2020年9月6日

UE4引擎中阵营关系浅谈

By Zack 开发技巧 9 Comments

前言

如果你没有使用虚幻引擎的感知系统，那么本篇文章对于你的作用并不大。首先虚幻系统中的阵营关系被应用于感知系统。在感知系统中，感知源与刺激源之间的关联是通过阵营关系进行检查。

蓝图并不支持使用阵营关系设置

这样的设计手段可以帮助我们更好的处理怪物AI之间的关系，从设计手段上划分了逻辑目标，但是又没有针对特定目标编写设计逻辑。简而言之，我们可以通过阵营判定，判断目标是否是我需要关注或是忽略的对象。

虚幻引擎中，阵营关系被划分为三种（阵营种类可以根据设计需求随意添加），总的来说，你编写的AI对象和目标的关系就三种：敌对，中立，友好。

UENUM()
namespace ETeamAttitude
{
    enum Type
    {
        Friendly,
        Neutral,
        Hostile,
    };
}

那么如何引擎是如何处理阵营关系呢？我们继续往下看。

AI感知系统

感知系统，是为了提供AI行为反应数据来源的主要方法。目前初去旧有系统（视觉，听觉）在新的系统中做了大方向的调整，以至于将旧有组件逐渐放弃，转向新的系统中。新系统提供了不光是视觉和听觉能力，还包括感知，触碰，伤害，团队等。并且支持自定义感知逻辑。

系统在游戏启动后，将会为场景中的对象（仅处理Pawn类型及其子类）处理阵营关系。并且处理完毕后，将会构建监听逻辑关系，如果阵营发生变化，则需要重新再次注册对象到感知系统。

注意：只有当场景中的AIController添加感知组件，并添加感知源配置信息才会进行阵营关系检查。为什么要在AIController中添加组件，稍后会说明。

在UAIPerceptionSystem类中，当场景启动生成新的Pawn对象会通过调用函数OnNewPawn整理阵营关系，将对象与感知源逐一处理，查询是否是感知源关心的阵营对象。

//以下源码来自源代码 类UAIPerceptionSystem成员函数
void UAIPerceptionSystem::OnNewPawn(APawn& Pawn)
{
    if (bHandlePawnNotification == false)
    {
        return;
    }
        //Senses
    for (UAISense* Sense : Senses)
    {
        if (Sense == nullptr)
        {
            continue;
        }
 
        if (Sense->WantsNewPawnNotification())
        {
            Sense->OnNewPawn(Pawn);
        }
 
        if (Sense->ShouldAutoRegisterAllPawnsAsSources())
        {
            FAISenseID SenseID = Sense->GetSenseID();
            check(IsSenseInstantiated(SenseID));
            RegisterSource(SenseID, Pawn);
        }
    }
}

从以上代码可以看到，当生成新的对象（Pawn类型），则会与感知系统中注册的感知源进行检查处理。

总的来说，感知系统，管理了所有的感知源。感知源通过阵营关系，将关心的阵营（关心哪些阵营是可选的）加入到观测询问容器中。

阵营接口类IGenericTeamAgentInterface

引擎在处理阵营关系时，是通过接口IGenericTeamAgentInterface完成阵营数据获取的，通过查看源文件，可以看到三个重要的接口函数。

//源码内容摘自IGenericTeamAgentInterface接口类
/** Assigns Team Agent to given TeamID */
virtual void SetGenericTeamId(const FGenericTeamId& TeamID) {}
 
/** Retrieve team identifier in form of FGenericTeamId */
virtual FGenericTeamId GetGenericTeamId() const { return FGenericTeamId::NoTeam; }
 
/** Retrieved owner attitude toward given Other object */
virtual ETeamAttitude::Type GetTeamAttitudeTowards(const AActor& Other) const
{ 
    const IGenericTeamAgentInterface* OtherTeamAgent = Cast<const IGenericTeamAgentInterface>(&Other);
    return OtherTeamAgent ?  FGenericTeamId::GetAttitude(GetGenericTeamId(), OtherTeamAgent->GetGenericTeamId()) : ETeamAttitude::Neutral;
}

