UE5球型角色扭矩控制的角速度限制问题求助

问题背景 #

在UE5中实现3D游戏球形角色的移动系统：玩家通过WASD输入，基于相机视角施加扭矩控制球的旋转方向。需要实现玩家输入带来的角速度不超过设定最大值，但允许外部力（如下坡）让球的角速度突破该最大值，引擎自带的Max Angular Velocity会完全限制所有角速度，不符合需求。

现有方案及问题 #

方案一：先施加扭矩再回退 #

核心逻辑：先施加目标方向扭矩，若总角速度超过最大值则撤销该扭矩。

void ABallie::Move(const FInputActionValue &Value)
{
    if (Controller != nullptr)
    {
        FVector2D MoveValue = Value.Get<FVector2D>();

        FVector ForwardDirection = Camera->GetRightVector() * MoveValue.Y;
        ForwardDirection.Z = 0;

        FVector SideDirection = Camera->GetForwardVector() * MoveValue.X;
        SideDirection.Z = 0;

        FVector Direction = (ForwardDirection + SideDirection).GetSafeNormal(0.001);
        Direction *= TorqueStrength;

        MainBody->AddTorqueInRadians(Direction, "MainBody", true);

        if (MainBody->GetPhysicsAngularVelocityInRadians().Length() > MaxRadialVelocityInRadians)
        {
            MainBody->AddTorqueInRadians(-Direction, "MainBody", true);
        }
        GEngine->AddOnScreenDebugMessage(-1, 15.0f, FColor::Yellow, FString::Printf(TEXT("Velocity: %f"), MainBody->GetPhysicsAngularVelocityInRadians().Length()));
    }
}

问题：当球在某一方向达到最大角速度后，玩家无法控制球向其他方向旋转——只要总角速度超过最大值，任何输入的扭矩都会被撤销。

方案二：基于输入方向的角速度分量判断 #

核心逻辑：计算当前角速度在输入方向的点积，若小于最大值则施加扭矩。

void ABallie::Move(const FInputActionValue &Value)
{
    if (Controller != nullptr)
    {
        FVector2D MoveValue = Value.Get<FVector2D>();

        FVector ForwardDirection = Camera->GetRightVector() * MoveValue.Y;
        ForwardDirection.Z = 0;

        FVector SideDirection = Camera->GetForwardVector() * MoveValue.X;
        SideDirection.Z = 0;

        FVector Direction = (ForwardDirection + SideDirection).GetSafeNormal(0.001);

        FVector AngularVelocity = MainBody->GetPhysicsAngularVelocityInRadians();

        if (FVector::DotProduct(AngularVelocity, Direction) < MaxRadialVelocityInRadians)
        {
            Direction *= TorqueStrength;
            MainBody->AddTorqueInRadians(Direction, "MainBody", true);
        }
    }
}

问题：按住W达到最大角速度后，按住A会让总角速度暂时超过最大值（比如从20升到24），之后回落至20——因为输入方向变为合成方向，当前角速度在该方向的分量未达上限，施加扭矩后总角速度会先超调，再因物理阻尼回落。

正确实现方案 #

核心思路：仅在输入方向上的角速度分量未达上限时施加扭矩，且根据剩余可加速空间动态调整扭矩强度，避免超调，同时允许外部力带来的总角速度突破上限。

实现代码 #

void ABallie::Move(const FInputActionValue &Value)
{
    // 空值判断，避免崩溃
    if (Controller == nullptr || MainBody == nullptr || Camera == nullptr)
        return;

    FVector2D MoveValue = Value.Get<FVector2D>();

    // 计算相机空间转换后的水平移动方向
    FVector ForwardDirection = Camera->GetRightVector() * MoveValue.Y;
    ForwardDirection.Z = 0.0f; // 忽略垂直方向，保持水平移动
    FVector SideDirection = Camera->GetForwardVector() * MoveValue.X;
    SideDirection.Z = 0.0f;

    // 合成并归一化输入方向
    FVector InputDirection = (ForwardDirection + SideDirection).GetSafeNormal(0.001f);
    if (InputDirection.IsZero())
        return; // 无有效输入时直接返回

    // 获取当前角速度（弧度制）
    FVector CurrentAngularVelocity = MainBody->GetPhysicsAngularVelocityInRadians();
    // 计算当前角速度在输入方向上的投影分量
    float CurrentDirComponent = FVector::DotProduct(CurrentAngularVelocity, InputDirection);

    // 计算剩余可加速的空间：目标上限减去当前分量
    float RemainingAccel = MaxRadialVelocityInRadians - CurrentDirComponent;

    // 仅当还有加速空间时施加扭矩
    if (RemainingAccel > 0.0f)
    {
        // 根据剩余空间动态调整扭矩强度，避免超调
        float TorqueScale = RemainingAccel / MaxRadialVelocityInRadians;
        FVector Torque = InputDirection * TorqueStrength * TorqueScale;
        MainBody->AddTorqueInRadians(Torque, "MainBody", true);
    }

    // 调试输出：总角速度和输入方向分量
    GEngine->AddOnScreenDebugMessage(-1, 0.1f, FColor::Yellow, 
        FString::Printf(TEXT("Total Velocity: %f | Input Dir Component: %f"), 
        CurrentAngularVelocity.Length(), CurrentDirComponent));
}

逻辑说明 #

1. 输入方向计算：保持原有相机空间转世界空间的逻辑，确保移动方向与相机视角匹配，且仅在水平平面内。
2. 角速度分量判断：通过点积计算当前角速度在输入方向上的投影，精准判断该方向是否还有加速空间。
3. 动态扭矩调整：根据剩余可加速空间缩放扭矩强度，避免一次性施加满强度扭矩导致的超调，让角速度平滑趋近于输入方向的上限。
4. 兼容性：完全允许外部力（如下坡）让总角速度突破最大值，只要输入方向上的分量未达上限，玩家仍可正常控制球的旋转方向。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Ilja KO