Add plastic deformation voxel system implementation plan to project
Move plan from user directory to project docs for cross-machine sync. This plan describes the two-phase GPU-based deformation system: stress propagation and displacement calculation. Co-Authored-By: Claude Sonnet 4.5 <noreply@anthropic.com>
This commit is contained in:
zhangqing
@@ -0,0 +1,723 @@
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# BladeSmith塑性变形体素系统 - 实现计划
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## 概述
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基于现有温度系统架构,构建一个完整的塑性变形体素系统。系统采用**两步法**：
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1. **应力传播阶段**：锤击施加应力，通过GPU迭代计算应力在体素间扩散
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2. **位移计算阶段**：从应力分布计算位移场，应用到网格顶点
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## 核心设计决策
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- **物理模型**：简化模型（塑性流动 + 应变软化 + 体积守恒）
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- **体素数据**：存储应力、应变、位移（混合方式）
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- **GPU架构**：应力Ping-Pong双缓冲 + 独立位移/应变缓冲
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- **锤击响应**：两步法（应力注入 → GPU计算 → 顶点更新）
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- **内存占用**：36字节/体素（20³网格 = 281KB，100³网格 = 34.4MB）
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## 一、数据结构设计
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### 1.1 变形体素结构（添加到DynamicIronBlock.h）
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```cpp
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/**
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* 变形体素结构 - 存储单个体素的力学状态
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* 大小：36字节（紧凑型设计）
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*/
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USTRUCT(BlueprintType)
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struct FDeformationVoxel
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{
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GENERATED_BODY()
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// 应力张量（简化为主应力，6字节）
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FFloat16 StressPrincipal; // 主应力（沿锤击方向） - 2字节
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FFloat16 StressShear; // 剪应力（切向） - 2字节
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uint16 StressFlags; // 应力状态标志 - 2字节
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// 累积应变（12字节）
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FVector3f Strain; // 累积应变向量 (εx, εy, εz)
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// 位移场（当前帧变形，12字节）
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FVector3f Displacement; // 位移向量 (Δx, Δy, Δz)
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// 物理属性（4字节）
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float PlasticFlow; // 塑性流动系数 [0,1]，由温度决定
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// 辅助数据（6字节）
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uint16 MaterialID; // 材料ID
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uint32 AuxFlags; // 辅助标志位
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FDeformationVoxel()
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: StressPrincipal(0.0f), StressShear(0.0f), StressFlags(0)
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, Strain(FVector3f::ZeroVector), Displacement(FVector3f::ZeroVector)
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, PlasticFlow(0.0f), MaterialID(0), AuxFlags(0)
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{}
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};
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```
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### 1.2 类成员变量（添加到DynamicIronBlock.h）
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```cpp
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// ========== 变形系统数据 ==========
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// 变形体素网格（CPU侧）
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TArray<FDeformationVoxel> DeformationGrid;
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// 原始网格顶点位置（未变形状态）
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TArray<FVector3f> OriginalVertexPositions;
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// 是否启用变形系统
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UPROPERTY(EditAnywhere, BlueprintReadWrite, Category = "Deformation System")
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bool bEnableDeformationSystem = true;
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// 变形系统参数
