Mecanim Animator使用详解



Mecanim Animator使用详解

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Unity3D 2015-04-24 10:15
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简介
2 Animator关键元素

1 Animator组件
2 Avatar

21 创建Avatar
22 配置Avatar
23 肌肉设定

3 Animator Controller

31 创建Animator Controller
32 编辑Animator Controller

321 创建状态节点
322 设置状态变换

3221 角色自动运动
3222 程序控制角色运动

323 动画合成

33 应用Animator Controller

Animator重定向功能
Animator详细参数
设置动画状态过渡代码
为Mecanim系统创建角色
肌肉设置与身体遮罩的区别

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：

[csharp]
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using UnityEngine;
using System.Collections;

public class IdleRunJump : MonoBehaviour {

protected Animator animator;
public float DirectionDampTime = .25f;
public bool ApplyGravity = true;

// Use this for initialization
void Start ()
{
animator = GetComponent<Animator>();

if(animator.layerCount >= 2)
animator.SetLayerWeight(1, 1);
}

// Update is called once per frame
void 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);
}
}
}

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class IdleRunJump : MonoBehaviour {

protected Animator animator;
public float DirectionDampTime = .25f;
public bool ApplyGravity = true;

// Use this for initialization
void Start ()
{
animator = GetComponent<Animator>();

if(animator.layerCount >= 2)
animator.SetLayerWeight(1, 1);
}

// Update is called once per frame
void 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。