上次發了篇介紹車子壓倒草的博文

http://www.cnblogs.com/JinT-Hwang/p/8169146.html

中的2.部分。

不過存在一個問題，就是如果草很多，會有很多個碰撞體，雖然物理效果比較真實但是可能會導致性能問題。

這次介紹一下在草的材質中編碼，實現車子壓倒草的功能。

material中會用到一些數學的知識，還需要各位有一定的概念才能很好的理解。

關鍵詞：unreal4、虛幻4、汽車、草、壓倒、伏地、Material、材質編輯器、Shader

實現思路：通過求出草離車子的水平和垂直距離(如果只判斷車子離草的距離，結果周圍的草會成一個圓形倒地而不是一個長方形)，再根據距離讓草旋轉不同的角度。

思路詳解：

1.要實現的功能如下圖。

2.O點是車子的中心坐標，A是草的中心坐標，只需求出AB和AC的長度，然後再跟自己設定的觸發距離比較，符合就草根據距離做逐漸倒地的動作。(需要兩個實現，一距離判斷，二倒地動作)。

3.只有O、A兩點的坐標還不足以求出AB和AC的距離，註意上圖表示的是車子本地XY軸坐標系，車子不是在世界原點。

4.要求出BO(AC)的長度，至少要知道Cos∠AOB，此處可利用點乘(即數量積、點積)，向量OA·向量OB=|向量OA|·|向量OB|·Cos∠AOB，求出Cos∠AOB後，即可求出OB的向量和OB長度。

5.求出OB長度後，用勾股定理即可求出

一、虛幻4如何通過Material編程實現車子壓倒草的功能

A.先創建一個MaterialParameterCollection(材質參數集合)，因為material下的局限，只能通過調用MaterialParameterCollection來獲取外部標量和矢量。具體介紹可參考下方官方文檔。

https://docs.unrealengine.com/latest/INT/Engine/Rendering/Materials/ParameterCollections/index.html?lang=zh-CN

創建後雙擊打開，Scalar Parameters下創建的是標量

打開車子的藍圖，在EventTick事件引出一條線用於實時獲取車子坐標。

車子的坐標有了，車子指向草的矢量(向量)就可得到了，還需要一個車子指向前方的矢量，此處車子的藍圖的component面板中添加一個空的組件，調整到車後底部並且對準車子的中心線。

在前面的MaterialParameterCollection中再添加一個表示車後坐標的矢量參數。

回到車子的藍圖中，從Event中再引一條線出來用來獲取車子後面點的坐標。

B.將前面的MaterialParameterCollection拖動到草的Material裏，點擊該Material Parameter Collection，並在Details面板中的Parameter Name下拉框選到表示車子坐標矢量的參數，再復制一個，選到表示車子背後坐標矢量的參數。

兩個坐標需要先用Mask去掉第四個坐標，將Float4轉換為float3。在material裏的參數、操作是以顏色RGBA碼來表示的。

車尾坐標指向車中心坐標的向量，用車中心的坐標減去車尾的坐標即可得到(後面簡稱向量DO)。此處相減前都乘了(1,1,0)，這是去掉Z軸坐標的幹擾，計算的時候只要算XY軸平面的距離即可，只要2D向量即可滿足。當然，也可以前面mask的時候只保留RG值組成為Float2坐標。

同理，車中心坐標指向草中心坐標的向量(後面簡稱向量OA)。下圖的Object Position是指當前這個material的中心在世界坐標中的位置。

根據點乘的公式可得， Cos∠AOB=(向量OA·向量OB)÷(|向量OA|·|向量OB|)，此處向量OB不知道，用向量DO代替Cos∠AOB=(向量OA·向量DO)÷(|向量OA|·|向量DO|)，因為向量DO的指向和向量OB的指向相同，所以求出來的Cos∠AOB值是一樣的。

向量的點積，用Dot接上兩個向量即可求出，向量的絕對值可用Vector Length即可求出(前面是Float2的用V2，前面是Float3的用V3)。此處有兩種做法，一種是用Normal將向量歸一化然後再求Cos，或者直接用本身向量長度求也可以。

可以先求向量OB，再求向量OB的長度，或者直接向量OA的絕對值乘上Cos∠AOB直接得到OB的長度。

但是此處有一點要註意，向量OA和向量DO夾角大於90°時，Cos∠AOB的值時負值的，會導致車子的前面部分草有壓倒的反應，但是後面部分草沒有反應。

要求的是Cos∠AOB，但是當角度大於90°時，cos的值實際上是cos∠AOB’。當∠AOB’增大時，∠AOB在減小(由90°->0°)，由上面的cos值變化圖，可以看出當角度大於90°時，要求的cos∠AOB跟當前的cos值時相反的關系。

當cos∠AOB大於零時，仍使用當前的cos值，cos∠AOB小於零時，即乘以-1即可得到向量OB。

然後即可用勾股定理求出向量OB的長度，或者用向量OA=向量OB+向量BA，求出向量OB後再求向量OB的長度。到這裏草在水平方向和垂直方向離車子的距離就都求出來了，分別是|向量OA|和|向量OB|。

C.接下來需要實現草旋轉的部分。如下。RotationAngle的值需為0~1.

旋轉是根據UV坐標系來旋轉的，x軸向右，y軸向上，z軸垂直xy軸從屏幕出來。

(1,0,0)表示沿著本地X軸旋轉，但我們需要在世界中，面向相機的方向倒下去，所以加上Transform Vector將本地的坐標空間轉換成世界坐標，此處除了使用View Space也可以使用Camera Space，效果等同。

還需要自定義三個參數來做判斷依據，CarLong和CarWidth兩個參數用來判斷是否在車子底下，OutSideWidth用來結合另外兩個，來判斷外圈草倒地動作的範圍。

上面的自定義參數，carlong儲存車子長，carwidth儲存車子寬，outsidewidth儲存草開始觸發操作，離車子矩形邊緣的距離。

判斷草是否在觸發範圍內，如下圖。第一個if，出口接material上的World Position Offset，當A>B時，如果有之前有別的代碼連World Position Offset上，可連在此處，否則連一個0常量即可，第二個if當A>B時，相同，當A<B時，接旋轉草代碼。

草旋轉倒地也要做判斷，當草在車子底下時為倒地90°，在車子外但在+outsidewidth內時，根據距離由遠及近0°->90°改變倒地的角度。

此處將90÷OutSideWidth得到每1單位OutSideWidth對應多少°，|向量OB|(即草豎直方向離車子中心的距離)減去CarLong得到草離車子邊的距離L，然後L去乘上面得到的等分，得到L對應的角度，因為初始的角度時90°，即有這樣的關系，草離車子邊的距離L:OutSideWidth->0時，草的角度∠：0->90，90再減去乘出來度數可得到草應旋轉的度數，然後除以360可以得到需要的浮點數。

此處還可以根據車子的前進後退，讓草分別做出往前旋轉還是往後旋轉，在前面的MaterialParameterCollection中新增一個CarForwardSpeed，並在EventTick下實時獲取車子的速度方向，然後根據CarForwardSpeed的值傳+360或-360到上上圖中。

判斷草水平方向離車子邊的如下圖，同理。

完成後，大體結構如下。

如果需要HLSL代碼，可以點擊window->HLSL Code。

到此就完成了。

虛幻4 在Material中如何實現 車子壓倒草的功能