Unity3d動畫腳本Animation Scripting(深入了解

也許這一篇文章的內容有點枯燥，但我要說的是如果你想深入的了解遊戲引擎是如何處理動畫片斷或者素材並
讓玩家操控的角色動起來栩栩如生，那麼這真是一篇好文章(當然我僅僅是翻譯了一下)

動畫腳本 Animation Scripting
Unity's 動畫系統允許你創建一個漂亮的動畫蒙皮角色. 動畫系統支持動畫融合,混合,添加動畫,步調週期時間同步.動畫層.控制動畫回放的所有方面(時間,速度,混合權重) 每個頂點有1.2.4個骨骼影響的mesh，基於物理系統的布娃娃系統，另外還有程序動畫.為了獲得最佳效果推薦您在製作模型和動畫綁定前閱讀一下Modeling Optimized Characters 章節.

製作一個動畫角色主要包括兩個方面; 在世界中移動和由此產生的動畫. 如果你想了解角色移動相關的更多內容, 請參閱Character Controller page. 實際上角色動畫是由Unity's 腳本界面完成的.

你可以下載example demos 中預設置好的動畫角色. 當你學完本頁的基礎部分你還可以看一看animation script interface.

如果需要你可以點擊并快速轉到以下主題:

· Animation Blending 動畫融合
· Animation Layers 動畫層
· Animation Mixing 動畫混合
· Additive Animation 附加動畫
· Procedural Animation 程序動畫
· Animation Playback 和Sampling 動畫重放和取樣


Animation Blending 動畫融合
在現今的遊戲中Animation Blending是一項保證遊戲動畫順暢過渡的基本的特性.動畫師創建的動畫例如： walk 循環, run 循環, idle原地空閒動畫或射擊動畫.在遊戲的任何時間點你都有可能從空閒站立轉換到走動，反之亦然. 當然你不希望兩個不同的動作之間突然跳轉, 你需要動畫平滑過渡.

而這個問題的解決就依賴動畫融合技術. 在Unity中你可以讓同一個角色擁有任意數量的動畫.所有這些動畫融合添加成為一個總的動畫.

首先我們來為一個角色添加兩個動畫原地空閒站立和走動並平滑的使這兩個動畫過渡. 為了使我們在寫腳本時簡單些, 首先我們設置動畫的Wrap Mode為Loop. 然後關閉Play Automatically來讓我們的腳本來獨占動畫的播放.



我們第一個動畫腳本很簡單; 我們需要一些方法來探查角色移動的有多快, 然後在走和站立之間淡入淡出. 在這個簡單的測試中我們使用pre-setup input axes.

function Update () {

if (Input.GetAxis("Vertical") > 0.2)

animation.CrossFade ("walk");

else

animation.CrossFade ("idle");

}

下面我們來讓這個腳本運行:

1. 創建一個js腳本Assets->Create Other->Javascript.
2. 把代碼拷貝進去
3. 把腳本拖拽給角色character (It needs to be the same GameObject as the animation)
點擊Play 按鈕, 當你按上下鍵時角色會走動，鬆開上下鍵時角色站立不動.

動畫層Animation Layers
層是一個非常有用的概念它可以讓你將動畫片段任意成組並且區分優先順序.

在Unity's動畫系統中, 你可以混合任意數量的動畫片段. 你可以手工分配權重或者直接使用animation.CrossFade(),來自動分配權重.

混合權重混合權重總是在應用前被規格化normalized
比如說我們現在有一個walk cycle 和一個run cycle, 權重都是1 (100%).當unity計算最終動畫時會規格化權重, 這意味著walk佔50% 權重, run cycle佔50% 權重.

這在大多數情況下都是不錯的, 但當兩個動畫片段同時運行而其中一個權重明顯大於另外一個. 那麼你需要手動調整權重值,但如果你使用動畫層來解決這個問題過程會容易得多.

製作動畫層的範例Layering Example
例如現在你有一個射擊動畫, 一個空閒站立，一個走動循環. 你需要在走和站兩個動作間持續的淡入淡出(在玩家走動速度的基礎上) 但當玩家射擊時我們只想展示射擊動畫. 因而射擊動畫此時的優先度最高.



為了達到這一目的最簡單的方法是在射擊時簡單的保持walk 和idle動畫. 接下來需要確定shoot animation在一個比idle 和walk更高的層. 這意味著shoot animation 將首先收到混合權重. walk 和idle 只有在shoot animation不使用100% 混合權重的情況下接收權重. 所以當CrossFading the shoot animation in, 權重將從0開始很短時間內到達100%. 在開始階段walk 和idle 層將依然可以收到混合權重但當shoot animation 完全切入時, 他們就收不到權重了. 這才是我們需要的!

function Start () {



// Set all animations to loop 設置所有動畫為循環

animation.wrapMode = WrapMode.Loop;

// except shooting 除了射擊（不循環）

animation["shoot"].wrapMode = WrapMode.Once;



//放置idle 和walk 進低一級別的layers (默認layer 總是0)

// This will do two things這將作兩件事情

// - 當calling CrossFade時，由於shoot 和idle/walk 在不同的layers 中

// 它們將不會影響互相之間的重放.

