UE4 AI相关模块学习笔记

前言

本文为本人学习UE4 AI相关模块学习笔记，之前因为没有系统的整理过所以没发出。现在因为某一些原因，又因为懒得整理所以就发了。

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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

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

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

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;
}

UE4 AI相关模块学习笔记

前言

AI感知系统（AI Perception System）

UPawnSensingComponent

刺激源（Stimuli Source）

调试方法

设计思路

UE4 AI阻挡AI解决策略

RAMA的插件

nav修改Volume

随机Task实现（蓝图实现）

BT节点

黑板相关

实例化

第一种: 使用内存块.

第二种: 直接实例化节点.

更改描述及命名

蓝图节点为啥会是双本版设计

只有附加在Composites（合成节点）上的Service，才会调用OnSearchStart。

Compisiton

Decorator

Service

相关事件

Task

RunBehavior 与 RunBehaviorDynamic

EQS

在Actor类中使用EQS