UE4 物理系统的调试

Question

说明

本文主要目的在于总结、记录和分享对 UE4 的物理进行调试的方法。
本文不涉及对 UE4 物理系统原理机制的探讨分析，有兴趣者可参阅基于 PhysX 的 UE4 物理系统原理机制源码剖析。
本文大部分内容原则上仅适用于 UE4 ，因为 UE5 已经废弃了 PhysX，改用 Chaos 。

源码调试

说明

PhysX 库的 PhysXLibraryMode 必须跟 UE 引擎的 UnrealTargetConfiguration 匹配，否则可能无法正常命中断点。

在 PhysX.Build.cs 的 GetPhysXLibraryMode 函数中可以看到 UnrealTargetConfiguration 与 PhysXLibraryMode 的对应关系

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UE4.27 的 PhysX 默认用的 Profile ，对应的 UE 需要是 Test

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建议编译出 Checked 的 PhysX 库，配合 Debug 的 UE4 进行调试。

如果需要使用 Debug 的 PhysX 库的话，需要开启 bDebugBuildsActuallyUseDebugCRT ，这会导致很多其他的插件无法通过编译。

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环境

安装 VS2015。

记得选装对应 SDK ：WIN 10 SDK 10.0.14393.0

编译

（可选）修改代码以屏蔽无关逻辑和报错

打开 BuildPhysX.Automation.cs，注释掉 [RequireP4]

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不改的话可能出现 P4（Perforce）相关的报错

（可选）生成 PhysX 的工程文件

通过路径\Engine\Source\ThirdParty\PhysX3\GenerateProjects_UAT.bat 生成工程文件

修改配置以准备编译 Checked 的 PhysX 库

修改 Engine/Source/ThirdParty/PhysX3/BuildProfile_Win64.bat ，把 -TargetConfigs=profile 改成 -TargetConfigs=release+profile+checked
主要加上 checked 以编译出跟 Debug 的 UE 引擎一致的可断点调试的库，也编译 profile 库的目的在于后文提及的通过 PVD 进行可视化调试。

在命令行下运行 BuildProfile_Win64.bat ，编译 PhysX 库

调试

打开 PhysX 相关代码，设置断点。

解决方案中默认不会显示 PhysX 相关源码。
对于 Rider 等 IDE ，可通过在目录里查找 PhysX 相关代码来打开相关文件。
也可直接把相关代码拖到 IDE 中，进行断点设置。
还可以通过 UE 已有代码逐步 Debug 进入 PhysX 源码。

断点效果展示

以对 physx::NpScene::addActor 下断点为例

image.png
可视化调试

基于 UE 命令查看碰撞信息

Eject 下的 show collision

在编辑器中， F8（Eject）模式下，在 viewpoint 视图的左上角点击 show 后勾选 collision 可显示碰撞信息。

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控制台下输入 show collision 命令

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控制台下输入 PXVIS COLLISION 命令

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控制台下更多相关命令

详见：FPhysScene::ExecPxVis

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基于 PVD 对物理进行可视化分析

效果预览

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下载

PhysX Visual Debugger (PVD) 官方下载地址

需要先登录（注册等不需要收费）

在文件列表中找到 PhysX Visual Debugger 进行下载。

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下载后安装即可（安装没什么特别要求，默认即可）

使用

前置条件

PhysX 库必须在编译时开启 PX_SUPPORT_PVD 才能使用 PVD（PhysX 库的 Debug 和 Profile 版本会开启该宏）。
如果 PhysX 库不满足该要求，可自行编译，方法见：源码调试

启动

需要先启动 Physx Visual Debugger 工具再连接 PVD 。

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连接

可通过命令行参数连接 Physx Visual Debugger 工具。
可以给可执行文件添加命令行参数“-pvd”来让其启动后自动连接 PVD

如对于 exe，可创建快捷方式后，右键快捷方式，在目标后添加“ -pvd”

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可以在控制台输入命令来自动连接 PVD

效果

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命令

pvd CONNECT

连接本机正在运行的 PVD （编辑器或 standalone 均可）

pvd CONNECT x.x.x.x

使用默认端口 5425 连接到 ip 为 x.x.x.x 的设备上的 PVD

pvd CONNECT NODEBUG x.x.x.x

同上，仅用于 profile 和 meomry，不做绘制

断开

连接太久开销较大，且会增大 PVD 崩溃的概率，所以必要时可手动断开连接。
在控制台输入 pvd DISCONNECT 以断开（停止） UE 与 PVD 的连接。
默认情况下，停止游戏也会自动断开与 PVD 的连接。

使用说明

Render

调试渲染选项卡显示 PhysX 所看到的世界。默认情况下提供了自由模式相机。但是，如果应用程序通过其他 API（例如 APEX）提供了带有相机的 PVD SDK，则也可以使用该相机。

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颜色说明

静态刚性（Static rigid）演员（ actors）标为红色；

PxRigidStatic

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休眠的动态刚性体（dynamic rigid bodies）标为橙色；

PxRigidDynamic

微信截图_20230731203140.png

活动的动态刚性体用不同的绿色阴影标记；

PxRigidDynamic

微信截图_20230731203155.png

运动学（kinematic）演员标为蓝色。
光线投射（Raycasts）呈绿色线条，击中点呈蓝色矢量。

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重叠场景查询（Overlap scene queries）呈绿色线条。

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边界框呈白色。
质心向量以红/绿/蓝色绘制。

速度向量呈白色箭头。

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关节呈绿色。

微信截图_20230731203220.png

粒子系统呈青色。
流体粒子呈蓝色。

Thread Profiler

线程分析器显示与性能视图相同的性能信息，但按线程对事件进行分组。

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Memory View

PhysX/APEX SDK 具有分配回调，因此这两个 SDK 进行的所有分配和释放均通过 PVD SDK 记录并显示在 PVD 中。该小部件单独显示每个帧的信息，因此只有在当前帧期间进行的分配/解除分配可见。 “文件”列显示每个分配/释放的来源，包含文件和行号信息。 “Churn”列显示此帧已分配但未释放的内存量。 “已分配”/“已释放”列以人类可读的格式显示内存量以及当前帧期间此类事件的计数

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Profile

当 clips（3.0 以上）具有此类信息时，性能视图会显示性能信息。该小部件提供时间（水平轴）与多个事件持续时间（垂直轴）的关系。由于 PhysX/APEX 可以使用多个线程进行计算，因此来自这些线程的事件被组织在一级树结构中，从而允许单独分析每个线程。事件呈现为绿色矩形条。事件最初按事件首次出现排序。每个条都有一个可用的上下文菜单，其中包含一个用于绘制 clips 中所有帧中条的持续时间的命令。

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相关链接

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