Apparatus: Введение

В этом непродолжительном уроке мы поговорим об использовании Apparatus-плагина в Unreal Engine. Вы создадите свою первую деталь и научитесь реализовывать игровую логику в специально отведённом Blueprint-классе. Здесь продемонстрированы самые главные особенности работы с плагином на примере простого двумерного платформера.

Для дальнейшего чтения необходимо понимать базовые концепции ECS-подхода. Для этого есть наша краткая справка по ECS.

• Перед тем, как создать новый проект, вам потребуется добавить плагин к игровому движку. Чтобы это сделать, пожалуйста, загрузите Epic Game Launcher, в левом меню выберете Unreal Engine, затем в верхнем меню - Библиотека. Промотайте вниз и под секцией ‘Хранилище’ найдите плагин Apparatus с жёлтой кнопкой ‘Установить на движок’. Кликните по кнопке, чтобы начать установку.
• В открывшемся окне необходимо выбрать версию Unreal Engine. Обращаем внимание, что, на настоящий момент, официально поддерживаемые версии - 4.26.1 и выше. После клика по ‘Установить’ подождите пару минут, пока загрузчик встроит код плагина в движок. Когда установка завершится, можно проверить её успешность кликом по ‘Установленные дополнения’ под версией движка.

• Теперь надо создать новый проект. Выберете пустой шаблон, так как в этом уроке мы настроим всё с нуля. Остальные опции можно оставить без изменений. Мы назовём модельную игру “ApparatusLearn”, ну а вы можете использовать любое другое имя.
• Когда проект создался и открылся, не лишним будет проверить, выбран ли плагин в настройках. Для этого в верхнем меню выберете ‘Edit’ → ‘Plugins’. Затем напечатайте ‘Apparatus’ в строке поиска (или промотайте вниз до ‘Workflow’ секции). Убедитесь, что опция ‘Enabled’ включена:

