 1 unreal unit = 1cm > 15m

检查WeaponMeshComponent

ShootThemUp: Weapon/STUBaseWeapon.cpp

Copy1// BeginPlay
2check(WeaponMeshComponent);

MakeShot

包含发射子弹的所有逻辑; 如温切斯特连发步枪, 扣一下扳机, 连发数枚子弹, 所以和Fire分开

1. ShootThemUp: Weapon/STUBaseWeapon.h

protected
   

   Copy1void MakeShot();

2. ShootThemUp: Weapon/STUBaseWeapon.cpp
   

   Copy 1#include "Engine/World.h"
    2#include "DrawDebugHelpers.h"
    3
    4void ASTUBaseWeapon::MakeShot() {
    5    if(!GetWorld()) return;
    6
    7    const FTransform SocketTransform = WeaponMeshComponent->GetSocketTransform(MuzzleSocketName);
    8    const FVector TraceStart = SocketTransform.GetLocation();
    9    const FVector ShootDirection = SocketTransform.GetRotation().GetForwardVector();
   10    const FVector TraceEnd = TraceStart + ShootDirection * TraceMaxDistance;
   11    DrawDebugLine(GetWorld(), TraceStart, TraceEnd, FColor::Red, false, 3.0f, 0, 3.0f);
   12}

3. 在Fire中调用
   

在虚幻编辑器中查看

1. 点击鼠标左键, 触发Fire
   

2. 轨迹与枪口垂直: 未设置MuzzleSocket旋转信息, 需要与世界座标系对应轴方向一致
   

   

   
   

配置MuzzleSocket旋转信息

Rifle > Details

1. 当前
   

   

   
   

2. 前进方向对应X轴方向, 使MuzzleSocket座标系绕自己的Y轴逆时针旋转90度
   
   Relative Rotation > Pitch = 90
   

   

   
   

3. 向上方向对应Z轴方向, 使MuzzleSocket座标系绕自己的X轴顺时针旋转90度
   
   Relative Rotation > Roll = -90
   

   

   
   

4. 效果图
   

   

   
   

模拟射击: 绘制相交点

C++

给出子弹轨迹的起点和终点, 计算场景中与轨迹碰撞的物体, 保存到FHitResult对象中

HitResult存放碰撞结果

• 包含以下信息
  

  -	数据成员
  碰撞时间
  交点	ImpactPoint
  法向量
  指向碰撞Actor的指针
  碰撞标志	bBlockingHit
  …

• 需要交点信息
  

计算与轨迹发生碰撞的Actor

• Engine提供多个碰撞计算函数, 我们使用UWorld::LineTraceSingleByChannel
  
• LineTraceSingleByChannel返回true则有碰撞, false则无; 而HitResult中亦有bBlockingHit
  
• 如果发生碰撞, LineTraceSingleByChannel通过函数参数返回与线段第一个发生碰撞的物体信息
  

-
ECollisionChannel::ECC_Visibility	阻挡了Visibility的物体才参与轨迹计算

Copy1FHitResult HitResult;
2GetWorld()->LineTraceSingleByChannel(HitResult, TraceStart, TraceEnd, ECollisionChannel::ECC_Visibility);

绘制相交点

Copy1if (HitResult.bBlockingHit)
2{
3    DrawDebugSphere(GetWorld(), HitResult.ImpactPoint, 10.0f, 24, FColor::Red, false, 5.0f);
4}

完整代码

ShootThemUp: Weapon/STUBaseWeapon.cpp

Copy1// MakeShot
2
3FHitResult HitResult;
4GetWorld()->LineTraceSingleByChannel(HitResult, TraceStart, TraceEnd, ECollisionChannel::ECC_Visibility);
5if (HitResult.bBlockingHit)
6{
7    DrawDebugSphere(GetWorld(), HitResult.ImpactPoint, 10.0f, 24, FColor::Red, false, 5.0f);
8}

