第三十四章 Unity人形动画（上）

在我们DirectX课程中我们讲过一个模型最少拥有网格和材质可以没有动画。游戏场景中的静态物体就可以是这样的模型例如花草树木建筑物等等他们通过MeshRenderer就可以渲染。对于一个带有动画的FBX文件里面不仅仅包含了网格和材质还包括了“骨架”和动画数据这里的动画数据其实就是骨架中每块骨骼的移动和旋转变换数据。这里大家一定要分清骨架和骨骼两个概念哦。这样的模型需要使用SkinMeshRenderer才可以渲染。我们知道骨骼动画就是骨骼变换控制网格顶点变换形成的两者是通过“蒙皮”产生的关联关系“蒙皮”的过程就是骨骼对顶点影响的权重设置。这里面涉及到了两种数据一种是网格和材质另一种就是骨骼动画。前者是差异化的每个模型肯定都是不一样的而后者有可能共享通用的每个模型可能会有相同的动画。例如两个人物模型他们都应该有待机走路跑步等等通用的动画。那么这些动画数据能不能独立成单独的文件被其他模型使用呢如果可以使用的话我们就不需要为每一个模型制作动画了节省一些不必要的时间了。答案肯定是可以的。从数据角度出发两个不同的模型只要他们的“骨骼结构”骨架是一样的那么基于该骨架的动画数据就可以重用。这里的一样指的是骨骼的数量以及父子关系大致保持一致名称不一样可以通过“映射”来统一。在3ds max中就提供了一个完整的人形骨架称之为“Biped”如下所示

也就是说如果大家在给人物模型添加骨架的时候都使用“Biped”的话那么我们所有的基于“Biped”的动画就可以重用了。事实上3ds max也是这样设计的我们可以从网上下载到很多的基于“Biped”的动画数据。在Unity中同样也拥有一套人形骨架如下

Unity的人形骨架与3ds max的人形骨骼大致相同。但是大部分情况下我们还需要将两者的骨骼进行一个“映射”也就是“mapping”。映射的目的就是为了让Unity能够知道模型上面的那些骨骼对应Unity自己的头部身体胳膊以及腿脚信息等等。这个应该很容易理解。

Mecanim Example Scenes是由Unity发布的一款免费资源旨在指导开发者如何使用Unity的Mecanim及角色动画系统项目中包含11个示例场景分别演示了动画状态机、混合树、集群模拟、多层次IK、目标匹配、处理武器、跟随、预测及导航网格集成等。

我们在Assets资源面板中导入上面的资源包。如下所示

 

这个资源包并没有统一放置到一个独立的文件夹中比较乱。我们发现在Assets根目录下有很多的场景文件我们随便打开一个“Animator Controller.unity”查看一下。

当我们Play运行之后就可以通过WASD键来控制里面的人物模型移动了同时会有移动动画。当然这个不是我们研究的内容。这个人物模型存放在 “Assets\Characters\U_Character”目录下如下所示

在这个目录下我们可以看到材质贴图以及模型 “U_Character_REF.fbx”文件查看它的Inspector检视视图。

我们注意到它的Animation Type一项为 Humanoid类型也就是人形动画。关于这一项我们之前已经介绍过Legacy旧版动画 和Generic新版动画而Humanoid就是新版人形动画。我们继续点击“Animcation”选项面板查看其下动画剪辑内容。

我们发现这个模型文件并没有动画剪辑数据。我们重新创建一个新的“SampleScene3.unity”场景然后将这个模型文件拖拽到Scene视图中如下所示

我们在“Hierarchy”层次面板中查看该文件中有什么数据信息吧。

其中顶级“U_Character_REF”是我们整个游戏对象它的下面有UU_CharU_Char_Eye_LU_Char_Eye_R四个子对象后面三个分别是人物主模型人物左眼模型和人物右眼模型。那么第一个U对象是什么呢U是一个父对象它的下面有一个“joint_Char”的对象这个对象就是“人形骨架”的根骨骼。我们上面已经说明过动画数据是可以共享的模型想要从外部获取动画的话它本身必须拥有“人形骨架”并且是被“蒙皮”处理过的。应该蒙皮处理过的模型需要“Skinned Mesh Renderer”组件才能渲染出来。我们点击U_Char查看Inspector检视视图就能看到这个渲染组件如下

