PCG 中级篇：细节分析

点数据

太长不看：

点数据的属性，分为固有属性和计算属性，计算属性需要用美元符号进行访问。

BoundsMin/Max：定义了一个轴对齐的边界框（Axis-Aligned Bounding Box, AABB）
Extents：从中心点到边界框表面的距离（半长度）
LocalCenter：边界框的中心点
LocalSize：边界框的完整尺寸
ScaledLocalSize：应用Transform的缩放后的边界框大小
ScaledExtents：应用Transform的缩放后的半长度

固有属性

使用Create Points创建一个点,点击A查看到的全部属性，我称这些为固有属性 alt text PCG Graph里点数据默认只有以上这些。

动态属性（计算属性）

调试时看到的只有上图这些属性，但能访问的，其实不止上述这些固有属性。比如： ScaledLocalSize.X alt text

动态属性（或者说‘计算属性’), 必须用$ 来进行访问或者设置，如$LocalSize

对于 PointData类型来说，还有好几个"动态属性":

Extents（范围）
- 类型：动态计算的属性
- 计算方式：(BoundsMax - BoundsMin) / 2.0
- 含义：边界框在每个轴向上的"半长度"，也可以说是从中心点到边界框表面的距离
- 用途：与点的位置一起表示体积
LocalCenter（局部中心）
- 类型：动态计算的属性
- 计算方式：(BoundsMax + BoundsMin) / 2.0
- 含义：边界框的中心点
- 用途：表示点体积的中心位置
LocalSize（局部大小）
- 类型：动态计算的属性
- 计算方式：BoundsMax - BoundsMin
- 含义：边界框在每个轴向上的完整长度
- 用途：表示点的原始大小
ScaledLocalSize（缩放后的局部大小）
- 类型：动态计算的属性
- 计算方式：GetLocalSize() * Transform.GetScale3D()
- 含义：应用Transform的缩放后的边界框大小
- 用途：表示实际渲染或使用时的大小
ScaledExtents（缩放后的范围）
- 类型：动态计算的属性（比较特殊，蓝图不可以用表达式访问，C++可用，因为没有定义它的enum）
- 计算方式：GetExtents() * Transform.GetScale3D()
- 含义：应用Transform的缩放后的半长度
- 用途：表示实际渲染或使用时的体积半长度

自定义属性

上面的固有属性和动态属性，引擎都贴心的在编辑器做了个小按钮，可用通过点击添加： alt text 但是，自定义属性就没有这种待遇。

自定义属性的Color，不需要用美元符号获取： alt text

新增自定义属性： alt text

使用示例： alt text

属性代码相关

属性关系

Extents 与 BoundsMin/Max 的关系

cpp

// Extents 是从 BoundsMin/Max 计算得出
Extents = (BoundsMax - BoundsMin) / 2.0

// 反过来，给定 Extents 和 Center，可以计算 BoundsMin/Max
BoundsMin = Center - Extents
BoundsMax = Center + Extents

原始尺寸和缩放后尺寸的关系

cpp

// LocalSize 与 ScaledLocalSize 的关系
ScaledLocalSize = LocalSize * Transform.Scale3D

// Extents 与 ScaledExtents 的关系
ScaledExtents = Extents * Transform.Scale3D

Grammar浅析

目前主要作用于样条线，把样条线看成产生点的路径序列，而 Grammar 就是用来约束点的分布。不同标记的点，可能有不同的size和生成频率，以此来控制点的分布规则。

形状语法（Grammar Syntax）

alt text

有点类似基础的正则表达式用法。

1. Tokens（标记）

基础元素

Literal（字面量）: 任何不包含空格的字符串，例如 Entrance, Corridor
Sequence（序列）: 按顺序排列的元素，使用 [ ] 表示
示例: [a, b, c] → 必须按照 a → b → c 的顺序执行

选择机制

Stochastic choice（随机选择）: 使用 { } 选择其中一个元素，每个元素出现的概率相等
示例: {a, b, c} → 可能是 a，也可能是 b 或 c
Priority choice（优先级选择）: 使用 < >，按从左到右的优先级选择
示例: <a, b, c> → a 优先，如果 a 不可用，则尝试 b，否则是 c

2. Repetitions（重复规则，默认 1 次）

固定次数

[a, b, c]3 → a, b, c 按顺序重复 3 次

不确定次数

Zero or more（0 次或更多）: a* → a 可能 不出现，也可能出现 任意次数
One or more（1 次或更多）: {a, b, c}+ → 至少选择一个 a、b 或 c

3. Weight in stochastic choices（加权随机选择，默认权重为 1）

在 {} 选择时，可以给某些选项 增加权重（更高概率被选中）：

格式: {选项:权重}
示例:
{a:3, [b, c]*:2, {d, e}+ :1}
- a 的权重为 3（更容易被选中）
- [b, c]* 的权重为 2
- {d, e}+ 的权重为 1（最低）

