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title: Ue4 AI相关功能笔记
date: 2021-09-07  19:57:53
tags: AI
rating: ⭐️ 
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## 其他文档 
UE4场景询问系统浅析（EQS与行为树
http://www.uejoy.com/?p=500
    
UE4 AIModule源码阅读之AI感知系统
https://zhuanlan.zhihu.com/p/356716030

## AI感知系统（AI Perception System）
文档：https://docs.unrealengine.com/4.26/zh-CN/InteractiveExperiences/ArtificialIntelligence/AIPerception/

给角色类添加AIPerception组件并且添加所需要类型的感知，即可实现感知效果。

- AI伤害：对Event Any Damage、Event Point Damage或Event Radial Damage作出反应
- AI听觉：可用于检测由 报告噪点事件（Report Noise Event） 产生的声音
- AI感知报告：在PredictionTime秒内向请求者提供PredictedActor的预计位置。
- AI视觉：当一个Actor进入视觉半径后，AI感知系统将发出更新信号，并穿过被看到的Actor（举例而言，一个玩家进入该半径，并被具备视觉感知的AI所察觉）。
- AI团队：这会通知感知组件的拥有者同团队中有人处在附近（发送该事件的游戏代码也会发送半径距离）。
- AI触觉:配置能够检测到AI与物体发生主动碰撞、，或是与物体发生被动碰撞。。举例而言，在潜入类型的游戏中，您可能希望玩家在不接触敌方AI的情况下偷偷绕过他们。使用此感官可以确定玩家与AI发生接触，并能用不同逻辑做出响应。

除了可以使用绑定FActorPerceptionUpdatedDelegate委托来实现获取目标Actor外，还可以使用GetHostileActorsBySense()（蓝图版本GetCurrentlyPerceivedActors()）

处理函数ProcessStimuli()是从UAIPerceptionSystem::Tick()调用的，所以只需要修改Tick频率即可。PrimaryActorTick.TickInterval即可。

UAISense_Prediction一般与UAISense_Sight连用，在UAISense_Sight丢失目标后若干秒（使用计时器）,调用RequestControllerPredictionEvent，其中PredictionTime为预测时间长短。之后在处理函数中将事件Location传递给黑板变量。

### UPawnSensingComponent
除了UAIPerceptionComponent还可以使用UPawnSensingComponent，有OnSeePawn与OnHearNoise委托。不过UPawnSensingComponent有个问题即它只能“看到”或者“听到”Pawn。

案例代码：
```
ARPGAICharacter::ARPGAICharacter(const FObjectInitializer& ObjectInitializer): Super(ObjectInitializer.SetDefaultSubobjectClass<ULCMCharacterMovementComponent>(ACharacter::CharacterMovementComponentName))
{
	AIControllerClass = ARPGAIController::StaticClass();
	bUseControllerRotationYaw = true;
	
	SensingComponent = CreateDefaultSubobject<UPawnSensingComponent>(TEXT("SensingComponent"));
	SensingComponent->SetPeripheralVisionAngle(90.f);
}

void ARPGAICharacter::PossessedBy(AController* NewController)
{
	Super::PossessedBy(NewController);

	if (SensingComponent)
	{
		SensingComponent->OnSeePawn.AddDynamic(this, &ARPGAICharacter::OnSeeTarget);
		SensingComponent->OnHearNoise.AddDynamic(this, &ARPGAICharacter::OnHearNoise);
	}
}

void ARPGAICharacter::OnSeeTarget(APawn* Pawn)
{
	ARPGAIController* AIController = Cast<ARPGAIController>(GetController());
	//Set the seen target on the blackboard
	if (AIController)
	{
		GLog->Log("Oh hello there");
		AIController->SetSeenTarget(Pawn);
	}
}

void ARPGAICharacter::OnHearNoise(APawn* Pawn,const FVector& Location, float Volume)
{
	ARPGAIController* AIController = Cast<ARPGAIController>(GetController());
	//Set the seen target on the blackboard
	if (AIController)
	{
		GLog->Log(FString::Printf(TEXT("Hear Noise:Vec3(%f,%f,%f) Volume:%f"),Location.X,Location.Y,Location.Z,Volume));
		AIController->SetHearTarget(Pawn,Location,Volume);
	}
}
```
控制类中一般是将这些数据添加到黑板中。对应HearNoise则需要在角色中添加UPawnNoiseEmitterComponent
，之后调用MakeNoise实现。
```
PawnNoiseEmitterComponent->MakeNoise(this, 1.f, GetActorLocation());
```

