<think>我们正在制作一个定点攀爬系统。核心需求是：
1. 角色在墙面时取消前后移动（Z轴方向），保留左右移动（墙面上的切线方向）。
2. 玩家通过输入（上下左右）决定攀爬方向，系统需在输入方向上检测可攀爬点位。
3. 当前问题：胶囊体检测只在角色朝向世界坐标X轴时正常工作，在倾斜墙面上（即墙面法线不是水平时）胶囊体不会自动旋转到与墙面平行，导致检测失效。
解决方案：
在倾斜墙面上，我们需要将检测用的胶囊体旋转到与墙面平行。具体步骤：
### 一、获取墙面法线并构建旋转坐标系
当角色吸附到墙面时，我们通过射线检测获取墙面法线（假设我们已经实现了墙面吸附，并存储了法线向量`WallNormal`）。
1. **计算墙面切线方向**：
使用墙面法线和角色上方向（通常为世界Z轴）计算切线方向（即墙面上的左右方向）：
```blueprint
// 切线方向 = 法线 × 上方向 (叉乘)
WallTangent = CrossProduct(WallNormal, FVector(0,0,1))
```
2. **构建墙面坐标系旋转矩阵**：
我们需要一个旋转，使得：
- X轴：切线方向（WallTangent）
- Y轴：法线反方向（因为角色要面向墙面，所以是- WallNormal）
- Z轴：上方向（WallNormal与WallTangent的叉积，但通常直接用世界Z轴，需归一化处理）
在UE中，我们可以用`MakeRotationFromXZ`或`MakeRotationFromXY`等函数构建旋转。这里我们用切线方向作为X轴，上方向（世界Z轴）作为Z轴：
```blueprint
WallRotation = MakeRotationFromXZ(WallTangent, FVector(0,0,1))
```
注意：由于墙面可能是任意角度，我们需要确保构建的坐标系是正交的。
### 二、根据输入方向转换到墙面坐标系
玩家输入是一个二维向量（`InputVector`），其中：
- X分量：左右移动（对应墙面切线方向）
- Y分量：前后移动（在墙面坐标系中，我们将其映射为垂直方向，即沿着墙面向上或向下）
在墙面坐标系中，我们定义：
- 水平方向（左右）：切线方向（WallTangent）
- 垂直方向（上下）：与切线垂直且平行于墙面的方向。可以用`WallVertical = CrossProduct(WallNormal, WallTangent)`，然后归一化。注意：这个方向可能与世界Z轴不正交，因此我们需要重新计算。
实际上，由于墙面法线是垂直于墙面的，我们可以用：
```blueprint
WallVertical = Normalize(CrossProduct(WallTangent, WallNormal))
```
注意：这里顺序很重要，要保证垂直方向朝上。
然后，我们可以将输入向量转换为墙面坐标系中的方向向量：
```blueprint
// 输入向量：InputVector.X为左右，InputVector.Y为上下
WallDirection = InputVector.X * WallTangent + InputVector.Y * WallVertical
```
### 三、执行胶囊体检测（使用墙面坐标系旋转）
现在，我们使用转换后的方向向量`WallDirection`进行胶囊体检测。
1. **计算检测起点和终点**：
```blueprint
StartLocation = GetActorLocation() + (CapsuleHalfHeight * WallVertical) // 从角色底部提升到腰部高度
EndLocation = StartLocation + (WallDirection * DetectionDistance)
```
2. **胶囊体旋转**：
使用之前构建的墙面旋转`WallRotation`来旋转胶囊体，这样胶囊体的朝向就与墙面平行了。
3. **执行扫掠**：
```blueprint
// 胶囊体扫掠参数
CapsuleRadius = 30.f // 根据角色胶囊体设置
CapsuleHalfHeight = 90.f
// 执行扫掠
UKismetSystemLibrary::CapsuleTraceSingle(
GetWorld(),
StartLocation,
EndLocation,
CapsuleRadius,
CapsuleHalfHeight,
TraceTypeQuery1, // 选择合适的碰撞通道
false, // bTraceComplex
ActorsToIgnore, // 忽略角色自身等
EDrawDebugTrace::ForDuration, // 调试时显示
HitResult,
true
)
```
注意：由于我们设置了胶囊体的旋转（在扫掠函数中，UE默认使用世界坐标轴，但我们的起点和终点已经是在墙面坐标系中计算的了，所以扫掠方向也是墙面坐标系方向），因此胶囊体扫掠的方向就是墙面上的方向。
### 四、处理检测结果
如果检测到可攀爬点，则将角色移动到该点。移动时，同样需要根据新的墙面法线重新构建墙面坐标系。
### 五、解决原问题：胶囊体在倾斜墙面不随玩家朝向旋转
原问题是因为胶囊体检测始终使用世界坐标系，没有考虑墙面的倾斜。现在，我们通过以下步骤解决：
1. 获取墙面法线，构建墙面坐标系（旋转矩阵）。
2. 将输入向量转换为墙面坐标系中的方向。
3. 使用该方向进行胶囊体扫掠，同时扫掠的胶囊体使用墙面旋转（在UE的扫掠函数中，可以通过设置`Rotation`参数来指定胶囊体的朝向，但注意`CapsuleTraceSingle`函数默认不支持旋转，我们需要使用带旋转的版本？）