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UPROPERTY(EditAnywhere, BlueprintReadWrite, Category = "Deformation System")
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float YieldStress = 50.0f; // 屈服应力阈值
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||||
UPROPERTY(EditAnywhere, BlueprintReadWrite, Category = "Deformation System")
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float StressDiffusionRate = 0.3f; // 应力扩散速率
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||||
UPROPERTY(EditAnywhere, BlueprintReadWrite, Category = "Deformation System")
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float VolumeConservationStrength = 0.8f; // 体积守恒强度
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||||
UPROPERTY(EditAnywhere, BlueprintReadWrite, Category = "Deformation System")
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float ComplianceFactor = 0.01f; // 柔度（应力→位移转换系数）
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// ========== GPU缓冲区 ==========
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// 应力缓冲区（Ping-Pong）
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FBufferRHIRef StressBufferA;
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FBufferRHIRef StressBufferB;
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// 位移和应变缓冲区
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||||
FBufferRHIRef DisplacementBuffer; // PF_R32G32B32_FLOAT（3D向量）
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FBufferRHIRef StrainBuffer; // PF_R32G32B32_FLOAT
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// UAV/SRV视图
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FUnorderedAccessViewRHIRef StressUAV_A;
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FUnorderedAccessViewRHIRef StressUAV_B;
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FUnorderedAccessViewRHIRef DisplacementUAV;
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||||
FUnorderedAccessViewRHIRef StrainUAV;
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||||
FShaderResourceViewRHIRef StressSRV_A;
|
||||
FShaderResourceViewRHIRef StressSRV_B;
|
||||
FShaderResourceViewRHIRef DisplacementSRV;
|
||||
FShaderResourceViewRHIRef StrainSRV;
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||||
bool bUseStressBufferA = true; // Ping-Pong标志
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||||
// GPU缓冲区是否准备好
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std::atomic<bool> bDeformationGPUBuffersReady{false};
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```
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## 二、GPU计算着色器
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### 2.1 应力传播着色器（阶段1）
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**文件**: `FStressPropagationShader.h` (新建)
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```cpp
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||||
class MICESHADERS_API FStressPropagationShader : public FGlobalShader
|
||||
{
|
||||
DECLARE_GLOBAL_SHADER(FStressPropagationShader);
|
||||
SHADER_USE_PARAMETER_STRUCT(FStressPropagationShader, FGlobalShader);
|
||||
|
||||
BEGIN_SHADER_PARAMETER_STRUCT(FParameters, )
|
||||
SHADER_PARAMETER(FIntVector, VoxelResolution)
|
||||
SHADER_PARAMETER(float, DeltaTime)
|
||||
SHADER_PARAMETER(float, StressDiffusionRate)
|
||||
SHADER_PARAMETER(float, YieldStress)
|
||||
SHADER_PARAMETER(float, StrainSofteningFactor)
|
||||
|
||||
SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_SRV(Buffer<float>, InputStressBuffer)
|
||||
SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_SRV(Buffer<float>, PlasticityBuffer)
|
||||
SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_SRV(Buffer<uint>, SurfaceVoxelFlagsBuffer)
|
||||
SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_UAV(RWBuffer<float>, OutputStressBuffer)
|
||||
END_SHADER_PARAMETER_STRUCT()
|
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||||
static FIntVector GetGroupSize() { return FIntVector(8, 8, 8); }
|
||||
};
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```
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||||
**HLSL**: `StressPropagationCS.usf` (新建)
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```hlsl
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[numthreads(8, 8, 8)]
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||||
void MainCompute(uint3 DispatchThreadID : SV_DispatchThreadID)
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||||
{
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||||
int3 voxelCoord = int3(DispatchThreadID);
|
||||