4. Examples（示例解析）

[A, B*, C] → A 开始，B 可能出现 任意次数，然后 C 结束
[Entrance, {Corridor, Doors}*, Exit] →
Entrance 开始，中间是 随机的 Corridor 或 Doors，可重复多次，最后是 Exit
[Entrance, {Corridor+:2, Doors*}, Exit] →
Corridor 至少出现 2 次，Doors 可能出现 0 次或多次
{[Entrance, Corridor, Exit], [Entrance, [Corridor, Doors]*, Exit]} →
可能是 Entrance → Corridor → Exit，也可能是 Entrance → Corridor 或 Doors 多次 → Exit

Grammar 相关节点

目前好像就4个

Subdivide Spline 细分样条
Primitive Cross-section 图元横截面
Duplicate Cross-sections 延展横截面
Select Grammar 匹配语法

Subdivide Spline 细分样条

（简单理解为，指定重复规则，比如围栏，围墙）

alt text 给样条线制定撒点规则（让参数的点根据规则分布，或者说带上“标签”），规则来自 Grammar 字符串。

需要配置模块数据，供 Grammar 解析使用

模块数据：

size，点的占位大小，影响采样间隔
Symbol，一个key，既对应表达式的符号
Scalable 是否拉伸去填满空隙，比如size 50,但分配给你的空间有剩余
DebugColor 调试时的颜色, 暂时不知道有没有快速使用这个调试颜色的办法。

调试颜色目前是使用额外的Remap节点来实现： alt text 调试过程中发现，必须进行ToPoint操作才能正常修改颜色，不然100%引擎崩溃。

每个module都能设置调试颜色，效果如图： alt text

Primitive Cross-section 图元横截面

大多数时候，拖动样条线来生成一块不规则的面积，在UE并不好操作，非常难拖出好看的形状。于是UE推出了使用基础图形，来拼图的方式来实现。（拼好面）

alt text 图元是指简单的几何体，比如最常见的长方体。主要功能是：根据特定的切割方向，构建几何体之间形成的横截面。

如图，默认沿着Z轴往上切（0，0，1），切的方向垂直于Z轴。切出来的面，就作为横截面。对于面都一致的几何体，比如图中的圆柱体和长方体，只会切出一个“底面”作为横截面。而对于面随着Z轴变化的几何体，则切出多个横截面。测试发现并没有特别的规律来解释多个横截面的规律。 alt text

不过，该节点提供了调整横截面数量的办法。

最小剔除面积 Min Area Culling Threshold

单位是 m^2

如图，默认情况下，倒立的圆锥会产生两个横截面。 alt text 尖端的横截面特别小，可以开启 Min Area Culling Threshold 来剔除，1 m^2 即可剔除它。

Tier 合并阈值 Tier Merge Threshold

这是另一个剔除多余横截面的方式。

单位是 cm

如图，球体产生的横截面，像个打开的碗 alt text

可以看出球体的面与面之间间距很小，更适合 Tier 合并阈值来剔除。调整为300厘米后，成功只剩下一个横截面 alt text

此时，球还是用上图的剔除配置：

让球和其他图元接触，也会立即产生新的横截面 {alt text} 如上图，产生了两个横截面。（当接触面积很大，再把融合阈值调小，就会出现更多的横截面）

Remove Redundant Sections

这个配置最好别开启，开启了，多图元交叉时会产生非常邻近的横截面，即使用上面的融合也不管用。（如果没有和其他图元交叉，开启了能够移除多余的横截面。）

最好的实践方式还是让图元本身“对齐”，如图:两个长方体底部位置“平齐”，产生的横截面一定稳定。 alt text

使用总结

图元互相接触的位置，大概率会产生新的横截面
大多数情况下，要保证只生成一个横截面，因为多个的情况对后续节点不友好（容易触发 Duplicate Cross-sections）。
别依赖Remove Redundant Sections，使用底部位置对齐来确保稳定
多图元组合产生的横截面，还是非常不稳定，编辑器经常不刷新，显示错误的结果。如果怀疑横截面有问题，点击一下图元的Mesh，或者重启UE试试。

Extrusion Vector Attribute 挤出向量

挤出向量是个重要属性，但本身不影响横截面的产生。是供给后续节点使用的。

挤出向量的大小只和自身大小有关，等于 Slice 方向 * 这个方向的长度（高度）
需要配置它的key，后续节点根据它查找

举例说明：

对于一个高度为100的正方体
切片方向为向上(0,0,1)
会在底部生成一个横截面
ExtrusionVector 会是 (0,0,100)，表示从这个底面横截面到顶面的向量

它的作用是：给后续数据提供方向指引。

其他参数

MaxMeshVertexCount 通常图元是简单的几何体，如果太复杂可用这个限制避免卡死

代码部分

C++

数据结构

cpp

struct FCrossSection
{
    int Tier;           // 层级编号
    double Height;      // 层高
    TArray<FVector> PointLocations; // 横截面点集
};