但实际上，UE的`CapsuleTraceSingle`函数并不直接支持设置旋转。所以我们需要使用另一种方法：使用`SweepSingleByChannel`并手动构建一个胶囊体几何体（`FCollisionShape::MakeCapsule`）和变换（`FTransform`）来实现。
具体步骤：
```blueprint
// 1. 构建一个变换（Transform），设置位置和旋转
FTransform StartTransform;
StartTransform.SetLocation(StartLocation);
StartTransform.SetRotation(WallRotation.Quaternion()); // 将旋转设置为墙面旋转
// 2. 构建碰撞形状
FCollisionShape CapsuleShape = FCollisionShape::MakeCapsule(CapsuleRadius, CapsuleHalfHeight);
// 3. 设置扫射参数
FHitResult HitResult;
FCollisionQueryParams QueryParams;
QueryParams.AddIgnoredActor(this); // 忽略自身
// 4. 计算扫掠方向向量（从起点到终点的向量）
FVector SweepVector = EndLocation - StartLocation;
float SweepLength = SweepVector.Length();
FVector SweepDirection = SweepVector.GetSafeNormal();
// 5. 执行扫掠
bool bHit = GetWorld()->SweepSingleByChannel(
HitResult,
StartLocation,
StartLocation + SweepDirection * SweepLength, // 终点
WallRotation.Quaternion(), // 使用墙面旋转
ECC_Visibility, // 碰撞通道
CapsuleShape,
QueryParams
);
```
这样，我们就使用了一个旋转后的胶囊体进行扫掠，从而适应倾斜墙面。
### 六、完整流程
1. 当角色在墙面上时，记录墙面法线。
2. 每帧获取玩家输入向量。
3. 将输入向量转换为墙面坐标系中的方向。
4. 使用上述带旋转的胶囊体扫掠方法在转换后的方向上进行检测。
5. 如果检测到可攀爬点，则移动角色到该点，并更新墙面法线。
### 七、调试
使用`DrawDebugCapsule`来可视化扫掠的胶囊体：
```blueprint
DrawDebugCapsule(
GetWorld(),
StartLocation,
CapsuleHalfHeight,
CapsuleRadius,
WallRotation.Quaternion(),
FColor::Green,
false,
0.1f
);
```
### 注意事项
- 构建墙面坐标系时，确保所有向量归一化。
- 当墙面是垂直的（法线水平）时，垂直方向（WallVertical）即为世界Z轴，但当墙面倾斜（比如斜坡）时，垂直方向也会倾斜，因此我们的上下移动就是在墙面的垂直方向（即沿着墙面坡度方向）。
- 在转换输入向量时，注意输入向量的分量范围（-1到1），可能需要乘以一个系数来控制检测距离。
这样，我们就解决了在倾斜墙面上胶囊体检测的方向问题，使得检测能够适应任意角度的墙面。
---
### 相关问题
1. 如何优化定点攀爬系统以处理曲面墙面？
2. 角色在攀爬过程中如何平滑过渡到下一个点位？
3. 如何设计攀爬点的有效性验证（如点位的空间是否足够容纳角色）？
</think>针对UE5蓝图中定点攀爬系统的需求，特别是解决倾斜墙面胶囊体检测方向问题，以下是完整的蓝图实现方案：
### 一、核心问题分析
1. **原始问题**：胶囊体检测仅在世界坐标X轴生效，倾斜墙面时检测失效
2. **根本原因**：检测方向未考虑墙面法线旋转
3. **解决方案**：建立墙面坐标系，将输入向量转换到墙面切线空间
### 二、墙面坐标系构建（关键步骤）
```blueprint
// 当角色吸附墙面时获取法线
CapsuleTraceByChannel → HitResult → Store WallNormal
// 构建切线坐标系
CrossProduct(WallNormal, FVector(0,0,1)) → WallTangent // 墙面切线方向
CrossProduct(WallTangent, WallNormal) → WallVertical // 墙面垂直方向
MakeRotationFromXZ(WallTangent, WallVertical) → WallRotationMatrix
```
### 三、输入方向转换到墙面空间
```blueprint
// 在角色Tick事件中
GetPlayerMovementInputVector() → InputVector
// 转换坐标系（关键修正）
ConvertWorldDirectionToLocal(
InputVector,
WallRotationMatrix
) → LocalInputVector
// 计算检测方向
WallDirection = LocalInputVector.X * WallTangent +
LocalInputVector.Y * WallVertical
```