// - 由於shoot 在高一級的layer, 當faded in 時shoot動畫將替換

// idle/walk 動畫 .

animation["shoot"].layer = 1;



// Stop animations that are already playing停止已經播放的動畫

//(萬一user 忘記的話，自動disable播放)

animation.Stop();

}



function Update () {

// Based on the key that is pressed,基於按下的鍵

// play the walk animation or the idle animation播放走，站動畫

if (Mathf.Abs(Input.GetAxis("Vertical")) > 0.1)

animation.CrossFade("walk");

else

animation.CrossFade("idle");



// Shoot射擊

if (Input.GetButtonDown ("Fire1"))

animation.CrossFade("shoot");

}

默認情況下animation.Play() 和animation.CrossFade() 將停止或淡出在同一層裡面的動畫. 這是我們在絕大多數情況下需要的. 在我們shoot, idle, run 範例中, 播放idle 和run 將不會影響到shoot動畫反之亦然(you can change this behavior(行為) with an optional parameter(任意參數) to animation.CrossFade if you like).

動畫混合Animation Mixing
動畫混合可以讓你縮減你必須為遊戲製作的動畫片斷數量，方法是製作只對身體某個部分起作用的動畫. 這意味著這些動畫可以和其他動畫合併起來一起使用.

如果你想給一個動畫添加animation mixing transform to an animation by calling AddMixingTransform() on the given AnimationState.

混合範例Mixing Example
例如你可能有一個揮手(hand-waving)動畫. 你可能需要讓一個空閒站立(idle)角色或者一個走動(walking)角色來揮手. 如果沒有動畫混合你可能需要製作兩個揮手hand-waving動畫:一個給idle, 一個給walking. 可是, 如果你將揮手(hand-waving)動畫作為一個mixing transform 添加到shoulder transform,揮手動畫將只控制肩膀. 身體餘下部位不受其影響, 下半身會繼續播放idle 或者walk 動畫. 因而你只需要一個揮手(hand-waving)動畫.

/// Adds a mixing transform using a Transform variable

var shoulder : Transform;

animation["wave_hand"].AddMixingTransform(shoulder);

Another example using a path.

function Start () {

// Adds a mixing transform using a path instead

var mixTransform : Transform = transform.Find("root/upper_body/left_shoulder");

animation["wave_h和"].AddMixingTransform(mixTransform);

}

附加動畫 Additive Animations
附加動畫和動畫混合可以讓你縮減為遊戲製作的動畫片斷的數量,並且對面部動畫(facial animations)來說非常重要.

讓我們來看看如果創建一個在跑和轉身時身體可以自動傾斜的角色.

你已經製作好了一個walk 和run循環, 現在你還要製作一個走動左傾( walk-lean-left), 走動右傾(walk-lean-right), 跑左傾(run-lean-left), 跑右傾( run-lean-right)動畫.

這意味著你需要多做4個動畫片斷! 製作這麼多數量的動畫會累死人的. 而附加動畫(Additive animations) 和混合(Mixing) 可以大大減少這些工作量!

附加動畫範例 Additive Animation Example
附加動畫允許你在頂層覆蓋其他所有可能播放的動畫的效果( allow you to overlay the effects of animation on top of any others that may be playing). 當你製作一個附加動畫時, Unity將計算動畫片斷裡的第一幀(first frame)和當前幀(current frame)的差異. 然後它將在所有其他播放的動畫之上應用這個差異(Then it will apply this difference on top of all other playing animations).

現在你只需要製作一個左傾( lean-left) 和右傾( lean-right)動畫. Unity將為此傾斜動畫新建一個層並置於walk, idle 或run循環的層級之上.

下面是代碼Here is the code to make that happen:

private var leanLeft : AnimationState;

private var leanRight : AnimationState;



function Start () {

leanLeft = animation["leanLeft"];

leanRight = animation["leanRight"];



// Put the leaning animation in a separate layer

// So that other calls to CrossFade won't affect it.

leanLeft.layer = 10;

leanRight.layer = 10;






// Set the lean animation to be additive 混合模式為附加

leanLeft.blendMode = AnimationBlendMode.Additive;

leanRight.blendMode = AnimationBlendMode.Additive;



// Set the lean animation ClampForever

// With ClampForever animations will not stop

// automatically when reaching the end of the clip

leanLeft.wrapMode = WrapMode.ClampForever;

leanRight.wrapMode = WrapMode.ClampForever;



// Enable the animation 和 fade it in completely

// We don't use animation.Play here because we manually adjust the time

// in the Update function.

