UE4 VehicleSystemPlugin Vehicle_Base拆分

快来打我* 2023-03-03 08:47 16阅读 0赞

### Vehicle\_Base拆分 ###

*  一、EventBeginPlay
 *   *  1.1、参数初始化
     *  1.2、定时更新数据
 *  二、每隔0.04s一次更新——25TPS
 *   *  2.1 UpdateInput
     *   *  2.1.1 CaluclateThrottle
         *  2.1.2 Calculate Brakes
         *  2.1.3 Calculate Steering
     *  2.2 EngineSimulate
     *   *  2.2.1 设置CurrentThrottle
         *  2.2.2 Calculate Speed
         *  2.2.3 Calculate Speed Target
         *  2.2.4 Transmission
         *   *  a) 自动换挡：
             *  b) 手动换挡：
         *  2.2.5 Calculate Engine RPM
         *  2.2.6 Calculate Torque
         *  2.2.7 Engine Off
     *  2.3 UpdateForces
     *   *  2.3.1 Calculate Engine Brake
         *  2.3.2 Apply Brakes
         *  2.3.3 Calculate Slip
         *  2.3.4 Apply Air Drag
     *  2.4 TickWheels
     *   *  2.4.1 Update Steering
         *   *  a) Vehicle\_Wheel.SetSteering()
         *  2.4.2 Update Torque
         *   *  a) Vehicle\_Wheel.SetVehicleTorque
             *  b) Vehicle\_Wheel.SetWheelTorque
         *  2.4.2 Update Wheel
         *   *  a) UpdateSkid
             *  b) CleanupSkidParticle
             *  c) Update RotationSpeed
             *  D) SteeringRotator + SetRelativeRotator
         *  2.4.3 Tick Cosmetic

仅用作个人整理或买了插件的童鞋学习分享[插件地址][Link 1]

# 一、EventBeginPlay #

## 1.1、参数初始化 ##

InitAll  
![在这里插入图片描述][20200730174656747.png]  
![在这里插入图片描述][20200730174711259.png]

## 1.2、定时更新数据 ##

**单独作为第二节进行**  
![在这里插入图片描述][20200730194147421.png]

# 二、每隔0.04s一次更新——25TPS #

> 25TPS即为每秒更新25帧，限制更新频率来更好地进行多端同步

> 车辆前进后退的基础逻辑没有在里面，先不总结就放出来了，我再去别的逻辑里找找  
> 目前怀疑该插件完全使用轮胎进行驱动，恐怖如斯

![在这里插入图片描述][20200801173944168.png]

## 2.1 UpdateInput ##

> 三个逻辑都是定时Lerp当前值到同步下来的指定值。而Thottle直接Lerp，Brake有辅助赋值，Steer由玩家输入、SteerCurve、Slip共同决定，三个参数都有限制保证最终Steer处于0-1区间

**主要逻辑：**

1.  设置Throttle，由D Throttle Lerp出来
2.  设置Brake，由D Brake Lerp出来
3.  设置IsBrakeApply，由Brake!=0决定
4.  设置BrakeChanged，由Brake状态是否转变决定
5.  设置CurSteering，由DSteering\*Clamp(SteerCurve+Slip,0,1)决定

**约束关系：**

> 对玩家主要上下左右输入都进行了Lerp  
> CurSteer主要受Steer曲线和Slip影响，但都被限制到0-1区间

*  Throttle = Lerp D Throttle
 *  Brake = Lerp D Brake
 *  BrakeChanged = Brake != IsBrakeApply
 *  IsBrakeApply = Brake != 0
 *  CurSteering = Lerp Clamp( (SteerForSpeedCurve+Slip),0,1)\*D Steer

### 2.1.1 CaluclateThrottle ###

![在这里插入图片描述][20200730174832700.png]

### 2.1.2 Calculate Brakes ###

![在这里插入图片描述][20200730175543395.png]

### 2.1.3 Calculate Steering ###

> 由该代码知：转向与SteerCurve以及Slip有关，但上下值都有限制

![在这里插入图片描述][20200730175825400.png]

