Unity中的动画系统

╰+攻爆jí腚メ 2023-09-29 13:02 1阅读 0赞

学习动画系统过程中的一些笔记

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## 概述 ##

Unity 的动画系统基于动画剪辑（Animation Clips）的概念，每个动画剪辑可以被认为是一个单一的线性记录，由动画状态机（Animator Controller）将一个个线性记录组成类似结构化流程图的系统。动画状态机可以跟踪当前正在播放的动画剪辑，以及当动画剪辑应该改变或混合在一起时的状态信息。

## Unity动画组件 ##

### Animator ###

Animator组件用于将动画分配给场景中的GameObject。面板及各项参数说明如下：  
![ddbff2fb89f9d490fae101c079509fc6.png][]

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">参数</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">Controller</td> 
   <td align="left">添加在当前角色上的 Animator 控制器</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Avatar</td> 
   <td align="left">当前角色的 Avatar 系统（如果这个 Animator 使用人物角色）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Apply Root Motion</td> 
   <td align="left">从动画本身或从脚本控制角色的位置和旋转</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Update Mode</td> 
   <td align="left">动画的更新模式</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">-Normal</td> 
   <td align="left">正常模式，与 Update 更新同步。动画的速度匹配当前的时间缩放，如果时间缩放放缓，动画也会放慢速度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">-Animate Physics</td> 
   <td align="left">动画与 Fixed Update 更新同步（即随同物理系统）。如果动画的物体与物理相互作用，用户应该使用该模式</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">-Unscaled Time</td> 
   <td align="left">更新动画与 Update 更新同步，但动画的速度忽略时间的缩放</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Culling Mode</td> 
   <td align="left">动画的裁剪模式</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">-Always Animate</td> 
   <td align="left">动画一直会更新，不会裁剪</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">-Cull Update Transforms</td> 
   <td align="left">动画的 Transforms 重定向、IK 和修改转换在渲染器不可见时被禁用</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">-Cull Completely</td> 
   <td align="left">当动画对象的渲染器不可见时完全禁用（即不可见时停止播放动画）</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### Layer ####

Unity 使用“Layer”（动画层）来管理身体不同部位的复杂状态机。比如用户可以使用下半身动画层来管理走动 、 跑动动作；使用上半身动画层来控制投掷 、射击动作。  
![06cbef9099ab5ec4219dbe303ae55932.png][]  
动画层面板各项参数说明如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">参数</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">Weight</td> 
   <td align="left">代表当前层的权重。比如基础层（权重固定为1）人物的手为下垂状态，第二层人物的手为举起状态，权重设为0.5，则会产生人物的手举在半空的状态</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Mask</td> 
   <td align="left">遮罩。可以通过创建遮罩来屏蔽当前层影响的关节</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Blending</td> 
   <td align="left">Override（覆盖）意味着来自其他图层的信息将被忽略；Additive（附加）意味着动画将被添加到以前的图层之上</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Sync</td> 
   <td align="left">同步层。开启后可以指定一个层使当前层的所有状态同步，不可编辑但可以替换动画。可以用来做负伤动画（动画不同但状态相同）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Timing</td> 
   <td align="left">开启Sync后才能启用。启用后，同步层可以控制被同步层的持续时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">IK Pass</td> 
   <td align="left">开启后脚本才能控制IK</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### Parameters ####

Parameters面板可以添加如下类型的参数，这些参数可以通过脚本控制，并以此来控制动画状态之间的切换。  
![e26debead5b6092f3968cf2117681a60.png][]  
在脚本中可以通过如下方式控制参数。  
![51c7e1992a0a14971f874fb9790c91b6.png][]

#### Animator Controller ####

动画控制器对其中使用的动画片段进行了引用，并使用所谓的状态机管理各种动画状态和它们之间的转换。  
![bf16683a930c2bdd3bb0529232af307f.png][]

##### 动画状态 #####

动画状态是动画状态机中内建的基本模块。  
![2fbbf08809f9d7abeb5b7536516240b0.png][]  
检视面板中的各项参数说明如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">参数</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">Motion</td> 
   <td align="left">这个状态的动画片段</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Speed</td> 
   <td align="left">动画的默认速度</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">-Multiplier</td> 
   <td align="left">速度的乘数</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Parameter</td> 
   <td align="left">是否在运行时使用动画控制器的参数调整此属性，即使用Parameters控制这个属性</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Motion Time</td> 
   <td align="left">动画播放时长</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Mirror</td> 
   <td align="left">是否将动画镜像</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Cycle Offset</td> 
   <td align="left">周期偏移。即从动画的哪一个位置开始播放</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Foot IK</td> 
   <td align="left">是否在这个动作中使用脚部IK动画</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Write Defaults</td> 
   <td align="left">是否对没有动画的属性写回默认值</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Transitions</td> 
   <td align="left">从这个状态产生的状态转移</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

