Unity动画系统学习笔记（二）根运动、动画事件与状态机行为

迈不过友情╰ 2023-09-26 10:35 48阅读 0赞

## 一、根运动 ##

在学习根运动前需要了解两个名词：

*  **身体变换**：身体变换是角色的质心。它用于 Mecanim 的重定向引擎，并提供最稳定的移位模型。身体方向是相对于 Avatar T 形姿势的下身和上身方向的平均值。身体变换和方向存储在动画剪辑中（使用 Avatar 中设置的肌肉定义）。它们是动画剪辑中存储的唯一世界空间曲线。所有其他：肌肉曲线和 IK（反向动力学）目标（手和脚）都是相对于身体变换进行存储的。
 *  **根变换**：根变换是身体变换在 Y 平面上的投影，并在运行时计算。在每一帧都会计算根变换的变化。变换的此变化随后应用于游戏对象以使其移动。

以上出自Unity官方文档，看完还是一脸懵逼。。。举个简单的例子来说：假如现在角色有向前走动的动画，如果是身体变换，就是角色的模型在走动，但角色在世界中的位置并没有变化；如果是根变换，那么角色在模型上的移动就会反映到根节点上，也就是说角色不仅模型在走动，在世界上的位置也在移动。  
![a9e0695b9e8ddc8b7e555ed06da0524c.gif][]

可以看到，上方的角色因为没有采用根变换，其位置始终没有改变，只是在重复播放模型的动画。

### 1.1 开启或关闭根运动 ###

那么如何开启或关闭根运动呢？这里涉及到两个选项。  
首先在动画剪辑面板上，如果动画能够影响角色的位置或旋转，一般会有如下选项  
![60ce2ec984838ba528fc050622275855.png][]

这里面有个属性叫做「Bake Into Pose」，意思是将方向保持在身体变换上。也就是说，如果勾选这个属性，就是将根变换存放在动画中，即使用身体变换。

除此之外，还有在角色身上挂载的「Animator」组件中，有个「Apply Root Motion」选项。只有在开启这个选项时，根变换才会应用到模型身上。  
![ef36c036fd2aeb62364897b55a1207bd.png][]

这两个选项不同的排列组合也会对动画产生不同的影响。

*  **「Bake Into Pose」开启，「Apply Root Motion」关闭或开启**  
    只要「Bake Into Pose」选项开启，动画就使用了身体变换。就会出现如下效果  
    ![294d8f290249937976b6357ae9ac3e48.gif][]
 *  **「Bake Into Pose」关闭，「Apply Root Motion」开启**  
    此时角色会正常移动  
    ![8e87183de28b9e95426e7407b9ccb6ef.gif][]
 *  **「Bake Into Pose」关闭，「Apply Root Motion」关闭**  
    此时因为使用了根变换，但不允许应用，所以角色会原地踏步  
    ![2eff5155802a851116745201b6976a84.gif][]

### 1.2 通过脚本控制根运动的发生 ###

在某些情况下，我们希望一部分状态启用根运动，另一部分关闭根运动。此时就可以使用脚本控制根运动的发生。

在脚本中添加`OnAnimatorMove()`生命周期函数，就会发现「Animator」组件的「Apply Root Motion」变为了「Handled By Script」。意味着根运动已被脚本接管  
![1af5f916a48829c1f423229df2f7f30c.png][]

接下来我们只需要在`OnAnimatorMove()`中实现我们的控制逻辑即可。

比如我们希望由根运动控制角色的位置。但在跳跃时，由于角色的根节点位置只存在Y轴方向的变换，就会造成只能原地起跳的问题。这种情况下就可以在这个函数中对当前状态进行判断。如果当前是跳跃状态，就直接通过代码控制角色的位置。

private void OnAnimatorMove()
    {
        
    	// 如果当前状态的标签不是"NoRootMotion",则由根运动控制角色位置
    	if (!_animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0).IsTag("NoRootMotion"))
    	{
        
    		_noRootMotion = false;
    		_parent.position += _animator.deltaPosition;
    		_parent.rotation *= _animator.deltaRotation;
    	}
    	// 否则由其他代码控制
    	else
    	{
        
    		_noRootMotion = true;
    	}
    }

看下效果  
![a311538ef61dbabd19a8b4f151627cb4.gif][]

### 1.3 目标匹配 ###

当我们的角色需要与其他角色或物体互动时，由于位置的原因，可能会出现严重的穿模现象。比如下方的踢腿动作![229f4d9f7a0bc65050683f0d5d151b60.gif][]