## 2.2 EngineSimulate ##

**核心逻辑：**

1.  设置CurThrottle为Throttle的平滑过渡
2.  由汽车运行数据计算AirSpeed、Acceleration、AverageWheelSpeed
3.  由玩家输入作为百分比确定TarSpeed(Start-EndSpeed)
4.  根据不同情况设置SelectedGear,并在指定时间后切换到该Gear，初始化MaxTorque为MaxTorque
5.  根据AverageWheelSpeed所在区间比值设置对应RPM，并由Throttle进行-1000到1000的区间调整
6.  根据当前速度调整Torque，速度越大Torque越小。
7.  如果引擎没有开启的话则设TarSpeed、Torque为0，MPR Lerp到0

**约束关系**

*  CurThrottle ≈ Throttle
 *  AirSpeed = MeshLinearSpeed
 *  Acce = AirSpeed - OldAirSpeed
 *  AverageWheelSpeed = WheelsRotationSpeed / WheelsNum
 *  TargetSpeed = CurThrottle \* (End-StartSpeed)
 *  CurGear = Gear.MaxTorque
 *   *  停车：-1 | 倒车：0 | 换挡：-1
 *   *  AirSpeed > EndSpeed：CurGear++
 *   *  AirSpeed < StartSpeed：CurGear–
 *  Gear = Gears\[CurGear\]
 *  RPM=(Speed区间内AverageWheelSpeed 比例) 映射到RPM + Throttle\[0,1\]映射到\[-1000, 1000\]
 *  Torque=(1 - AirSpeed在Start/EndSpeed的比例)映射到\[MaxTorque,MinTorque\]

**计算汽车基本参数**

### 2.2.1 设置CurrentThrottle ###

![在这里插入图片描述][20200730180456428.png]![在这里插入图片描述][20200730180636448.png]

### 2.2.2 Calculate Speed ###

**约束关系：**

*  AirSpeed=MeshLinearVelocity
 *  Acceleration=(curSpeed-oldSpeed)\*25
 *  AverageWheelSpeed=WheelNum / WheelsRotatorSpeed

> 简单地计算车身速度、加速度、轮子旋转速度

![在这里插入图片描述][20200730181217404.png]

### 2.2.3 Calculate Speed Target ###

**约束关系：**

> TargetSpeed与玩家输入直接相关，玩家不输入就是StartSpeed，输入就是EndSpeed

*  TarSpeed=CurThrottle\*(StartSpeed-EndSpeed)+EndSpeed

![在这里插入图片描述][20200731104040544.png]  
![在这里插入图片描述][20200730190818567.png]

### 2.2.4 Transmission ###

> *CurGear仅仅是Gear切换标记，真正的数值都存在Gear里且不一定与CurGear同步。*

**主要逻辑：**

自动换挡

1.  前进时根据AirSpeed在DownShift和UpShift范围外进行升降档
2.  后退使用0档，停车使用-1档

手动换挡

1.  直接切到对应挡位

换挡时

1.  除了-1档其他都需要等待GearSwitchTime，期间CurGear变为-1，Gear数值变为换挡时的特殊值。
2.  换挡后DynamicMaxTorque被初始化为MaxTorque

**约束关系：**  
SelectGear：

*  Shifter == Park/Neutral ：-1
 *  Shifter == Reverse：0
 *  Shifter == Drive：
 *   *  AirSpeed < Gear.DownShift：++1
 *   *  AirSpeed > Gear.UpShift：- -1

CurGear：

*  挡位切换时期：-1
 *  切换后：SelectGear

Gear：

*  挡位切换后：Gears\[CurGear\]

DynamicMaxTorque：

*  挡位切换后：Gear.MaxTorque

挡位切换时间=SwitchGearTime

![在这里插入图片描述][20200731104341527.png]

#### a) 自动换挡： ####

**当前为设置SelectedGear**

1.  Park和Neutura时=-1，倒车时为0(Choose N Gear、Choose R Gear)
2.  前进时通过AirSpeed是否在DownShift和UpShift之间决定升降档(Choose D Gear)
3.  除了降到-1档，其他都按照GearSwitchTime进行Timer换挡函数调用(Schedule Gear Change)

**当前为设置CurGear**

1.  在换挡期间CurGear==-1档,Gear被设置为换挡期间专用参数，但最低MPR为0档的MPR(ApplyNGear)
2.  换挡时设置CurGear+Gear，同时初始化DynamicMaxTorque为MaxTorque

![在这里插入图片描述][20200730193435428.png]  
**D Gear**

> 通过判断ShiftUp和ShiftDown进行自动换挡

![在这里插入图片描述][20200730192214385.png]  
**Schedule Gear Change**  
![在这里插入图片描述][20200730193518440.png]  
**ChangeGear**  
![在这里插入图片描述][2020073111014624.png]