接口函数中包含了设置FGenericTeamId，以及获取FGenericTeamId和比较队伍结果

对象FGenericTeamId就是用来判断阵营的数据对象

从接口函数GetTeamAttitudeTowards不难看出，阵营关系是通过从给定对象（参数Actor）身上调用接口函数GetGenericTeamId来完成比较的，并返回阵营结果ETeamAttitude枚举值。至于如何比较，我们稍后再说。

那么问题就在于是谁继承接口类，并完成函数调用的呢？

在前面已经说过如果想要使用阵营，需要先添加感知组件并配置感知源信息。我在工程内使用了感知组件，组件添加到了AIController上，并添加了视觉感知源配置。所以通过调试UAISense_Sight类内函数RegisterTarget可以得知，场景启动后，会将对象Actor添加到视觉测试中，进行测试，并进行阵营过滤器检查。

//摘自UAISense_Sight类RegisterTarget函数部分源码
// generate all pairs and add them to current Sight Queries
bool bNewQueriesAdded = false;
AIPerception::FListenerMap& ListenersMap = *GetListeners();
const FVector TargetLocation = TargetActor.GetActorLocation();
 
for (AIPerception::FListenerMap::TConstIterator ItListener(ListenersMap); ItListener; ++ItListener)
{
    const FPerceptionListener& Listener = ItListener->Value;
        //GetTeamAgent函数获取监听器上的感知组件的所在Actor，并转为接口对象（我的感知组件添加在了AIController，所以此处堆栈对象是AIController类型）
    const IGenericTeamAgentInterface* ListenersTeamAgent = Listener.GetTeamAgent();
 
    if (Listener.HasSense(GetSenseID()) && Listener.GetBodyActor() != &TargetActor)
    {
        const FDigestedSightProperties& PropDigest = DigestedProperties[Listener.GetListenerID()];
        if (FAISenseAffiliationFilter::ShouldSenseTeam(ListenersTeamAgent, TargetActor, PropDigest.AffiliationFlags))
        {
            // create a sight query     
            FAISightQuery SightQuery(ItListener->Key, SightTarget->TargetId);
            SightQuery.Importance = CalcQueryImportance(ItListener->Value, TargetLocation, PropDigest.SightRadiusSq);
            SightQueryQueue.Add(SightQuery);
            bNewQueriesAdded = true;
        }
    }
}

从上面源码中可以得知，阵营关系是通过检查是否继承IGenericTeamAgentInterface接口类来完成的（查阅GetTeamAgent函数可知）。由于我添加感知组件是在AIController身上，所以ListenersTeamAgent变量在堆栈中查看是AIController类型

为什么感知组件添加在AIController中

翻阅源码，我们可以看到AIController的继承关系如下

class AIMODULE_API AAIController : public AController, public IAIPerceptionListenerInterface, public IGameplayTaskOwnerInterface, public IGenericTeamAgentInterface, public IVisualLoggerDebugSnapshotInterface

在引擎框架设计中，AIController从开始就已经继承接口IGenericTeamAgentInterface。从引擎给与的信息来看，添加感知组件在AIController上是最正确的选择。

从设计逻辑上来将，AI控制器用来控制不同的角色，但是感知逻辑应该适用于不同的角色

但是判定阵营关系中，刺激源的阵营接口应该添加在Pawn对象身上，这也是为了迎合引擎设计思路。从上面翻查的源码可以获知：角色Panw会被添加到感知系统检查阵营，阵营检查是由感知配置对象调用感知组件的Actor完成。由于感知组件添加在AIController上，所以才得到这样的结果。

