0. 写在前面

本文为个人学习的笔记整理，如有错误，望不吝指出。

本篇粗略的描述UE4中每帧动画计算的主流程，该流程涉及的相关代码，因为动画设置的多样性，还有相当多的分支代码。

本篇只描述角色跑起一个最基础的动画，从SkeletalMeshComp到动画蓝图中动画播放节点的姿势计算所经历的流程。

1. SkeletalMeshComp流程

【AnimInstance】

动画实例，该类是控制动画逻辑的核心，可以理解为一个AnimInstance对象就对应着一个动画蓝图。

SkeletalMeshComp中持有三种AnimInstance对象：

AnimScriptInstance：当前激活的动画蓝图对象
PostProcessAnimInstance
LinkedInstances

【入口】

1）SkinnedMeshComp->TickComponent

SkinnedMeshComp中的TickComponent是会被每帧调用的接口，该接口也是动画更新的入口
其中两个重要的函数：

TickPose：处理动画计算中非并行的部分
RefreshBoneTransforms：处理动画计算中多线程并行的部分，且是由AnimInstanceProxy处理

注：UE4动画蓝图默认设置为多线程更新，动画计算中大部分的数据计算都由AnimInstanceProxy负责在多线程中并行处理。

2）SkeletalMeshComp->TickPose：

计算tick的时间间隔 DeltaTimeForTick
调用TickAnimation(DeltaTimeForTick, bNeedsValidRootMotion)更新三种动画实例
- 调用AnimInstance的UpdateAnimation，这里处理动画在游戏线程计算的部分
- 更新顺序为：先更新LinkedInstances，再更新AnimScriptInstance，最后更新PostProcessAnimInstance

3）SkeletalMeshComp->RefreshBoneTransforms接口：

DispatchParallelEvaluationTasks，负责发起多线程计算：
- SwapEvaluationContextBuffers：
  计算前交换缓冲区中的上下文数据，把SkeletalMeshComp中缓存的一些动画数据交换到AnimEvaluationContext。
  AnimEvaluationContext（FAnimationEvaluationContext）：该变量在SkeletalMeshComp中负责缓存在计算该角色当前动画姿势时的全部数据。
- 发起两个Task：
  - FParallelAnimationEvaluationTask：该Task调用ParallelAnimationEvaluation
    - PerformAnimationProcessing：该函数主要负责调动画实例的Update和Evaluate接口，这两个接口会逐节点更新动画数据，然后更新动画姿势。最后应用动画姿势数据。
    - ParallelDuplicateAndInterpolate：
  - FParallelAnimationCompletionTask：该Task调用CompleteParallelAnimationEvaluation
    - SwapEvaluationContextBuffers：将AnimEvaluationContext的数据交换回SkeletalMeshComp中缓存，等渲染线程调用
    - PostAnimEvaluation(AnimEvaluationContext)：

2. AnimInstance&&Proxy流程

【游戏线程】

前面说到SkeletalMeshComp会调AnimInstance的UpdateAnimation接口处理该动画蓝图在游戏线程计算的逻辑。

UpdateAnimation
- 在动画节点逻辑更新前先更新Montage
  UpdateMontage(DeltaSeconds)
  UpdateMontageSyncGroup
  UpdateMontageEvaluationData
- BlueprintUpdateAnimation，更新蓝图各种动画逻辑的入口，具体实现就是蓝图的动画树
- 确定是否需要立即更新动画，如果不用立即更新动画的话，会由多线程调用Proxy进行并行计算
  const bool bWantsImmediateUpdate = bNeedsValidRootMotion || NeedsImmediateUpdate(DeltaSeconds);
  
  如果需要立即更新，如RootMotion无法并行计算，则在该函数下调用更新接口
  ParallelUpdateAnimation();
  PostUpdateAnimation();

【多线程】

SkeletalMeshComp的PerformAnimationProcessing负责调用AnimInstance的Update和Evaluate，进行蓝图数据更新，和姿势数据更新。

几个关键的函数：

关于Update：
AnimInstance->ParallelUpdateAnimation
关于Evaluate：
EvaluateAnimation
EvaluatePostProcessMeshInstance
FinalizePoseEvaluationResult
FillComponentSpaceTransforms

