UE4弹簧草及扩展

【USparkle专栏】如果你深怀绝技，爱“搞点研究”，乐于分享也博采众长，我们期待你的加入，让智慧的火花碰撞交织，让知识的传递生生不息！

这是侑虎科技第1731篇文章，感谢作者杨超wantnon供稿。欢迎转发分享，未经作者授权请勿转载。如果您有任何独到的见解或者发现也欢迎联系我们，一起探讨。（QQ群：793972859）

作者主页：

https://www.zhihu.com/people/wantnon

如果草交互想实现回弹效果，就不能纯靠材质，而要有办法记录历史状态。

找了一圈，发现下面这种在RT上做物理迭代的方案最便捷：【UE5 模拟交互篇】（五）物理场方式实现植被交互

https://zhuanlan.zhihu.com/p/720303883

本文复现此法，并做一些简单扩展。

一、弹簧草

基本思路与参考文章相同，只记录一下差异点及注意事项。

1. 参考文章中算了多层弹簧，我只算了一层。即将草的尖端看作一层水平弹簧振子。另外参考文章中并没有将弹簧振子锁定在水平平面上，我这里是为了简单而且省通道，直接看作水平弹簧振子。

2. 用Offset代替POS。

同参考文章一样，用到posRT和volRT两个RT，前者存位置，后者存速度。但我posRT里存的不是Position，而是Offset，就是此纹素代表的弹簧振子偏离平衡位置的Offset，这样数值范围更小，精度更高，而且方便Debug。

3. Offset和Volecity编码。

我是将Offset分解成offsetDir和offsetLen，然后再将offsetDir乘以0.5+0.5，这样，就全都变成了正值，再写入RT的。从RT采出来则需要进行解码再用。由于我简化为水平弹簧振子，所以offsetDir是二维的，再加上offsetLen，占三个通道。Volecity同理。

当然，如果用RT存负值，就用不着编解码了，也无需将Dir和Len分开存。

关于UE中RT如何存负值，搜到下面帖子（我还没试）：

4. 在DrawMaterialToRenderTarget材质中通过UV和预设的Box框范围来计算WorldPosition，然后用WorldPosition与传进来的playerPos计算距离，决定哪里下压。

5. 分为stampPos、stampVol、updatePos和updateVol四个过程。

• stampPos是将最新的压草偏移量覆盖到原RT上。

• stampVol是将覆盖了最新压草偏移量的地方的Volecity清零，避免压草处速度持续积累失控。

6. deltaTime限制最大值，比如deltaTime=min(0.02，deltaTime)，这样可以避免卡的时候因deltaTime过大而使速度增量过大。

7. 在草的Shader里采样posRT，根据采到的Offset计算Bend。

二、扩展1：弹簧草+Billboard

如果想表达海葵之类的管状生物，且不想用管状模型嫌面数太高，可以用Billboard来实现不管从哪个角度看，都保持恒定的宽度。

在草/海葵材质中，WPO计算如下：

三、扩展2：弹簧香菇

回想上面弹簧草的实现思路，是将平面上每个点看成一个弹簧振子，在RT上去迭代。

那么，如果把模型上每个点看成一个弹簧振子，RT上每个像素对应模型表面一点，对RT进行迭代，岂不是就能实现类似软体的效果了。

这里说“类似”，是因为相比于“正确”的软体实现方法——质点弹簧系统而言，它少了质点之间的相互影响，而只是各质点独立的振荡。这是一个非常大的简化，所以效果上一定会打折扣，但从发散思维角度讲，感觉又是一个不错的联想，所以尝试了一下。

主要问题是如何在DrawMaterialToRenderTarget过程中拿到WorldPosition（因为Blit时材质不是应用在模型上，所以无法在材质中直接拿到模型的WorldPosition）。解决办法是将WorldPosition预烘焙到贴图上，然后在DrawMaterialToRendeTarget的材质中采样此贴图。这个思路跟顽皮狗的车辆战损效果类似：

https://youtu.be/aZJQuHZQakQ?t=2153

只不过，战损效果是把铁皮撞凹陷以后就固定住了，而我们要回弹。

另外前面弹簧草是简化为只在xy平面运动的水平弹簧振子，所以存Offset只需三通道（offsetDir.x，offsetDir.y和offsetLen），Volecity同理。但弹簧香菇表面的振子就不能再看成二维的，而需要是三维的，Offset和Volecity都需要用四通道来存（假设不用RT存负值）。

如何写入RT的a通道，参考：Draw Material To Render Target impossible to control alpha - always fully transparent

https://forums.unrealengine.com/t/draw-material-to-render-target-impossible-to-control-alpha-always-fully-transparent/136704/3

即Blit材质Blend Mode选Masked，Shading Model选Unlit，则emissiveColor引脚输出RGB，OpacityMask引脚输出Alpha。另外还需要：勾选Used with Editor Compositing，OpacityMaskClipValue设置为-0.01。

其余就和弹簧草实现一样了。

最终效果如下：

文末，再次感谢杨超wantnon的分享，作者主页：https://www.zhihu.com/people/wantnon，如果您有任何独到的见解或者发现也欢迎联系我们，一起探讨。（QQ群：793972859）。

近期精彩回顾