Prozedurale Umgebungen mit Unreal Engine PCG: Einsteigerleitfaden

Was Sie in diesem Leitfaden lernen

Das Procedural Content Generation Framework (PCG) von Unreal Engine dient dazu, prozedurale Inhalte und Werkzeuge mithilfe von Graphen aus Knoten zu erstellen. Laut der Dokumentation von Epic Games lässt sich dieser Ansatz für unterschiedliche Größenordnungen einsetzen – von Asset-Hilfsmitteln für Gebäude und Biome bis hin zu weitläufigen virtuellen Welten. In diesem Einsteigerleitfaden erfahren Sie, wie Sie einen PCG-Graphen erstellen, das grundlegende Funktionsprinzip verstehen und das erzeugte Ergebnis überprüfen.

Ein PCG-Graph sollte nicht als einzelner Befehl verstanden werden, der Inhalte direkt einer Szene hinzufügt. Über eine PCG-Komponente verarbeitet der Graph räumliche Informationen, die er erhält. Die dabei erzeugten Punkte lassen sich anschließend verwenden, um Assets in der Szene zu platzieren. Wenn Sie vorab das gewünschte Ergebnis und die Art der Daten festlegen, die in den Graphen eingespeist werden, lässt sich der Knotenfluss übersichtlicher aufbauen.

Voraussetzungen

• Sie benötigen ein Unreal-Engine-Projekt und den Editor, in dem Sie den PCG-Graphen bearbeiten können. Da die Quelldokumentation keine konkrete Versionsnummer von Unreal Engine nennt, wird hier keine Version empfohlen.

• Im Projekt muss das Plugin Procedural Content Generation Framework aktiviert sein. Für Informationen zum Aktivieren von Plugins hilft die Dokumentation von Epic Games „Working with Plugins“ weiter.

• Wenn Punkte auf Static Meshes abgetastet werden sollen, ist auch das Plugin Procedural Content Generation Framework Geometry Script Interop erforderlich. Diese zusätzliche Voraussetzung gilt für den Workflow zur Abtastung von Meshes.

• Die Quellen machen keine Angaben zu Konto, Kosten, Lizenzmodell oder Hardwareanforderungen. Statt hier Annahmen zu treffen, sollten Sie diese Punkte bei der Projekte Einrichtung gesondert prüfen.

Den ersten PCG-Graphen erstellen

1. Prüfen Sie die erforderlichen Plugins. Vergewissern Sie sich vor dem Erstellen des Graphen, dass das PCG-Framework im Projekt aktiviert ist. Wenn Sie Punkte auf einem Static Mesh abtasten möchten, aktivieren Sie zusätzlich das Plugin Geometry Script Interop. Folgen Sie für die Plugin-Installation dem entsprechenden Leitfaden von Epic Games.

2. Erstellen Sie ein Graph-Asset. Klicken Sie im Content Drawer oder Content Browser mit der rechten Maustaste. Wählen Sie anschließend Create Advanced Asset > PCG > PCG Graph. Geben Sie dem neuen Asset einen Namen und drücken Sie die Eingabetaste. Damit erstellen Sie einen PCG-Graphen, den Sie bearbeiten können.

3. Machen Sie sich mit dem Graph-Editor vertraut. Im PCG Graph Editor können Sie Knoten aus der Node Palette in den Graphenbereich ziehen oder über das Kontextmenü hinzufügen. Neben der Werkzeugleiste, der Knotenpalette und dem Graphenbereich stehen im Editor auch das Details-Panel, der Debug Tree und die Attributes-Liste zur Verfügung. Wenn der Graph wächst, erleichtert ein übersichtlicher Ablauf die spätere Bearbeitung und Fehlersuche.

4. Richten Sie den Ablauf für die Knoten ein. Die räumliche Eingabe aus der PCG-Komponente in der Szene bildet den Ausgangspunkt für die Verarbeitung im Graphen. Knoten können diese Eingabe auswählen, umwandeln oder anhand ihrer unterschiedlichen Eigenschaften bearbeiten. Die erzeugten Punkte können anschließend als Grundlage für Schritte zur Platzierung von Assets dienen. Wenn Sie beispielsweise an einer Umgebungs Gestaltung arbeiten, legen Sie zunächst die räumlichen Daten fest, die Sie verwenden möchten, und bestimmen Sie danach die nötigen Verarbeitungsschritte, um diese Daten aufzubereiten und Ergebnisse zu platzieren. Da die Quelldokumentation weder konkrete Gebäuderegeln noch eine fertige Knotenfolge beschreibt, sollte der Inhalt des Graphen auf die Anforderungen des jeweiligen Projekts abgestimmt werden.

5. Verwenden Sie den Graphen mit einer PCG-Komponente. Weisen Sie den Graphen einer PCG Component in der Szene zu und verwenden Sie ihn zur Inhaltserzeugung. Änderungen am Graphen werden dann in Echtzeit im Editor-Viewport angezeigt. So können Sie die Auswirkungen Ihrer Knotenbearbeitung in der Szene nachvollziehen. Wenn das erwartete Ergebnis ausbleibt, überprüfen Sie die Reihenfolge der Knoten, die Eingabedaten und die vom Graphen erzeugten Punkte.