### 四、旋转胶囊体检测实现
```blueprint
// 设置检测参数
Set CapsuleRadius = 35 // 角色胶囊体80%
Set CapsuleHalfHeight = 90
Set DetectionDistance = 150
// 计算检测起点（角色腰部位移）
StartLoc = GetActorLocation() + (CapsuleHalfHeight * GetActorUpVector() * 0.7)
// 执行带旋转的扫掠（核心修正）
SweepSingleByChannel(
StartLoc,
StartLoc + (WallDirection * DetectionDistance),
WallRotationMatrix.Quaternion(), // 应用墙面旋转
ECC_Visibility,
CapsuleCollisionShape
) → HitResult
```
### 五、点位吸附逻辑
```blueprint
// 检测到有效点位时
if(HitResult.bBlockingHit && HitResult.Component.HasTag("ClimbPoint")){
// 计算目标旋转
TargetRotation = MakeRotFromZ(HitResult.Normal) // Z轴对齐法线
// 平滑过渡
InterpEaseInOut(
GetActorLocation(),
HitResult.Location + (HitResult.Normal * 10), // 10单位偏移防穿模
0.2, // 200ms过渡时间
2 // 指数缓动
) → NewLocation
SetActorLocationAndRotation(NewLocation, TargetRotation)
// 更新墙面坐标系
UpdateWallCoordinate(HitResult.Normal)
}
```
### 六、调试可视化
```blueprint
// 显示坐标轴（调试用）
DrawDebugCoordinateSystem(
GetActorLocation(),
WallRotationMatrix,
100, // 轴长度
0.1, // 持续0.1秒
)
// 显示检测胶囊体
DrawDebugCapsule(
StartLoc,
CapsuleHalfHeight,
CapsuleRadius,
WallRotationMatrix.Quaternion(),
HitResult.bBlockingHit ? FColor::Green : FColor::Red
)
```
### 七、运动控制优化
```blueprint
// 在角色移动组件中
Event InputAxis MoveForward:
if(bIsClimbing) AxisValue = 0 // 禁用前后移动
Event InputAxis MoveRight:
if(bIsClimbing) AddMovementInput(GetActorRightVector(), AxisValue)
// 攀爬状态切换
OnBeginClimb:
GetCharacterMovement()->SetMovementMode(MOVE_Custom, 0)
GetCharacterMovement()->GravityScale = 0
```
> **物理原理**：通过坐标系转换公式解决方向问题
> 世界坐标到墙面坐标的转换矩阵：
> $$ \begin{bmatrix} T_x & T_y & T_z \\ V_x & V_y & V_z \\ N_x & N_y & N_z \end{bmatrix} $$
> 其中 $T$=切线向量，$V$=垂直向量，$N$=法线向量[^1]
### 八、边缘情况处理
1. **墙面角度过滤**：
```blueprint
DotProduct(WallNormal, FVector(0,0,1)) → WallAngle
if(WallAngle < 0.7) DisableClimbing() // 坡度>45度禁用
```
2. **点位有效性验证**：
```blueprint
SphereTrace(
HitResult.Location + FVector(0,0,CapsuleHalfHeight),
Radius = CapsuleRadius * 1.2,
DrawDebug = true
) // 验证点位上方空间足够
```
### 完整流程图
```mermaid
graph TD
A[角色吸附墙面] --> B[获取墙面法线]
B --> C[构建切线坐标系]
C --> D[获取玩家输入]
D --> E[转换到墙面空间]
E --> F[旋转胶囊体检测]
F --> G{是否命中点位}
G -->|是| H[平滑移动至点位]
G -->|否| I[保持原位]
H --> J[更新墙面坐标系]
```
### 注意事项
1. 使用`SetMovementMode(MOVE_Flying)`保持墙面吸附
2. 在点位间移动时启用根运动(root motion)保证动画同步
3. 复杂曲面建议使用`MultiSphereTrace`替代单胶囊体检测[^2]
---
### 相关问题
1. 如何实现角色在不同角度墙面间的平滑过渡动画？
2. 定点攀爬系统如何与跑酷系统（如蹬墙跳）无缝集成？
3. 如何优化网络同步使攀爬点位在多玩家场景精准匹配？
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