if (!IsValidCoord(voxelCoord)) return;
|
||||
|
||||
int index = GetVoxelIndex(voxelCoord);
|
||||
float currentStress = InputStressBuffer[index];
|
||||
float plasticity = PlasticityBuffer[index];
|
||||
|
||||
// === 6邻域应力扩散 ===
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||||
float neighborStressSum = 0.0;
|
||||
int neighborCount = 0;
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||||
const int3 neighbors[6] = {
|
||||
int3(-1,0,0), int3(1,0,0),
|
||||
int3(0,-1,0), int3(0,1,0),
|
||||
int3(0,0,-1), int3(0,0,1)
|
||||
};
|
||||
|
||||
for (int i = 0; i < 6; i++) {
|
||||
int3 neighborCoord = voxelCoord + neighbors[i];
|
||||
if (IsValidCoord(neighborCoord)) {
|
||||
neighborStressSum += InputStressBuffer[GetVoxelIndex(neighborCoord)];
|
||||
neighborCount++;
|
||||
}
|
||||
}
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||||
float avgNeighborStress = neighborStressSum / max(neighborCount, 1);
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||||
// === 应力传播（塑性越高，传播越快） ===
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float diffusionRate = StressDiffusionRate * (1.0 + plasticity * 2.0);
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||||
float stressDiffusion = diffusionRate * (avgNeighborStress - currentStress) * DeltaTime;
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||||
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||||
// === 应力松弛（超过屈服点的应力衰减） ===
|
||||
float stressRelaxation = 0.0;
|
||||
if (currentStress > YieldStress && plasticity > 0.1) {
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||||
float excessStress = currentStress - YieldStress;
|
||||
stressRelaxation = -excessStress * plasticity * StrainSofteningFactor * DeltaTime;
|
||||
}
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|
||||
// === 表面应力自由释放 ===
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||||
bool isSurface = (SurfaceVoxelFlagsBuffer[index] & 1) != 0;
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||||
if (isSurface) {
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||||
stressRelaxation += -currentStress * 0.1 * DeltaTime;
|
||||
}
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||||
// === 更新应力 ===
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||||
float newStress = max(0.0, currentStress + stressDiffusion + stressRelaxation);
|
||||
OutputStressBuffer[index] = newStress;
|
||||
}
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||||
```
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||||
### 2.2 位移计算着色器（阶段2）
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||||
**文件**: `FDisplacementFromStressShader.h` (新建)
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||||
```cpp
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||||
class MICESHADERS_API FDisplacementFromStressShader : public FGlobalShader
|
||||
{
|
||||
DECLARE_GLOBAL_SHADER(FDisplacementFromStressShader);
|
||||
SHADER_USE_PARAMETER_STRUCT(FDisplacementFromStressShader, FGlobalShader);
|
||||
|
||||
BEGIN_SHADER_PARAMETER_STRUCT(FParameters, )
|
||||
SHADER_PARAMETER(FIntVector, VoxelResolution)
|
||||
SHADER_PARAMETER(float, DeltaTime)
|
||||
SHADER_PARAMETER(float, VolumeConservationStrength)
|
||||
SHADER_PARAMETER(float, ComplianceFactor)
|
||||
|
||||
SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_SRV(Buffer<float>, StressBuffer)
|
||||
SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_SRV(Buffer<float>, PlasticityBuffer)
|
||||
SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_SRV(Buffer<float3>, PreviousStrainBuffer)
|
||||
SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_UAV(RWBuffer<float3>, OutputDisplacementBuffer)
|
||||
SHADER_PARAMETER_RDG_BUFFER_UAV(RWBuffer<float3>, OutputStrainBuffer)
|
||||
END_SHADER_PARAMETER_STRUCT()
|
||||
|
||||
static FIntVector GetGroupSize() { return FIntVector(8, 8, 8); }
|
||||
};
|
||||
```
|
||||
|
||||
**HLSL**: `DisplacementFromStressCS.usf` (新建)
|
||||
|
||||
```hlsl
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||||
[numthreads(8, 8, 8)]
|
||||
void MainCompute(uint3 DispatchThreadID : SV_DispatchThreadID)
|
||||
{
|
||||
int3 voxelCoord = int3(DispatchThreadID);
|
||||
if (!IsValidCoord(voxelCoord)) return;
|
||||
|
||||
int index = GetVoxelIndex(voxelCoord);
|
||||
float stress = StressBuffer[index];
|
||||
float plasticity = PlasticityBuffer[index];
|
||||
float3 previousStrain = PreviousStrainBuffer[index];
|
||||
|
||||
// === 计算应力梯度（主变形方向） ===
|
||||
float3 stressGradient = ComputeStressGradient(voxelCoord);
|
||||
float3 deformationDirection = length(stressGradient) > 0.001 ?