查看相交点

虚幻编辑器

查看游戏角色Capsule组件的碰撞选项

BP_STUBaseCharacter > CapsuleComponent > Collision

1. Collision Presets为Custom
   
2. Trace Responses > Visibility为Block
   
   为Overlap或Ignore时, 不会参与相交计算
   

射中时, 以交点为圆心绘制球

注意到, 瞄准十字与子弹轨迹不重合

射击游戏中发射子弹建模

C++

• 子弹从枪口射出, 是对真实世界中的射击进行模拟. 射击游戏中, 子弹从Camera组件位置射出. 该建模也适用于VR Virtual Reality
  
• 需要将子弹轨迹的起点改为Camera组件的位置
  

在武器类获取游戏角色Camera组件的变换信息

1. 之前旋转游戏角色视角那里, 有提到是通过游戏角色控制器旋转Camera组件完成的; 获取游戏角色Camera组件的变换信息, 亦是通过游戏角色控制器得到
   
2. 可以通过游戏角色获取其所属控制器
   
3. 可以通过武器组件获取其所属游戏角色
   
4. 武器组件生成武器时, 可以为武器设置所属, 即设置武器属于游戏角色
   

武器 > 游戏角色 > 游戏角色控制器 > 游戏角色Camera组件的变换信息

武器类生成武器时, 设置其属于游戏角色

STUWeaponComponent

• SpawnActor时, 可以通过FActorSpawnParameters设置其所属; 或者调用SetOwner, 武器的Owner和WeaponComponent的Owner相同
  
• 使用GetOwner函数和Character数据成员均可获取武器类所属游戏角色
  

Copy1// CurrentWeapon->SetOwner(GetOwner());
2CurrentWeapon->SetOwner(Character);

获取游戏角色控制器

STUBaseWeapon

Copy1#include "GameFramework/Character.h"
2#include "GameFramework/PlayerController.h"
3
4const auto Player = Cast<ACharacter>(GetOwner());
5if (!Player) return;
6
7const auto Controller = Player->GetController<APlayerController>();
8if (!Controller) return;

通过游戏角色控制器获取Camera组件的变换信息: 位置和旋转

• PlayerCameraManager是全局类, 负责管理Camera, 可以直接获取Character的Camera组件
  
• GetPlayerViewPoint访问PlayerCameraManager类
  

Copy1FVector ViewLocation;
2FRotator ViewRotation;
3Controller->GetPlayerViewPoint(ViewLocation, ViewRotation);

重新计算子弹轨迹和碰撞信息

-
起点	Camera组件位置
偏移	Camera组件旋转

Copy1const FVector TraceStart = ViewLocation;
2const FVector ShootDirection = ViewRotation.Vector();
3const FVector TraceEnd = TraceStart + ShootDirection * TraceMaxDistance;    
4
5FHitResult HitResult;
6GetWorld()->LineTraceSingleByChannel(HitResult, TraceStart, TraceEnd, ECollisionChannel::ECC_Visibility);    

绘制子弹轨迹和交点

1. 子弹从Camera组件所在射出; 若击中, 到击中物体结束, 否则, 绘制射程
   
2. 绘制子弹轨迹时, 起点仍是枪口, 终点为击中物体或射程终点
   
3. 若击中物体, 绘制交点
   

Copy1if (HitResult.bBlockingHit)
2{
3    DrawDebugLine(GetWorld(), SocketTransform.GetLocation(), HitResult.ImpactPoint, FColor::Red, false, 3.0f, 0, 3.0f);
4    DrawDebugSphere(GetWorld(), HitResult.ImpactPoint, 10.0f, 24, FColor::Red, false, 5.0f);
5}
6else
7{
8    DrawDebugLine(GetWorld(), SocketTransform.GetLocation(), TraceEnd, FColor::Red, false, 3.0f, 0, 3.0f);
9}

完整代码

ShootThemUp: Components/STUWeaponComponent.cpp

Copy1// SpawnWeapon
2CurrentWeapon->SetOwner(Character);        

