UE5 腿部IK 解决方案 footplacement

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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

2.使用IK的效果：角色腿部能自适应地面

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

2.配置FootPlacement 节点

3.配置LegIK节点