简介

通过Unity内部的Mecanim动画系统实现的FootIK功能，效果如图所示，左右分别为开启和关闭FootIK的效果：

效果图（一）

效果图（二）

效果图（三）

效果图（四）

初版1.0.0代码已上传至SKFramework框架PackageManager中：

SKFramework PackageManager

实现

Avatar FBX Import Settings

Animation Type：需要Humanoid人形动画

Animation Type

Avatar Configuration：确保配置正确

Avatar Configuration

Animator Settings

Foot IK：相应的Animator State中需要开启Foot IK

Foot IK

IK Pass：相应的Animator Layer中需要开启IK Pass通道

IK Pass

On Animator IK

动画IK回调函数，Unity Documentation中这样介绍：OnAnimatorIK() 在即将更新其内部反向动力学系统前由动画器组件调用。该回调可用于设置反向动力学目标的位置及其各自的权重。

参数LayerIndex指的是Animator中的Layer层级的索引值。

OnAnimatorIK
如何设置IK目标的位置及其权重？需要用到Animator中的函数：

SetIKPosition：设置一个IK Goal的位置
SetIKPositionWeight：设置IK Goal的过渡权重（0表示IK之前的原始动画，1表示在goal）
SetIKRotation：设置一个IK Goal的旋转
SetIKRotationWeight：设置IK Goal的旋转权重

Calculate IK Position & Rotation

如何获取IK目标位置及旋转？可以通过在脚部加上一定单位的高度上向下进行Raycast射线检测，RaycastHit中的point碰撞点即是IK的目标位置，并且通过normal法线方向获得IK的目标旋转，代码如下所示：

#region 计算左脚IK
//左脚坐标
leftFootPosition = animator.GetBoneTransform(HumanBodyBones.LeftFoot).position;
leftFootPosition.y = transform.position.y + raycastOriginHeight;

//左脚 射线检测
leftFootRaycast = Physics.Raycast(leftFootPosition, Vector3.down, out RaycastHit hit, raycastDistance + raycastOriginHeight, layerMask);
if (leftFootRaycast)
{
    leftFootIkPosition = leftFootPosition;
    leftFootIkPosition.y = hit.point.y + bodyYOffset;
    leftFootIkRotation = Quaternion.FromToRotation(transform.up, hit.normal);
#if UNITY_EDITOR
    //射线
    Debug.DrawLine(leftFootPosition, leftFootPosition + Vector3.down * (raycastDistance + raycastOriginHeight), Color.yellow);
    //法线
    Debug.DrawLine(hit.point, hit.point + hit.normal * .5f, Color.cyan);
#endif
}
else
{
    leftFootIkPosition = Vector3.zero;
}
#endregion

Body Position

在设置IK目标位置之前，需要先计算和调整身体的高度，原因如下图所示，当射线检测到的IK Position，腿的长度达不到时，需要将身体的Y坐标减去相应距离。

身体高度通过Animator中的bodyPosition去调整：

Animator bodyPosition

代码如下所示：

#region 身体
if (leftFootRaycast && rightFootRaycast)
{
    //左脚坐标Y差值
    float leftPosYDelta = leftFootIkPosition.y - transform.position.y;
    //右脚坐标Y差值
    float rightPosYDelta = rightFootIkPosition.y - transform.position.y;
    //身体坐标Y差值取二者最小值
    float bodyPosYDelta = Mathf.Min(leftPosYDelta, rightPosYDelta);
    //目标身体坐标
    Vector3 targetBodyPosition = animator.bodyPosition + Vector3.up * bodyPosYDelta;
    //插值运算
    targetBodyPosition.y = Mathf.Lerp(lastBodyPositionY, targetBodyPosition.y, bodyPositionLerpSpeed);
    //设置身体坐标
    animator.bodyPosition = targetBodyPosition;
}
//缓存身体Y坐标
lastBodyPositionY = animator.bodyPosition.y;
#endregion

Apply IK Position & Rotation

求得目标位置和旋转并调整完身体高度后，应用目标位置和旋转即可：

#region 应用左脚IK
//权重
animator.SetIKPositionWeight(AvatarIKGoal.LeftFoot, 1f);
animator.SetIKRotationWeight(AvatarIKGoal.LeftFoot, 1f);

Vector3 targetIkPosition = animator.GetIKPosition(AvatarIKGoal.LeftFoot);
if (leftFootRaycast)
{
    //转局部坐标
    targetIkPosition = transform.InverseTransformPoint(targetIkPosition);
    Vector3 world2Local = transform.InverseTransformPoint(leftFootIkPosition);
    //插值计算
    float y = Mathf.Lerp(lastLeftFootPositionY, world2Local.y, footPositionLerpSpeed);
    targetIkPosition.y += y;
    lastLeftFootPositionY = y;
    //转全局坐标
    targetIkPosition = transform.TransformPoint(targetIkPosition);
    //当前旋转
    Quaternion currRotation = animator.GetIKRotation(AvatarIKGoal.LeftFoot);
    //目标旋转
    Quaternion nextRotation = leftFootIkRotation * currRotation;
    animator.SetIKRotation(AvatarIKGoal.LeftFoot, nextRotation);
}
animator.SetIKPosition(AvatarIKGoal.LeftFoot, targetIkPosition);
#endregion