## 刺激源（Stimuli Source）
该组件封装了场景中可以感知的内容以及可以感知的内容。它通常添加在AI需要感知的Actor中。

## 调试方法
您可以使用AI调试工具调试AI感知。操作方法是在游戏运行时按下撇号（'）键，然后按数字键4调出感知信息。

## 设计思路
对于ARPG游戏来说我们只需AI听觉、AI感知报告、AI视觉与AI团队。
AI听觉：让AI确定TargetLocation，让AI去最后听到声音的位置查看。
AI视觉：让AI发现TargetActor。
AI团队：让AI将自己的TargetActor发送给其他AI。

## UE4 AI阻挡AI解决策略
CharacterMovement->bUseRVOAvoidance = true

## RAMA的插件
### nav修改Volume
https://nerivec.github.io/old-ue4-wiki/pages/ai-custom-pathing-how-to-use-nav-modifiers-query-filters.html

## 随机Task实现（蓝图实现）
https://answers.unrealengine.com/questions/658501/random-task-in-ai.html

使用Service节点随机给黑板随机生成一个数字，在下面连接Tasks上加上一个BlackboardBasedCondition限制节点，来实现。

## BT节点
### 黑板相关
可以在构造函数中给FBlackboardKeySelector设置过滤
```
//筛选Actor类型
BlackboardKey.AddObjectFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UBTService_DefaultFocus, BlackboardKey), AActor::StaticClass());
//筛选Vector类型
BlackboardKey.AddVectorFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UBTService_DefaultFocus, BlackboardKey));
MyVectorKey.AddVectorFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UMyBTTask, MyVectorKey));

MyObjectKey.AddObjectFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UMyBTTask, MyObjectKey), AActor::StaticClass());
 
MySpecialActorClassKey.AddClassFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UMyBTTask, MySpecialActorClassKey), AMySpecialActor::StaticClass());
 
MyEnumKey.AddEnumFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UMyBTTask, MyEnumKey), StaticEnum<EMyEnum>());
 
MyEnumKey.AddNativeEnumFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UMyBTTask, MyEnumKey), "MyEnum");
 
MyIntKey.AddIntFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UMyBTTask, MyIntKey));
 
MyFloatKey.AddFloatFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UMyBTTask, MyFloatKey));
 
MyBoolKey.AddBoolFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UMyBTTask, MyBoolKey));
 
MyRotatorKey.AddRotatorFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UMyBTTask, MyRotatorKey));
 
MyStringKey.AddStringFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UMyBTTask, MyStringKey));
 
MyNameKey.AddNameFilter(this, GET_MEMBER_NAME_CHECKED(UMyBTTask, MyNameKey));
```
```
//通过行为树组件获取到黑板组件
UBlackboardComponent* MyBlackboard = OwnerComp.GetBlackboardComponent();
//获取黑板键值
UObject* KeyValue = MyBlackboard->GetValue<UBlackboardKeyType_Object>(BlackboardKey.GetSelectedKeyID());
//设置黑板键值
UBlackboardComponent->SetValueAsObject(TargetActor.SelectedKeyName, nullptr);
```
如果设置了FBlackboardKeySelector变量，还需要在重写InitializeFromAsset(UBehaviorTree& Asset)：
```
void UMyBTTask::InitializeFromAsset(UBehaviorTree& Asset)
{
    Super::InitializeFromAsset(Asset);
 
    UBlackboardData* BBAsset = GetBlackboardAsset();
    if (ensure(BBAsset))
    {
        MySpecialKey.ResolveSelectedKey(*BBAsset);
    }
}
```

