Mecanim Animator使用详解
1. 简介
Mecanim把游戏中的角色设计提高到了一个新的层次,使用Mecanim可以通过Retargeting(重定向)来提高角色动画的重用性。在处理人类角色动画时,用户可以使用动画状态机来处理动画之间的过渡及动画之间的逻辑。
Mecanim支持运动重定向(Retargeting)功能:即把动画从一个角色模型应用到另一个角色模型上的功能。
2. Animator关键元素
2.1 Animator组件
有Animator动画的Gameobject必须有Animator组件,Animation组件如下图所示:
Animator组件负责把动画分配给GameObject。Animator包含以下两个关键元素:
1) Animator Controller
2) Avatar (仅当GameObject是人形角色时,才定义Avatar)
下图示意:一个游戏对象的Animator组件如何把Animation Clips、Animator Controller和Avatar资源组合在一起。
2.2 Avatar
创建动画的一个基本步骤就是建立一个从Mecanim系统的简化人形骨架结构到用户实际提供的骨架结构的映射,这种映射关系称为Avatar。
2.2.1 创建Avatar
创建Avatar是使用Mecanim的关键步骤。Avatar的创建过程,就是分析导入的角色资源的骨骼结构,其内部过程就是与Mecanim中已有的、简化的、标准的人类骨骼进行对比,最后将其转换或标识为Mecanim可以识别的骨骼结构。
通过Avatar的创建,可以实现角色之间的Retargeting。
1)导入角色模型文件(如FBX)之后,在Project窗口中选中导入的角色,然后在其Inspector窗口中指定模型的的Rig为Humanoid,然后点【Apply】按钮
2)点【Apply】之后,Mecanim尝试把角色已经存在骨骼结构匹配到Avatar的骨骼结构(在大部分情况下,Mecanim能自动完成),如果匹配成功,在【Configure】旁边有一个“V”的符号,如下图所示:
3)在成功匹配之后,Avatar子资产被增加到模型资产的下面,其在Project窗口中如下图所示:
4)选中Avatar子资产(如上图中的EthanAvatar),Inspector窗口如下图所示,点【Configure Avatar】之后,可配置Mapping和Muscles。
2.2.2 配置Avatar
Avatar是Mecanim系统中极为重要的模块,因此为模型资源正确地设置Avatar也就变得至关重要。不管Avatar的自动创建是否成功,用户都需要进入到Configure Avatar界面中去确认Avatar的有效性,即确认用户提供的骨骼结构与Mecanim预定义的骨骼结构已经正确匹配起来,并且模型已经处于T形姿态。
1) 实线圆圈:骨骼是必须匹配的
2) 虚线圆圈:骨骼是可选匹配的
可选匹配骨骼的运动会根据必须匹配骨骼的状态来自动插值计算。为了方便Mecanim进行骨骼匹配,用户提供的骨架中应包含所有必须匹配的骨骼。为了提高匹配的几率,应尽量通过骨骼代表的部位给骨骼命名(如:左手命名为LeftArm)。
3) Avatar自动创建成功,其界面如下:
4) Avatar自动创建失败,其 界面如下:
5) Avatar Configure Inspector (骨骼映射)
6) 如果auto-mapping(Mapping->Automap)部分或完全失败,可以在Scene中拖动骨骼以进行分配。如果Mecanim认为骨骼合理,则在Avatar Inspector中以绿色显示,否则以红色显示。
7) 如果骨骼绑定正确,但是角色姿势不对(不是标准的T形),在Scene中可看到消息“Character not in T-Pose”,解决此问题可通过Pose->Enforce T-Pose或旋转其它的骨骼。
2.2.3 肌肉设定
1) Mecanim允许使用“肌肉”来控制不同骨骼的运动范围。
2) 当Avatar被创建且被成功配置之后,Mecanim可理解骨骼结构,且允许在Avatar Inspector的【Muscles】选项卡中调节相关参数。在此可以调整角色的运动范围,以确保骨骼运动起来真实、自然。
详细使用方法参见:http://www.unitymanual.com/thread-1211-1-1.html
3) 通过设置各个关节的旋转范围来控制不现骨骼的运动范围。
2.3 Animator Controller
负责定义使用哪些动画素材,以及何时、如何播放(融合<blend>和过渡<transition>)这些动画素材。
Animator Controller以状态机(State Machine)的方式维护一系列动画,且当隶属的角色发生特定事件时,切换播放的动画。
2.3.1 创建Animator Controller
在Project窗口中,创建Animator Controller,然后双击刚创建的Animator Controller可在Animator窗口中进行编辑。创建Animator Controller如下图所示:
2.3.2 编辑Animator Controller
2.3.2.1 创建状态节点
把Animation Clip从Project窗口中拖到Animator窗口,则自动创建了一个对应的状态节点,第一个拖入的Animation Clip为默认状态节点,如下图所示:
2.3.2.2 设置状态变换
状态变换:即从一个状态变换到另一个状态,如从IdleShort状态变换到Jump状态。
2.3.2.2.1 角色自动运动
简单且不用编程的状态变换,程序不能控制
从一个状态变换到另一个状态的带箭头的线表示:这些箭头线用于设置变换条件,如:在什么条件下才从IdleShort状态变换到Jump状态。
设置状态变换时,先选中箭头线,然后在Inspector中设置变换条件,如下图根据播放的百分比来设置变换条件。
当IdleShort状态播放到90%时,则切换到Run状态。