这也是讲得通的，控制器（Controller）控制的角色（Pawn）有很多种，有好有坏。那么不管好坏，对于控制器来说都是需要检查的。

如何动态更改阵营关系？

如果希望在运行时修改阵营关系，可以主动调用以下函数完成，记住要调整阵营ID值

//获取AI系统
UAISystem* AiSystem = Cast<UAISystem>(GetWorld()->GetAISystem());
//获取感知系统
if (AiSystem && AiSystem->GetPerceptionSystem())
{
    ANPlayerCharacter* Player = Cast<ANPlayerCharacter>(UGameplayStatics::GetPlayerCharacter(this, 0));
    //解除已注册对象
    AiSystem->GetPerceptionSystem()->UnregisterSource(*UGameplayStatics::GetPlayerCharacter(this, 0));
    //重新注册对象到刺激源 重新注册时记得修改阵营数据
    AiSystem->GetPerceptionSystem()->RegisterSource(*UGameplayStatics::GetPlayerCharacter(this, 0));
}

如何自定义阵营检测逻辑

如果你希望使用自己的阵营检测逻辑，可以有两种途径完成

修改引擎默认的阵营检查规则
修改某个AIController的阵营检查规则

其实最简单的就是修改某个AIController的，我们只需要在继承AIController的类里重写GetTeamAttitudeTowards虚函数即可，然后在函数内完成比较逻辑，例如下面的代码

ETeamAttitude::Type AEnemyAIController::GetTeamAttitudeTowards(const AActor& Other) const
{
    //检查对象是否继承了阵营数据接口
    const IGenericTeamAgentInterface* OtherTeamAgent = Cast<const ANPlayerCharacter>(&Other);
    //没有继承接口则返回中立关系
    if (!OtherTeamAgent) return ETeamAttitude::Neutral;
    //继承接口调用接口函数获取队伍ID数据
    FGenericTeamId TeamId = OtherTeamAgent->GetGenericTeamId();
    //如果对象的队伍ID和我的一样
    if (TeamId.GetId() == GetGenericTeamId().GetId())
    {
        return ETeamAttitude::Friendly;
    }
    return ETeamAttitude::Hostile;
}

修改全局阵营检查逻辑

当在AI控制器中如果没有重写 GetTeamAttitudeTowards 函数时，阵营检查将直接通过接口函数的默认逻辑完成。如下

//源码内容摘自IGenericTeamAgentInterface接口类
virtual ETeamAttitude::Type GetTeamAttitudeTowards(const AActor& Other) const
{ 
    const IGenericTeamAgentInterface* OtherTeamAgent = Cast<const IGenericTeamAgentInterface>(&Other);
    return OtherTeamAgent ? FGenericTeamId::GetAttitude(GetGenericTeamId(), OtherTeamAgent->GetGenericTeamId())
        : ETeamAttitude::Neutral;
}

观察代码我们可以看到，阵营检查是通过FGenericTeamId类中的静态函数GetAttitude完成，继续向上翻看源码

//源码来自FGenericTeamId内，文件GenericTeamAgentInterface.h
static ETeamAttitude::Type GetAttitude(FGenericTeamId TeamA, FGenericTeamId TeamB)
{
    return AttitudeSolverImpl ? (*AttitudeSolverImpl)(TeamA, TeamB) : ETeamAttitude::Neutral;
}

AttitudeSolverImpl是在FGenericTeamId结构体内定义的函数指针对象，函数原型是

//源码来自FGenericTeamId内，文件GenericTeamAgentInterface.h
typedef ETeamAttitude::Type FAttitudeSolverFunction(FGenericTeamId, FGenericTeamId);
 
static FAttitudeSolverFunction* AttitudeSolverImpl;

并且引擎提供了函数指针AttitudeSolverImpl设置入口

//源码来自FGenericTeamId内，文件GenericTeamAgentInterface.h
//函数声明
static void SetAttitudeSolver(FAttitudeSolverFunction* Solver);
//函数定义
void FGenericTeamId::SetAttitudeSolver(FGenericTeamId::FAttitudeSolverFunction* Solver)
{
    AttitudeSolverImpl = Solver;
}

可以看到所有操作函数都是静态函数，如果你愿意，你可以写这样的匿名函数，来管理阵营规则

FGenericTeamId::SetAttitudeSolver([](FGenericTeamId A, FGenericTeamId B)->ETeamAttitude::Type{
        //这里写你要用来比较的逻辑
    return ETeamAttitude::Neutral; 
});