### 实例化
Service节点是默认不被实例化的，这代表这个节点会共用内存。实例化Service的两种方法:

#### 第一种: 使用内存块.
优点: 更加节省,不需要实例化节点,小巧方便.
缺点: 内存块的大小是固定的,如果涉及到动态分配内存的类型,例如数组,则无法使用此方法.

在源码BTService.h文件中，可以看到一段二十行的英文注释，关于实例化的描述翻译如下。

>由于其中一些可以针对特定的AI进行实例化，因此以下虚拟函数未标记为const：
OnBecomeRelevant（来自UBTAuxiliaryNode）
OnCeaseRelevant（来自UBTAuxiliaryNode）
TickNode（来自UBTAuxiliaryNode）
OnSearchStart
如果未实例化您的节点（默认行为），请不要在这些函数内更改对象的任何属性！
模板节点使用相同的树资产在所有行为树组件之间共享，并且必须将其运行时属性存储在提供的NodeMemory块中（分配大小由GetInstanceMemorySize（）确定）

GetInstanceMemorySize（）函数的返回值决定了Service节点可以被分配到用来存储自身属性的内存大小。
而此函数是在UBTAuxiliaryNode的父类UBTNode中声明的，并且默认返回值为0！

>UBTNode不光是UBTAuxiliaryNode的父类，也是UBTTaskNode（任务节点）的父类。
也就是说，行为树中 Service（服务节点），Decorator（装饰器节点），Task（任务节点）都是默认不被实例化的！
至于如何实例化，我们完全可以直接参考源码提供的BTService_RunEQS的写法。

首先在自定义Service头文件中声明一个结构体，将需要的变量都放结构体里。
在类中声明一个此结构体的变量，并重写GetInstanceMemorySize函数返回结构体所需内存大小。在InitializeMemory函数中可以对结构体变量进行初始化。

#### 第二种: 直接实例化节点.
优点: 可以使用任何复杂类型的属性.
缺点: 会为每个节点创建一个新对象.

这种只要在构造函数中设置标志位 bCreateNodeInstance = true; ,你就可以在头文件中声明任意变量使用了.

### 更改描述及命名
重写GetStaticDescription函数。

NodeName可以从Details面板修改，也可以在类构造函数中直接 NodeName = “ ”
但这里的NodeName并不会修改在AddService时列表中显示的名称。
列表中的名称是由类名决定的，除了修改类名，也可以用类说明符DisplayName修改。
```
UClass(DisplayName="xxxx")
```
### 蓝图节点为啥会是双本版设计

源码逻辑：
当AIOwner为AIController时，优先调用带AI后缀的函数。（若只实现了不带AI后缀的，也会调用成功）
当AIOwner不为AIController时，只调用不带AI后缀的函数。
```
void UBTService_BlueprintBase::SetOwner(AActor* InActorOwner)
{
	ActorOwner = InActorOwner;
	AIOwner = Cast<AAIController>(InActorOwner);
}

void UBTService_BlueprintBase::TickNode(UBehaviorTreeComponent& OwnerComp, uint8* NodeMemory, float DeltaSeconds)
{
	Super::TickNode(OwnerComp, NodeMemory, DeltaSeconds);
        //判断是否Owner为AIController并且有任一版本函数被实现
	if (AIOwner != nullptr && (ReceiveTickImplementations & FBTNodeBPImplementationHelper::AISpecific))
	{
		ReceiveTickAI(AIOwner, AIOwner->GetPawn(), DeltaSeconds);
	}
        //是否实现了不带AI后缀的函数
	else if (ReceiveTickImplementations & FBTNodeBPImplementationHelper::Generic)
	{
		ReceiveTick(ActorOwner, DeltaSeconds);
	}
}
```
## 只有附加在Composites（合成节点）上的Service，才会调用OnSearchStart。
Composites（合成节点）也就是指Sequence，Selector，SimpleParallel节点。

