60. UE5 RPG 使用场景查询系统（EQS，Environment Query System）实现远程敌人寻找攻击位置

news2024/11/18 10:29:33

UE的Environment Query System（EQS）是环境查询系统，它是UE4和UE5中用于AI决策制定过程中的数据采集和处理的一个强大工具。EQS可以收集场景中相关的数据，利用生成器（Generator）针对用户的测试（Test）去筛选符合用户提出条件的最佳项目（Item）。

EQS允许开发者设置多种查询条件和测试，以评估游戏世界中的对象和环境。它提供了可视化的测试结果，便于开发者调试和优化查询。EQS常用于AI决策制定，如寻找最佳路径、选择攻击目标或找到安全位置等。

EQS的实现原理是将场景环境划分成多个点或按场景元素Actor进行划分，然后按照相应的设定规则对划分项进行打分，最后得分最高的Item即为系统所找到的最优查询结果。EQS将这个最优查询结果告知AI，AI行为树则会对来其进行相应的决策及执行。

接下来，我们要通过EQS去实现远程敌人在于玩家中间有物体遮挡时，将会主动移动到合理的位置，进行攻击。实现这个功能过程，我们将使用到EQS的功能，对敌人周围点进行测试，首先测试出来没有被遮挡的位置，然后测试出比较方便移动的位置。
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如果需要查看官方文档，请前往此处 https://dev.epicgames.com/documentation/zh-cn/unreal-engine/environment-query-system-node-reference-in-unreal-engine?application_version=5.3

创建EQS

接下来，我们先创建对应所需文件，由于AI相关的内容比较多，我们先分好文件夹，将对应的内容放置到对应的文件夹中，接着创建EQS文件夹。
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创建完成后，我们打开EQS文件夹，创建场景查询
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我们将其命名为EQ_FindRangedAttackPosition
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接下来，我们创建一个专门用于测试使用的Pawn，它是系统内置的，方便我们调试使用。
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接下来方便测试，我们创建一个新场景，选择新建关卡
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创建一个基础的关卡
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选择保存关卡
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保存到我们的Map文件夹
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接下来将我们制作的测试Pawn拖入到场景中，它将只显示一个胶囊碰撞体，没有其它内容显示
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我们选中测试Pawn，将我们创建查询模板设置给它
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这样就实现了测试使用的场景，后续我们在查询模板内实现对应的功能，就可以在测试场景里面查看。

添加生成器

我们打开场景查询器，发现里面只有一个根，下拉需要我们添加一个生成器。Generators是用于生成潜在查询目标或位置的核心组件。
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  • Actors Of Class 此类Generator的目的是寻找某一类特定的Actor。你可以指定要寻找的Actor种类，并设置搜索半径等参数来限制搜索范围。
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  • Composite 复合Generator，允许你将两种或多种不同的Generator组合起来，使它们同时生效。
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  • Current Location 使用当前位置作为采样点。当前位置可以使用Context进行选取，或是询问者自己，或是Context中返回的内容
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  • Perceived Actors 通过感知组件去寻找某一类型的Actor，相当于Actors Of Class的扩展版本。
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  • Points：此类型Generator会在一定的范围内遍历若干个点，并筛选其中满足Test条件的点。

  1. Points Circle 环形生成器。选取方式使用参考点（一般是询问者，或是Context提供的数据）向四周转圈发射射线。如果触碰到任何物体则将碰撞位置作为采样点，如无碰撞则以设定最大半径为采样点。可以设定半径和发射间隔角度
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  2. Points Cone 锥形生成器
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  3. Points Donut 环状生成器，区别于Circle，此生成器如同水波，一层一层向外扩散，直到最大半径
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  4. Points Grid 简单的格子生成器，不对采样点进行路径规则校验，不可达位置也将被收集。收集方式：以参照位置（一般是询问者）为基准，垂直向上向下进行导航投射，如有导航覆盖，则返回采样点。
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  5. Points Pathing Grid 格子生成器，采样点必须是导航可达，需要满足导航规则校验。收集方式：以参照位置（一般是询问者）为基准，垂直向上向下进行导航投射，如有导航覆盖并且参照位置可达，则返回采样点。
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我们要实现敌人AI如果攻击目标前方有障碍物阻挡攻击路线时，能够切换位置去攻击，那么，我们将Points Pathing Grid 节点去实现遍历它附近的可导航到的位置点，然后进行攻击。
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参数这里按需要调整
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生成的点的数量影响结果以及效率，所以，需要我们按需去设置合理的参数
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对点进行检测