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||||
normalize(stressGradient) :
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||||
float3(0, 0, -1);
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||||
|
||||
// === 计算塑性位移 ===
|
||||
float displacementMagnitude = stress * ComplianceFactor * plasticity;
|
||||
float3 plasticDisplacement = deformationDirection * displacementMagnitude;
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||||
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||||
// === 体积守恒修正 ===
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||||
float compressionAmount = dot(plasticDisplacement, deformationDirection);
|
||||
float lateralExpansion = -compressionAmount * VolumeConservationStrength * 0.5;
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||||
|
||||
float3 lateral1 = normalize(cross(deformationDirection, float3(0, 0, 1)));
|
||||
float3 lateral2 = normalize(cross(deformationDirection, lateral1));
|
||||
float3 volumeCompensation = (lateral1 + lateral2) * lateralExpansion;
|
||||
|
||||
// === 最终位移和应变 ===
|
||||
float3 totalDisplacement = plasticDisplacement + volumeCompensation;
|
||||
float3 newStrain = previousStrain + totalDisplacement * DeltaTime;
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||||
|
||||
OutputDisplacementBuffer[index] = totalDisplacement;
|
||||
OutputStrainBuffer[index] = newStrain;
|
||||
}
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||||
```
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||||
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||||
---
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||||
## 三、锤击响应流程
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### 3.1 修改OnHammerImpact（DynamicIronBlock.cpp）
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```cpp
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||||
void ADynamicIronBlock::OnHammerImpact(
|
||||
FVector HitLocation, FVector HitNormal,
|
||||
float ImpactRadius, float ImpactDepth, float ImpactForce)
|
||||
{
|
||||
if (!bEnableDeformationSystem || DeformationGrid.Num() == 0)
|
||||
{
|
||||
// 回退到旧逻辑（直接修改顶点）
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||||
OnHammerImpact_Legacy(HitLocation, HitNormal, ImpactRadius, ImpactDepth, ImpactForce);
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// === 步骤1：应力注入 ===
|
||||
ApplyImpactStressToVoxels(HitLocation, HitNormal, ImpactRadius, ImpactDepth, ImpactForce);
|
||||
|
||||
// === 步骤2：GPU应力传播（迭代3次） ===
|
||||
for (int i = 0; i < 3; i++)
|
||||
{
|
||||
DispatchStressPropagationCompute(0.016f); // 16ms时间步
|
||||
}
|
||||
|
||||
// === 步骤3：GPU位移计算 ===
|
||||
DispatchDisplacementCompute(0.016f);
|
||||
|
||||
// === 步骤4：下载并应用到网格 ===
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||||
DownloadDeformationDataAndApplyToMesh();
|
||||
}
|
||||
```
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### 3.2 应力注入函数
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```cpp
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||||
void ADynamicIronBlock::ApplyImpactStressToVoxels(
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||||
FVector HitLocation, FVector HitNormal,
|
||||
float ImpactRadius, float ImpactDepth, float ImpactForce)
|
||||
{
|
||||
// 转换到局部坐标
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||||
FTransform ActorTransform = GetActorTransform();
|
||||
FVector LocalHitLocation = ActorTransform.InverseTransformPosition(HitLocation);
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||||
|
||||
// 计算体素坐标
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||||
FVector GridOrigin = -BoxSize * 0.5f;
|
||||
FVector VoxelSizeCM = FVector(TemperatureVoxelSize / 10.0f);
|
||||
|
||||
// 遍历影响范围
|
||||
for (int32 Z = 0; Z < TemperatureResolution.Z; ++Z)
|
||||
{
|
||||
for (int32 Y = 0; Y < TemperatureResolution.Y; ++Y)
|
||||
{
|
||||
for (int32 X = 0; X < TemperatureResolution.X; ++X)
|
||||
{
|
||||
FVector VoxelCenter = GridOrigin + FVector(
|
||||
(X + 0.5f) * VoxelSizeCM.X,
|
||||
(Y + 0.5f) * VoxelSizeCM.Y,
|
||||
(Z + 0.5f) * VoxelSizeCM.Z
|
||||
);
|
||||
|
||||
float Distance = FVector::Dist(VoxelCenter, LocalHitLocation);
|
||||
|
||||
if (Distance < ImpactRadius)
|
||||
{
|
||||
int32 Index = GetTemperatureIndex(X, Y, Z);
|
||||
|
||||
// 高斯衰减
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||||
float Falloff = FMath::Exp(-FMath::Square(Distance / ImpactRadius) * 3.0f);