还有种特殊情况：当Service附加在与Root相连的第一个合成节点上时，SearchStart会被触发两次。

## Compisiton
复合节点：此类节点定义分支的根以及执行该分支的基本规则。

## Decorator
![](https://docs.unrealengine.com/4.26/Images/InteractiveExperiences/ArtificialIntelligence/BehaviorTrees/BehaviorTreeNodeReference/BehaviorTreeNodeReferenceDecorators/CustomDecorator.webp)

可以理解为条件节点，连接Composite或者Task节点，决定树中的分支、甚至单个节点能否被执行。

c++实现可以参考:
- UBTDecorator_BlueprintBase
- UBTDecorator_BlackboardBase
- UBTDecorator_CheckGameplayTagsOnActor
- UBTDecorator_Loop

蓝图节点中可重写的函数有：
- ReceiveTick:通用版本的tick函数。如果条件符合会在TickNode()中调用。   
- ReceiveTickAI:AI版本的tick函数。如果条件符合会在TickNode()中调用。  
- ReceiveExecutionStart:通用版本的Start函数。如果条件符合会在OnNodeActivation()中调用。  
- ReceiveExecutionStartAI:AI版本的Start函数。如果条件符合会在OnNodeActivation()中调用。
- ReceiveExecutionFinish:通用版本的Finish函数。如果条件符合会在OnNodeDeactivation()中调用。  
- ReceiveExecutionFinishAI:AI版本的Finish函数。如果条件符合会在OnNodeDeactivation()中调用。 
- ReceiveObserverActivated:通用版本的Activated函数。如果条件符合会在OnBecomeRelevant()中调用。
- ReceiveObserverActivatedAI:AI版本的Activated函数。如果条件符合会在OnBecomeRelevant()中调用。
- ReceiveObserverDeactivated:通用版本的Deactivated函数。如果条件符合会在OnCeaseRelevant()中调用。
- ReceiveObserverDeactivatedAI:AI版本的Deactivated函数。如果条件符合会在OnCeaseRelevant()中调用。
- PerformConditionCheck:通用版本的ConditionCheck函数。如果条件符合会在CalculateRawConditionValueImpl()中调用。
- PerformConditionCheckAI:AI版本的ConditionCheck函数。如果条件符合会在CalculateRawConditionValueImpl()中调用。

## Service
![](https://docs.unrealengine.com/4.26/Images/InteractiveExperiences/ArtificialIntelligence/BehaviorTrees/BehaviorTreeNodeReference/BehaviorTreeNodeReferenceServices/NewCustomService_01.webp)

可以理解为并行逻辑节点，连接连接Composite或者Task节点,运行到当前分支时,Service节点将按照之前设定的频率执行。通常是使用这些Service节点检查、更新黑板数据。

c++可以参考：
- UBTService_BlueprintBase
- UBTService_BlackboardBase
- UBTService_RunEQS

蓝图节点中可重写的函数有：
- ReceiveTick
- ReceiveTickAI
- ReceiveSearchStart
- ReceiveSearchStartAI
- ReceiveActivation
- ReceiveActivationAI
- ReceiveDeactivation
- ReceiveDeactivationAI

### 相关事件
- OnSearchStart：所挂靠的合成节点被激活时调用的函数。
- TickNode：Tick执行的函数（间隔自定义）。可在构造函数设置 bNotifyTick 来决定是否调用。
- OnBecomeRelevant：节点被激活时调用（等同于蓝图Service里的Receive Activation） 需要在构造函数中设置 bNotifyBecomeRelevant = true来开启调用。
- OnCeaseRelevant：节点被激活时调用（等同于蓝图Service里的Receive Deactivation） 需要在构造函数中设置 bNotifyCeaseRelevant = true来开启调用。
- TickNode，OnBecomeRelevant和OnCeaseRelevant并不是UBTService类的虚函数，而是UBTService的父类UBTAuxiliaryNode的。装饰器UBTDecorator也继承此类。
- GetInstanceMemorySize：当节点被实例化时分配的内存大小，关于实例化后面会详谈。