**ApplyNGear**  
换挡期间CurGear为-1，且重设Gear的数值如下：

![在这里插入图片描述][20200730193629916.png]

#### b) 手动换挡： ####

**直接执行ChangeGear**  
![在这里插入图片描述][202007301943375.png]

### 2.2.5 Calculate Engine RPM ###

**步骤：**

1.  计算车辆速度在当前挡位的比值GearThresh
2.  将该比值对应出相应的RPM数值 RPM1
3.  玩家输入Throttle(0 — 1)对应RPM2（-1000 — +1000)
4.  D RPM=RPM1+RPM2
5.  Lerp RPM

**约束关系：**

> 速度与RPM为正比，同时一定范围内受到Throttle影响

*  D RPM=(EndSpeed — StartSpeed区间内AverageWheelSpeed 所占比例) \* (HightRPM - LowRPM) + LowRPM + Throttle\*2000 - 1000
 *  RPM=Lerp D RPM

![在这里插入图片描述][20200730202158897.png]![在这里插入图片描述][20200731135037300.png]

![在这里插入图片描述][2020073019555536.png]

### 2.2.6 Calculate Torque ###

**步骤**

1.  通过MAcce-Acce计算动态MaxTorque,每次maxTorque增减<1
2.  AirSpeed离StartSpeed越远扭矩越小。速度过慢扭矩=0，速度过快扭矩=MinTorque
3.  如果没有处于前进/后退，则Torque=0

**约束关系：**

> 加速度越不接近MaxAcce则MaxTorque越大  
> 扭矩与当前车速成反比

*  MaxTorque=AccelerationConfig?9000 : clamp(MaxAcce-Acce,-1,1)
 *  Torque=(1 - AirSpeed在Start/EndSpeed的比例)\*(MaxTorque-MinTorque)

![在这里插入图片描述][20200731095047756.png]  
**VehicleInGear**

> 当汽车正在前进/后退时为InGear

![在这里插入图片描述][20200730203247369.png]  
**Calculate Max Torque**  
![在这里插入图片描述][20200731093250944.png]  
**TorqueCurve**  
![在这里插入图片描述][20200730204404721.png]

### 2.2.7 Engine Off ###

1.  引擎关闭时运行
2.  将TarSpeed/Torque直接置为0，RPM Interpto 0

![在这里插入图片描述][20200731102303464.png]  
![在这里插入图片描述][20200731102057725.png]

## 2.3 UpdateForces ##

> 主要用于更新轮胎的旋转阻尼以及汽车的线性阻尼，但阻尼参数都被写死了

**步骤**

1.  根据当前速度是否超过了挡位最高速度来计算EngineBrake的值
2.  比较计算后的引擎Brake、Brake，取最大值设置车轮的AngularDamping
3.  将汽车左右朝向的速度\[1000-2000\]映射到Slip\[0-1\]
4.  汽车线性阻尼为Slip与动态空气阻力LinearDrag相加
5.  当车速过慢且没有Throttle时，增大阻尼来达到停车效果
6.  当Slip<0.1时忽略Slip的阻尼效果，只有LinearDrag

**约束**

*  EngineBrake=\[EndSpeed,EndSpeed+(EndSpeed-StartSpeed)\]映射\[0,1\]
 *  Wheels.AngularDamping=Max(EnginBrake*20 , Brake*BrakePressure)
 *  Slip=VehicleMesh.RightSpeed\[1000,2000\]映射\[0,1\]
 *  VehicleMesh.LinearDamping=Slip\[0,1\]->\[0.02,0.25\]+LinearDrag

![在这里插入图片描述][20200731154718324.png]

### 2.3.1 Calculate Engine Brake ###

步骤：

1.  判断AirSpeed是否超过了EndSpeed
2.  如果超过了，则设置EngineBrake，其值映射：\[EndBrake,EndBrake+(End-StartSpeed)\]—\[0-1\]

**约束**

*  EngineBrake=\[EndBrake,EndBrake+(End-StartSpeed)\]映射为 \[0-1\]

![在这里插入图片描述][20200731160306201.png]

### 2.3.2 Apply Brakes ###

步骤：

1.  计算Brake*BrakePress和EngineBrake*20的值，得出的最大值为轮胎的角速度阻尼
2.  当Brake>0.96以及速度过低后锁住轮胎

