UE5 腿部IK 解决方案 footplacement

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  • 前言
  • 一、FootPlacement 是什么?
  • 二、具体实现

前言

在Unreal Engine 5 (UE5) 中,腿部IK(Inverse Kinematics,逆向运动学)是一个重要的动画技术,用于实现角色脚部准确地放置在地面上,以提高动画的真实感。Foot placement是腿部IK的一个具体应用,它确保了角色的脚能够自然地与地面或其他表面接触,避免穿模或悬空的情况。
首先看下效果
1.不使用IK的效果:可以看到角色脚是悬空的,并没有和地面交互
在这里插入图片描述
2.使用IK的效果:角色腿部能自适应地面
在这里插入图片描述

一、FootPlacement 是什么?

FootPlacement 是 UE5 中一个非常强大的动画节点,它综合了多种技术来提升角色动画的质量,特别是对于有腿角色的脚部放置和行走表现。下面是对 FootPlacement 功能点的详细描述,以及它是如何工作的:

  1. 自动脚步锁定
    功能:FootPlacement 能够自动检测角色脚下地形的高度,并将角色的脚精确地放置在地面上,无论地形如何变化。
    实现:通过使用射线检测(Raycast)技术,FootPlacement 可以实时计算出脚下的地面高度,并调整脚部骨骼的位置,使其贴合地面。
    优点:减少了手动调整脚部位置的工作量,使得角色在不同地形上的移动更加自然。
  2. 可靠的盆骨控制
    功能:FootPlacement 不仅关注脚部的位置,还考虑到了盆骨的稳定性和自然运动。
    实现:通过计算盆骨的位置和旋转,确保角色在行走或跑步时,盆骨的运动既自然又稳定。这包括在不同地形上行走时的微调,以防止角色看起来僵硬或不自然。
    优点:提高了整体动画的流畅性和真实性。
  3. IK的预计算
    功能:FootPlacement 会预先计算出脚部的IK解,以确保在动画播放过程中,脚部能够快速而准确地响应地形变化。
    实现:在动画序列开始前,FootPlacement 会预先计算出每个关键帧的脚部位置和方向,存储在缓存中。这样在实际播放时,可以直接使用这些预计算的结果,减少实时计算的负担。
    优点:提高了性能,特别是在复杂的地形和多角色场景中。
  4. 自动适配地形
    功能:FootPlacement 能够自动适应各种地形,包括平坦地面、斜坡、楼梯等。
    实现:通过射线检测和地形分析,FootPlacement 可以识别出脚下的地形类型,并相应地调整脚部和盆骨的位置及旋转。
    优点:使得角色在不同地形上的表现更加真实和自然。
  5. 弹簧插值
    功能:FootPlacement 使用了大量的弹簧插值技术,使角色的动作更加平滑和自然。
    实现:弹簧插值是一种模拟物理弹簧行为的技术,可以在两个目标位置之间平滑过渡。FootPlacement 使用这种技术来平滑脚部和盆骨的运动,减少突兀的跳跃和抖动。
    优点:提高了动画的平滑度和自然感,使得角色的运动更加逼真。
    代码结构和原理
    代码量:FootPlacement 节点的代码量大约有2000行,这是因为它集成了多种功能和技术。
    模块化设计:尽管代码量较大,但 FootPlacement 采用了模块化设计,每个功能都有独立的模块负责,使得代码结构清晰,易于理解和维护。
    核心算法:
    射线检测:用于检测脚下的地形高度和类型。
    IK求解:用于计算脚部的精确位置和旋转。
    弹簧插值:用于平滑运动。
    缓存机制:用于预计算和存储IK解,提高性能。
    盆骨控制:用于确保盆骨的稳定性和自然运动。
    使用方法
    添加节点:在动画蓝图中,添加 FootPlacement 节点。
    配置参数:根据需要调整 FootPlacement 节点的各种参数,如射线检测的距离、IK权重、弹簧插值的阻尼系数等。
    测试和调试:在编辑器中运行游戏模式,观察角色的脚部和盆骨运动是否符合预期,必要时进行调整。

二、具体实现

1.动画蓝图加入FootPlacement 节点,以及LegIK节点
在这里插入图片描述
2.配置FootPlacement 节点
在这里插入图片描述

3.配置LegIK节点
在这里插入图片描述

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