Unity动画系统设计介绍（上）

Hello，大家好，今天给大家分享一篇干货，Unity动画系统设计介绍（上），感兴趣的朋友可以一起来看下！

这两年和几个朋友一起讨论Unity动画系统，包括折腾了几次相关的组内分享，总结出很多内容。主要是关于设计和对象方面，陈列一下。

一、动画系统

1、简介

Unity现存两套动画系统：Legacy动画系统和Mecanim动画系统。Legacy动画系统功能相对简单，核心组件Animation；Mecanim动画系统是Unity当前主要的动画系统，在Legacy动画系统上增加很多新的概念，功能相对复杂，核心组件Animator。

2、动画曲线（AnimationCurve)

Unity中的AnimationCurve是一根二维曲线，在动画文件中曲线根据作用被分成了不同类型类型，具体分类可用下图表示：

不同类型BindCurve在Animation窗口内有不同的图标，图标由Curve绑定的组件来决定，Curve前显示的图标表示其控制的内容归属组件，其中最需要关注的是TransformCurve和MuscleCurve，前者图标是Transform的图标，后者图标是Animator的图标，属于Mecanim机制的Generic和Humanoid动画片在运行时是不会保留原始动画曲线数据的（在编辑器下会）。

所以运行期不能在Legacy机制下采样播放（但编辑器下可以），RootMotionCurve是程序内部生成的对象，它的特殊之处在于储存的值是相对整个模型空间的变换，而不是相对父节点的局部变换。

二、动画资产

1、资产的导入

Unity会对支持的文件执行导入流程，实际在引擎中出现的文件是导入流程生成的Unity对象。Unity导入模型和动画文件之后提供了很多的设置，导入设置面板中Rig和Animation选项页大部分都与动画相关。

最重要的选项是Rig/Animation Type，除无动画的None以外有三个选项，分别代表：

Legacy – 模型和动画数据都会被处理为Legacy系统的动画数据；

Generic – 模型和动画数据都会被处理为Mecanim系统的非人形动画数据，需要配置或者自动为模型资产创建对应的Avatar实例；

Humanoid – 模型和动画数据都会被处理为Mecanim系统的人形动画数据，需要配置或者自动生成模型骨骼创建Avatar实例和Human实例。

2、动画片段(AnimationClip)

动画片段是AnimationClip类型的对象，.anim资产文件，是Unity中动画数据的存在形式，AnimationClip数据实际上就是以绑定对象为索引的AnimationCurve数据集合。

所有的动画Fbx文件导入后都是生成AnimationClip类型的对象，只是资源管理器里的文件后缀名并不是.anim，且在引擎内禁止修改。导入的动画片段拷贝副本后，可以进行曲线修改和删除，导入DCC文件会根据关键帧拟合得到动画曲线，Unity有三种曲线拟合方式，埃尔米特曲线拟合、线性拟合和离散值。

默认情况下都是埃尔米特曲线拟合，也就是根据关键帧拟合出三次曲线，但如果导入动画资产时开启了动画压缩，则根据误差设置，Unity会自动在误差允许内使用线性拟合乃至保留离散的关键帧。

Unity不会在导入流程中使用离散值拟合，所以DCC软件里做的数值离散动画在Unity内播放会出现不合理的插值帧。

3、动画的控制器

Mecanim的动画播放控制是由有限状态机和动画层级来完成，由Animator Controller做有限状态机层级的容器，Animator需要指定Animator Controller；

Animator Controller只能在编辑环境配置，运行期不可改，Animator Controller可以设置黑板参数（逻辑容器），可以在脚本中获取，也可以作为转移条件；如果黑板参数名字与播放的Custom Curve相同，则伴随动画播放动态修改。

Animator Controller核心概念就是Layer，State和Transition，就是层级，状态，转移，一个状态可以是播放一个动画片段的节点、一个子状态机或者混合树，Layer之间可以进行动画覆盖与附加，输出可以使用Avatar Mask进行剔除。

Sync选项可以让多个层级使用一个状态机，但是每个状态上可以播放不同的动画，Mecanim的IK也是以层级为单位。

State可以进行一些播放状态的设置，Mecanim的动画混合是使用BlendTree完成的，BlendTree可以作为一种State存在，Unity的BlendTree没有什么特殊设置。

Foot IK选项不意味着开启足部IK，而是启用足部IK相关的一些前处理，主要有两个：启用Human设置中的Feet Spacing，确保双足骨骼在Z轴上差距2倍Feet Spacing；根据Root Motion得到的速度进一步修正双足骨骼的位置。

Transition控制State之间的转移，主要依赖条件有两个，退出时间Exit Time以及参数条件Condition，两者均满足才会发生转移，转移有Solo和Mute标签，前者表示优先转移，后者表示禁用。

Animator Controller的动画融合是在转移的时候完成的；

可以在编辑器里配置转移打断相关的设置。

4、Avatar

Avatar文件是Mecanim方案里负责记录模型骨骼层级结构相关的数据合集，也会储存重定向方案相关的数据；

DCC文件导入时会生成或者依赖一个确定的Avatar文件完成动画数据的导入流程；

Animator组件可以通过指定Avatar文件完成骨骼层级结构的初始化，但也可以通过配合动画控制器查询当前模型子节点获取，所以Avatar文件并不是必须的。

来源：知乎

作者：Yene