Rope Body

Тело Rope обеспечивает физическое моделирование канатов, кабелей, проводов и т. д. Канаты могут прикрепляться к телам следующих типов:

• Rigid
• RagDoll
• Dummy

Чтобы прикрепить веревку к телу так, чтобы она свободно свисала, или связать несколько тел, используйте сочленение Particles. Тело Rope можно разорвать как тело Cloth. Веревка повышает реалистичность моделируемой среды и экономит время художников, поскольку заменяет анимацию. Однако моделирование этого типа тела довольно затратно, и настоятельно рекомендуется использовать оптимизацию расстояния, чтобы избежать снижения производительности.

Примечание

Тело Rope можно присвоить только объектам Mesh Dynamic.

Дополнительная информация#

Единственный допустимый тип меша для тела Rope — это цилиндр. Вы можете использовать стандартный примитивный цилиндр для создания веревки. В этом случае рекомендуем использовать следующий подход:

1. В панели инструментов нажмите Create -> Primitive -> Cylinder.

2. Задайте желаемые параметры веревки (длина, радиус) для цилиндра, например, следующие:

   

3. Нажмите OK и добавьте цилиндр в сцену. Он создан как объект Static Mesh. Сам объект можно удалить, а его меш будет доступен в папке data/.
4. Создайте объект Dynamic Mesh и используйте для него меш цилиндра.
5. Назначьте тело Rope на созданный объект Dynamic Mesh.

Тело Rope моделируется как набор точечных масс (частиц), расположенных в вершинах меша. Каждая частица имеет форму шара и связана с другими частицами внутренними пружинными сочленениями, расположенными по краям меша. С одной стороны, внутренние сочленения позволяют воссоздать топологию меша, а с другой — ограничивают растяжение и складывание.

Каждая частица характеризуется положением, массой и скоростью и имеет постоянную сферическую форму с заданным радиусом. Общая масса всего тела равномерно распределяется между ними. В соответствии со вторым законом Ньютона на частицы могут действовать сила или импульс, приложенные внутренними сочленениями и внешними силами (коллизия, сила тяжести, сопротивление воздуха, ветер и т. д.).

Столкновении частиц друг с другом и столкновения между разными телами веревки не рассчитываются. Однако веревка взаимодействует с окружающей средой, сталкиваясь с другими физическими телами, если установлен флажок Collision. Его поведение при контакте контролируется такими параметрами, как трение и восстановление. Выборочное физическое взаимодействие доступно через соответствующие битовые маски.

Таким образом, тело Rope можно рассматривать как ограниченную систему жестких частиц, и поэтому некоторые параметры такие же, как у тела Rigid:

• масса;
• трение;
• восстановление;
• линейное и угловое демпфирование.

Радиус частицы#

Как уже было сказано, каждая частица представляет собой сферу с заданным радиусом. Таким образом, частицы используют непрерывное обнаружение столкновений. Веревка никогда не лежит на земле ровно и не прилегает плотно к поверхности. Всегда есть зазор, равный радиусу частицы.

Поскольку столкновения между частицами не рассчитываются, их не следует учитывать при установке радиуса:

• Для более устойчивого поведения предпочтительнее более высокие значения. Однако слишком большой радиус может привести к некорректному взаимодействию с окружающей средой (подергиванию или разрыву веревки).
• Более низкие значения уменьшают разрыв между телом Rope и поверхностью. Однако слишком малый радиус приводит к плохой обработке столкновений.

Примечание

Предмет может пройти через веревку, если радиус частицы мал и веревка натянута. Причина в том, что непрерывное обнаружение столкновений выполняется только для сфер частиц, расположенных в вершинах меша веревки.

Итерации решения сочленений#

Веревку можно деформировать путем растяжения и складывания. Эти деформации контролируются связями двух типов:

• линейное восстановление контролирует растяжение;
• угловое восстановление контролирует складывание.

С помощью этих типов ограничений можно получить желаемый внешний вид веревки и смоделировать множество различных деформируемых материалов, от жесткой металлической проволоки до эластичного резинового шланга.

Линейное восстановление#

Угловое восстановление#

Параметр Rigidity является дополнительным ограничением движения веревки, чтобы сделать ее более жесткой и негибкой. Для этого линейная и угловая скорости каждой частицы веревки корректируются в соответствии с полными скоростями, интерполированными для всех частиц.

• Минимальное значение 0 делает веревку эластичной, гибкой и легко деформируемой.
• Максимальное значение 1 делает веревку более жесткой и менее подверженной деформации.

Когда веревка растягивается или сгибается сверх предела упругости, она рвется и рассыпается на куски. Разрыв вызывается приложением силы или столкновением с физическим телом и зависит от жесткости веревки (контролируется параметрами линейного и углового восстановления). Веревка рвется только по краям треугольников, разделяя вершины меша и дублируя частицы.