• Перво-наперво нам предстоит добавить привязку клавиш, чтобы понимать, когда добавлять необходимые детали к Actor-у. Чтобы это сделать, перейдём в ‘Edit’→‘Project Settings’ и напечатаем ‘bindings’. Найдём секцию ‘Action Mappings’ и в неё добавим следующие клавиши:
  • ‘RightMoveInput’ – D на клавиатуре;
  • ‘LeftMoveInput’ – A на клавиатуре;
  • ‘JumpMoveInput’ – клавиша W.
• Получим:
• Создадим новую ‘пешку’ (Pawn Blueprint). Для этого нажмём зелёную кнопку ‘Add/Import’ в Content-браузере. Выберем ‘Blueprint Class’→‘Pawn’ и дадим ему имя ‘BP_MainPawn’ (подробнее про именование ассетов можно посмотреть в стиль-руководстве). После создания нового блупринт-класса, прожмите Ctrl+S, чтобы сохранить только что созданный объект. Теперь двойным нажатием по иконке ‘BP_MainPawn’ откроем редактор блупринтов (если вы в первый раз сталкиваетесь с Content-браузером, советуем пролистать официальную документацию). Переходим в Event-граф и удаляем все ноды через Ctrl+A и Del. В дальнейшем подразумевается, что вы знакомы и с редактором Blueprint'ов; далее - BP.
• В редакторе BP перейдём во Viewport и к списку компонентов пешки добавим ‘StaticMesh’. В панели деталей справа для ‘Static Mesh’-свойства выберем ‘Cube’ mesh-ассет. Чтобы пешка выглядела более приятной, можно для ‘Element 0’ свойства выбрать материал ‘BrushedMetal’. А сейчас, пожалуйста, добавьте ‘Subjective Actor’ компонент (предоставляемый Apparatus-ом) к нашей пешке и посмотрите в панель деталей, чтобы ближе познакомиться с новым Actor-компонентом. В этом уроке нам потребуются только свойства под секцией ‘Details’:Как вы уже догадались, детали мы будем настраивать именно здесь.
• Ctrl+Shift+S чтобы сохранить всё; пожалуйста, скомпилируйте BP. Вновь откройте Content-браузер. Здесь мы создадим новый BP, но на этот раз раскроем панель ‘All classes’ и найдём там класс ‘Detail’: Есть также возможность создавать детали через ‘Create Advanced Asset’ секцию в меню Content-браузера (доступ по правой кнопки мыши):
• Вообще говоря, Вы можете создать сколько угодно деталей, но для нужд этого туториала пригодятся следующие:
  • D_Moveable,
  • D_Moving,
  • D_OnFloor,
  • D_Fallable.
• Чтобы поддержать организованность проекта, переместите все созданные классы деталей в какую-нибудь отдельную папку ‘Details’.Откройте любую деталь в BP-редакторе. Несложно видеть, что все детали в Apparatus - это на самом деле обычные BP-классы, где можно по собственному усмотрению объявлять переменные, заводить макросы и функции. Так же плагин предоставляет две перегружаемые функции (override events): ‘Activated’ и ‘Deactivated’, которые вызываются, когда устанавливается соответственное значение флага ‘Enabled’. В следующих деталях,пожалуйста, добавьте необходимые переменные:
  • Float ‘Speed’ в D_Moveable с значением по умолчанию 100.0.
  • Перечисление ETouch Swipe Direction с именем Direction со свойством ‘Editable’ в D_Moving.
  • Ссылку типа Box Collision Object Reference с именем ‘Bottom’ к D_Fallable детали со свойствами ‘Editable’ и ‘Exposed on spawn’.
• Перейдя обратно к классу ‘BP_MainPawn’, сделаем куб немного поменьше (например, скопируйте эту строчку вместе с скобками: (0.25, 0.25, 0.25) - и, щёлкнув правой кнопкой мыши по вектору scale, вставьте скопированное значение; если всё сработает правильно, значения компонент установятся в надлежащие числа). Теперь добавим Actor-component ‘Spring Arm’ и привяжем его к ‘DefaultSceneRoot’, затем добавим также камеру, привязав её к ‘Arm’ (убедитесь, что при этом вектора масштаба на новых компонентах остались в значениях по умолчанию (1,1,1)). Немного повернём ‘Arm’ по Z-оси на 180°, а после и по Y-оси, но уже на -30°.
• Результат преобразований:
• Создадим новый ‘GameMode’ (или ‘GameModeBase’, - и тот и другой вариант приемлем) наследовавшись от ‘MechanicalGameMode’ (соответственно - ‘MechanicalGameModeBase’). Новый класс назовём ‘BP_Mechanism’. Примерно так:
• Откройте, пожалуйста, ‘BP_Mechanism’ в редакторе и в панели деталей установите ‘Default pawn class’ в ‘BP_MainPawn’. Далее перейдём в настройки уровня: ‘Blueprints’→‘Project Settings : GameMode’ и выберем ‘BP_Mechanism’ в качестве главного GameMode’а проекта:
