Prozedurale Inhaltserstellung mit Unreal Engine PCG: Ein Leitfaden für Einsteiger

Was Sie in diesem Leitfaden lernen

Unreal Engines Procedural Content Generation Framework (PCG) ist ein Werkzeugpaket für die prozedurale Inhaltserstellung, das räumliche Daten in einem Graphen verarbeitet. Die Dokumentation von Epic Games zeigt Anwendungsbereiche von Asset-Helfern für Gebäude oder Biome bis hin zu umfangreicheren Welten. In diesem Leitfaden behandeln wir die grundlegende Funktionsweise eines PCG-Graphen, die erforderlichen Plugins, die Schritte zum Erstellen des ersten Graphen und mögliche Einsatzbereiche in Architektur-, Innenraumdesign- und Archviz-Workflows.

Statt PCG als Werkzeug zu betrachten, das auf Knopfdruck eine fertige Szene erstellt, sollte man es eher als Graphensystem verstehen, dessen Eingaben und Verarbeitungsschritte sich definieren lassen. Räumliche Daten werden in den Graphen eingespeist; das System erzeugt daraus Punkte, verarbeitet sie über Knoten und kann die Ergebnisse zur Inhaltserstellung oder zum Platzieren von Assets verwenden. Wird der Graph einer PCG Component zugewiesen und für die Generierung genutzt, können Änderungen in der Editor-Ansicht in Echtzeit aktualisiert werden.

Voraussetzungen und Projekteinstellungen

Um PCG zu verwenden, muss im Projekt das Plugin Procedural Content Generation Framework aktiviert sein. Für das Sampling von Punkten auf Static Meshes wird zusätzlich Procedural Content Generation Framework Geometry Script Interop benötigt. Das zweite Plugin ist nicht für jeden Workflow erforderlich, sondern nur, wenn Meshes als Sampling-Grundlage dienen.

Die Quelldokumentation nennt keine bestimmte Unreal-Engine-Version, keinen Kontotyp und keine Gebühren. Daher bezieht sich dieser Leitfaden nicht auf eine bestimmte Versionsnummer. Prüfen Sie vor Projektbeginn, ob die erforderlichen Plugins aktiviert sind und ob die geplante Sampling-Methode ein zusätzliches Plugin voraussetzt.

Die im Graphen verwendeten Punkte stellen Positionen in der 3D-Szene dar, an denen Vorgänge ausgeführt werden. Neben Positionsdaten können sie auch Informationen wie Transformation, Bounds, Farbe, Neigung, Dichte und Seed enthalten; bei Bedarf lassen sich benutzerdefinierte Attribute ergänzen. Der Dichtewert bestimmt, mit welcher Wahrscheinlichkeit an einer bestimmten Position ein Punkt erzeugt wird. In der Debug-Ansicht von PCG wird dieser Wert als visueller Übergang dargestellt: Null erscheint schwarz, eins weiß.

Erstellen Sie Ihren ersten PCG-Graphen

1. Plugins überprüfen. Vergewissern Sie sich, dass Procedural Content Generation Framework im Projekt aktiviert ist. Wenn Sie Punkte aus Static Meshes sampeln möchten, aktivieren Sie auch das Plugin Geometry Script Interop. Legen Sie anschließend fest, welche räumlichen Daten als Eingabe für den Graphen dienen sollen.

2. Ein Graph-Asset erstellen. Klicken Sie im Content Drawer oder Content Browser mit der rechten Maustaste. Wählen Sie Create Advanced Asset > PCG > PCG Graph, geben Sie dem neuen Asset einen Namen und drücken Sie Enter. Der erstellte PCG Graph lässt sich im PCG Graph Editor bearbeiten.

3. Den Datenfluss einrichten. Im Zentrum des Graphen steht eine Folge von Knoten, die räumliche Daten entgegennimmt und verarbeitet. Sie können Knoten aus der Node Palette in die Editor-Ansicht ziehen oder über das Kontextmenü hinzufügen. Legen Sie zunächst die Quelldaten und die gewünschte Ausgabe fest und ergänzen Sie anschließend die dazwischenliegenden Verarbeitungsschritte in kleinen Schritten.

4. Passende Knotenkategorien auswählen. PCG-Knoten sind in verschiedene Aufgabengruppen unterteilt. Sampler kann beispielsweise Punkte aus räumlichen Quellen wie Volumen, Oberflächen oder Meshes erzeugen. Filter-Knoten filtern Daten anhand festgelegter Kriterien; Point Ops verarbeiten Punktattribute. Spawner-Knoten können neue Daten erzeugen oder Actors an Punktpositionen platzieren. Wählen Sie die Kategorien nach ihrer Aufgabe im Graphen aus, nicht allein nach ihrem Namen.

5. Das Ergebnis im Editor prüfen. Wenn Sie den Graphen einer PCG Component zuweisen und zur Inhaltserstellung verwenden, können Sie beobachten, wie Änderungen in der Ansicht aktualisiert werden. Die Debug-Werkzeuge im Editor und die Attributes-Liste helfen dabei, die Graph-Daten zu untersuchen. Achten Sie bei der Bewertung der Ausgabe auch darauf, welche Verarbeitungsschritte ausgeführt und welche Dateneigenschaften verwendet werden.

