Unity 2D Animation——2.IK反向动力学

Posted 2023-03-16

参考技术A 上一回我们介绍了 Unity2D Animation的骨骼绑定 ，这一回我们讲讲IK。

IK是Inverse Kinematic的缩写，也就是反向动力学。是根据骨骼的终节点来推算其他父节点的位置的一种方法。比如通过手的位置推算手腕、胳膊肘的骨骼的位置。逆向动力学的过程在一些场景下十分有用，例如一个机械臂，你需要它去抓取一个放置在特定的空间位置的物体，那么就需要利用逆向动力学去计算出机械臂各个关节的旋转角度，进而驱动机械臂去抓取物体。与之对应的FK是正向动力学，是Forward Kinematic的缩写。正向动力学是根据父节点的运动来影响到子节点的位置的一种方法。

IK系统能够极大程度的提高角色行走，跳跃，跑步等动画的制作效果和效率，是骨骼动画系统不可缺少的一个功能。大多数的2D骨骼动画软件中都有IK系统，比如Spine，DragonBones等。Unity 2D Animation中也引入了IK系统。

Unity2020版本及以上的版本中的2D Animation中内置了IK系统，所以不需要专门安装。Unity2019版如果想使用2D IK系统则需要安装插件。

打开Unity2019的版本，选择Package Manager包管理器，搜索IK，如果没有搜索到结果的话，需要将Package Manager设置为Preview预览模式。此时Unity会提示你是否确定使用预览包，点击确定。

设置好了之后可以搜到IK插件，点击Install安装。

在场景中创建一个空物体（Create Empty），将其命名为你的角色名称（Player），选中 上一节 中我们创建好的角色，将其拖入到这个空物体中。IK系统，以及后面要用到的Animation动画系统，都需要在这个空物体“壳子”上挂载组件，既方便管理有能够保证后面加入的别的组件不会影响到动画或者IK系统。

在Player上添加组件——IK Manager 2D（2D反向动力管理器）。

添加完成后可以看到一个IK Solvers的列表，初始状态是空的（List is Empty），这个就是每一个IK关节的控制单元。

点击左下角的加号，创建一个IK控制单元，选择Limb（肢体）选项，该选项对应了一般动物和人类的四肢，默认是控制两个骨节。而Chain（链条）则是控制多个骨节的单元，CCD是双向可动链条，FABRIK是单向可动链条。我们创建的是人物骨骼，所以选择Limb。

选择之后会创建一个新的节点New LimbSolver2D，我们先从左腿开始做IK，所以可以将此节点命名为LeftLegSolver。

然后选中左腿对应的骨骼，在这个骨骼上创建一个空物体作为IK控制的点。将这个点移动到肢端。

选中上一步创建的LeftLegSolver，将刚刚创建的空物体拖入到Limb Solver 2D组件的Effector（作用点）中。

点击Create Target生成目标点。

生成好目标点后可以看到如下结果，左腿两节骨骼均有绿色的点，肢端上有圆圈，圈中也有绿色点。此时表明IK目标点就生成好了。点击目标点进行拖动，可以实现腿部的IK运动效果。

拖拽脚尖处的圆圈（Target）就可以实现如图显示的IK效果。

重复上述操作，添加其余三个肢体的IK Solver。需要注意的一点，当创建出来的关节反向了，需要点击下图右侧的Flip单选框，反转当前的关节。

四肢都添加了IK之后们就是如图显示的效果。

在进行演示的时候一定要选中根节点骨骼进行移动，否则会将关节拉脱位。这样就能看到如下图所显示的IK动作了。