虚幻4中的动画技术【1】资源准备和概念初探

一说到动画，可能很多朋友会觉得那是美术的事情，和程序没关系。其实恰恰相反。要做出效果比较好的角色动画，还真少不了程序。在这里我把角色动画制作过程中遇到的坑做一个总结。

（注意，在资源制作之前一定要记得调好单位，比如骨骼的单位是cm，动画的单位是inch，会导致一系列bug，比如动画通知无法触发。在动画制作之前调好单位cm）

首先先介绍一下角色动画：
【资源导入】
    第一步就是资源的导入问题。虚幻对动画资源有严格的要求，特别是骨骼。骨骼数据的层级关系如下图



只能有一个根骨，如果是人物的话，根骨位置只能是在脚底。因为如果不在脚底，做根骨位移的时候会出问题（根骨位移后面再讨论）。虚幻官方也有提供maya绑定插件。



如果使用这个插件的话，就不需要担心这些问题了。但是对与使用max的朋友，那么就需要注意这一点了，特别是使用bip的朋友。我这里有一个bip骨骼的解决方案，直接自己做一根新骨头放在脚底，并且作为根骨。（根骨的旋转位置缩放这些记得归零）



做好这些设置之后就可以导出了。导出设置很有讲究，下面是我的导出设置。经过长期的实验和参考官方，下面的导出设置是比较完善的






这里需要特别注意一下，（现在ue的最新版本为4.17）如果想导入morphtarget并且将morphtarget的曲线导入引擎，最好使用max2016。

不管是导出动画还是模型，都要全选骨骼和skin模型。以前我在导出动画的时候喜欢只导出骨骼数据，但是会有几率性地遇见各种bug。所以建议不管是导出动画还是骨骼模型，都将骨骼和模型全选导出，对于动画的话，在导入虚幻的时候只导入动画通道的数据即可。

下面就是导入后的一些设置了

【AnimInstance】
我喜欢先在c++里做一个AnimIncetance父类然后再做动画蓝图继承这个父类。下图列出了两个经常使用的函数virtual void NativeUpdateAnimation(float DeltaSeconds) override;和virtual void NativeInitializeAnimation()
override;第一个是每帧刷新，第二个是native初始化。其实也可以用构造函数初始化一些成员变量。不过为了保险起见还是把初始化工作交给 NativeInitializeAnimation()好一点





然后用动画蓝图继承这个类，这样c++层的逻辑就能方便地和动画蓝图交互了

【BlendSpace】
blendspace给人最大的印象就是站立待机和走路跑步的平滑切换了。下面我来分享一下让这个功能能加完美的经验
大家建立个第三人称工程，里面角色的移动时大家是否会感觉角色的blendspace切换有点僵硬呢。下面咋们来做一下调整，首先来到角色蓝图的movementcomponent
将MaxAcceleration调整为800   GroundFriction调整为4  BrakingDeceleration Walking调整为0  maxSpeed调整为600
然后来到Blendspace1D 把X Axis Range改为0到600.你再启动游戏看看，就会发现有平滑的加速和减速过程了。以上数值是我实验很多次的效果我个人比较满意







现在解决了blendspace1D之后你可能还会发现有个blendSpace。





相对于blendspace1D。这个BlendSpace我感觉可以理解为BlendSpace2D。因为是XY两个方向上对动画数据进行混合。那么这个东西怎么用呢。下面我来举一个实例，制作一个类似黑魂那种的半锁定战斗移动系统


首先我们要准备一系列动画



战斗待机，战斗状态向前跑，战斗状态向后退，向左移动，向右移动，向左前方向跑，向左后方向跑。然后加到BlendSpace里面。









然后来到角色状态机，下面我们要做的就是刷新X和Y方向上的数据了





用这两个函数在NativeUpdateAnimation(float DeltaSeconds)中刷新CharacterSpeed_X和CharacterSpeed_Y



到目前为止，一切都看似很顺利，那么到底该如何计算CharacterSpeed_X和CharacterSpeed_Y呢。对于BlendSpace1D是CharacterSpeed = AnimOwner->GetVelocity().Size();但是对于BlendSpace的话是XY两个方向上的，那么可以使用CharacterSpeed_X=AnimOwner->GetVelocity().X和CharacterSpeed_Y=AnimOwner->GetVelocity().Y吗？答案是否定的原理看下图





可以看到CharacterSpeed_X=AnimOwner->GetVelocity().X和CharacterSpeed_Y=AnimOwner->GetVelocity().Y并不是我们想要的结果，而且角色的blendSpace还有左右前后正负方向之分，那么怎么可能使用这种相对于世界坐标的速度分解方式呢？所以我们需要自己为角色建立一个坐标系，如下图方式分解速度。



于是我的计算速度的那两个函数是这样的

float USDFAnimInstance_001::CaculateYVelocityValue()
{
    if (AnimOwner == NULL)return -888.0f;
    if (AnimOwner->GetVelocity().Size() <= 10.0f)return 0.0f;