Примечание

Если порванные куски веревки падают на одну плоскость, они вызывают мерцание (Z-fighting).

Линейное пороговое значение#

Угловое пороговое значение#

Обновление в каждом кадре огромного количества объектов, расположенных далеко от камеры, поэтому трудно различимых или наблюдаемых как масса, является пустой тратой ресурсов.

Чтобы улучшить характеристики и избежать чрезмерной нагрузки, можно уменьшить частоту кадров обновления при моделировании веревки. Когда игрок находится за пределами области, указанной параметром Update Distance Limit, веревка перестает обновляться и статически застывает.

Приведенный ниже набор частот кадров позволяет указать, как часто моделирование веревки должно обновляться, когда объект виден, когда видна только его тень или когда он не виден вообще.

Вкладка Parameters -> Physics → раздел Periodic Update

FPS When Object Is Rendered To Viewport	Значение частоты обновления для случая, когда объект отображается в области просмотра.
FPS When Only Object Shadows Are Rendered	Значение частоты обновления, когда сам объект находится за пределами области просмотра, и только его тень отображается в области просмотра.
FPS When Object Is Not Rendered At All	Значение частоты обновления, когда объект и его тень не отображаются в области просмотра.
Update Distance Limit	Расстояние от камеры, до которого необходимо обновить объект.

Примечание

Эти значения не являются фиксированными, движок может изменить их в любое время для обеспечения наилучшей производительности.

Эта функция включена с настройками по умолчанию, обеспечивающими оптимальную производительность, и может настраиваться для каждого объекта в UnigineEditor или через API во время выполнения.

Внимание

Учтите, что использование пониженной частоты кадров обновления для объекта должно быть тщательно продумано в логике вашего приложения, так как это может привести к различным проблемам с рендерингом Mesh Skinned и Mesh Dynamic (мерцание из-за несовпадения, например, в случае прикрепления веревки к Mesh Skinned).

Чтобы присвоить объекту тело Rope через UnigineEditor, выполните следующие действия:

1. Откройте окно World Hierarchy.

2. Выберите объект MeshDynamic, которому нужно присвоить тело Rope.

   Примечание

   Убедитесь, что меш объекта соответствует требованиям!

3. Перейдите на вкладку Physics в окне Parameters и назначьте физическое тело выбранному объекту, выбрав Body -> Rope.

   

4. Задайте название тела и при необходимости измените другие параметры.

Веревка, прикрепленная к персонажу со скелетной анимацией

Веревки могут быть прикреплены к телам следующих типов:

• Rigid
• RagDoll
• Dummy

Чтобы прикрепить веревку к телу, используйте сочленение Particles. В случае тел Rigid (статического или динамического) и Dummy закрепленные частицы остаются фиксированными в своем положении и следуют преобразованиям прикрепленных объектов, таща за собой веревку.

1. Выберите тело Rigid, RagDoll или Dummy.
2. Добавьте сочленение Particles.
3. Укажите тело Rope.
4. Отрегулируйте область закрепления с помощью параметров Threshold и Size сочленения Particles.

Примечание

Для обеспечения стабильной симуляции важно установить соответствующие массы веревки и прикрепленного тела. Неуравновешенные массы могут вызвать подергивание сочленений веревки.

Присоединение к Mesh Skinned#

Убедительная симуляция веревки на персонаже Mesh Skinned требует другого подхода. Чтобы отслеживать преобразования костей, каждая вершина веревки, которая находится в области сочленения Particles, проецируется на ближайшую вершину Mesh Skinned (до расстояния, указанного параметром Threshold сочленения Particles).

Примечание

Не рекомендуется прикреплять веревку непосредственно к объекту Mesh Skinned, потому что различие в топологии может привести к визуальным артефактам. Вместо этого лучше создать идентичную поверхность веревки на персонаже Mesh Skinned, сделать ее невидимой и прикрепить к ней физическую веревку.

Например, нам нужно создать веревку, которая приклеивается к руке персонажа Mesh Skinned, в то время как остальная часть веревки висит и свободно движется. Это делается следующим образом:

1. При создании Mesh Skinned добавьте поверхность сегмента веревки, идентичную той части, которую необходимо закрепить. В нашем случае это часть веревки, которая находится в руке.
2. Добавьте Mesh Skinned с назначенным телом RagDoll. Убедитесь, что поверхность сегмента веревки включена.
3. Добавьте отдельный динамический меш веревки и синхронизируйте его положение с персонажем Mesh Skinned. Отключите физическое моделирование (CTRL + SPACE) и назначьте тело Rope.
4. Прикрепите тело Rope к телу RagDoll. Если пороговое расстояние сочленения Particles достаточно низкое, физическая веревка автоматически прикрепится только к поверхности сегмента веревки (то есть к руке). После этого поверхность сегмента веревки просто отключается и не создает никакой нагрузки.