最近在做遊戲AI感知相關內容，研究了下UE4引擎自帶的感知系統，讀了相關引擎源碼，文章爲本人學習之餘所整理筆記，如有紕漏歡迎指正交流。
一、UE4官方AI感知方案
虛化4官方的AI感知解決方案目前有2套，AIPerceptionComponent和PawnSensingComponent。
最早用的是PawnSensingComponent，但是該組件現在目前已被Unreal官方棄用（不推薦但仍保留），官方推薦使用的AI感知解決方案爲AIPerceptionComponent。官方解釋爲AIPerceptionComponent在靈活性以及性能開銷方面效果更佳，比如在視覺感知方面對每幀的trace及查詢增加了上限次數等優化處理。與Pawn Sensing最大的區別在於，Pawn Sensing讓每個人工智能都能獨立地進行感知，但是這樣做在性能方面開銷比較大，而AIPerception對智能體則是分批進行處理的。
以下爲Unreal官方人員回答新感知方案的優越性：
二、AIPerception使用方法
1.將感知組件AIPerceptionComponent掛到AI智能體的Controller上；
2.在感知組件上選擇AI需要具有的感知能力類型（視覺、聽覺、觸覺、傷害感知等）並設置相關屬性參數；
3.當感知到目標對象時，感知組件會拋出事件AIPerceptionComponent::OnPerceptionUpdated，告知感知到了哪些目標對象Actor。
三、AIPerception系統架構
AIPerception系統架構UML圖如下：
1.AIPerceptionSystem
AIPerceptionSystem類即世界中AI感知系統的管理者，它的ListenerContainer存放所有具有感知行爲的AI監聽者(其實是監聽者的感知組件)。同時，它也知道當前世界中所有的AI感知類型有哪些（TArray<UAISense*> Senses）。注意，同一種感知類型的AISense在Senses裏只有一份，比如有兩個AI,一個AI有視覺、聽覺的感知能力，另一個AI只有視覺能力，AIPerceptionSystem的Senses中會有一個視覺感知AISense_Sight和一個聽覺感知AISense_Hearing。
那麼，AIPerceptionSystem是如何對其ListenerContainer和Senses進行處理，使整個感知系統生效的呢？我們繼續往下看。
2.AIPerceptionComponent
AIPerceptionComponent即感知組件，掛在有感知能力的AIController上。其SensesConfig即我們對該AI所有感知能力的配置。
另外，它還會保存當前AI所有需要處理的刺激數據（StimuliToProcess），以及所有刺激源Agent的相關信（PerceptualData）。注意，一個刺激源可能會有一系列的刺激信息。
AIPerceptionComponent有兩個委託事件：FPerceptionUpdatedDelegate和FActorPerceptionUpdatedDelegate。當AI感知有更新（感知到新的刺激源或移除曾感知到刺激源）時，PerceptionUpdatedDelegate會拋出事件，同時，AIController的ActorsPerceptionUpdated()方法會被調用，傳入的參數即爲要更新的刺激源Actor。
3.AISense
AISense爲感知能力類，是虛基類，其子類爲各個類型的感知能力AISense_Sight、AISense_Hearing、AISense_Touch、AISense_Damage等。不同類型感知能力以及感知規則就是在這些類裏實現的，比如視覺感知會在AISense_Sight的Update方法中每幀檢測視野內的所有刺激源，然後把新感知到的刺激源交給AIPerceptionComponent處理（FPerceptionListener::RegisterStimulus）。
每個有感知能力的AI智能體的感知組件上都會有不同的AISense（每種類型最多一個），同時，AIPerceptionSystem會用當前世界所有AI的AISense（每種類型最多也是一個），AIPerceptionSystem會對所有的AISense進行批處理（在其Tick方法中）。
4.AIStimulus
AIStimulus即感知系統中的刺激。注意，刺激和刺激源不一樣，其關係爲多對一，AIStimulus一般會稱其對應的刺激源Actor爲Source或Target，一個刺激源Actor會產生很多刺激，可能是同一時間不同類型的刺激，也可能是不同時間同一類型的刺激。
刺激主要有以下屬性：
a.Age 刺激的時效，（越小說明越接近，刺激一般會過期）
b.ExpirationAge 過期時間
c.Strength 強度
d.StimulusLocation 產生刺激者位置
e.ReceiverLocation 接收刺激者位置
四、AIPerception運行機制
我們瞭解了感知系統的設計架構和主要組成部分及其功能，那麼這些組成是如何分工協作，使整個感知系統運行生效的呢？
我根據代碼大概梳理了以下流程：
第一步：感知組件初始化，調用AIPerceptionComponent::OnRegister(),遍歷組件中所有的感知配置SensesConfig，將所有的AISense註冊到AIPerceptionSystem中；同時將自己添加到AIPerceptionSystem的ListenerContainer中。
第二步：AIPerceptionSystem將AIPerceptionComponent初始化時傳來的信息收集起來，當所有感知組件初始化後，AIPerceptionSystem便知道了當前世界所有具有感知行爲的監聽者ListenerContainer和所有需要用到的感知能力Senses。