我们更希望在踢腿时，能够恰好踢中对方的某个位置，且不应该直接穿过对方的身体。这时就可以用到目标匹配。

简单来说，目标匹配实际上就是`Animator`类中的`MatchTarget()`方法。它需要传入如下几个参数：

*  `Vector3 matchPosition`：目标位置
 *  `Quaternion matchRotation`：目标旋转
 *  `AvatarTarget targetBodyPart`：自身需要匹配的部位
 *  `MatchTargetWeightMask weightMask`：位置和旋转的权重
 *  `float startNormalizedTime`：动画开始百分比（0~1）
 *  `float targetNormalizedTime`：动画结束百分比（0~1）
 *  `bool completeMatch`：函数中断时是否强制移动到匹配位置

我们可以将目标匹配的代码放在`Update()`中，当动画状态机进入到踢腿的状态时执行

if (_animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0).IsName("Kick"))
    {
        
    	_animator.MatchTarget(machTarget.position,transform.rotation, 
    		AvatarTarget.LeftFoot,new MatchTargetWeightMask(Vector3.one,1 ),
    		0f,0.64f);
    }

效果如下。可以看到这个方法会强制将角色的左脚匹配到目标点上，即便两者距离很远，也会直接位移到目标点前。  
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## 二、动画事件 ##

动画事件可以让我们在动画执行的过程中触发指定的脚本方法。可以在制作技能等场景时派上用场。  
它使用起来也非常简单，打开角色的「Animation」面板。选择要添加事件的动画剪辑，然后点击右侧的「Add Event」按钮，就可以在时间轴上添加一个事件  
![e663367328a9d949e2710a42accdc503.png][]

点击时间轴上添加的事件，可以在面板中指定要触发的方法。  
![7d3be022f0d87c841f6f1a55835691dd.png][]

我们让它在触发时在控制台输出“Shoot”，看下效果  
![718d48cc33640ed5c5349442559702ba.gif][]

如果直接选中动画剪辑文件，再打开「Animation」面板，选中之前添加的动画事件。就会发现检视面板多出来几个属性  
![a0134c254dbcf36ece393587fca81461.png][]

也就是说我们可以为触发的方法添加参数，并在这里指定。

private void Shoot(int param)
    {
        
    	Debug.Log("Shoot:"+param);
    }

我们把int类型的参数指定为10，看下效果  
![0d900da0328282e4eb7a4cd624342dc2.gif][]

不过这种方式只能传递一个参数，我们并不能添加多个参数来接收面板上所有指定好的参数。不过Unity为我们提供了`AnimationEvent`类来封装这些传入的参数。通过它就可以接收到所有传入的参数

private void Shoot(AnimationEvent param)
    {
        
    	Debug.Log("Shoot:"+param.intParameter);
    	Debug.Log("Shoot:"+param.floatParameter);
    	Debug.Log("Shoot:"+param.stringParameter);
    	Debug.Log("Shoot:"+param.objectReferenceParameter);
    	Debug.Log("Shoot:"+param.functionName);
    }

效果如下  
![2010c404e2924a052db911cd3e1e950d.gif][]

有了动画事件，我们就可以在动画播放过程中的适当的时机，触发一些指定的效果，比如在拉完弓箭时射出一枚箭矢、抬手后释放技能等。

## 三、状态机行为 ##

Unity允许我们给动画状态机中的单个状态挂载独立的脚本，以在动画播放时处理额外的逻辑。具体的方法是：

首先选中动画状态机中的状态或子状态机，然后在检视面板中会出现「Add Behaviour」按钮。然后就可以手动创建脚本并进行挂载。  
![a9146b948c8d8f1f7b1a1e53c14d6024.png][]

打开脚本可以发现，该类自动继承了`StateMachineBehaviour`类，并用注释的形式给出了一系列生命周期函数。

接下来我们通过这种方式，实现「在角色攻击时不允许移动」的效果  
首先在角色控制器中添加是否允许移动的判断条件，并在移动方法中进行判断

public bool CanMove = true;
    
    public void Move()
    {
        
    	if(!CanMove)  
    	    return;
    	// ...
    }

然后在状态机行为脚本中，对条件进行控制

public class CharacterBehaviourController : StateMachineBehaviour
    {
        
    	private SaCharacterController _controller;
    
    	public override void OnStateEnter(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    	{
        
    		_controller = animator.gameObject.GetComponent<SaCharacterController>();
    		_controller.CanMove = false;
    	}
    	public override void OnStateMachineExit(Animator animator, int stateMachinePathHash)
    	{
        
    		_controller.CanMove = true;
    	}
    }

看下使用状态机行为前的效果  
![4e63ffc6574a69a07d4a4e7047ab9ad5.gif][]

再看下使用之后的效果  
![778e8c3f8527a24992cfb76199f22f06.gif][]

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