UE4中Auto Convex的诡异结果

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Kanglai Qian 3月 06, 2021

最近尝试利用UE4自带的功能生成物理简模,参考Setting Up Collisions With Static Meshes有几种模式:

  • 直接生成简单的包围盒/球/胶囊体;
  • 利用DOP(discrete oriented polytopy)即若干对齐轴平面向内挤压;
  • Auto Convex自动生成。

此外可以将多个简模组合使用,这里不再赘述。我们一开始是批量Auto Convex,结果发现对于一些”规则”网格生成的结果非常诡异。例如题图中的一个长方形盒子,生成的Auto Convex似乎只有一个表面。

趁着手头有空就跟了下这个问题,因为觉得这种“低级BUG”不太可能会出现,所以看看究竟是使用问题还是另有玄机。

Auto Convex实现

对应代码是在ConvexDecompTool.cpp里调用的

// Start the V-HACD operation
bool StartJob(IVHACD *InVHACD,IVHACD::IUserCallback *InCallback)
{
IVHACD::Parameters VHACD_Params;
InitParameters(VHACD_Params, HullCount, MaxHullVerts, Resolution);
VHACD_Params.m_callback = InCallback;
bool ret = InVHACD->Compute(Vertices, VertCount, Triangles, TriCount, VHACD_Params);
ReleaseMesh();
return ret;
}

发现是调用的第三方库VHACD

尝试官方版本

既然有论文作者提供的代码,那就先试试导出这个模型的fbx跑跑看。正好github上也有对应Blender插件,直接导入使用即可。

Blender 2.9 fix

按照文档导入之后F3无法呼出对应的菜单,囧。搜了下发现是因为我的Blender比较新,所以参考Unable to find custom Blender operator in F3 operator search (Blender 2.9)补一下插件实现

def menu_func(self, context):
self.layout.operator(VHACD_OT_VHACD.bl_idname)

def register():
for c in classes:
bpy.utils.register_class(c)
bpy.types.VIEW3D_MT_object.append(menu_func)

使用Blender插件+预编译的VHACD二进制跑了下居然结果是没问题的,看来事情变得有趣起来。

对比参数

为了进一步比较UE4和Blender版本的差异,我仔细对照了下输入的参数:

参数名Blender参数UE4参数
resolutionVoxelResolution 100000Hull Precision, 默认100000
max. concavityMaximum Concavity 0.0025默认给0
plane down-samplingPanel Downsampling 4
convex-hull down-samplingConvex Hull Downsampling 4
alpha0.05
beta0.05
maxhulls无*Hull Count, 默认4
pca0
modeACD Mode 0
max. vertices per convex-hullMaximum Vertices Per CH 32Max Hull Verts, 默认16
min. volume to add vertices to convex-hullsMinimum Volume Per CH 0.00010默认给0.003
convex-hull approximation

其中UE4中有几个参数是直接代码里写死的

static void InitParameters(IVHACD::Parameters &VHACD_Params, uint32 InHullCount, uint32 InMaxHullVerts,uint32 InResolution)
{
VHACD_Params.m_resolution = InResolution; // Maximum number of voxels generated during the voxelization stage (default=100,000, range=10,000-16,000,000)
VHACD_Params.m_maxNumVerticesPerCH = InMaxHullVerts; // Controls the maximum number of triangles per convex-hull (default=64, range=4-1024)
VHACD_Params.m_concavity = 0; // Concavity is set to zero so that we consider any concave shape as a potential hull. The number of output hulls is better controlled by recursion depth and the max convex hulls parameter
VHACD_Params.m_maxConvexHulls = InHullCount; // The number of convex hulls requested by the artists/designer
VHACD_Params.m_oclAcceleration = false;
VHACD_Params.m_minVolumePerCH = 0.003f; // this should be around 1 / (3 * m_resolution ^ (1/3))
VHACD_Params.m_projectHullVertices = true; // Project the approximate hull vertices onto the original source mesh and use highest precision results opssible.
}

意外发现盲点

突然找到一个奇怪地方: Blender插件里有一个参数叫gamma,但是对应cpp实现里没有——看了下git log才发现这货其实应该是maxhulls,从而发现预编译exe版本已经非常老了,和github上最新的代码对不上。于是自己编译了一份,发现能够在Blender中也复现出一模一样的情况了:

进一步二分定位发现,这个其实是因为VHACD的ProjectHullVertices功能导致的——如果禁用这个功能,就不会得到错误的效果。

临时解决

回到之前UE4版本,突然想起来应该是一样的问题——本质不是只生成了“上表面”,而是生成的Convex在模型内部被挡住了…切线框模式看了下果然如此

由于m_projectHullVertices是代码里强行hard code,所以这个算法本身带来的BUG还不好改。暂时对于这种“规则”网格就只能直接使用最简单的包围盒策略先凑合下;不过对于稍微复杂点的模型来说,Auto Convex的结果还是不错的。