Mecanim Animator使用详解

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(融合和过渡)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： 

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();
		
		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。