// Instead we just enable the animation 和set it to full weight

leanRight.enabled = true;

leanLeft.enabled = true;

leanRight.weight = 1.0;

leanLeft.weight = 1.0;



// For testing just play "walk" animation 和loop it

animation["walk"].wrapMode = WrapMode.Loop;

animation.Play("walk");

}



// Every frame just set the normalized time

// based on how much lean we want to apply

function Update () {

var lean = Input.GetAxis("Horizo​​ntal");

// normalizedTime is 0 at the first frame 和1 at the last frame in the clip

leanLeft.normalizedTime = -lean;

leanRight.normalizedTime = lean;

}

提示Tip:
當使用附加動畫時它會判斷你同時也在播放一些其他的使用了附加動畫的非附加動畫(it is critical that you are also playing some other non-additive animation on every transform that is also used in the additive animation ), 否則動畫將添加到最後一幀結果的頂部(animations will add on top of the last frame's result). 這通常不是你所需要的(This is most certainly not what you want).

程序動畫角色Procedurally Animating Characters
有時你需要程序化的驅動你的角色骨骼. 例如你可能需要你的角色的頭注視3d空間的某個點. 這個活最好讓腳本來幹. 幸運的是, Unity做這個很容易. 在Unity中所有骨骼來驅動蒙皮網格(skinned mesh)的變換(Transforms). 因而你可以給角色的骨骼寫腳本,就和其他GameObject一樣.

很重要的一點是動畫系統updates the Transforms 是在Update() function調用之後，LateUpdate() function 調用之前. 因而如果你要調用LookAt() function 你應該do that in LateUpdate() to make sure that you are really overriding the animation.

布娃娃系統Ragdolls 也是用同樣的方法製作出來的. 你可以簡單的把剛性物體(Rigidbodies), 角色關節(Character Joints) 和膠囊碰撞體(Capsule Colliders)連接給不同的骨骼. 這樣物理系統就可以作用於蒙皮角色(skinned character). (什麼是布娃娃系統，當你在射擊類游戲中打死對手時可以注意到當角色快接近地面時，他的四肢開始癱軟在地面上，這個不是動畫師調出來的，而是布娃娃系統自動計算出來的。)

動畫重放和取樣Animation Playback 和Sampling
這一部分將說明引擎如何在動畫重放時取樣.

動畫片斷製作時總是有一個特定的速率. 舉例來說, 你可能在Max 或Maya at 創建了一個幀速為60 frames 每秒(fps)的動畫. 當導入Unity後, 輸入模塊將讀取幀速, 所以導入的動畫幀速還是60fps.

可是, 遊戲運行時的速率是不斷變化的. 有的電腦幀速快有的電腦幀速慢, 即使是同一台電腦前一秒和後一秒因為視角的不同幀速也不一樣. 基本上當遊戲開始運行時我們無法確定一個精確的幀速. 這意味著即使我們的動畫片斷製作時是60 fps, 它重放時也許用的是另外一個速率, 例如56.72 fps, 或83.14 fps. 它可以變成任何一個速率.

Unity 對這些變化的速率取樣, 不在於其製作時的速率. 幸運的是，3d電腦圖形動畫不是由分散的動畫組成, 確切地說是由連續的曲線構成的. 這些曲線可以讓我們在任何時間點取樣; 而不是適配某一個原始幀的時間點. I這也意味著如果遊戲運行速率高於原始製作速率, 動作事實上看起來會更平滑流暢.

對絕大多數應用場合, Unity對變化幀速的採樣我們無需對其進行干預. 可是, 如果你的某個遊戲邏輯所依賴的動畫變化或道具(transforms or properties)結構十分特殊, 那你必須知道這一點. 舉例說, 如果你有一個動畫是把一個物體30幀內從0旋轉到180度, 你想從代碼中得知什麼時候動畫完成一半, 你不能寫一段條件語言來檢查現在旋轉值是不是90度. 因為Unity 依照遊戲的變化速率來對動畫採樣, 它可能在旋轉快到90度時進行採樣, 或者是剛好過90度的時候採樣. 如果你需要通報動畫中一個特殊點到達時,你可以使用AnimationEvent 來替代.

同樣需要注意的是變化的幀速採樣結果, 一個使用WrapMode.Once 模式重放的動畫的採樣不一定是精確的最後一幀( last frame). 在遊戲中很有可能是剛好結束前的某一幀, 在下一幀時間可能超過動畫的長度, so it is disabled 和not sampled further. 如果你需要動畫的最後一幀採樣精確，你可以使用WrapMode.ClampForever. 如果是那樣的話動畫將不停的對最後一幀進行採樣直到你自己停止動畫.

aaa1218bbb大發表這一連串的好文章
我想這邊的價值甚至高過於台灣的UNITY論壇了
這幾天拜讀完畢後再看看能不能幫忙補上些什麼造福大家...

這邊想請教一下
aaa1218bbb大都是Build在哪個平台呢?
( 小弟我主要是在Android和Web上 )