    FVector FowardVector = AnimOwner->GetArrowComponent()->GetForwardVector();
    FVector FowardVectorScaled = FowardVector*10000.0f;
    FVector FowardVelocity = UKismetMathLibrary:rojectVectorOnToVector(AnimOwner->GetVelocity(), FowardVectorScaled);

    return FVector:otProduct(FowardVelocity, FowardVector);

}

//向左和向右
float USDFAnimInstance_001::CaculateXVelocityValue()
{
    if (AnimOwner == NULL)return -888.0f;
    if (AnimOwner->GetVelocity().Size() <= 0.0f)return 0.0f;

    FVector RightVector = UKismetMathLibrary::Cross_VectorVector(AnimOwner->GetArrowComponent()->GetForwardVector(), FVector(0.0f, 0.0f, 1.0f));
    FVector RightVectorScaled = RightVector*10000.0f;
    FVector RightVelocity = UKismetMathLibrary:ProjectVectorOnToVector(AnimOwner->GetVelocity(), RightVectorScaled);

   
    return FVector:otProduct(RightVelocity, RightVector);
}
最后再AnimOwner->bUseControllerRotationYaw = true;就实现了半锁定的操作系统
还可以对cameraboom做如下设置，让镜头更加有手感




【AnimMontage】

动画蒙太奇最主要的作用就是给程序直接调用。
比如我做的这个翻滚动作
void ASDFCharacter_001::RollFront()
{
    //如果角色不是在地面上，那么是无法执行的
    if (GetCharacterMovement()->IsMovingOnGround() == false)return;

    GetMesh()->GetAnimInstance()->Montage_Play(SDFCharacterAnimMontage, 1.0f);
    GetMesh()->GetAnimInstance()->Montage_JumpToSection(TEXT("Roll"), SDFCharacterAnimMontage);

}





动画蒙太奇还能将动画通知摆放在下面，不过记得在动画蓝图里面做如下设置



但是有的朋友觉得这样打坏了动画状态机的层次结构。利弊自己权衡吧。不过这样通过程序来调用一些动画的确方便。

【动画通知 AnimNotify】

动画通知有以下几个坑（虚幻引擎版本4.11.2）
第一就是最前面说的那个单位。如果skeleton的缩放和animation的不一样，那么动画通知可能会失效。第二个就是蓝图里建的动画通知去调用c++层级的逻辑，引擎会崩溃。
virtual void Notify(USkeletalMeshComponent* MeshComp, UAnimSequenceBase* Animation) override;动画执行到动画通知所在的那个地方时会调用这个函数









在动画通知里面声明的变量能在动画编辑器里面使用哦。我的战斗连击系统就是基于这个方式实现的。

void USDFCha_001Skill_002::Notify(USkeletalMeshComponent* MeshComp, UAnimSequenceBase* Animation)
{
    ASDFCharacter_001* SDFPlayer = Cast<ASDFCharacter_001>(MeshComp->GetOwner());
    if (SDFPlayer == NULL)return;

    if (SkillSection == 0)
    {
        SDFPlayer->SetSDFMouseLKeyState(ESDFMouseLKeyState::VE_NormalAttack_01);
        SDFPlayer->SetbIsCanUseUseBotton_LM(true);
        return;
    }
    if (SkillSection == 1)
    {
        //重置可点性
        SDFPlayer->SetbIsCanUseUseBotton_LM(true);
        return;
    }
    if (SkillSection == 2)
{
        //重置可点性
        SDFPlayer->SetbIsCanUseUseBotton_LM(true);
        return;
    }
    if (SkillSection == 3)
    {
        //重置可点性
        SDFPlayer->SetbIsCanUseUseBotton_LM(true);
        return;
    }
    if (SkillSection == 4)
    {
        //重置可点性
        SDFPlayer->SetbIsCanUseUseBotton_LM(true);
        SDFPlayer->GetCharacterMovement()->SetMovementMode(MOVE_Walking);
        return;
    }
}
【IK，FK】
我在群里看过很多朋友，只要是动画的四肢都加上IK，觉得IK什么都好。下面就来说一下IK和FK
对于IK下面有一个示意图







IK解算器会根据Effecttorlocation的位置计算骨头位置和旋转。JointTarget就是骨骼三角形的朝向，对于人物来说就是膝盖的朝向。如果Effectorlocation一直位于地面，那么人物就会有比较完美的下蹲运动。
IK反向动力学解算器，这个东西一般用在着力点是固定的或者沿着锁定方向的。比如人的脚和地面的作用，人的手扶着栏杆向下滑动，这些都是IK解算器排上作用的时候。
虚幻里面实现IK的方式就是刚才那张图。注意IK节点的骨骼空间哦！

【VerticalAnimation】

顶点动画目前虚幻大概有两种方法（如果还有其他的求分享哦）
第一个是
目标变形，第二个就是通过shader的方式了。还有有缓冲帧的方式。
目标变形动画需要制作多个变形目标，max是使用morph这个修改器进行制作。不过需要注意一点。skin修改器应该在morph上方。morph和skin的运算结果在虚幻中是叠加的方式运算的。