第三步：AIPerceptionSystem在其Tick方法中統一處理所有的感知能力和監聽者，每幀遍歷Senses和ListenerContainer，更新ListenerContainer位置信息，並執行每個Sense的Tick方法。
第四步：在Sense子類的Update方法中，執行具體的感知能力判斷邏輯，一般會遍歷所有監聽者與刺激源的映射，比如視覺感知的AISightQuery，聽覺感知的ListenersMap，當某一對映射的刺激源能被監聽者的感知條件滿足（感知到）時，便將改刺激源及其刺激註冊到改監聽者的StimulusToProcess中等待監聽者處理。
第五步：AIPerceptionSystem每幀調用ProcessStimuli方法，遍歷上一幀新註冊的所有刺激StimuliToProcess，更新其所有刺激源Agent的相關信息PerceptualData；找出所有需要更新（新感知到或新移除）的刺激源，並拋出事件PerceptionUpdatedDelegate。
同時，AIController的ActorsPerceptionUpdated()方法會被調用，參數即爲要更新的刺激源Actor，通知AI感知系統更新了某一刺激源Actor。
處理完上一幀新註冊的所有刺激後，清空StimuliToProcess，開始下一幀感知刺激的註冊收集。
流程圖如下：
五、感知AISense的具體實現：
瞭解了AIPerception感知系統的運行機制後，我們最後深入AIPerception各類感知AISense的具體實現。
上文介紹過，不同類型的感知的實現方式各不相同，邏輯主要在感知子類的Update()方法中。
1.視覺感知AISense_Sight：
1.1 AISightQuery
視覺感知主要通過對其SightQueryQueue進行操作來實現。SightQueryQueue爲視覺查詢數組，裏面的每個成員AISightQuery爲一個視覺查詢的監聽者與目標的映射關係。其結構成員如下：
FPerceptionListenerID ObserverId; //監聽者
FAISightTarget::FTargetId TargetId; //目標
float Age; //老化度，用於計算Score
float Score; //排序分數，用於排序遍歷優先級
float Importance; //重要性，用於計算Score
FVector LastSeenLocation; //目標位置信息
1.2 初始化SightQueryQueue
AIPerceptionSystem 有數組SourcesToRegister，成員FPerceptionSourceRegistration爲所有感知能力（SenseID）和對應具有改能力的AI(Source)的映射。但不是所有類型的感知能力都會存在這裏，比如視覺感知會，聽覺感知就不會，是否會存在SourcesToRegister中需要看AISense的bAutoRegisterAllPawnsAsSources字段。
AIPerceptionSystem會在PerformSourceRegistration()方法中遍歷SourcesToRegister，執行AISense_Sight::RegisterTarget。
結束後，AISense_Sight的SightQueryQueue視覺查詢數組初始化完畢。
1.3 處理SightQueryQueue
處理SightQueryQueue的邏輯都在AISense_Sight::Update()方法中，流程圖大致如下：
a.遍歷所有SightQueryQueue，對每一個SightQuery進行處理；
b.檢查是否在單幀最大打射線次數內以及單幀最大執行時間範圍內；
c.若條件b不滿足，對當前SightQuery的Age+1,對未處理的查詢進行老化，以便在下一次排序時它們可以在隊列中前進優先進行處理；
d.若條件b滿足，檢查當前SightQuery的Target是否在Listener的視椎體範圍內;
e.若條件d不滿足，Listener拋出事件視覺感知更新改Target，對其進行移除；
f.若條件d滿足，在Listener的視椎體範圍內，進行射線檢測;
g.trace到Target時若阻擋，即看不見，對其進行移除；
h.trace到Target時若無阻擋，即能看見，更新該SightQuery位置信息；
i.對查詢數組SightQueryQueue根據SightQuery的Score進行優先級排序，等待下一次處理。
2.聽覺感知AISense_Hearing：
2.1 AINoiseEvent
聽覺感知主要通過對其NoiseEvents進行操作處理來實現。NoiseEvents存儲了世界中所有的聲音事件，數組成員FAINoiseEvent結構如下：
NoiseLocation //產生聲音事件位置
Loudness //音量
MaxRange //聲音最大傳播距離
Instigator //聲音事件發出者
Tag //聲音標識
注意，不僅聲音事件有傳播距離範圍，監聽者自己也有聽覺範圍（HearingRange）。當MaxRange值爲0表示聲音傳播距離沒有範圍限制。
2.2處理NoiseEvents
處理NoiseEvents在AISense_Hearing::Update()方法中。注意，此Update()方法不是每幀都會調用的，當有新的聲音事件產生時，會將新的聲音事件Add到NoiseEvents中(RegisterEvent)，並執行Update()方法。
Update()方法中聽覺感知的具體實現邏輯如下：
a.遍歷所有具有聽覺感知能力的Listener；
b.每一個Listener對所有的NoiseEvent進行遍歷；
c.監聽者到聲源距離 <= 監聽者聽覺距離 * 音量；
d.監聽者到聲源距離 <= 聲源傳播距離 * 音量 ；
e.滿足c、d,能聽到聲音，拋出事件通知感知組件；否則聽不到；
f.遍歷結束，清空NoiseEvents。
後續我會深入AIPerception各類感知AISense的具體實現並持續對本文進行完善和補充。
以上。