foot IK 总结

CCD

算法核心思想:从链式骨骼的末端-1节点开始,每次让当前顶点和末端骨骼的向量,与当前节点与目标位置的向量重合,并且多次迭代。
具体核心算法如下:

for k in range(self.niterations):
    for j in range(nbone-3, -1, -1): # 注意这个,逆序
        grot, gpos = quat.fk(lrot, lpos, anim_data["parents"])

        pos_begin = gpos[:, j] # 当前joint
        pos_end = gpos[:, nbone-2] # end joint
        v1 = quat.normalize( pos_end - pos_begin )
        v2 = quat.normalize( pos_foot - pos_begin )
        
        diff_rot = quat.normalize( quat.between(v1, v2) )
        orot = lrot[:, j]
        nrot= quat.normalize( quat.mul(diff_rot, orot) )
        nrot = quat.slerp(orot, nrot, (1+j)/(nbone-2))
        lrot[:, j] = quat.normalize( nrot )

注意点:

  1. pos_foot 就是目标位置,这里 nbone 正常是 -1 ,但是 -2 是因为我这里包含脚掌的骨骼,这个骨骼单独对齐一下
  2. 对于 目标位置要做合理的处理,尤其是处理算法结果脚滑的时候,其实主要是要修正 root/hip 的位置,然后再估计出合理的 foot 位置,再用这个算法

pytorch 优化思想

上述算法如果要拓展,避免不了走上加条件,然后求雅可比矩阵的路子。为了避免这样,可以用 pytorch 构造前向过程,然后自己加各种约束转换为 Loss。

具体可以参考这里的代码:InverseKinematics.
不过上述代码缺乏一些细节调整,一般还需要实现如下的优化:
1)子链优化:比如一般来说上半身是不需要优化的,只优化下半身
2)加权:不同骨骼有不同的权重,一般中间的骨骼没必要和旧位置保持一致
3)twist 惩罚,帧间平滑