6. Überprüfen Sie Punktdaten und Dichteanzeige. PCG-Punkte können neben Angaben wie Position und Transformation in der Szene auch Daten zu Bounds, Farbe, Dichte, Neigung und Seed enthalten. Benutzerdefinierte Attribute lassen sich ebenfalls hinzufügen. Die Punktdichte steht in Zusammenhang mit der Wahrscheinlichkeit, dass sich an einer bestimmten Position ein Punkt befindet. In der Debug-Ansicht wird eine Dichte von 0 schwarz und eine Dichte von 1 weiß dargestellt. Diese visuelle Anzeige ist hilfreich, um Lücken oder besonders dichte Bereiche in der Verteilung zu untersuchen.

Wiederverwendbare Graphen mit Vorlagen

Sie können einen PCG-Graphen als Vorlage für neue Graphen festlegen. Öffnen Sie zuerst den Graphen und zeigen Sie über die Schaltfläche Graph Settings in der Werkzeugleiste die Einstellungen im Details-Panel an. Aktivieren Sie im Abschnitt Asset Info die Eigenschaft Is Template. Wenn Sie einen neuen Graphen erstellen, wählen Sie im Dialog zur Vorlagenauswahl den gewünschten Graphen aus und fahren Sie mit Initialize From Template fort.

Mit Vorlagen lässt sich vermeiden, dass ein ähnlicher Ausgangsablauf immer wieder neu eingerichtet werden muss. In den Graph-Einstellungen gibt es außerdem Optionen, um Knotenkategorien und verfügbare Subgraphs zu filtern. Dadurch können die Knoten oder Subgraphs eingeschränkt werden, die im Graphen zur Auswahl stehen. Für den ersten Versuch müssen Sie diese Einstellungen nicht ändern. Es kann einfacher sein, sie erst nach dem Testen des grundlegenden Knotenflusses anzupassen, falls Bedarf besteht.

Häufige Fehler

• Ohne Plugin-Prüfung loslegen: Das PCG-Framework muss im Projekt aktiviert sein. Für das Abtasten von Punkten auf Static Meshes ist außerdem das Plugin Geometry Script Interop erforderlich.

• Das Erstellen des Graphen mit der Inhaltserzeugung gleichsetzen: Das Erstellen des Graph-Assets allein bedeutet noch nicht, dass Inhalte erzeugt werden. Der Graph muss mit einer PCG-Komponente in der Szene verknüpft und zur Inhaltserzeugung verwendet werden.

• Den Dichtewert als Anzahl von Assets interpretieren: Die Dichte bezieht sich auf die Wahrscheinlichkeit, dass sich an einer bestimmten Position ein Punkt befindet. In der Debug-Ansicht steht Schwarz für 0 und Weiß für 1; daraus lässt sich nicht direkt die Anzahl der Assets ableiten, die in der Szene platziert werden.

• Den Graphen unübersichtlich lassen: Der Ablauf zwischen den Knoten kann schwer nachvollziehbar werden. Epic Games weist darauf hin, dass Kommentare und Reroute Nodes helfen können, den Graphen übersichtlich zu halten.

• Attributbereiche übersehen: Attribute speichern Daten mit Namen und Typen. In PCG gibt es Metadata-Bereiche wie Data, Points und Elements. Achten Sie darauf, dass sich das Attribut, das ein Knoten verwenden soll, im richtigen Bereich befindet.

Auswirkungen auf Workflows für Architektur und Visualisierung

PCG eignet sich für Technical Artists, Designer und Programmierer, die wiederkehrende Umgebungs- oder Asset-Erstellung in einem graphbasierten Workflow umsetzen möchten. Teams aus Architektur, Innenarchitektur und Archviz können es nutzen, um Versuche zur prozeduralen Erstellung anhand einer bestimmten Daten- und Knotenstruktur durchzuführen. Epic Games nennt Gebäude als einen möglichen Anwendungsbereich; die Quellen enthalten jedoch weder fertige Architekturvorlagen noch eine konkrete Projektanleitung.

Vor dem Einsatz in einem realen Projekt sollten die verwendete Unreal-Engine-Version, die Plugins und die Projektdaten im Team überprüft werden. Da die Quellen keine Versionsnummer, Hardwareanforderungen, Preise oder Lizenzmodelle nennen, müssen diese Informationen gesondert eingeholt werden. Berücksichtigen Sie den zusätzlichen Plugin-Bedarf für die Abtastung von Static Meshes von Anfang an. Wenn Sie den Graphen und seine Ausgabe zunächst in einer kleinen Szene testen, können Sie besser beurteilen, ob sich die Methode für Ihr Projekt eignet.

Nächste Schritte

Sobald Ihr erster Graph funktioniert, können Sie sich die verschiedenen Kategorien von PCG-Knoten ansehen. Die Dokumentation beschreibt Knotengruppen für Funktionen wie Filterung, Dichte, Punktbearbeitung, Abtastung und Asset-Platzierung. Wenn Sie mit Metadata arbeiten, überprüfen Sie, in welchem Bereich sich die Attribute befinden und welche Daten der betreffende Knoten akzeptiert.

Zu den weiteren PCG-Themen von Epic Games zählen PCG Editor Mode, Shape Grammar, GPU Processing, PCG Biome und das Debugging der Laufzeitgenerierung. Diese Themen werden in eigenen Leitfäden behandelt und gehen über den grundlegenden Graphen hinaus. Wenn Sie sich schrittweise damit befassen, können Sie die Auswirkungen besser nachvollziehen, während Sie Ihrem vorhandenen Graphen neue Konzepte hinzufügen.

Quellen und Lizenz

Dieser Leitfaden wurde auf Grundlage der Informationen in den Dokumenten Procedural Content Generation Overview und Procedural Content Generation Framework in Unreal Engine von Epic Games für das Türkische adaptiert. Die Quellen werden unter einer freien Lizenz bereitgestellt.