UE4物理动画使用

Rigid Body

Body的创建。

对重要骨骼创建Body，保证Body控制的是表现和变化比较大的骨骼。

需要对Root创建Body并绑定，设置为Kinematic且不启用物理。原因是UPrimitiveComponent::SyncComponentToRBPhysics会取RootBody的位置来同步Component的位置。

Body的设置。

主要影响Ragdoll的效果。

Mass：影响惯性大小。

LinearDamping：线性阻尼。控制Body的线性速度减缓强度。值越大，速度减小越快。

AngularDamping：角速度阻尼。控制Body的角速度减缓强度。值越大，速度减小越快。

（以上两个数值，若启用PhysicalAnimationProfile，一般不再设置这两个数值，Profile的值也影响该效果）

Enable Gravity：是否启用重力。关闭后不受重力影响，只受Body的惯性影响。

Physics Type：Default跟随OwnerComponent。Kinematic为不受物理影响。Simulated为受物理影响。一般情况下设为Default，需要保证随动画运动的Body设为Kinematic。

需要开启物理的Body建议设为Default而不是Simulated。原因是在编辑器调试时，关闭权重后DefaultBody可以正确显示到无物理情况。如图。

 

CollisionReponse：是否和外部物体碰撞。需要和外部物体碰撞时打开，如在人群中穿行和碰墙壁。

Body之间的Collision：

相邻的Body之间CollisionOff，避免运动时碰撞出现怪异现象。

CollisionOff的Body显示白色。CollisionOn的Body显示黄色。如图。

想使Body之间的碰撞效果生效需要设置Component的CollisionType。设为PhysicsBody，需要和自己（PhysicsBody）碰撞。注意不要和CapsuleComponent的类型Pawn碰撞。

如图。

其余设置暂时使用默认，碰撞物理材质待研究。

 

Limit的设置。

原则上是根据人体骨骼活动范围设置limit，并且所有动作都应在limit中运动。为了方便，可把所有limit设为free，通过Physical Animation Profile来约束，Profile无法满足的，再去设置个别骨骼的limit，如Spine。

对于Root的约束。盆骨需要设为free。

 

Physical Animation Profile

功能：全局控制。负责稳定Body的位置，向动画位置靠近。

原理：对每个Body（Dynamic），创建对应的KinematicBody进行辅助约束，两个Body之间加上关节约束，每帧设置Kinematic位置为当前动画位置，通过关节约束真实Body的运动。设置的值实际影响关节的Stiffness和Damping。

IsLocalSimulation：是否局部模拟。移动Kinematic时是全局还是相对父Body的。

全局的：取骨骼的位置。

局部的：取父Body对应的骨骼的相对Transform*父Body的物理位置。

一般使用全局的。局部的使用情况待研究。

相关代码：ComputeTargetTM

 

Orientation Strength：角度的变化强度。值越大，越靠近动画的角度。

Angular Velocity Strength: 角速度的变化强度。值越大，速度稳定（向动画靠近）的越快。

Position Strength：位置的变化强度。值越大，越靠近动画的位置。

Velocity Strength：线性速度的变化强度。值越大，速度稳定（向动画靠近）的越快。

一般Orientation和Position一致。1000/100的值基本和动画一致。100/10的值作用极弱。

MaxLinearForce/Angular Force：暂时不设置。

实际影响的是关节的Stiffness和Damping值。

相关代码：

ConstraintInstance.SetAngularDriveParams(PhysAnimData.OrientationStrength * StrengthMultiplyer, PhysAnimData.AngularVelocityStrength * StrengthMultiplyer, PhysAnimData.MaxAngularForce * StrengthMultiplyer);

 

Constraint Profile

功能：局部控制。关节驱动身体靠近动画，靠近动画的姿势，而不影响Body的属性。如果靠PhysicalAnimationProfile驱动，会导致Body过于僵硬无法移动，ConstraintProfile解决了这一个问题，但运动时需要PhysicalAnimationProfile去稳定Body的位置（全局的）。

原理：设置Constraint的Motor，setDrive驱动关联的两个Body到达动画的相对Rotation。

 

SkeletalMeshComponent需要设置Update Joints From Animation为true.

Angular Drive Mode需要设置为Twist and Swing，Motor才会生效。

相关代码：

void
USkeletalMeshComponent::UpdateRBJointMotors()

// If we found this bone, and a visible bone that is not the root, and its joint is motorised in some way..

if( (BoneIndex != INDEX_NONE) && (BoneIndex != 0) &&                (BoneVisibilityStates[BoneIndex] == BVS_Visible) &&                (CI->IsAngularOrientationDriveEnabled()) )

 

bool
IsOrientationDriveEnabled() const

{

    return
TwistDrive.bEnablePositionDrive || SwingDrive.bEnablePositionDrive;

}

 

Target Orientation: 不必设置，Update Joints From Animation会取动画来设置该Orientation。

Strength：向动画靠近的强度。值越大越靠近，10000的值基本和动画一致。

Target Velocity: 设为0即可。可理解为停下的快慢。 待做：添加Update Velocity From Animation，从动画中取得目标速度。

Strength: 值越大，当前速度越靠近目标速度。若Target Velocity为0，值越大，则移动速度越慢（靠近0）。