##### Animation Transition #####

动画过渡，用来控制各个状态之间的切换。  
![2460474cfd072c61d4b3aefd7b467ae1.png][]  
检视面板中的各项参数说明如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">参数</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">Has Exit Time</td> 
   <td align="left">是否等动画结束后切换</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Exit Time</td> 
   <td align="left">退出当前状态的时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Fiexd Duration</td> 
   <td align="left">如果勾选，则转换持续时间以秒为单位；反之，以%为单位</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Transition Duration</td> 
   <td align="left">转换时间</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Transition Offset</td> 
   <td align="left">在转换到的目的状态过程中开始播放的时间的偏移量</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Interruption Source</td> 
   <td align="left">使用它来控制这种转换可能被中断的情况</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Ordered Interruption</td> 
   <td align="left">确定当前转换是否可以独立于其顺序中的其他转换中断</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Conditions</td> 
   <td align="left">决定该动画过渡在何时被触发</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### Animation ###

Unity中用于编辑物体动画的系统，总体上与视频剪辑类似，不再过多赘述。  
![63054db8a5b8c1a880f0093abbf345c8.png][]

## 从外部导入动画资源 ##

Unity 可以导入原生的 Maya 文件（.mb 或者 .ma）、3ds Max（.max）、Cinema 4D 文件（.c4d）以及一般的 FBX 文件。  
![7286cf48b9abba72e9b030a71a9cae2a.png][]  
导入的模型可以通过Rig面板进行骨骼绑定  
![5c73c809fbb7e44bd7b1612eec5bb504.png][]  
检视面板中的各项参数说明如下：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">参数</th> 
   <th align="left">说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">Animation Type</td> 
   <td align="left">动画类型。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">-Legacy</td> 
   <td align="left">传统的动画类型，如果设置为这种类型，模型下会自动生成一个Animation文件，同时游戏物体上会自动挂载Animation组件。这种方式无法通过状态机控制动画</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">-Generic</td> 
   <td align="left">通用的动画类型，如果设置为这种类型，需要创建骨骼映射，模型下自动生成Avatar文件，游戏物体会自动挂载Animator组件</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">-Humanoid</td> 
   <td align="left">人型动画类型，如果设置为这种类型，可以进行动画重定向（将一组动画应用到不同的人型角色上），同时该类型可以通过动画直接控制游戏物体的移动</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Avatar Definition</td> 
   <td align="left">Avatar定义，可以选择从当前模型创建，也可以选择复用其他模型的Avatar</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Skin Weights</td> 
   <td align="left">影响给定顶点的最大骨骼数量，默认为4个，可以自定义</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Optimize Game Objects</td> 
   <td align="left">优化游戏物体，勾选后可以提高性能</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

点击Configure按钮可以进入骨骼编辑界面：  
![3f283a75b8b50b020ab17e43dbb02bca.png][]  
在Animation界面可以对动画片段进行剪切、设定循环、轴向锁定等设置。  
![c11edec0f60356ebfa55f68915d90af4.png][]

## IK动画 ##

IK动画即逆向运动学功能。它可以通过给定的末端节点位置，逆推出节点链上所有其他节点的合理位置。例如希望角色的手臂触碰一个固定的物体，或脚站立在不平坦的路面上等。  
常用的设置IK动画的方法如下：  
![5b3353214b17d284a804b6c0ff8d788c.png][]  
分别是设置IK的位置、旋转、位置权重、旋转权重。

## MatchTarget ##

MatchTarget方法可以提高动画的匹配度，比如人物进行翻墙动作时，原动画的手部可能并没有接触到墙壁，通过这个方法可以很好地解决。  
![776cd27e9b6b2df7696e1294bba47537.png][]

## 动画混合 ##

在状态机界面通过Create State From New Blend Tree创建一个混合树。  
![f4d26fa003549c6f62cb60bfe66bbdba.png][]

### 1D混合 ###

![a8ebd9023807ac23d93c346fdfb8f25e.png][]

### 2D混合 ###

2D混合树就是通过控制两个变量进行状态间的混合。  
![6a6320f73ba2aae39ab4761fc95846c9.png][]

2D混合树分为如下几种类型：  
![d9a28f117ce6964d343a899c34cb0323.png][]

第一种适用于没有相同方向的动画混合；  
第二种适用于有相同方向的动画，需要有一个（0,0）的原点；  
第三种适用于两个参数类型不同的动画，如角速度和线速度。

### Direct混合 ###

将动画参数直接映射到子混合树的权重，适用于脸部动画的混合。  
![0303160b2cde9f4d406c642784dedeb0.png][]

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