|
||||
|
||||
// 应力大小
|
||||
float StressMagnitude = ImpactForce * ImpactDepth * Falloff * 100.0f;
|
||||
|
||||
// 注入到体素
|
||||
if (DeformationGrid.IsValidIndex(Index))
|
||||
{
|
||||
DeformationGrid[Index].StressPrincipal = FMath::Min(
|
||||
DeformationGrid[Index].StressPrincipal.GetFloat() + StressMagnitude,
|
||||
1000.0f // 应力上限
|
||||
);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 上传到GPU
|
||||
UploadDeformationStressToGPU();
|
||||
}
|
||||
```
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||||
|
||||
---
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||||
|
||||
## 四、顶点更新机制
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||||
|
||||
### 4.1 从体素位移场采样到顶点
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||||
|
||||
```cpp
|
||||
void ADynamicIronBlock::UpdateVertexDeformation()
|
||||
{
|
||||
UDynamicMeshComponent* DynMeshComp = GetDynamicMeshComponent();
|
||||
if (!DynMeshComp) return;
|
||||
|
||||
UDynamicMesh* DynMesh = DynMeshComp->GetDynamicMesh();
|
||||
if (!DynMesh) return;
|
||||
|
||||
// 修改网格顶点
|
||||
DynMesh->EditMesh([&](FDynamicMesh3& EditMesh)
|
||||
{
|
||||
for (int32 VertexID : EditMesh.VertexIndicesItr())
|
||||
{
|
||||
// 获取原始顶点位置
|
||||
FVector3d OriginalPos = FVector3d(OriginalVertexPositions[VertexID]);
|
||||
|
||||
// 采样体素位移场（三线性插值）
|
||||
FVector Displacement = SampleDisplacementAtPosition(FVector(OriginalPos));
|
||||
|
||||
// 新位置 = 原始位置 + 位移
|
||||
FVector3d NewPosition = OriginalPos + FVector3d(Displacement);
|
||||
|
||||
EditMesh.SetVertex(VertexID, NewPosition);
|
||||
}
|
||||
}, EDynamicMeshChangeType::GeneralEdit, EDynamicMeshAttributeChangeFlags::Unknown, false);
|
||||
|
||||
// 重新计算法线
|
||||
FGeometryScriptCalculateNormalsOptions NormalOp;
|
||||
UGeometryScriptLibrary_MeshNormalsFunctions::RecomputeNormals(DynMesh, NormalOp);
|
||||
|
||||
DynMeshComp->NotifyMeshUpdated();
|
||||
}
|
||||
```
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||||
|
||||
### 4.2 三线性插值采样位移
|
||||
|
||||
```cpp
|
||||
FVector ADynamicIronBlock::SampleDisplacementAtPosition(const FVector& LocalPosition) const
|
||||
{
|
||||
if (!bEnableDeformationSystem || DeformationGrid.Num() == 0)
|
||||
{
|
||||
return FVector::ZeroVector;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 转换到体素坐标系
|
||||
FVector GridOrigin = -BoxSize * 0.5f;
|
||||
FVector VoxelSizeCM = FVector(TemperatureVoxelSize / 10.0f);
|
||||
FVector VoxelCoord = (LocalPosition - GridOrigin) / VoxelSizeCM;
|
||||
|
||||
// 获取相邻8个体素
|
||||
int32 X0 = FMath::FloorToInt(VoxelCoord.X);
|
||||
int32 Y0 = FMath::FloorToInt(VoxelCoord.Y);
|
||||
int32 Z0 = FMath::FloorToInt(VoxelCoord.Z);
|
||||
int32 X1 = X0 + 1, Y1 = Y0 + 1, Z1 = Z0 + 1;
|
||||
|
||||
// 边界检查
|
||||
if (!IsValidTemperatureCoord(X0, Y0, Z0) || !IsValidTemperatureCoord(X1, Y1, Z1))
|
||||
{
|
||||
return FVector::ZeroVector;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// 插值权重
|
||||
float Fx = VoxelCoord.X - X0;
|
||||
float Fy = VoxelCoord.Y - Y0;
|
||||
float Fz = VoxelCoord.Z - Z0;
|
||||
|
||||
// 获取8个角点的位移
|
||||
auto GetDisp = [&](int X, int Y, int Z) -> FVector
|
||||
{
|
||||
int32 Index = GetTemperatureIndex(X, Y, Z);
|
||||
return FVector(DeformationGrid[Index].Displacement);
|
||||
};
|
||||
|
||||
FVector D000 = GetDisp(X0, Y0, Z0);
|
||||
FVector D100 = GetDisp(X1, Y0, Z0);
|
||||
FVector D010 = GetDisp(X0, Y1, Z0);
|
||||
FVector D110 = GetDisp(X1, Y1, Z0);
|
||||
FVector D001 = GetDisp(X0, Y0, Z1);
|
||||
FVector D101 = GetDisp(X1, Y0, Z1);
|
||||
FVector D011 = GetDisp(X0, Y1, Z1);
|
||||
FVector D111 = GetDisp(X1, Y1, Z1);
|
||||
|
||||
// 三线性插值
|
||||
FVector D00 = FMath::Lerp(D000, D100, Fx);
|
||||
FVector D10 = FMath::Lerp(D010, D110, Fx);
|
||||
FVector D01 = FMath::Lerp(D001, D101, Fx);
|
||||
FVector D11 = FMath::Lerp(D011, D111, Fx);
|
||||
FVector D0 = FMath::Lerp(D00, D10, Fy);
|
||||
FVector D1 = FMath::Lerp(D01, D11, Fy);
|
||||
return FMath::Lerp(D0, D1, Fz);
|
||||
}
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 五、实现步骤
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||||
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||||
### 阶段1：基础架构（2-3天）
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||||
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||||
**目标**：建立数据结构和CPU侧逻辑
|
||||
|
||||
1. **添加数据结构** (DynamicIronBlock.h)
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- 定义 `FDeformationVoxel` 结构体