6. Vorlagen für wiederkehrende Graphen erstellen. Sie können einen häufig verwendeten Graphen als Vorlage markieren und ihn später als Ausgangspunkt für neue Graphen nutzen. Öffnen Sie den Graphen, klicken Sie in der Symbolleiste auf Graph Settings und aktivieren Sie im Abschnitt Asset Info des Details-Panels die Option Is Template. Wählen Sie beim Erstellen eines neuen Graphen im Fenster Create Graph From Template die Vorlage aus und klicken Sie auf Initialize From Template. Um dieses Auswahlfenster zu schließen, deaktivieren Sie in den PCG-Editor-Einstellungen unter Edit > Editor Preferences die Option Show Template Picker on New Graph.

Workflows für Architektur, Innenräume und Archviz

Ein möglicher Vorteil von PCG für die Architekturproduktion besteht darin, wiederkehrende Inhaltserstellung in einen bearbeitbaren Graph-Workflow zu überführen. Die Dokumentation von Epic nennt die Erstellung von Gebäuden und Biomen als Anwendungsbeispiele und beschreibt das System als Werkzeugpaket, das von Asset-Helfern bis hin zu groß angelegten Welten reicht. Teams, die Inhalte anhand von Szenendaten erzeugen oder Assets an bestimmten Punkten platzieren möchten, können daher prüfen, wie sich PCG in ihre Workflows integrieren lässt. Die Quellen beschreiben weder ein spezielles Architektur-Plugin noch vorgefertigte Gebäuderegeln oder eine dedizierte Archviz-Integration.

Die praktische Eignung für Büros und Visualisierungsteams hängt eng davon ab, wie klar die Eingaben und gewünschten Ausgaben definiert sind. Attribute speichern Daten im Graphen mit Namen und Typangaben; die Dokumentation erläutert statische und dynamische Attribute sowie verschiedene Metadata-Domains. Bei ersten Versuchen kann ein kompakter Graph die Nachvollziehbarkeit der einzelnen Knoten erleichtern. Mit zunehmender Größe können Kommentare, Reroute-Knoten und Vorlagen helfen, die Übersicht zu bewahren.

Die bereitgestellten Quellen enthalten keine Details zu Hardwareanforderungen, Lizenzkosten oder zur Kompatibilität mit anderer Software. Deshalb lassen sich keine Aussagen über die Leistung von PCG auf einem bestimmten System oder die reibungslose Zusammenarbeit mit anderen Tools treffen. Prüfen Sie vor der Projektplanung den Plugin-Status, die Sampling-Methode und die gewünschte Ausgabe. Wenn insbesondere Sampling von Static Meshes vorgesehen ist, berücksichtigen Sie die Anforderung von Geometry Script Interop.

Zu prüfen und nächste Schritte

Prüfen Sie beim Einrichten des ersten Graphen die Plugin-Anforderungen, die verwendete Datenquelle und die erwartete Ausgabe. Geometry Script Interop ist nicht für alle Graphen erforderlich, sondern für Arbeiten, bei denen Punkte aus Static Meshes gesampelt werden müssen. Betrachten Sie Dichte auch nicht einfach als Qualitäts- oder Sichtbarkeitseinstellung: Laut Dokumentation steht dieser Wert für die Wahrscheinlichkeit, dass an einer Position ein Punkt erzeugt wird.

Fügen Sie nicht zu viele Knoten auf einmal hinzu, sondern teilen Sie Daten und Verarbeitungsschritte in Etappen auf. Wenn Sie das Ergebnis jeder Phase prüfen, lässt sich leichter erkennen, welcher Abschnitt die gewünschte Ausgabe erzeugt. Im nächsten Schritt können Sie sich mit der Verwendung von Attributen und Metadaten befassen und anschließend zu den Themen Shape Grammar, GPU Processing, PCG Biome und Debugging der Laufzeitgenerierung in der PCG-Dokumentation von Epic übergehen.

Beginnen Sie beim Testen in einer Architektur- oder Innenraumszene mit einer begrenzten Gruppe von Inhalten. So können Sie den Datenfluss und das Platzierungsergebnis beobachten. Ziel ist nicht, in jedem Projekt denselben Graphen zu verwenden, sondern wiederholbare Vorgänge in einer verständlichen und bearbeitbaren Struktur aufzusetzen. Wenn Sie im Team außerdem festlegen, wer Graphen bearbeitet und welche Phasen wiederverwendet werden, können Sie besser entscheiden, wie Vorlagen eingesetzt werden.

Quelle und Lizenz

Dieser Leitfaden wurde auf Grundlage der Dokumentationen Procedural Content Generation Overview und Procedural Content Generation Framework in Unreal Engine von Epic Games ins Türkische übertragen. Die Quellen wurden als frei lizenziert bereitgestellt; der konkrete Lizenzname wurde jedoch nicht genannt.