设置完之后,关闭Animator窗口中。至此,一个简单的且不用编程的Animator Controller已经设置完成。
2.3.2.2.2 程序控制角色运动
1. 创建混合树
1) 若一个状态节点支持多种运动(如:Run支持RunDirect、RunLeft、RunRight),选中此节点点右键,然后点【Create new BlendTree in State】,则此状态节点的Motion为:Blend Tree
2) 创建BlendTree之后,双击此状态节点,则进入混合树的编辑。
3) 选中混合树,在其Inspector面板中,点按钮【+】然后点【Add Motion Field】增加3个Motion,然后并设置对应的Motion,其结果如下:
2. 创建控制参数并设置变换条件
1) 创建控制参数
2) 设置箭头线变换条件
首先选中箭头线,然后设置此箭头的变换条件。
3) 设置混合树变换条件
Direction:
-1: 播放动画RunLeft
0: 揪放动画Run
1:播放动画RunRight
Blend Type: 1D(表示一个参数控制混合树的动画播放)
2.3.2.3 动画合成
比如角色一边跑,一边挥剑,则需要把两个动画进行合成。要实现两个动画的合成,需要单独创建一个动画层。
Weight:动画层的权重值
Mask: 本层的动作影响身体的哪一部分(遮罩)
1) 创建Avatar Mask:在Project窗口中创建一个Avatar Mask
2) 点击不受影响的部位,使之变红,如下图只有右手的运动才参与计算,即只有右手的动作才发生作用,从而达到屏蔽身体其它部位的目的,从而提高了效率(IK:表示把风向动力学)
3) 把Avatar Mask应用于特定的动画层
4) 在脚本中设置状态变换条件,然后再把此脚本绑在角色身上。
总结:一个Animator Controller中可包含多个动画层,每个动画层按照其设定的状态机单独进行运行,然后根据其Weight把各动画层进行合成,后面的动画层(除Base Layer)只显示其Avatar Mask绿色的部分。
2.3.3 应用Animator Controller
1) 在Hieratchy窗口中选择需要Animator动画的角色
2) 把Project中的Animator Controller资源拖到角色对象的Animator组件的Controller输入框,或点旁边的按钮进行选择
3. Animator重定向功能
重定向功能:就是把应用在一个角色上的动作应用到另一个角色身上。
即同一个Animator Controller可用于不同的Animators。
4. Animator详细参数
Animator详细参数参见:http://docs.unity3d.com/ScriptReference/Animator.html
http://edu.china.unity3d.com/learning_document/getData?file=/Manual/MecanimAnimationSystem.html
5. 设置动画状态过渡代码
设置动画状态过渡代码例子(IdleRunJump.cs)如下:
using UnityEngine;
using System.Collections;public class IdleRunJump : MonoBehaviour {protected Animator animator;public float DirectionDampTime = .25f;public bool ApplyGravity = true; // Use this for initializationvoid Start () {animator = GetComponent<Animator>();if(animator.layerCount >= 2)animator.SetLayerWeight(1, 1);}// Update is called once per framevoid Update () {if (animator){AnimatorStateInfo stateInfo = animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0); if (stateInfo.IsName("Base Layer.Run")){if (Input.GetButton("Fire1")) animator.SetBool("Jump", true); }else{animator.SetBool("Jump", false); }if(Input.GetButtonDown("Fire2")&&animator.layerCount >= 2 ){animator.SetBool("Hi", !animator.GetBool("Hi"));}float h = Input.GetAxis("Horizontal");float v = Input.GetAxis("Vertical");animator.SetFloat("Speed", h*h+v*v);animator.SetFloat("Direction", h, DirectionDampTime, Time.deltaTime); } }
}
6. 为Mecanim系统创建角色
为Mecanim系统创建角色主要包括以下三个阶段:
1) 建模
角色模型有合理的拓扑结构;模型导出设置;模型导入Unity3D;使角色处于T-Pose;去掉不需要的面、顶点及隐藏的面、顶点;
2) 骨骼设置
3) 蒙皮
把多边形的网格顶点绑定到骨骼上的过程。
7. 肌肉设置与身体遮罩的区别
1) 肌肉设置:是对Avatar进行设置,所以它修改了Avatar的输入设置,对所有动画有效。
2) 身体遮罩:是对动画进行设置(每个Animation Clip有一个Body Mask),只修改本动画的属性,即只对本动画有效。
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