约束：

*  Wheels.AngularDamping

![在这里插入图片描述][2020073116335384.png]

### 2.3.3 Calculate Slip ###

步骤：

1.  将汽车左右朝向的速度\[1000-2000\]映射到Slip\[0-1\]

**约束**

*  Slip=MeshRightVelocity in \[1000,2000\]映射\[0,1\]

![在这里插入图片描述][2020073116552465.png]

### 2.3.4 Apply Air Drag ###

> 主要通过LinearDrag动态空气阻力来设置汽车对应的线性阻尼

**步骤**  
AirSpeed速度慢：

1.  附加大阻尼导致停车

AirSpeed速度快：

1.  设置阻尼为Slip\[0-1\]\[0.02-0.25\]+LinearDrag(动态空气阻力值,DynamicAirDrag=true时启用)
2.  如果Slip<=0.1,则忽略Slip

**约束**

*  VehicleMesh.LinearDamping=
 *   *  AirSpeed < 0.3：30
 *   *  AirSpeed >= 0.3：( Slip\[0-1\] 映射 \[0.02 , 0.25\] ) + LinearDrag
 *   *   *  当Slip<0.1时，忽略Slip

![在这里插入图片描述][20200801102645296.png]

## 2.4 TickWheels ##

> 处理车轮的Mesh旋转、特效、声音  
> 疑问的点在于WheelConstrain是否会影响逻辑

步骤：

1.  设置Wheel的CurSteering为车辆的CurSteering
2.  通过TarSpeed设置轮胎转速
3.  当需要Skid粒子或声音时根据DesiredSkid Lerp Skid值并根据Skid值播放声音
4.  根据Steering设置轮胎Yaw轴的旋转值

约束：

*  Wheel.CurSteering = CurSteering
 *  WheelConstrain.AngularVelocityTarget = TarSpeed \* 44.704 / wheel.perimeter
 *  WheelConstrain.VelocityStrength=Torque (???)
 *  Skid = Lerp DesiredSkid
 *  RotationSpeed = MeshAngularVelocity \* radius \* UnitConversion
 *  WheelMesh.Rotation=Steering\*MaxSteeringAngle

![在这里插入图片描述][20200801111808905.png]

### 2.4.1 Update Steering ###

> 放到了Wheel类中处理

步骤：

1.  设置Wheel的Steering为对应的CurSteering
2.  如果不是转向轮则不设置，如果轮胎反转则\*-1

约束

*  Wheels.CurStreeing = CurStreeing

![在这里插入图片描述][20200801111922271.png]

#### a) Vehicle\_Wheel.SetSteering() ####

![在这里插入图片描述][20200801112111562.png]

### 2.4.2 Update Torque ###

**步骤：**

1.  SetVehicleTorque(TarSpeed,Torque)  
    1.1. 如果不是DrivingWheel的话不用管Torque  
    1.2. 如果正在停车/轮胎锁住/超过最大速度/CurGear=-1的话，SetTorque(0,0)
2.  通过TarSpeed算出对应轮胎Mesh的转速，TarSpeed与转速成正比。通过Torque设置轮胎的VelocityStrenth???

**约束：**

*  WheelConstrain.AngularVelocityTarget = TarSpeed \* 44.704 / wheel.perimeter
 *  WheelConstrain.VelocityStrength=Torque (???)  
    ![在这里插入图片描述][20200801113343543.png]

#### a) Vehicle\_Wheel.SetVehicleTorque ####

![在这里插入图片描述][20200801114305196.png]

#### b) Vehicle\_Wheel.SetWheelTorque ####

通过MPH以及轮胎直径计算出转速，然后SetAngularVelocityTarget，不太懂将扭矩设置给DriveParams  
![在这里插入图片描述][20200801145655268.png]

> 求半径：GetBounds() / GetBOdyBounds() \* scale

![在这里插入图片描述][20200801144703367.png]  
单位换算：1mph=44.704 cm/s = 1.609km/h  
![在这里插入图片描述][20200801122725409.png]

### 2.4.2 Update Wheel ###

**步骤：**

1.  设置Skid为DesiredSkid的Lerp
2.  清除Skid特效(代码中并没有明显开启特效的代码)
3.  通过WheelMesh的Velcity以及当前单位计算出当前RotationSpeed
4.  根据Steering设置轮胎的Steering旋转