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- 添加 `DeformationGrid`、`OriginalVertexPositions` 成员变量
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- 添加变形系统参数（YieldStress、StressDiffusionRate等）
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2. **实现初始化** (DynamicIronBlock.cpp)
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- `InitializeDeformationGrid()`: 分配体素数组
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- 在 `InitializeBoxMesh()` 中保存原始顶点位置
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3. **实现应力注入**
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- `ApplyImpactStressToVoxels()`: CPU版本应力注入
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- 测试：打印应力分布，验证高斯衰减
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4. **实现位移采样**
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- `SampleDisplacementAtPosition()`: 三线性插值
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- `UpdateVertexDeformation()`: 应用到网格
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- 测试：手动设置位移值，观察网格变形
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### 阶段2：GPU缓冲区（1-2天）
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**目标**：建立GPU缓冲区，实现CPU-GPU数据流
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5. **创建GPU缓冲区**
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- `CreateDeformationGPUBuffers()`: 创建所有RHI缓冲区
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- `ReleaseDeformationGPUBuffers()`: 清理资源
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6. **数据传输**
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- `UploadDeformationStressToGPU()`: 应力数据 CPU→GPU
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- `DownloadDeformationDataAndApplyToMesh()`: 位移数据 GPU→CPU
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- 测试：上传后立即下载，验证数据完整性
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### 阶段3：GPU计算着色器（3-4天）
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**目标**：实现两阶段GPU计算
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7. **应力传播Shader**
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- 新建 `FStressPropagationShader.h/cpp` (参考FTemperatureComputeShader)
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- 新建 `StressPropagationCS.usf`
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- 实现6邻域扩散 + 应力松弛
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- 测试：单点应力观察传播
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8. **位移计算Shader**
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- 新建 `FDisplacementFromStressShader.h/cpp`
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- 新建 `DisplacementFromStressCS.usf`
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- 实现应力→位移 + 体积守恒
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- 测试：固定应力验证位移
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9. **调度逻辑**
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- `DispatchStressPropagationCompute()`: RDG调度应力传播
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- `DispatchDisplacementCompute()`: RDG调度位移计算
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- 测试：完整流程（应力→传播→位移→网格）
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### 阶段4：集成和优化（2-3天）
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**目标**：完整集成，调优参数
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10. **修改锤击逻辑**
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- 更新 `OnHammerImpact()` 使用新系统
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- 保留旧逻辑作为fallback (`OnHammerImpact_Legacy()`)
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11. **参数调优**
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- 调整物理参数观察效果
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- 确保变形符合物理直觉
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12. **性能优化**
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- 添加性能日志
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- 优化迭代次数
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- 考虑局部更新
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13. **调试工具**
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- 可视化应力分布（顶点颜色）
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- 可视化位移场（Debug Gizmo）
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## 六、关键文件清单
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### 需要修改的文件
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1. **C:\MiceCola\Indi\BladeSmith\Source\BladeSmith\DynamicIronBlock.h**
