Процедурное создание окружения в Unreal Engine с PCG: руководство для начинающих

Что вы узнаете из этого руководства?

Procedural Content Generation Framework (PCG) в Unreal Engine позволяет создавать процедурный контент и инструменты с помощью графов узлов. В документации Epic Games отмечается, что этот подход применим в самых разных масштабах: от вспомогательных инструментов для создания объектов — например, зданий и биомов — до обширных виртуальных миров. В этом руководстве для начинающих вы узнаете, как создать граф PCG, разобраться в основных принципах работы и проверять результат.

Граф PCG не стоит воспринимать как одну команду, которая напрямую добавляет контент в сцену. Через компонент PCG граф получает пространственные данные и выполняет над ними различные операции. Созданные в результате точки можно использовать для размещения объектов в сцене. Перед началом полезно определить желаемый результат и тип данных, которые будут поступать в граф: так проще выстроить понятную последовательность узлов.

Требования

• Вам понадобится проект Unreal Engine и редактор для работы с графом PCG. В исходной документации не указана конкретная версия Unreal Engine, поэтому рекомендации по версии здесь не приводятся.

• В проекте должен быть включён плагин Procedural Content Generation Framework. Инструкции по включению плагинов можно найти в документе Epic Games «Working with Plugins».

• Если вы планируете выбирать точки на статических мешах, также потребуется плагин Procedural Content Generation Framework Geometry Script Interop. Это дополнительное требование указано для рабочего процесса с выборкой точек на мешах.

• В источниках не описаны требования к учётной записи, оплате, лицензии или оборудованию. Вместо предположений эти условия следует проверить отдельно при настройке проекта.

Создание первого графа PCG

1. Проверьте необходимые плагины. Прежде чем создавать граф, убедитесь, что в проекте включён основной фреймворк PCG. Если вы будете выбирать точки на статических мешах, включите и Geometry Script Interop. При установке плагинов следуйте соответствующему руководству Epic Games.

2. Создайте ресурс графа. Щёлкните правой кнопкой мыши в Content Drawer или Content Browser. Затем выберите Create Advanced Asset > PCG > PCG Graph. Назовите новый ресурс и нажмите Enter. Теперь у вас есть граф PCG, с которым можно работать.

3. Освойтесь в редакторе графов. В PCG Graph Editor узлы можно перетаскивать из Node Palette в область просмотра или добавлять через контекстное меню. Помимо панели инструментов, палитры узлов и области просмотра, в редакторе есть панели Details и Debug Tree, а также список Attributes. По мере роста графа важно сохранять его структуру понятной: это упростит дальнейшее редактирование и отладку.

4. Настройте последовательность операций узлов. Пространственные данные, поступающие от компонента PCG на уровне, становятся отправной точкой для операций в графе. Узлы могут выбирать эти данные, преобразовывать их или обрабатывать по различным параметрам. Полученные точки могут стать основой для последующего размещения объектов. Например, при создании окружения сначала определите, какие пространственные данные использовать, затем — какие операции нужны для их подготовки и размещения результата. В исходной документации не приводятся конкретные правила для зданий или готовая последовательность узлов, поэтому содержимое графа следует проектировать с учётом потребностей проекта.

5. Используйте граф с компонентом PCG. Назначьте граф компоненту PCG на уровне и используйте его для генерации контента. Изменения графа будут в реальном времени отображаться в области просмотра редактора, позволяя следить за их влиянием на сцену. Если результат отличается от ожидаемого, проверьте порядок узлов, входные данные и созданные графом точки.

6. Изучите данные точек и отображение плотности. Точки PCG могут содержать данные о положении и трансформации в сцене, а также о границах, цвете, плотности, наклоне и seed. Кроме того, к ним можно добавлять пользовательские атрибуты. Плотность точки связана с вероятностью её наличия в определённом месте. В режиме отладки плотность 0 отображается чёрным цветом, а 1 — белым. Такое визуальное представление помогает выявлять пустоты и области с высокой плотностью.

Повторно используемые графы с шаблонами

Граф PCG можно назначить шаблоном для новых графов. Сначала откройте граф, затем нажмите кнопку Graph Settings на панели инструментов, чтобы увидеть настройки на панели Details. В разделе Asset Info включите параметр Is Template. При создании нового графа выберите нужный граф в окне выбора шаблона и нажмите Initialize From Template.

Шаблоны помогают не повторять настройку похожих начальных процессов. В настройках графа также доступны параметры фильтрации категорий узлов и доступных подграфов. Это позволяет ограничить выбор узлов и подграфов в графе. Для первых экспериментов менять эти настройки необязательно; при необходимости к ним будет проще вернуться после того, как заработает базовая последовательность узлов.

Распространённые ошибки

• Начинать работу, не проверив плагины: фреймворк PCG должен быть включён в проекте. Для выборки точек на статических мешах также требуется Geometry Script Interop.

• Считать создание графа равнозначным генерации контента: одного ресурса графа недостаточно. Его нужно связать с компонентом PCG на уровне и использовать для создания контента.

• Принимать значение плотности за количество объектов: плотность связана с вероятностью наличия точки в определённом месте. В режиме отладки значение 0 отображается чёрным, а 1 — белым; само по себе это не показывает количество объектов, которые будут размещены в сцене.

• Оставлять граф неструктурированным: поток между узлами может стать непонятным. Epic Games рекомендует использовать комментарии и Reroute Nodes, чтобы граф оставался читаемым.

• Не учитывать области атрибутов: атрибуты хранят данные с указанием имени и типа. В PCG есть области метаданных, такие как Data, Points и Elements. Убедитесь, что используемый узлом атрибут находится в нужной области.

Влияние на рабочие процессы в архитектуре и визуализации

PCG может быть полезен техническим художникам, дизайнерам и программистам, которым нужно создавать повторяющиеся окружения или объекты с помощью графового процесса. Команды, работающие в архитектуре, дизайне интерьеров и archviz, могут использовать его для экспериментов с процедурной генерацией на основе определённой структуры данных и узлов. Epic Games называет здания одним из возможных направлений применения, однако в источниках нет готовых архитектурных шаблонов или описания конкретного проекта.

Перед переходом к реальному проекту команде следует проверить используемую версию Unreal Engine, плагины и данные проекта. В источниках не указаны версия, требования к оборудованию, цена или условия лицензирования, поэтому эту информацию нужно выяснить отдельно. Заранее учтите необходимость дополнительного плагина для выборки точек на статических мешах. Тестирование графа и его результата на небольшой сцене поможет понять, подходит ли этот подход для проекта.

Что делать дальше

После того как первый граф заработает, можно изучить различные категории узлов PCG. В документации описаны группы узлов для фильтрации, работы с плотностью и точками, выборки и размещения объектов. Работая с метаданными, проверяйте, в какой области находятся атрибуты и какие данные принимает нужный узел.

Среди других тем PCG в материалах Epic Games — PCG Editor Mode, Shape Grammar, GPU Processing, PCG Biome и отладка генерации во время выполнения. Для них предусмотрены отдельные руководства, посвящённые темам за пределами базового графа. Переходя к ним по очереди, вы сможете добавлять новые концепции в существующий граф и лучше отслеживать влияние изменений.

Источник и лицензия

Это руководство адаптировано на турецкий язык на основе материалов Epic Games Procedural Content Generation Overview и Procedural Content Generation Framework in Unreal Engine. Источники предоставлены по свободной лицензии.