ShootThemUp: Weapon/STUBaseWeapon.cpp

Copy 1#include "GameFramework/Character.h"
 2#include "GameFramework/PlayerController.h"
 3
 4// MakeShot
 5void ASTUBaseWeapon::MakeShot()
 6{
 7    if(!GetWorld()) return;
 8
 9    const auto Player = Cast<ACharacter>(GetOwner());
10    if (!Player) return;
11
12    const auto Controller = Player->GetController<APlayerController>();
13    if (!Controller) return;
14
15    FVector ViewLocation;
16    FRotator ViewRotation;
17    Controller->GetPlayerViewPoint(ViewLocation, ViewRotation);
18
19    const FVector TraceStart = ViewLocation;
20    const FVector ShootDirection = ViewRotation.Vector();
21    const FVector TraceEnd = TraceStart + ShootDirection * TraceMaxDistance;    
22
23    FHitResult HitResult;
24    GetWorld()->LineTraceSingleByChannel(HitResult, TraceStart, TraceEnd, ECollisionChannel::ECC_Visibility);    
25
26    if (HitResult.bBlockingHit)
27    {
28        DrawDebugLine(GetWorld(), SocketTransform.GetLocation(), HitResult.ImpactPoint, FColor::Red, false, 3.0f, 0, 3.0f);
29        DrawDebugSphere(GetWorld(), HitResult.ImpactPoint, 10.0f, 24, FColor::Red, false, 5.0f);
30    }
31    else
32    {
33        DrawDebugLine(GetWorld(), SocketTransform.GetLocation(), TraceEnd, FColor::Red, false, 3.0f, 0, 3.0f);
34    }
35}

查看

1. 击中
   

   

   
   

2. 未击中: 真实起点是Camera组件位置
   

   

   
   

3. 终点和瞄准十字重合
   

击中游戏角色时, 交点在骨骼网格体上

虚幻编辑器

当前击中游戏角色时, 交点在Capsule组件上

放大Capsule组件显示

打开BP_STUBaseCharacter, 选择CapsuleComponent, 去到Details > Shape

• 当前
  

  

  
  

• 设置
  

  -
  Capsule Half Height	88
  Capsule Radius	88

显示Capsule组件

1. 打开Console
   
2. 执行命令
   

   Copy1show collision           

效果图

轨迹计算时, 忽略游戏角色Capsule组件, 将骨骼网格体考虑在内

设置Capsule组件的碰撞选项

BP_STUBaseCharacter > CapsuleComponent > Details > Collision > Collision Presets

• 当前
  
  TraceResponses > Visibility为Block, Capsule组件参与轨迹计算
  

  

  
  

• 设置碰撞预设为Pawn
  
  TraceResponses > Visibility为Ignore, Capsule组件不参与轨迹计算
  

  

  
  

设置骨骼网格体的碰撞选项

BP_STUBaseCharacter > Mesh > Details > Collision > Collision Presets

• 碰撞预设默认为CharacterMesh, TraceResponses > Visibility为Ignore, 骨骼网格体不参与轨迹计算
  

  

  
  

• 将碰撞预设设置为Custom, 将TraceResponses > Visibility设置为Block, 使骨骼网格体参与轨迹计算
  

  

  
  

查看

1. 可以击中骨骼网格体
   

   

   
   

2. 子弹可以穿过游戏角色两腿之间而不被Capsule组件阻挡
   

   

   
   

恢复CapsuleComponent的Shape

当前的问题: 射程的起点为Camera组件位置, 理论上, 我们可以打到枪口无法打到的位置

1. 和敌人背对背时击中敌人
   
   • 没调出来
     
   • 解决思路: 要求武器朝向和子弹真实轨迹的夹角为锐角
     
2. 打到自己
   
   • BP_STUBaseCharacter > Camera组件 > Details > Transform > Location, 将XYZ置为0
     
   • 解决思路: 轨迹计算时, 屏蔽游戏角色本身
     

轨迹计算时屏蔽游戏角色本身

C++

设置轨迹计算参数 FCollisionQueryParams

添加屏蔽Actor

ShootThemUp: Weapon/STUBaseWeapon.cpp

Copy1// MakeShot
2
3FCollisionQueryParams CollisionParams;
4// CollisionParams.AddIgnoredActor(Player);
5CollisionParams.AddIgnoredActor(GetOwner());

计算与轨迹发生碰撞的Actor: 修改参数

ShootThemUp: Weapon/STUBaseWeapon.cpp

Copy1// MakeShot
2GetWorld()->LineTraceSingleByChannel(HitResult, TraceStart, TraceEnd, ECollisionChannel::ECC_Visibility, CollisionParams);

击中时, 输出骨骼信息

对不同部位造成伤害时, 游戏角色减少的生命值不同; 比如爆头可以导致游戏角色死亡

存放在FHitResult中

C++

ShootThemUp: Weapon/STUBaseWeapon.cpp

Copy1// MakeShot         
2UE_LOG(LogBaseWeapon, Display, TEXT("Bone: %s"), *HitResult.BoneName.ToString());

查看日志

虚幻编辑器