前面，我们生成了周围的可移动的点，接下来，我们要实现对这些点进行检测，查找出一个最合理的点，让敌人可以移动到目标位置进行攻击。
再生成节点上面，提示我们鼠标右键点击添加测试。
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接下来，我将从官网截图来解释每个测试的功能

  • Distance 距离测试节点，将选择器选取的点用给予和参照内容进行距离测试。距离越远则分值越大，如果希望越近分值越大请调整Score中的Scoring Equation，将线性递增改为递减（Inverse Linear）
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  • Dot 使用点乘的方式，为选取点打分，值域范围0-1（点乘有负数，打分无负数，正面为1，背面为0，呈现扇形左右递增向1）。也可以对结果进行绝对值设定（勾选Absolute Value，结果为点乘后绝对值值域0-1，正面1，背面1，左右两边0）。点乘中的向量选取可以使用两点方式或是Rotation方式。
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  • Gameplay Tags 使用标签进行询问测试 GamePlay Tags本身是为Actor查询操作提供分层，一般用于查询。
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  • Overlap 在采样点，使用通道检测方式，返回是否有符合通道标记的内容存在。如存在返回1，反之返回0。检测形状，Box，Sphere，Capsule。用于检测查询某一个点附近是否存在某一样东西。
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  • Pathfinding 将采样点与内容进行导航寻路器测试，可达则分数1，不可达为0。它将用于最终测试点生成，返回一个可达测试点。
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  • Pathfinding Batch 将采样点与内容进行导航寻路器测试，可达则分数1，不可达为0。它会返回所有可达点，供下个测试项目使用。
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  • Project 投射测试。可以用来修正生成器采样点位置。两种模式：导航投射，在采样点为基准，垂直向上向下进行导航检测，碰到导航覆盖点则修正采样点位置。形状检测，不考虑导航，只要在通道碰撞成立，则修正采样点到新的位置。
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  • Trace 射线测试。用来测试采样点，到Context参照点之间是否存在遮挡，这是重要节点，一般可以用来寻找可以用来躲避的采样点（从采样点到敌人之间存在遮挡则认定可以躲避）。存在遮挡分数为1，不存在为0。注意：需要考虑高度问题，采样点一般均在地面，从地面直接发射射线到Context可能会出现被非常矮的物体阻挡，可以通过调整Height Offset解决此问题。
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添加测试

前面我们讲解了每个测试节点的功能，接下来，我们将实现敌人寻找位置的功能。我们需要对所有的点进行检测，首先就是筛选掉那些无法查看到目标的点，然后将点和敌人进行距离判断，获取到一个最近的点，就是敌人需要移动到的攻击点位。
我们先添加一个Trace测试，这个测试用于检查AI是否能够直接看到目标，相当于射线检测。
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在测试目的这里，有三个选项
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它们的功能是筛选和评优先级
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在检测这里，现在我们还是对AI所有者进行检测，被墙壁阻挡的点是无法通过筛选的。
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但是我们需要筛选的目标不是AI持有者，而是玩家目标，引擎内置了两个选项
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所以我们需要自定义一个用于获取玩家目标的，我们创建一个蓝图，继承至EnvQueryContext_BlueprintBase
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将其命名为EQS_PlayerContext
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我们需要重载内置的函数来实现返回，在需要调用时去实现调用
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  • 提供单一位置：将由开发者自己定义一个位置返回。
  • 提供单一Actor：将有开发者提供一个可放置到场景中的对象返回
  • 提供位置集：需要返回一个位置数组
  • 提供Actor集：需要返回一个Actor数组

我们需要的是将玩家角色返回，所以重载提供Actor集
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我们通过GetAllActorsOfClass在场景中寻找指定类的Actor，返回即可。
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设置使用我们的情景
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打开测试场景，发现，有些点被墙壁格挡无法查看到角色
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由于红色才是留下来的点，所以，我们可以选择布尔匹配
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接下来，我们使用距离测试来获取到最佳的移动点位，设置值评优先级，计算和AI的距离
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我们会发现没有过滤的点上面都有优先级，点越绿，数值越高，优先级也就越高
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所以我们将得分因数修改为-1
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得到了我们理想的位置
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在行为树中实现远程攻击

我们在远程攻击下面添加一个Run EQSQuery
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查询模板设置我们创建的环境检测器，黑板健设置接收数据的健
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然后增加一个MoveTo任务，移动到攻击位置
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接着调用攻击，然后等待，我们就可以测试效果了。
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现在，敌人自动躲避障碍物进行攻击，设置如果其他Actor遮挡了，也能够移动寻找不被躲避的位置。
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