• Теперь, если запустить игру, можно видеть, что камера работает и “пешка” спавнится; но куб не двигается по нажатию на A, D или W. Исправим это. Найдём ‘BP_MainPawn’ в редакторе BP и в списке Actor-компонентов выберем ‘SubjectiveActor’, чтобы его свойства отобразились на панели деталей справа. В этой панели находим свойство ‘Details’ и к нему при помощи кнопки + добавляем новые детали и выбираем их типы. Нам понадобятся два класса, как изображено на скриншоте:
• Теперь Вы видите, что добавлять и удалять детали можно очень просто через настройки Actor компонента, причём совершенно не важно, в каком порядке они добавлены, в каком порядке в списке отображаются. Вы также можете видеть открытые переменные деталей и менять их значения по умолчанию. Заметим, что если, например, изменить параметр ‘Speed’ в списке, его default-значение не будет изменено в BP-редакторе ‘BP_Moveable’, потому как в списке представлены именно инстанциированные объекты класса детали. Изменим здесь значение Speed на 500.
• Правильней было бы сделать это в контроллере, но для краткости сделаем это здесь. Будучи в BP-редакторе пешки, перейдите в Event-граф и добавьте 3 события по нажатию клавиши, что мы настроили ранее (см. шаг 2 Начала работы с плагином). Создадим также ноду ‘Get SubjectiveActor’ и вытащим из неё 3 другие: в окне поиска функций, пожалуйста, найдите ‘Add Detail’ и в качестве типа детали выберете D_Moving. После этого вы можете видеть, что выходной тип функции сменился на D Moving Object Reference. Иначе говоря, после того, как деталь была добавлена к сущности, можно преобразовать её в переменную (‘promote to variable’) и использовать в своём коде для вызова её функций или доступа к полям. В нашем случае, мы обратимся к полю направления (‘Direction’) и установим соответствующие значения. Не забудьте установить флаги ‘Reuse Disabled’ (о том, зачем они, - чуть позже). Полная картина должна быть примерно такой:
• Всё, что нам осталось сделать, - это реализовать игровые механики в нашем ‘GameMode’-е. Итак, откроем редактор блупринтов ‘BP_Mechanism’а и в графе нод удалим все события, кроме ‘Event Tick’. Для удобства преобразуем Delta Seconds в глобальную переменную GlobalDelta. Теперь нам необходимо интегрироваться по всем сущностям (Subject-ам) и для каждого проверять, какой набор деталей на нём есть. Для этого, пожалуйста, вытяните следующую ноду ‘Sequence’ и из её первого output-pin-а вытяните ноду ‘Mechanic’.
• Как нетрудно видеть, эта нода получает на вход тип ‘Mechanical Interface’ объекта ‘self’, чем и является наш ‘BP_Mechanism’. Эта нода выполняет обход всех сущностей с заданным набором включённых/отключённых деталей. Пустой набор означает, что итерация будет выполнена по всем subject-ам на сцене. Выход ‘Evaluation Body’ будет вызываться для каждой отдельной сущности, ‘Completed’ - когда все сущности проитерированы. Пожалуйста, нажмите правой кнопкой мыши по ноде, - в контекстном меню вы найдёте 2 последних пункта (это ‘Add Detail Pin’ и ‘Add Excluded Detail Pin’). Можете понажимать эти пункты несколько раз, и вы увидите, как при каждом таком действии к ноде добавляются новые входы с заголовками . и !. Используя эту технику и выбирая необходимые типы деталей в настройках ноды, вы определяете фильтр механики, задаёте множество сущностей, над которыми надо выполнить тот или иной код.Например, пожалуйста, добавьте две .-опции и удалите остальные (правой кнопкой мыши по пункту и клик по ‘Remove Detail Pin’). Выберете соответствующие типы - D_Moveable and D_Moving. Преобразуйте выходное значение Moving в переменную TempMoving, чтобы блупринт-чертёж не стал походить на макароны. Из ‘Subjective’ выходного значения ноды ‘Mechanic’ вытянете ‘Get Actor’ pure-функцию (‘Subjective’ содержит ссылку на сущность, обрабатываемую в очередном вызове ‘Evaluation body’; а функция ‘Get Actor’, также предоставляемая плагином, по сущности возвращает ссылку на объект Actor-а). Из выхода ‘Get Actor’ вытащите, пожалуйста, ‘AddActorLocalOffset’ стандартную функцию UE, а из Moving выхода ноды ‘Mechanic’ - ‘Direction’ переменную, которую мы добавили в этот класс ранее. При помощи ‘Select’-блока мы можем легко выбирать вектор смещения отвечающий входному направлению движения, полученному из поля детали. В блоке, пожалуйста, разбейте ‘Left’ & ‘Right’ вектора по компонентам и заполните Y-компоненту случая ‘Left’ значением, полученным умножением переменной ‘Speed’ из детали ‘Moveable’ и глобальной переменной ‘GlobalDelta’. Для ‘Right’-случая воспользуемся тем же значением, но взятым с обратным знаком. После ноды ‘AddActorLocalOffset’ нужно деактивировать деталь ‘TempMoving’, чтобы