Unity动画系统详解3:如何播放、切换动画? |
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摘要:【长文预警,建议先收藏】有了模型和多个动画以后,在Unity中如何控制它们的播放和切换呢?本文带你一站式解析Unity的Animator模块。 洪流学堂,让你快人几步。你好,我是跟着大智学Unity的萌新,我叫小新,这几周一起来复(yu)习(xi)动画系统。 大智:“小新,还记得Unity的动画来源有哪些么?” 小新:“有Unity中制作和外部导入两种,哦对!还可以用代码写动画,不过我不会,嘿嘿” 大智:“没错,前两天我们学习的其实主要是Animation Clip的内容,也就是一个物体对应的一段动画,是整个动画系统的基本元素。今天我们要着重学习一下Animator。如果把Animation Clip比作是一段视频的话,那么Animator就是一个视频播放器,用来控制多段视频的播放、切换等等。” Animator组件想要在一个物体上播放动画,需要在这个物体上添加Animator组件。 Animator中有一个很重要的属性是Controller,这个属性引用了一种叫Animator Controller的资源,这种资源以文件的形式存储在工程中,文件内存储了动画的各种状态以及状态之间的切换规则。本文后半部分会细讲。 Avatar 设置使用的骨骼节点映射。 Apply Root Motion 应用根节点运动。如果不启用,动画播放时根节点会保持在原地,需要通过脚本控制物体的移动。如果启用,如果动画中有运动,动画中的运动会换算到根节点中,根节点会发生运动。(通常用于人物/动物的运动动画) Update Mode 设置Animator更新的时机以及timescale的设置。 Normal Animator按正常的方式更新(随着Update调用更新,timescale减小时,动画播放也会减慢,timescale的具体含义和用法后续会详解)Animate Physics Animator会按照物理系统的频率更新(根据FixedUpdate调用更新,后续会详解),适用于物理交互,例如角色加上了物理属性可以推动周围的其他物体。Unscaled Time 根据Update调用更新,无视timescale。一般用于UI界面,当你使用timescale暂停游戏时,界面保持正常动画。Culling Mode 裁剪模式 Always Animate 动画一直运行,即使物体在屏幕外被裁剪掉并没有渲染Cull Update Transforms 当物体不可见时,禁用Retarget、IK、Transforms的更新(后续动画进阶模块会细讲)Cull Completely 当物体不可见时,完全禁用动画Animator ControllerAnimator Controller是Animator组件必须的资源,这种资源以文件的形式存储在工程中,文件内存储了动画的各种状态以及状态之间的切换规则。 通常一个物体上有不止一段动画,使用Animator Controller可以很容易地管理各段动画以及动画之间的切换。比如角色身上有走、跑、跳、蹲的动画,使用Animator Controller可以很容易管理它们。不过,即使只有一段动画,仍然需要给动画物体添加Animator组件才能播放动画。 大智之前讲过可以使用PlayableAPI绕过Animator Controller来播放动画,感兴趣的话可以去看一下 Animator Controller中使用了一种叫State Machine(状态机)的技术来管理状态以及状态之间的切换。 状态机由State(状态)和Transition(转换)组成。State代表一个状态,在Animator Controller中一个State可以包含一段动画、一个子状态机或一个混合树(后面会细讲)。Transition用来设置状态之间的切换条件,一般会有一个或多个条件,用于从一个状态切换到另一个状态。 在Animator窗口中,可以可视化看到State以及Transition。 创建Animator Controller创建Animator Controller资源有如下几种方式: 在Unity中创建Animation Clip时,如果选中的GameObject上没有Animator组件,会自动添加Animator组件并在工程中创建一个Animator Controller文件(和Animation Clip文件同目录)。将任意Animation Clip拖到一个物体上时,如果拖到的物体上没有Animator组件,会自动添加Animator组件并在工程中创建一个Animator Controller文件(和Animation Clip文件同目录)。可以在Project窗口中手动创建Animator Controller文件,如下图所示:双击Animator Controller文件,可以打开Animator窗口,编辑该文件。 今天我们先简单学习一下如何将导入的动画播放出来,后续的动画进阶模块会更详细讲解Animator Controller中的高级功能。 在Project窗口中直接创建Animator Controller时,其中是不包含任何动画的。如下图所示: 图中包含三个节点: Entry 入口。动画状态机会从这个节点开始,根据Transition进入一个默认State。 Any State 任意状态。用于从任意状态转换到特定状态。比如射击类游戏中,如果被子弹打中后,不管当前处于什么状态,都会倒地死亡。 Exit 退出状态机。一般用于嵌套的状态机的退出(后面动画进阶模块会讲)。 添加状态可以在空白处右键添加Empty State,也可以将Animation Clip文件拖到Animator窗口中添加一个State。 