- Tick函数执行间隔 = Random（Interval-RandomDeviation,Interval+RandomDeviation)
在这也就是 = Random(0.5-0.1 , 0.5+0.1)， 每次调用都会计算一次。
- CallTickonSearchStart：若为True，则会在SearchStart函数触发时，调用一次Tick函数。 若为False，则即使节点已被激活，也要等待一次间隔才能执行第一次Tick函数。
- RestartTimeronEachActivation：若为True，则每次节点被激活都会从0开始计算间隔。 若为False，则会记录下上一次已经等待的间隔，在下一次激活时沿用。

## Task
可以理解为具体执行的任务（逻辑）。此类节点是行为树的叶。它们是可执行的操作，没有输出连接。

UBTTask_BlueprintBase与UBTTask的区别在于
以UBTTask_PlaySound这种简单UBTTask为例，主要实现了ExecuteTask()，其他是显示图标与描述的GetStaticDescription()与GetNodeIconName()

蓝图节点中可重写的函数有：
- ReceiveTick:通用版本的tick函数。如果条件符合会在TickTask()中调用。
- ReceiveTickAI:AI版本的tick函数。如果条件符合会在TickTask()中调用。
- ReceiveExecute:通用版本的Execute函数。如果条件符合会在ExecuteTask()中调用。
- ReceiveAbort:通用版本的Abort函数。如果条件符合会在AbortTask()中调用。
- ReceiveExecuteAI:AI版本的Execute函数。如果条件符合会在ExecuteTask()中调用。
- ReceiveAbortAI:AI版本的Abort函数。如果条件符合会在AbortTask()中调用。

### RunBehavior 与 RunBehaviorDynamic
可以加载其他行为树并且运行。

- RunBehavior的一个限制是在运行时不能改变该子树资源。存在该限制的原因是给子树的根等级装饰器节点提供支持，这些装饰器节点将注入到父树中。此外，在运行时不能修改运行树的结构。
- RunBehaviorDynamic使用行为树组件上的SetDynamicSubtree 函数即可以在运行时分配子树资源。本函数不会为子树的根等级装饰器节点提供支持。

## EQS
大致流程：
通过生成器在场景生成检测点获取当前位置的各种数据，之后再通过条件判断获取想要的查询结果。EQS的一些使用范例包括：找到最近的回复剂或弹药、判断出威胁最大的敌人，或者找到能看到玩家的视线（下面就会显示这样的一个示例）。 

### 在Actor类中使用EQS
结合原生代码使用EQS
虽然EQS查询通常是在行为树中运行，但也可以直接从原生代码使用它。以下示例展示了一个虚构的查询，要在指定区域内为角色或物品寻找安全生成地点：
```
// 以下名称必须与查询中使用的变量名一致
static const FName SafeZoneIndexName = FName(TEXT("SafeZoneIndex"));
static const FName SafeZoneRadiusName = FName(TEXT("SafeZoneRadius"));

// 运行查询，根据区域索引和安全半径寻找安全的生成点
bool AMyActor::RunPlacementQuery(const UEnvQuery* PlacementQuery)
{
    if (PlacementQuery)
    {
        // 设置查询请求
        FEnvQueryRequest QueryRequest(PlacementQuery, this);

        // 设置查询参数
        QueryRequest.SetIntParam(SafeZoneIndexName, SafeZoneIndexValue);
        QueryRequest.SetFloatParam(SafeZoneRadiusName, SafeZoneRadius);

        // 执行查询
        QueryRequest.Execute(EEnvQueryRunMode::RandomBest25Pct, this, &AFortAthenaMutator_SpawningPolicyBase::OnEQSSpawnLocationFinished);

        // 返回true说明查询已开始
        return true;
    }

    // 返回false说明查询未能开始
    return false;
}
```