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- 添加 `FDeformationVoxel` 结构体
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- 添加变形系统成员变量和参数
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- 添加新函数声明（约15个函数）
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2. **C:\MiceCola\Indi\BladeSmith\Source\BladeSmith\DynamicIronBlock.cpp**
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- 实现所有变形系统函数
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- 修改 `OnHammerImpact()` 为两步法
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- 修改 `BeginPlay()`、`EndPlay()`、`InitializeBoxMesh()`
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### 需要新建的文件
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3. **C:\MiceCola\Indi\BladeSmith\Plugins\MiceShaders\Source\MiceShaders\Public\FStressPropagationShader.h**
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- 应力传播着色器类声明
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4. **C:\MiceCola\Indi\BladeSmith\Plugins\MiceShaders\Source\MiceShaders\Private\FStressPropagationShader.cpp**
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- Shader实现（IMPLEMENT_GLOBAL_SHADER）
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5. **C:\MiceCola\Indi\BladeSmith\Plugins\MiceShaders\Source\MiceShaders\Public\FDisplacementFromStressShader.h**
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- 位移计算着色器类声明
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6. **C:\MiceCola\Indi\BladeSmith\Plugins\MiceShaders\Source\MiceShaders\Private\FDisplacementFromStressShader.cpp**
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- Shader实现
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7. **C:\MiceCola\Indi\BladeSmith\Plugins\MiceShaders\Shaders\Private\StressPropagationCS.usf**
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- 应力传播HLSL代码
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8. **C:\MiceCola\Indi\BladeSmith\Plugins\MiceShaders\Shaders\Private\DisplacementFromStressCS.usf**
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- 位移计算HLSL代码
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## 七、验证和测试
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### 单元测试
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1. **体素索引测试**
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- 验证 `GetTemperatureIndex()` 3D→1D转换正确性
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- 测试边界情况
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2. **插值测试**
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- 设置8个体素位移为已知值
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- 验证中心点插值结果精度
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3. **应力衰减测试**
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- 注入单点应力
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- 验证距离衰减符合高斯曲线
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### 集成测试
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4. **锤击响应测试**
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- **冷态测试**（塑性=0）：锤击应无明显变形
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- **热态测试**（塑性=1）：锤击应有深度变形
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- **体积守恒验证**：压缩区深度 ≈ 凸起区体积
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5. **性能测试**
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- 测量每次锤击耗时（目标 <7ms）
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- 验证60fps稳定性
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- GPU占用率监控
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### 物理验证
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6. **应力传播验证**
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- 单点冲击应力向周围扩散
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- 表面体素应力快速释放
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7. **温度-塑性耦合验证**
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- 高温区域深度变形
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- 低温区域轻微变形
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### 端到端测试
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8. **完整流程测试**
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1. 启动游戏 → 加载DynamicIronBlock
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2. 开启自动加热 → 观察温度上升
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3. 等待塑性系数 > 0.5
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4. 执行锤击 → 观察变形
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5. 验证：顶点位置改变、法线重新计算、BVH更新
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```
