Unreal Engine开发:角色动画与状态机_IK与FK:反向运动学和正向运动学的应用

IK与FK:反向运动学和正向运动学的应用

在角色动画中,反向运动学(Inverse Kinematics, IK)和正向运动学(Forward Kinematics, FK)是两种非常重要的运动学方法。它们各自有不同的应用场景和优缺点。理解这两种方法的原理和如何在Unreal Engine中应用它们,对于创建逼真的角色动画至关重要。

反向运动学(Inverse Kinematics, IK)原理

反向运动学是一种计算方法,用于确定一个角色的关节位置,以使角色的末端执行器(如手、脚)达到特定的目标位置。在IK中,我们知道目标位置,需要计算出关节的角度或位置,使末端执行器能够到达该目标。IK在许多场景中非常有用,例如:

  • 角色的手需要抓住一个特定的物体。

  • 角色的脚需要准确地踩在不平坦的地形上。

  • 角色的头部需要转向一个特定的方向。

IK的数学基础

IK的数学基础涉及解多个联立方程。假设我们有一个简单的两关节臂,每个关节有一个旋转角度,末端执行器的位置可以通过以下公式计算:

P=L1⋅rot(A1)+L2⋅rot(A1+A2) P = L_1 \cdot \text{rot}(A_1) +

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