其他方式

一个 c++ 的库
footskate

<think>好的,用户想了解Unity中的OnAnimatorIK功能和用法,还有示例。首先,我需要回忆一下OnAnimatorIK的作用。记得这是用来处理反向动力学的回调函数,主要用于控制角色的手部或脚部的位置和旋转,比如让角色抓住物体或者调整脚步位置。 用户之前的问题是关于第一人称和第三人称分别渲染的,其中提到过使用IK反向动力学同步手部位置,可能用户现在想深入这方面的知识。之前的回答里有一个示例代码,使用了OnAnimatorIK来设置手部位置,用户提供的引用[1]和[3]也提到了这个函数,所以需要结合这些信息。 接下来,需要解释OnAnimatorIK的基本功能,包括它如何工作,在什么情况下被调用,以及常用的方法如SetIKPositionWeight和SetIKPosition。然后,要给出具体的步骤,比如启用IK Pass,编写脚本,设置权重和目标位置。还要注意层索引的处理,因为不同的动画层可能有不同的IK需求。 示例部分,可以举一个抓取物体的例子,说明如何通过IK让角色手部跟随目标。另外,用户可能对参数设置和权重调整有疑问,需要提到如何平滑过渡和混合不同IK目标。可能还需要提到Foot IK,但根据引用[2],Foot IK是人型动画特有的,所以需要说明适用情况。 用户可能遇到的常见问题包括IK不生效,这时候需要检查是否启用了IK Pass,权重是否设置正确,或者动画层是否正确。此外,性能方面,过多的IK计算可能会影响性能,尤其是在移动设备上,所以优化建议也是必要的。 最后,结合之前的回答,用户可能在实现多视角渲染时遇到IK同步的问题,可以建议在LateUpdate中处理IK,确保在动画更新之后调整位置,避免抖动。同时,引用[1]中的代码示例可以作为参考,但需要提醒用户确保找到正确的IK目标,避免运行时错误。 总结回答结构:功能概述、使用步骤、代码示例、参数说明、应用场景、注意事项、相关问题。需要确保语言清晰,步骤明确,示例实用,并且覆盖用户可能的需求点。</think>#### Unity中`OnAnimatorIK`功能详解与实战应用 --- ### 一、核心功能解析 `OnAnimatorIK`是Unity动画系统的反向动力学(Inverse Kinematics)控制接口,**主要用于精细调整角色骨骼末端(如手、脚)的位置与旋转**。其核心能力包括: - **动态修正骨骼位置**:通过代码实时控制特定骨骼节点的目标位置(如让角色手部精确抓取物体) - **权重控制**:通过`SetIKPositionWeight`和`SetIKRotationWeight`实现动作混合 - **多层级控制**:通过`layerIndex`参数区分不同动画层级的IK效果[^1] --- ### 二、使用流程与代码实现 #### 步骤1:启用IK Pass 在Animator Controller中选中对应动画状态,勾选**IK Pass**选项(此为触发`OnAnimatorIK`的必要条件)[^1] #### 步骤2:基础脚本框架 ```csharp using UnityEngine; public class IKController : MonoBehaviour { private Animator _animator; public Transform leftHandTarget; // 手部IK目标 void Start() { _animator = GetComponent<Animator>(); } void OnAnimatorIK(int layerIndex) { if (layerIndex == 0) { // 仅处理基础层 // 设置左手IK权重(0-1) _animator.SetIKPositionWeight(AvatarIKGoal.LeftHand, 1); _animator.SetIKRotationWeight(AvatarIKGoal.LeftHand, 1); // 绑定目标位置 _animator.SetIKPosition(AvatarIKGoal.LeftHand, leftHandTarget.position); _animator.SetIKRotation(AvatarIKGoal.LeftHand, leftHandTarget.rotation); } } } ``` #### 步骤3:场景配置 1. 创建空物体作为IK目标点(如命名`HandIKTarget`) 2. 将脚本挂载到角色对象 3. 在Inspector中拖拽目标点到脚本的`leftHandTarget`字段 --- ### 三、关键参数详解 | 方法/参数 | 作用 | 典型值 | |---------|-----|-------| | `SetIKPositionWeight` | 控制位置影响强度 | 0.0(无效果)~1.0(完全控制) | | `SetIKRotationWeight` | 控制旋转影响强度 | 同上 | | `AvatarIKGoal.LeftHand` | 指定控制部位 | 可选值:`RightHand`,`LeftFoot`等 | | `layerIndex` | 动画层级索引 | 对应Animator中的Layer顺序 | --- ### 四、实战应用案例 #### 案例1:动态抓取物体 ```csharp void OnAnimatorIK(int layerIndex) { if (currentHoldingObject != null) { float gripStrength = Mathf.Clamp01(Time.time - grabStartTime); _animator.SetIKPositionWeight(AvatarIKGoal.RightHand, gripStrength); _animator.SetIKPosition(AvatarIKGoal.RightHand, currentHoldingObject.transform.position); } } ``` #### 案例2:脚步地面适配 ```csharp void UpdateFootIK(AvatarIKGoal foot) { RaycastHit hit; if (Physics.Raycast(_animator.GetIKPosition(foot) + Vector3.up, Vector3.down, out hit, 1.5f)) { _animator.SetIKPosition(foot, hit.point); _animator.SetIKRotation(foot, Quaternion.LookRotation(transform.forward, hit.normal)); } } ``` --- ### 五、注意事项 1. **性能优化**:IK计算消耗较高,建议在`LateUpdate`之后执行[^2] 2. **权重过渡**:使用`Mathf.Lerp`实现权重平滑变化,避免突变 3. **层级冲突**:多个动画层同时修改同一部位时,需通过权重分配优先级 4. **Foot IK限制**:人形动画需开启`Foot IK`选项且骨骼符合Humanoid规范[^3] --- ### 六、调试技巧 1. 在Scene视图中开启**IK Goals**可视化: ```csharp void OnDrawGizmos() { if (_animator != null) { Gizmos.color = Color.red; Gizmos.DrawSphere(_animator.GetIKPosition(AvatarIKGoal.LeftHand), 0.1f); } } ``` 2. 使用`Animator.Update(0)`强制立即更新IK状态 ---
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