1）ParallelUpdateAnimation

调用堆栈，由其他线程调用
该函数调的是Proxy的UpdateAnimation接口，直接看Proxy：
```
 FAnimationUpdateSharedContext SharedContext;FAnimationUpdateContext Context(this, CurrentDeltaSeconds, &SharedContext);UpdateAnimation_WithRoot(Context, RootNode, NAME_AnimGraph);
```
Context：创建一个上下文对象
UpdateAnimation_WithRoot：从动画蓝图的根节点（最后一个节点，也就是动画输出姿势节点）往前回溯，遍历所有的动画节点对每个节点进行Update。

2）Proxy->UpdateAnimation_WithRoot
主要做的几件事：

CacheBones
Proxy->UpdateAnimationNode(InContext)
- 通过调用根节点的Update_AnyThread接口，从根节点开始，并不断往前回溯，更新蓝图数据
- FAnimNode_Root->Update_AnyThread(Context)
  通过连接线找到自己的上一个节点N，然后再调用N节点的Update_AnyThread
  不停的往前回溯，直到到达尽头节点，不再有连接线。
  FPoseLink：连接线对象。
  FPoseLink->LinkedNode：连接线指向的节点
根节点：

具体的更新逻辑需深入到每个不同的动画蓝图节点逻辑，暂略。

3）SkeletalMeshComp->EvaluateAnimation

AnimInstance->ParallelEvaluateAnimation
调用堆栈：

创建一个临时的EvaluationContext上下文对象
计算结束后，将Curve和Pose结果赋值到Comp的AnimEvaluationContext

 FPoseContext EvaluationContext(&Proxy);EvaluationContext.ResetToRefPose();Proxy.EvaluateAnimation(EvaluationContext);OutCurve.CopyFrom(EvaluationContext.Curve);OutPose.CopyBonesFrom(EvaluationContext.Pose);

Proxy.EvaluateAnimation(EvaluationContext)
Proxy.EvaluateAnimation_WithRoot(Output, RootNode)
- CacheBones
- EvaluateAnimationNode_WithRoot(Output, InRootNode)
  - 和Update类似的流程，也是从根节点开始，通过连接线回溯，直到节点尽头。
  - 不过具体节点内部的Evaluate逻辑应该决定了和Update调用到的节点数不一样

4）SkeletalMeshComp->EvaluatePostProcessMeshInstance

EvaluatePostProcessMeshInstance也是调用的EvaluateAnimation，一样的更新流程，只是对象不一样：PostProcessAnimInstance

5）SkeletalMeshComp->FinalizePoseEvaluationResult

计算TArray& OutBoneSpaceTransforms
将压缩骨骼索引（CompactBoneIndex）转为网格骨骼索引（MeshBoneIndex）
注：三种骨骼索引：CompactBoneIndex、MeshBoneIndex、SkeletalBoneIndex
输出FVector& OutRootBoneTranslation：RootBone相对位移

6）SkeletalMeshComp->FillComponentSpaceTransforms

获取平移、旋转、缩放向量，以更新每个骨骼的姿势矩阵
每个骨骼矩阵会从根骨骼开始逐个应用父骨的局部矩阵，即该函数输出的是一个全局姿势

OutComponentSpaceTransforms ：AnimEvaluationContext.CachedComponentSpaceTransforms，最终输出的全局姿势矩阵
InBoneSpaceTransforms：由Evaluate计算的输入的关节姿势矩阵
计算全局姿势
FTransform::Multiply(SpaceBase, LocalTransformsData + BoneIndex, ParentSpaceBase);
其中SpaceBase是OutTrans，LocalTransformData+BoneIndex是根据index索引的InTrans
Multiply(FTransform* OutTransform, const FTransform* A, const FTransform* B);

3. AnimNode流程

动画播放节点：FAnimNode_SequencePlayer

其中动画播放的具体逻辑在UAnimSequence对象

1）UAnimSequence->GetBonePose (FCompactPose& OutPose, FBlendedCurve& OutCurve, const FAnimExtractContext& ExtractionContext, bool bForceUseRawData=false) const;

初始化OutPose
根据设置，使用Retargeting Source的T-Pose，或者是自身的T-Pose数据，先初始化OutPose
EvaluateCurveData：提取曲线数据
DecompressPose：解压压缩的动画数据，完成OutPose的计算

4. 参考资料

https://docs.unrealengine.com/4.27/zh-CN/AnimatingObjects/SkeletalMeshAnimation/Optimization

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