如果当前在Project窗口选中了一个Animation Clip,也可以通过上图的From Selected Clip创建一个State,不过还是直接将Clip拖到Animator中创建State更简单,如下图所示。 第一个创建的State默认是橘黄色的,代表是默认状态。有一条黄色的箭头从Entry指向橘黄色的State。Animator组件会在一开始播放New State,如果New State中有动画,也会播放对应的动画。 这时候如果你Play这个场景的话,设个物体就会播放默认State的动画。 State设置每个State可以包含一段Animation Clip,处于该State时Animator组件所在的物体会播放该动画。选中一个State时,在Inspector中可以看到如下内容: Motion 可以设置一个Animation Clip,如果是从Animation Clip创建的动画,这里应该已经有动画了,你也可以从工程中选择动画。 Speed 动画的播放速度 Multiplier 乘数,可以使用一个参数来控制动画的播放速度,动画最终的播放速度会是Speed * Multiplier。后面会讲解Animator的参数以及如何在代码中控制参数。 Normalized Time 单位化时间,范围是0-1,需要使用参数控制。 Mirror 镜像动画。也可以使用一个参数控制。 Cycle Offset 循环偏移量。可以用来同步循环的动画。偏移量使用的是单位化时间,范围是0-1。也可以使用参数来控制。 Foot IK 只用于人形动画。角色的脚是否使用反向动力学。 Write Defaults 是否初始化该State没有用到的参数为默认值。 Transitions 该状态参与的状态转换。下面会细讲。 Parameters 参数上面我们提到了参数的概念,那么参数是什么呢? Animator Controller中的参数可以作为控制transition切换的条件,也可以控制上面可以参数化的属性比如State中的几个属性。 Animator Controller的参数可以通过代码进行控制,进而控制整个Animator状态机的运转。 参数共有4种类型: Int 整数类型Float 浮点数(小数)类型Bool true或false(真或者假,用于逻辑判断),界面上显示为复选框Trigger 触发器,与Bool有点类似,但是transition在使用这个参数后会被自动设置为false状态。界面上显示为一个圆形按钮。TransitionTransition代表状态之间的切换条件,一般会有一个或多个条件,用于从一个状态切换到另一个状态。 添加Transition在一个State上右键,在弹出菜单中选择Make Transition,可以创建一个到其他State的Transition。 点击代表Transition的箭头,可以在Inspector上看到这条Transition的具体情况。选中Transition的源State(从哪个State出发),也可以在State的Inspector中看到这条Transition的具体信息。 Transitions 显示当前选中的Transition。后面有两个复选框包括Solo和Mute。 Solo 如果两个State之间有多条Transition,勾选这个选项后,只有选中Solo的Transition生效。其他Transition会被禁用。Name Field 名称框。如上图所示,可以给Transition命名,用于区分两个State之间的多个Transition时非常有用。 Has Exit Time 是否有退出时间条件。退出时间是一种特殊的transition条件,它没有依赖参数(下面会讲),而是根据设置的退出时间点作为条件进行状态转换。 Settings transition的一些参数设置。 Exit Time 如果勾选了Has Exit Time,该参数是可以设置的,设置动画退出的单位化时间。例如设置为0.75,代表动画播放到75%时为true,如果没有其他条件,会直接切换到下一个State。如果exit time小于1,那么state每次循环到对应位置的时候(不管动画是否设置为循环,state总是循环的),该条件都会为true。比如第一次播放到75%,第二次播放到75%……时退出条件都会为true。如果exit time大于1,该条件只会检测一次。比如exit time为3.5,state的动画会在循环3次后,在播放到第4次的50%时为true。Fixed Duration 勾选时,下方Transition Duration参数的单位是秒,不勾选时,参数会作为一个百分比。Transition Duration transition的过渡时间。两个状态在转换时,一般不会瞬间从一个状态转换到另一个状态,而是会经过平滑混合,这个属性就是设置了平滑混合的时间。可以从下图的两个蓝色箭头看出转换的时间。上面的参数不仅可以手动修改数值,也可以通过Transition图预览、修改。 一个Transition可以有一个条件,也可以有多个条件,甚至没有条件。 如果Conditions中没有条件,但是勾选了Has exit time,那么exit time会被作为state退出的条件,到达exit time时,会切换到下一个state。 如果有一个或多个条件,需要同时满足这些条件才能切换下一个state。 一个条件可以是: 相等/不相等判断,一个参数等于/不等于一个常量时为true(int,float,bool类型参数)比较判断,一个参数与一个常量的比较结果(int,float类型参数)触发器,触发器激活时为true如果Has Exit Time勾选了,并且transition还有一个或多个条件,那么transition需要同时满足到达exit time同时条件全为true,才会切换到下一个state。 