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## 八、性能预期
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### 内存占用
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- **小网格（20×20×20）**：约 0.5 MB
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- **中网格（50×50×50）**：约 4 MB
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- **大网格（100×100×100）**：约 67 MB
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### 计算延迟（一次锤击）
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- GPU应力传播：0.1ms × 3迭代 = 0.3ms
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- GPU位移计算：0.1ms
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- CPU下载：约 1ms（异步）
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- 顶点更新：约 5ms（10万顶点）
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- **总延迟**：约 6-7ms（<16.7ms/60fps）✅
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## 九、物理模型说明
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### 简化的应力-应变关系
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本系统使用简化模型：
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```
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位移 = 应力 × 柔度 × 塑性系数
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Δu = σ × C × P
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```
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其中：
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- `σ`：应力（Pa）
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- `C`：柔度系数 (ComplianceFactor)
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- `P`：塑性系数（温度决定，0-1）
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### 温度对塑性的影响
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塑性系数从温度系统读取（复用PlasticityBuffer）：
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```
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P = Smoothstep((T - T_min) / (T_max - T_min))
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```
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- 温度越高 → 塑性越强 → 应力更易转换为位移
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### 体积守恒近似
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压缩方向位移后，横向补偿：
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```
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压缩量 = |位移 · 方向|
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横向膨胀 = -压缩量 × 守恒强度 × 0.5
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```
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## 十、调试建议
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1. **日志级别**
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- 使用 `UE_LOG(LogTemp, Warning, ...)` 输出关键数据
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- 每个阶段添加性能计时
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2. **可视化工具**
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- 顶点颜色显示应力分布（蓝色=低，红色=高）
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- Debug Gizmo绘制体素应力箭头
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3. **参数调优UI**
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- 所有物理参数暴露到Blueprint
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- 实时调整观察效果
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4. **逐步验证**
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- 先验证CPU逻辑（阶段1）
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- 再验证GPU传输（阶段2）
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- 最后验证GPU计算（阶段3）
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## 十一、与现有系统的集成
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### 与温度系统协作
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- **共享缓冲区**：`PlasticityBuffer`、`SurfaceVoxelFlagsBuffer`
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- **共享分辨率**：`TemperatureResolution` 用于变形体素网格
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- **调度顺序**：温度计算（每1秒） → 变形计算（锤击触发）
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### 与BVH系统协作
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- 每次 `UpdateVertexDeformation()` 后调用 `GenerateBVH()`
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- 确保碰撞检测使用最新几何
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### 与顶点颜色系统协作
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- 可选：混合显示温度（红色）+ 应力（蓝色）
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- 或独立显示：切换模式（温度模式 / 应力模式）
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**计划完成**。建议按照实现步骤逐步推进，每个阶段充分测试后再进入下一阶段。
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