наш куб не двигался в сторону бесконечно. Для этого достаточно изменить значение ‘Enabled’ детали на false. Граф должен получиться таким:Попробуем разобраться, что же здесь происходит. Как вы помните, мы прежде описали, как нажатие клавиш игроком отражается на нашей игровой логике (добавлением деталей D_Moving). Здесь мы просто проходимся по всем сущностям с вышеупомянутыми D_Moving и D_Movable (в число которых входит только наша пешка) и для каждой такой сущности выполняем простые действия. В зависимости от направления мы сдвигаем Actor’а по Y-оси (если смотреть со стороны камеры, это как раз и будет направление влево, если смещение положительное, и вправо, если отрицательное). После сдвига выполняется отключение детали D_Moving, чтобы на следующем tick-е не обрабатывать пешку вновь. Когда игрок нажмёт клавишу D или A во второй раз, произойдёт следующее: помните checkbox-сы, которые мы устанавливали ранее? ‘Reuse Disabled’ на самом деле означает, что в случае, если сущность имеет выключенную деталь одноимённого типа, то выключенная деталь активируется и возвращается как выходное значение функции ‘Add detail’; вместо того, чтобы создавать и активировать новую, активируется и возвращается выключенная. Итак, вы можете запустить игру и убедиться в том, что всё работает. Используйте клавиши A или D, чтобы перемещать куб по сцене.
• После небольших изменений получаем возможность прыгать.Но коробка не падает, потому что мы не реализовали отдельную для этого логику в механизме. Давайте сделаем это!
• Перейдём обратно в редактор ‘BP_MainPawn’ и добавим новый компонент BoxCollision к ‘DefaultSceneRoot’. Используем следующие transform-вектора:
  • Location: (X=0.000000,Y=0.000000,Z=-13.5)
  • Scale: (X=0.400000,Y=0.400000,Z=0.025000). После этого в ‘Collision’ секции справа в панели деталей выберем ‘OverlappAll’ предустановку. Картина должна выглядеть так:
• Пожалуйста, перейдите в Graph и по событию ‘BeginPlay’ используя компонент ‘SubjectiveActor’ добавьте функцию плагина ‘Find Detail’ и установите переменную ‘Botton’ детали D_Fallable так, чтобы она ссылалась на добавленную коллизию:Здесь мы уверены, что сущность будет иметь данную деталь, но вы должны понимать ситуации, когда выходное значение ‘Find detail’ должно быть проверено перед использованием.
• Перейдя в карту уровня, выберете пол (‘Floor’-объект на сцене) и, пожалуйста, найдите настройки его компонента ‘StaticMeshActor’. Среди свойств есть пункт ‘Generate Overlap Events’, который необходимо включить.
• В BP-редакторе класса ‘BP_Mechanism’ создадим ещё немного логики, вытягивая из ‘Sequence’-блока новую ноду ‘Mechanic’; реализуем падение:Если сущность имеет деталь D_Fallable и одновременно деталь D_OnFloor выключена и вместе с тем дно коробки пересекается с некоторым Actor-ом, то мы устанавливаем деталь D_OnFloor, если же дно коробки не пересекается - значит, текущую сущность нужно сдвинуть вниз, как бы симулируя равномерное падение.
• Последнее - чтобы начать процесс падения, нам надо выключить деталь D_OnFloor, когда сущность прыгает. Можно это сделать так:Если направление - Вверх, то мы выключаем деталь, опять же используя встроенную функцию плагина. Теперь можно и прыгать и падать.

На этом всё, результат проделанной работы должен выглядеть примерно так:

Итоговый проект на github, ветка ApparatusLearn#1

Apparatus - это очень удобный и многофункциональный плагин, даже больше чем плагин - это полноценный дата-ориентированный фреймворк. Он предоставляет набор новых принципов разработки и техник проектирования. Эти техники обычно называются data-driven, так как мы по большей части мыслим уже деталями, а не классами или наследованием. Вы можете использовать наш инновационный инструмент в своих собственных разработках игр и расширять свои возможности, реализуя собственные классы C++, имплементирующие необходимые интерфейсы Apparatus’а.

Все функциональное множество этого плагина не может быть продемонстрировано в столь коротком уроке, как этот. Основной же мотив туториала состоял именно в том, чтобы ввести новичка в мир ECS и Apparatus-а в частности. Не брезгайте проверить наши ссылки на другие ресурсы и смело задавайте возникшие вопросы в TurboTalk-форуме и/или в Discord-чате. Мы обеими руками за обратную связь, готовы давать своевременную поддержку и приветствуем заинтересованность любого характера!

• Более сложный проект на GitHub
• Online API Reference