一个transition至少要有一个条件(Has Exit Time可以作为一个条件),否则transition会被忽略。 【选读】Transition Interruption之前我们提到了Interruption Source和Ordered Interruption 这两个参数可以用来控制transition的打断。那么究竟什么是transition打断呢? 一般情况下,动画系统的transition是不能打断的:一旦transition开始从一个state切换到另一个state,没有打断的方法。就像乘坐跨大西洋航班的乘客一样,你舒适地坐在座位上,直到到达目的地,无法改变主意。对于大多数用户来说,这很好。 但是如果你需要对transition进行更多控制,可以通过多种方式配置动画系统来满足需求。如果你对目前的目的地不满意,你可以跳进飞行员的座位,在飞行途中改变计划。这能带来更灵活的动画控制,但也很有可能迷失在复杂的打断中。 我们通过几个例子来深入探索一下打断。从一个相当简单的状态机开始,这个状态机具有四个状态,标记为A到D,并且使用trigger作为每个transition的条件。 默认情况下,当A到B的切换触发后,状态机开始切换到B,在切换到B之前无法被改变。但是,如果将A->B的transition的interruption source属性从None切换到Current State,A到B的切换就可以被A上的一些触发器中断。 为什么只有一些呢?因为Ordered Interruption属性默认也会被勾选。这意味着只有优先级大于当前的transition才能打断。选中State A,在Inspector中查看,我们看到A -> C的优先级高于 A -> B,那也意味着只有A -> C能打断A -> B的转换。 如果我们激活A->B的trigger,然后立马激活A->D的trigger,A到B的transition不会被打断。但是,如果我们激活A->B的trigger,然后立马激活A->C的trigger,A到B的transition会被打断,转而切换到C。 在动画系统内部,会记录下被打断时的动画的状态,然后从打断的状态混合到新的目标动画。 如果不勾选Ordered Interruption属性,会发生什么情况呢?A->C 和 A->D 都能打断 A -> B 的transition了。但是,如果在同一帧激活了A->C和A->D的trigger,A->C仍然会优先激活因为A->C的优先级更高。 如果将A -> B的interruption source属性改为Next State,也就是下一个状态。A->C 和 A->D就不能打断A -> B了。如果我们激活A->B的trigger,然后立马激活B->D的trigger,A到B的transition会被打断,转而切换到D。 B上的Transition的顺序也有影响。但是这时候Ordered Interruption属性就无法勾选了(因为A -> B是在State A上不在State B上,不参与B的排序)。B上transition的顺序会决定同时触发时,会使用哪一个transition。例如下图的排序,如果B->D 和B->C在同一帧被触发,B->D的transition会被执行。 如果想完整控制,我们可以设置interruption source属性为Current State Then Next State或Next State Then Current State。设置为这两个值时,State A和State B上的transition都会被考虑在内。例如设置如下,选中了Current State Then Next State: 如果A到B切换时,同时激活的A->C, A->D, B->C和B->D,会发生什么情况? 如果选中了Ordered Interruption,那么首先可以忽略A->D(因为比A->B)的优先级低。然后先考虑Current State A,那么A->C会胜出,甚至不用考虑Next State B了。 如果同样的配置,只激活了B->C 和 B->D,那么B->D会胜出,因为B->D的优先级比B->C更高。 小结 上面我们只使用了A->B一种情况作为例子进行了讲解,其他的中断都是类似的,只需要根据他们自身的规则即可。 有一点很重要需要记住的是:不管打断发生了几次,只要transition没有完成,source state会一直不会变。比如A->B被B->C打断,又被C->D打断,transition未完成前source state会一直是A。Animator.GetCurrentAnimatorStateInfo()也会返回State A。 简而言之,transition中断功能很强大,并提供了很大的灵活性,但会变得非常混乱。因此,合理地使用transition中断,而且一定要在编辑器中多进行测试。 总结今天讲了Animator组件,希望你能记住一下几点: 如果把Animation Clip比作是一段视频的话,那么Animator就是一个视频播放器,用来控制多段视频的播放、切换等等。Animator Controller就是一个剧本,用来指导视频播放器如何播放多段视频。今日思考题大智:“导入Standard Assets中的Character包,看看里面的Animator Controller是如何设置的。” 小新:“好嘞~”
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