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如何用 Simulink 驱动 UE5 的海况切换

news 2025/11/4 8:48:54

用 Simulink 驱动 UE5 的海况切换：为什么我最终选“方案A-1”（附落地步骤）

目标：低频（小时级）宏观海况参数——如风级、谱型、浪幅/浪长/斜度/风向散射——在Play过程中热更新，让 Waterline Pro 海面（例如 FFT_H_Ocean_Sim1 所在的海面材质）和船体颠簸“稳且自然”地过渡；不改动海洋 Actor 本体蓝图（如 Ocean_Sim1）。

两条备选链路的“大概思想”

方案A：Simulink 插件消息推送（推荐主通道）

思路：Simulink 用 Simulation 3D Message Set 发送“一帧完整的海况参数包”；UE5 端有个旁路管理器蓝图 Actor 订阅消息，拿到参数后一次性写入海面材质实例（或控制蓝图变量），并做 2–5 秒插值过渡。
特点：事件驱动、原子更新、无需文件读写，和你已有的“Simulink↔UE联合仿真”链路保持一致。

本地 JSON 轮询（可做备通道）

思路：外部（MATLAB/脚本）每当海况切换，就把参数写进 Saved/sea_state.json；UE5 定时（如 30–60 s）读 JSON，解析后应用。
特点：实现简单、无需 Simulink 也能改，但需要“读文件+解析+轮询/监听+容错”的整套管线；对实时性与一致性要求不那么高的“小时级改动”没问题。

结论（高层）：
运行期由 Simulink 决定何时改 → 方案A 为主；不跑 Simulink 的离线/演示机 → JSON 为备。很多团队会两条都打通：主通道消息推送，断连/长时间未收消息时自动回退到 JSON。

为什么最后采用方案A（相对 JSON 轮询的优势）

更少耦合与更强一致性：消息抵达即处理，无文件路径/权限/半文件竞争等问题；一次消息携带全量参数，天然“原子切档”。
部署与排错更轻：你本来就在跑 Simulink↔UE 的官方插件；继续用它，少一套读文件/解析/监听的管线。
观感更自然：在 OnMessage 里统一做 2–5 秒插值，让浪场和白浪、风向一起平滑过渡。
可观测性好：易做“收到/应用成功”的日志与版本号，联调更直接。

方案A 在 UE5 中的三种落地形态（按“对现有工程的侵入性”从低到高）

A-1（推荐）：关卡放一个独立的“海况管理器” Actor（BP_SeaStateManager）
- 订阅 Simulink 消息；在外部拿到 Ocean_Sim1 引用 → 获取并缓存动态材质实例（MID） → 在消息回调里逐项 Set Scalar/Vector Parameter，并插值过渡。
- 零改 Ocean_Sim1 蓝图，高复用、关卡无污染、多海面可扩展。
A-2：把“订阅与改参数”直接写在 Level Blueprint 里
- 好处：不新增资源；
- 代价：强绑定关卡，多人协作易冲突，遇到子关卡/流式加载时序更容易踩坑。
A-3：Simulink 只发 “档位名”，UE 端 查 DataTable/DataAsset 得到具体参数
- 好处：Simulink 端负担最低、预设集中管理；
- 依然需要一个“入口”来收消息和套参数——最佳实践是把 A-3 合并进 A-1 的管理器里。

为什么最后采用 A-1

工程化最稳：海况收发、参数校验、插值、日志、（可选）JSON 回退都收进一个独立模块；换关卡/换海面/多人协作都更轻。
零改 Ocean_Sim1：完全满足“不要在海洋 Actor 蓝图里加组件”的要求。
易扩展：后续要加“多海域/多实例”或 UI 面板、Remote Control API，都在管理器里横向扩展，不动核心资产。

方案A-1 的完整落地流程（Simulink 端 + UE5 端）

约定：本文始终走“不在 Ocean_Sim1 蓝图中做修改”的路线。

一、Simulink 端（低频宏观海况参数）

定义参数 Bus / 结构（示例字段）
- preset (string，可选：Beaufort_2/4/6/8…)
- spectrum (string/JONSWAP/PM/Phillips)
- gamma (double)
- windSpeed (m/s)，windDirDeg (0–360)
- angularSpreadDeg
- waveAmp (m)
- wavelengthMin / wavelengthMax (m)
- steepness (0–1)
- breakingThreshold (0–1)
- foamIntensity (0–1)
- version (uint 或时间戳，用于幂等/去重)
消息块接法
- 放置 Simulation 3D Message Set，Topic 例如：/wlp/sea_state。
- 连到你的控制逻辑（小时级触发即可；若要“按钮切档”，可在 Simulink 里加一个手动触发逻辑）。
单位与范围
- 统一 SI 单位（m/s、m），角度统一为度（UE 端别忘换算/夹取）。
- 对极端值（如 B8/B9 风暴）提前给上下限，避免过度尖锐导致材质爆光/抖动。
（可选）确认机制
- 如需 ACK，可在 UE 端回写一个“已应用版本号”的消息/HTTP/文件；低频场景可只看 UE 日志即可。

