AnimNode Skeletal Control Base

August 25, 2024About 4 min

AnimNode Skeletal Control Base

FAnimNode_SkeletalControlBase 是 Unreal Engine 动画蓝图（AnimBlueprint）中用于 骨骼变换控制（Skeletal Control） 的核心基类，所有基于骨骼的动画控制节点（如 ModifyBone、LookAt、SpringBone）都继承自它。它的核心作用是 在动画蓝图的 AnimGraph 中动态修改骨骼的 Transform（位置、旋转、缩放），常用于 IK（逆向动力学）、物理模拟（如布料、头发）、程序化动画调整等场景。

简单例子：

FAnimNode_SkeletalControlBase 的核心作用

主要功能

动态修改骨骼 Transform：允许在运行时通过代码调整骨骼的位置（Location）、旋转（Rotation）和缩放（Scale）。
基于 Component Space（组件空间）计算：所有骨骼变换都是在 组件空间（Component Space） 下计算的，确保层级关系正确。
支持 LOD（细节级别）：可以基于 LOD 级别决定是否执行该节点，优化性能。
可调试性：提供 GatherDebugData() 方法，方便在动画蓝图中调试节点效果。

适用场景

IK（逆向动力学）：如 AnimNode_Fabrik（FABRIK IK 求解器）就是基于它实现的。
物理模拟：如 AnimNode_SpringBone（弹簧骨骼）用于模拟头发、尾巴的物理摆动。
程序化动画调整：如 AnimNode_ModifyBone 直接修改骨骼 Transform。
LookAt 控制：AnimNode_LookAt 让角色眼睛/头部跟随目标。

FAnimNode_SkeletalControlBase 的核心代码解析

关键方法

`EvaluateSkeletalControl_AnyThread()`（必须实现）

virtual void EvaluateSkeletalControl_AnyThread(
    FComponentSpacePoseContext& Output, 
    TArray<FBoneTransform>& OutBoneTransforms
) = 0;

作用：核心计算函数，所有骨骼控制逻辑都在这里实现。
参数：
- Output：输入动画姿势（Component Space）。
- OutBoneTransforms：输出要修改的骨骼变换列表。
调用时机：在动画线程（AnimGraph 计算时）执行。

`UpdateInternal()`

void UpdateInternal(const FAnimationUpdateContext& Context);

作用：
- 处理 LOD 判断（IsLODEnabled()）。
- 计算 Alpha（混合权重）是否生效。
- 调用 PreUpdate()（可被子类覆盖，用于预处理）。

`GatherDebugData()`

virtual void GatherDebugData(FNodeDebugData& DebugData);

作用：收集调试信息，在动画蓝图的 Debug 模式 下显示节点状态。

关键数据成员

成员变量	作用
`FBoneReference BoneToModify`	要控制的骨骼引用
`FAlphaBlend Alpha`	控制节点的影响权重（0~1）
`FInputAlphaBoolBlend AlphaBoolBlend`	用布尔值控制是否生效
`int32 LODThreshold`	低于该 LOD 级别时禁用节点

工作流程

FAnimNode_SkeletalControlBase 在 AnimGraph 中的执行顺序如下：

初始化阶段（Initialize_AnyThread）：
- 解析骨骼引用（BoneToModify.Initialize()）。
- 缓存必要的骨骼索引。
更新阶段（Update_AnyThread）：
- 调用 UpdateInternal() 计算是否要执行（LOD + Alpha 判断）。
- 如果启用，则进入 Evaluate 阶段。
评估阶段（EvaluateComponentSpace_AnyThread）：
- 调用 EvaluateSkeletalControl_AnyThread() 计算骨骼变换。
- 将结果写入 FComponentSpacePoseContext。
应用阶段（EvaluateComponentSpace）：
- 最终变换会合并到 Component Space Pose 中。

如何自定义骨骼控制节点？

继承 `FAnimNode_SkeletalControlBase`

USTRUCT()
struct MYANIMATION_API FAnimNode_MyCustomControl : public FAnimNode_SkeletalControlBase
{
    GENERATED_BODY()

    // 要控制的骨骼
    UPROPERTY(EditAnywhere, Category = "Settings")
    FBoneReference TargetBone;

    // 自定义参数
    UPROPERTY(EditAnywhere, Category = "Settings")
    float Strength = 1.0f;

    // 必须实现的核心计算函数
    virtual void EvaluateSkeletalControl_AnyThread(
        FComponentSpacePoseContext& Output,
        TArray<FBoneTransform>& OutBoneTransforms
    ) override;
};

实现 `EvaluateSkeletalControl_AnyThread`

void FAnimNode_MyCustomControl::EvaluateSkeletalControl_AnyThread(
    FComponentSpacePoseContext& Output,
    TArray<FBoneTransform>& OutBoneTransforms
)
{
    // 1. 获取当前骨骼的 Component Space Transform
    const FCompactPoseBoneIndex BoneIndex = TargetBone.GetCompactPoseIndex(Output.Pose.GetPose().GetBoneContainer());
    FTransform BoneTransform = Output.Pose.GetComponentSpaceTransform(BoneIndex);

    // 2. 修改 Transform（示例：让骨骼沿X轴偏移）
    BoneTransform.AddToTranslation(FVector(Strength, 0.f, 0.f));

    // 3. 写入输出
    OutBoneTransforms.Add(FBoneTransform(BoneIndex, BoneTransform));
}

性能优化建议

减少骨骼计算量：
- 只计算必要的骨骼，避免遍历整个骨骼树。
合理使用 LOD：
- 高 LOD 时才启用复杂计算（如 LODThreshold = 1）。
缓存骨骼索引：
- 在 Initialize_AnyThread 中缓存 BoneIndex，避免运行时查找。
避免频繁内存分配：
- 尽量复用 TArray<FBoneTransform>，而不是每次 Evaluate 都 Add。
- 使用UE_DONT_INLINE_CALL调用方法，减少栈使用

实际案例：实现一个简单的 "Bone Wiggle" 抖动效果

// 在 EvaluateSkeletalControl_AnyThread 中加入抖动逻辑
void FAnimNode_BoneWiggle::EvaluateSkeletalControl_AnyThread(...)
{
    const float Time = GetWorld()->GetTimeSeconds();
    const float WiggleOffset = FMath::Sin(Time * Speed) * Intensity;

    FTransform BoneTransform = Output.Pose.GetComponentSpaceTransform(BoneIndex);
    BoneTransform.AddToTranslation(FVector(0.f, 0.f, WiggleOffset));

    OutBoneTransforms.Add(FBoneTransform(BoneIndex, BoneTransform));
}

效果：骨骼会沿着 Z 轴上下抖动，可用于呼吸、颤抖等动画增强。

总结

特性	说明
核心用途	动态修改骨骼 Transform
计算空间	Component Space（组件空间）
关键方法	`EvaluateSkeletalControl_AnyThread()`
适用场景	IK、物理模拟、程序化动画
性能优化	LOD + 骨骼索引缓存

FAnimNode_SkeletalControlBase 是 UE 动画系统中 最强大的骨骼控制工具之一，掌握它可以实现高度动态、程序化的动画效果。