在上面的“Root Bone”一项中就能看到根骨骼就是“joint_Char”了。我们上面也提到了这个模型是没有动画剪辑的但是有骨骼信息那么动画信息在哪里呢

接下来我们去“Assets\Animations”目录下查看一下

我们会发现有很多的动画片段例如IdlesRunJump等等。这些专门的动作文件是怎么来的呢他们也是可以通过3ds max导出来的操作很简单我们只需要在3ds max中选中“骨架”然后导出FBX文件再导出设置中只勾选“Animation”动画一项。我们还可以设置开始帧数和结束帧数。Untiy要求导出的文件名称格式为“模型名@动画名”。例如我们可以给之前的“Elf”单独导出一个攻击的动画文件“Elf@Attact.FBX”如下所示

导出“Elf@Attact.FBX”之后我们将其复制到“Assets/Elf2”目录下查看

我们可以点击这个动画在Inspector中的Animation选项卡中查看这个动画效果。

有兴趣的同学可以将这个动画片段添加到“动画控制器”中进行编辑。接下来我们继续查看“U_Character_REF”模型对应的动画例如“Run”动画效果如下

接下来我们就使用IdlesRunJump这三个动画来演示一下吧。首先我们在“Hierarchy”层次视图中选中“U_Character_REF”这个游戏对象查看它的Inspector检视视图。如果没有“Animator”组件的话我们就给它添加一个如下所示

毫无疑问我们需要先创建一个动画控制器。在Asset视图空白处右击选择“Create”-》“Animator Controller”将其命名为“U_Character_Animator_Controller”

接下来我们双击这个文件打开“Animator”窗口如下

然后我们将上面提到的IdlesRunJump三个动画文件拖拽进来。

默认是Idle动画这个问题不大。接下来我们需要链接Idle到Run动画。我们在“Idle”动画状态上面右击选择“Make Transition”然后移动鼠标到“Run”动画状态上面点击完成。然后我们继续链接“Run”到“Jump”如下所示

接下来我们在创建一个“动画参数”这次我们创建一个Int类型的“run_jump”变量

接下来我们点击“Idle”到“Run”之间的连线并在Inspector检视视图中编辑

这次我们选择的操作符是“Equals”等于操作符对应的数值是1

然后我们点击“Run”到“Jump”之间的连线设置操作数值为 2

这样的话当我们设置“run_jump”为数值1的时候我们的游戏角色就会从idle状态过渡到run状态然后设置为数值2的时候就会从run状态过渡到Jump状态。这个动画控制器设置完毕后不要忘了将它拖拽到“Animator”组件的“Controller”栏中去。

在上图中我们还有一个小问题要调整。就是取消“Apply Root Motion”勾选项。它的意思是说当我们播放动画的时候人物模型不会产生移动也就是原地播放动画。接下来我们来创建一个C#脚本命名为“U_Character_Animator_Script.cs”内容如下所示

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class U_Character_Animator_Script : MonoBehaviour
{
    // 动画播放组件
    private Animator animator;

    // Start is called before the first frame update
    void Start()
    {
        // 获取Animator组件
        animator = GetComponent<Animator>();
    }

    // Update is called once per frame
    void Update()
    {
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.W))
        {
            animator.SetInteger("run_jump", 1);
        }
        if (Input.GetKeyDown(KeyCode.J))
        {
            animator.SetInteger("run_jump", 2);
        }
    }
}

以上的代码非常简单我们就不再过多的解释了。我们将脚本附加到人物角色上后运行工程。

运行工程之后我们就发现了几个问题。首先工程运行后自动播放idle动画这个没有问题。但是必须等idle动画播放完毕后我们才能按下W键进入跑步动画紧接着我们继续按下J键播放jump动作。如果不想等待idle动画播放完毕就能直接进入跑步动画的可以点击“idle”到“run”之间的过渡线然后取消掉“Has Exit Time”选项如下所示

最后人物模型就静止不动了。因为jump动画不是循环播放且此时run_jump的数值等于2。如果想让人物模型继续进入idle动画或者run动画的话我们需要重新设置run_jump的数值了。因此这里的动画切换逻辑需要重新设计一下。例如当我们按下W键的时候设置run_jump数值为1当按起的时候设置run_jump数值为2。这里我们就不再演示了。

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