**约束：**

*  Skid = Lerp DesiredSkid
 *  RotationSpeed = MeshAngularVelocity \* radius \* UnitConversion
 *  WheelMesh.Rotation=Steering\*MaxSteeringAngle

![在这里插入图片描述][20200801165905939.png]

#### a) UpdateSkid ####

![在这里插入图片描述][20200801152255948.png]

#### b) CleanupSkidParticle ####

![在这里插入图片描述][20200801152444989.png]

#### c) Update RotationSpeed ####

> 通过角速度来Update轮胎的RotationSpeed

![在这里插入图片描述][20200801153322207.png]

#### D) SteeringRotator + SetRelativeRotator ####

> 根据CurSteering转动轮胎Yaw轴角度

![在这里插入图片描述][20200801154213679.png]

### 2.4.3 Tick Cosmetic ###

根据RPM和Throtle更新尾气的粒子效果  
![在这里插入图片描述][20200801173752851.png]

[Link 1]: https://www.unrealengine.com/marketplace/zh-CN/product/advanced-vehicle-system
[20200730174656747.png]: /images/20230208/eee45aab53bf4b0d87268a9335c19240.png
[20200730174711259.png]: /images/20230208/45fd727b27f5486bb0b218bac318b670.png
[20200730194147421.png]: /images/20230208/03c342d81a204dc09eab30fc54e22e0a.png
[20200801173944168.png]: /images/20230208/fa72ee6ab59f4fefb58d37a0d1771481.png
[20200730174832700.png]: /images/20230208/113ffa2288774ca39bdef69bceed9fe6.png
[20200730175543395.png]: /images/20230208/777cfa37addc4248ac24113a03a42245.png
[20200730175825400.png]: /images/20230208/cc21c3afcab14206b071f452e1077eab.png
[20200730180456428.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200730180456428.png
[20200730180636448.png]: /images/20230208/3d100d0b988242a794b1e12159391299.png
[20200730181217404.png]: /images/20230208/38b177f10a964e249d4ec4769559aa75.png
[20200731104040544.png]: /images/20230208/a0fc03a4a491418783f87239bb30ef9b.png
[20200730190818567.png]: /images/20230208/d58b0deee53f4c4f8e1757daee64b984.png
[20200731104341527.png]: /images/20230208/2d99feec252041a5a0f3ef002114ae77.png
[20200730193435428.png]: /images/20230208/5ecbbc71e9b24f55a6fe384cfd23db40.png
[20200730192214385.png]: /images/20230208/c8bfe7881baf4124a50ddd3f8f85a398.png
[20200730193518440.png]: /images/20230208/0be20f0420a94aac8cb0ede83dcc8097.png
[2020073111014624.png]: /images/20230208/be7d05bee5234bf2812c8522c5bfff65.png
[20200730193629916.png]: /images/20230208/9d1e6357c4ff4c888dae89959603e73c.png
[202007301943375.png]: /images/20230208/ead57b44de594b5a86856b0302106ca8.png
[20200730202158897.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/20200730202158897.png
[20200731135037300.png]: /images/20230208/3177a98d6a1448dbb01a956d2bc1f67b.png
[2020073019555536.png]: /images/20230208/cebecb55579449a5b0f2f0d46f0585bb.png
[20200731095047756.png]: /images/20230208/ad5a6b929eb54e7ab8f715b52fb4f10d.png
[20200730203247369.png]: /images/20230208/09310c5824694ad7b5a7c617e684f78b.png
[20200731093250944.png]: /images/20230208/bcea603a0db84194848f30fcb9225749.png
[20200730204404721.png]: /images/20230208/a7860fece144446a9b621a309c3959a5.png
[20200731102303464.png]: /images/20230208/66776f3f57aa421dacd6be0f10c90441.png
[20200731102057725.png]: /images/20230208/20b675504d8c4285b40603402685471d.png
[20200731154718324.png]: /images/20230208/35b0d6ea4b584658b6d00f73f22fc883.png
[20200731160306201.png]: /images/20230208/c7e666aab4ab4872b4fdb2e6953206ec.png
[2020073116335384.png]: /images/20230208/2f76e15186ef4d0181e8520351ed224c.png
[2020073116552465.png]: /images/20230208/71ec98075b524aa7b55f3a941d0ab83d.png
[20200801102645296.png]: /images/20230208/63087d5290014403946601fcb6cbb91e.png
[20200801111808905.png]: /images/20230208/3d6cc33eaeb048b2a3567627646103c7.png
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