主要参数

cpp

// 切片方向，默认向上
FVector SliceDirection = FVector::UpVector;

// 挤出向量属性名
FPCGAttributePropertyOutputSelector ExtrusionVectorAttribute;

// 最小共面顶点数
int32 MinimumCoplanarVertices = 3;

// 最大网格顶点数限制
int32 MaxMeshVertexCount = 2048;

// 是否启用层级合并
bool bEnableTierMerging = false;

// 层级合并阈值
double TierMergingThreshold = 1.0; // 单位：厘米(cm)

CrossSection.Height的计算

cpp

//Height的计算过程：
const double Height = TierHeights[TierIndex + 1] - TierHeights[TierIndex];
const double RoundedHeight = FMath::RoundToDouble(Height);
CurrentTier.Height = FMath::IsNearlyEqual(Height, RoundedHeight) ? RoundedHeight : Height;

Duplicate Cross-sections 延展横截面

（简单理解为，多层次的时候使用，比如盖房子）

该节点和Subdivide Spline节点，有共同父类public UPCGSubdivisionBaseSettings, 它们都是使用grammar来规划线段上点的生成规则。不同的是，Duplicate Cross-sections “通常”需要配合上面的图元横截面Primitive Cross-section的一同使用。 alt text

这里细说一下刚刚的挤出向量：

ExtrusionVector：

它定义了横截面的"生长"方向和距离， Duplicate Cross-sections需要知道，新延展的横截面往哪个方向生长，以及距离多远。

如果使用了上一个节点传递过来的ExtrusionVector，假如是（0，0，200），但是Duplicate Cross-sections模块里定义的距离超过了200，就会报错。 alt text

两种解决办法：

调整图元的尺寸，让它满足Duplicate Cross-sections模块的需要。
不使用上个节点传递过来的ExtrusionVector，让Duplicate Cross-sections自定义一个，比如（0，0，6000），可用让延展面远远超出图元的大小（另外，球体调试的时候，不管拉伸多少，都是球体，应该是BUG，但横截面是正确的）

Select Grammar 条件语法

通常作用于线段，对不同长度的线段使用不同的匹配语法(也可以用于选择不同的index)。比如在生成建筑时，某面墙过短，那就应该使用不包含大门的语法规则。 alt text

上面的延展横截面节点更像是是“纵向生长”，而 Select Grammar节点则提供了“横向生长”的能力，两者配合可以实现“纵横生长”动态生成效果。

Compared Value Attribute 匹配值

一个 Select Grammar 节点只有一个用于寻找规则的 Compared Value Attribute，比如基于线段长度的进行规则定制：写法就是 $ScaledLocalSize.X （不知道这个值的含义请看前文的解释）

Criteria 条件标准

这里就可以根据线段的长度，定制各种“标准”/“规则”。

上图中，两个规则的意思是，线段长度小于768时，就使用简单的填充物规则，大于768时，就使默认的复杂规则。

输入线段一定要带有标签，和这里的key 匹配, 每个key可以定制多个规则，规则按照优先级顺序执行。

把Key当做“层”的话，Criteria就是让每一层都有定制自己的语法规则的能力。

基于线段长度定制规则的小案例：

使用Spline to Segment 节点将Spline分割成线段，可以看到点变成了线段，X的方向上的边界之差就是线段的长度。
线段传入Select Grammar 节点后，开始根据条件规则，给属性附加上一个 grammar 字符串。
为了方便调试，把它需要关注的3个值，复制到结尾，方便对比。可以看到，由于长度都超过了条件里写的768，所以都使用了默认复杂规则。
最终，图中“Main Floor” 这一层，所有的线段，都有了自己的规则。

PCG 中级篇：细节分析 ​

点数据 ​

太长不看： ​

固有属性 ​

动态属性（计算属性） ​

自定义属性 ​

属性关系 ​

Grammar浅析 ​

形状语法（Grammar Syntax） ​

1. Tokens（标记） ​

基础元素 ​

选择机制 ​

2. Repetitions（重复规则，默认 1 次） ​

固定次数 ​

不确定次数 ​

3. Weight in stochastic choices（加权随机选择，默认权重为 1） ​

4. Examples（示例解析） ​

Grammar 相关节点 ​

Subdivide Spline 细分样条 ​

Primitive Cross-section 图元横截面 ​

最小剔除面积 Min Area Culling Threshold ​

Tier 合并阈值 Tier Merge Threshold ​

Remove Redundant Sections ​

Extrusion Vector Attribute 挤出向量 ​

其他参数 ​

C++ ​

Duplicate Cross-sections 延展横截面 ​

Select Grammar 条件语法 ​

Compared Value Attribute 匹配值 ​

Criteria 条件标准 ​