二、UE5 端（不改 `Ocean_Sim1`）

0）给海面 Actor 打个 Tag（一次性）

在关卡里选中 Ocean_Sim1，Details → Tags 加入 "Ocean_Sim1"（或你喜欢的唯一标识）。
不改蓝图，只是给实例打标签，便于外部查找引用。

1）新建 BP_SeaStateManager 并放到关卡

组件/事件：加入 Simulink 消息订阅（与 Message Set 对应的 Receive 事件，具体节点名称以你插件版本为准）。
暴露变量：OceanTag（默认 "Ocean_Sim1"）、LerpSeconds（默认 3.0）。

2）BeginPlay：获取并缓存引用

Get All Actors with Tag(OceanTag) → 取第一个 → 缓存为 OceanActorRef。
从 OceanActorRef 的海面 Mesh/Primitive 组件上 Create Dynamic Material Instance（或 Get Material → Create MID），缓存为 MID_Ocean。
- 若有多个材质槽或多个 Mesh，遍历并各自创建/缓存 MIDs。

3）OnMessage（收到 Simulink 的参数包）

健壮性：
- 先看 version（或时间戳）是否递增；
- 对每个数值做 Clamp（例如 waveAmp、gamma 等）。
插值过渡（推荐）：
- 开一个 Timeline 或 Lerp，从“当前材质参数值”到“目标值”，在 LerpSeconds 内匀速过渡。
真正写入：
- 对 MID_Ocean 调用：
  - Set Scalar Parameter Value: WaveAmplitude, WavelengthMin, WavelengthMax, Steepness, BreakingThreshold, FoamIntensity, …
  - Set Vector/Scalar：风向可传入 WindDirDeg（如材质期望弧度，记得转换）。
- 注意：具体“参数名”以你 Waterline Pro 的材质实例为准；第一次接入先在材质实例里核对参数键名，再映射。

4）日志与观测

每次应用成功：PrintString/日志 Applied SeaState vXXX (from Simulink)。
（可选）在屏幕角落显示当前档位/关键参数，演示更直观。

5）可选：JSON 备通道

在管理器里留一个“EnableJsonFallback”布尔开关；
若 N 分钟未收到消息，读一次 Saved/sea_state.json 套用（同样插值过渡），日志标注 source=JSON。

参数映射模板（示例）

字段（消息）	建议范围	作用	材质参数名示例*
`waveAmp`	0.0–7.0 m	浪高/振幅	`WaveAmplitude`
`wavelengthMin/Max`	3–30 m	波长范围	`WavelengthMin` / `WavelengthMax`
`steepness`	0.0–1.0	浪尖锐度	`Steepness`
`windSpeed`	0–25 m/s	视觉/谱耦合	`WindSpeed`
`windDirDeg`	0–360°	主风浪方向	`WindDirectionDeg` 或向量
`angularSpreadDeg`	0–90°	方向离散	`AngularSpreadDeg`
`gamma`	1.0–7.0	JONSWAP 形状	`JONSWAP_Gamma`
`breakingThreshold`	0–1	破碎阈值	`BreakingThreshold`
`foamIntensity`	0–1	白浪/泡沫强度	`FoamIntensity`

请以你项目中的材质实例参数名为准；首次对接建议开材质实例面板逐一确认后做一份“映射表”。

蓝图伪流程（A-1）

[BP_SeaStateManager]BeginPlay:OceanActors ← GetAllActorsWithTag("Ocean_Sim1")OceanRef    ← OceanActors[0]Mesh        ← (OceanRef) GetComponentByClass(StaticMesh/ProceduralMesh/…)MID_Ocean   ← CreateDynamicMaterialInstance(Mesh, MaterialIndex=0)Cache MID_OceanOnMessage(SeaState):if SeaState.version <= LastVersion: returnLastVersion ← SeaState.version// Clamp & unit normalizeTarget.waveAmp        ← Clamp(SeaState.waveAmp, 0, 7)Target.wavelengthMin  ← Clamp(SeaState.wavelengthMin, 3, 30)...// Lerp over LerpSecondsStartTimeline(LerpSeconds):t ∈ [0,1]MID_Ocean.SetScalar("WaveAmplitude",   Lerp(Current.WaveAmplitude, Target.waveAmp, t))MID_Ocean.SetScalar("WavelengthMin",   Lerp(Current.WavelengthMin, Target.wavelengthMin, t))MID_Ocean.SetScalar("WavelengthMax",   Lerp(Current.WavelengthMax, Target.wavelengthMax, t))MID_Ocean.SetScalar("Steepness",       Lerp(Current.Steepness,     Target.steepness, t))MID_Ocean.SetScalar("FoamIntensity",   Lerp(Current.FoamIntensity, Target.foamIntensity, t))// 方向、阈值等同理PrintString("Applied SeaState v" + LastVersion + " (from Simulink)")