Unity 中的Animation Rigging资源包

Unity 2019.1正式版中加入了全新的Animation Rigging资源包，目前该资源包为预览版本。本文将介绍Animation Rigging资源包以及使用示例。

Animation Rigging资源包可以在运行时给动画骨架设置程序化动作。你可以使用一组预定义的动画约束，为角色手动构建控制绑定层级，或使用C#代码开发自定义约束，这将帮助你在游戏中实现强大的功能，例如：世界交互，骨架变形绑定和基于物理的次级动画。

安装资源包

请通过资源包管理器在Unity项目中安装Animation Rigging资源包。安装时，在资源包管理器的Advanced标签选择Show Preview Packages。

Animation Rigging资源包的页面包含文档链接并提供了示例内容，帮助开发者学习使用该资源包。

这是面向Unity 2019.1发布的首个预览版资源包，开发者也可以尝试使用面向Unity 2019.2 Beta的新版本。通过使用新版本，开发者可以使用动画窗口，通过实时反馈来制作自定义约束动画。

请注意：该资源包的功能会随着版本更新而变化。请确保资源包能够满足实际的开发需求，反馈给我们资源包的使用效果，你将有机会影响资源包未来的开发过程。

Animation Rigging介绍

Animation Rigging资源包提供绑定约束库，你可以使用它在运行时创建程序化动作，这通常称为运行时绑定。约束在被称为Rigs的分组中设置，在资源的Animator根对象上的Rig Builder组件中结合。

约束可以在游戏时通过动画骨架实现强大的功能，例如：世界交互功能，角色的手交互物品，或在游戏世界瞄准目标。

通过使用针对骨架变形绑定的程序化控制骨骼，可以获得更高质量的绑定效果，例如：蒙皮网格角色上肩膀和手腕的扭动矫正。我们还有基于物理的约束，可用于角色绑定上的动态次级动画。

Bone Renderer组件

查看和交互场景视图中的骨架，对于在Unity编辑器中使用绑定会很有帮助。我们增加了Bone Renderer组件，它让你可以添加Transform列表，并可视化的展示列表的内容。

使用多个Bone Renderer组件有助于组织骨架的各个部分。下面示例中，同一角色拥有多个Bone Renderer组件，因此身体，手指和弯曲骨骼可以有各自的展示风格，这有助于方便不同的艺术家工作流程，例如：绑定设置，关键帧处理和游戏玩法的调试。

Rig Builder组件和Rigs组件

下面是设置角色上Rig绑定的步骤：

1. 我们添加Rig Builder组件到Animator根对象上，即附带Animator组件的对象，通常该对象的Transform是绑定层级顶部的Transform。
2. 我们创建一个新的子对象，在该对象上添加Rig组件。
3. 最后将Rig绑定对象指定到Rig Builder组件上的Rig Layers列表。

这是最简短的有效绑定设置过程。在此后的步骤中，我们会添加约束。

Rig Builder组件的优点在于：Rig Layers列表允许显示多个绑定，有助于创建可以在游戏时开启和关闭的特别行为。

为了使该组件更加实用，每个Rig绑定都有自己的权重值，因此Rig绑定可以和其它Rig绑定混合。

Rig Constraints绑定约束

Rig Constraints绑定约束是组合绑定的基础部分，用于在运行时生成程序化动作。绑定约束旨在实现模块化及通用性，从而使它们能够以不同的方法结合起来，解决运行时动画游戏设计的需求。

下图是该资源包提供的绑定约束列表。

下面是设置Rig Constraint绑定约束的步骤，我们在示例中使用了TwoBoneIK Constraint。

首先给Rig对象添加一个子对象。

给子对象添加TwoBoneIK Constraint组件。

指定骨骼和效应器到TwoBoneIK Constraint组件。

最后按下Play按钮时，我们可以看到约束在运行时的效果。

绑定约束示例

开始学习Rig Constraints绑定约束使用的最佳方法是查看资源包中提供的示例。

在资源包管理器中，点击Import in project按钮可以把示例内容导入到项目中，每种约束都提供了一个场景用于展示使用方法。

游戏示例

运行时绑定过程发生在游戏期间，为了测试使用效果，我们使用一些现有的Unity示例内容，创建了一个简单的游戏原型。

我们实现了基础的玩家控制，使用Animation Rigging资源包轻松实现有趣的游戏机制。下图展示了效果。

功能详解

下面我们将介绍每个功能，帮助你了解制作运行时绑定的方法。

骨架变形绑定

忍者角色的骨架已经设置好弯曲骨骼和蒙皮权重以供使用，在Unity中，我们增加了TwistCorrection约束来处理手臂和双腿的变形效果。

下图展示禁用这些约束的效果。通过应用弯曲矫正功能，运动效果会感觉更加自然，就像真实的身体和服装一样。

垂直瞄准绑定：飞镖

忍者需要能够以360度的任意角度瞄准并投出的飞镖。我们首先添加一些新虚拟骨骼到忍者骨架上。

我们会添加新的Transform到骨架层级，然后使用预制件保存虚拟骨骼。虚拟骨骼可以像其它骨骼一样用来制作动画，因为虚拟骨骼仅在需要的动画剪辑有关键帧，所以它们可以看作是虚拟的，从而在不需要虚拟骨骼的时候节省内存。

然后，添加TwoBoneIK Constraint组件到左臂，并设置虚拟骨骼为IK目标。IK目标会在投飞镖的新动画剪辑中处理，该剪辑在忍者的Animator State Machine设为替换图层，按下按键时会激活该图层和垂直瞄准绑定。

最后，我们制作了1D Blend Tree，用于驱动Aim Vertical虚拟骨骼，它是IK目标的父对象。1D Blend Tree由玩家输入控制，即游戏手柄控制器上左侧拇指摇杆的垂直轴。

因此，该动画图层覆盖在忍者播放的其它动画之上。该动画图层总是有效，无论忍者是在奔跑、跳跃、蹲下或甚至用刀进行攻击时，他都可以立即扔出飞镖。

垂直瞄准绑定：武士刀

忍者的武士刀也需要可以垂直地瞄准，从而击中地面或空中的目标。我们基于飞镖绑定制作武士刀的绑定，武士刀使用了相同的1D Blend Tree控制瞄准过程。

刀的动画增加了新的要素：水平角度。水平瞄准呈完美的直线非常重要，这会使刀的尾迹效果看起来平滑。

仅仅使用骨架动画很难使它看起来呈直线运动，因为即使姿势是完美的，在子帧数也经常会有瑕疵，原因在于手臂的FK骨骼链的插补解算方式。最好的解决方法是使用Multi-Aim Constraint多重瞄准约束。

我们设置了一个新虚拟骨骼，使它在武士刀之前移动，然后指定虚拟骨骼为Multi-Aim Constraint的目标。该组件的源对象是右手抓握的骨骼部分，即武士刀模型的父对象。

然后，我们添加另一个虚拟骨骼作为瞄准目标的父对象，使用Position Constraint位置约束来使它的中心在忍者的胸部。

最后，我们打开挥舞武士刀的动画剪辑，添加用于旋转瞄准目标父对象的关键帧，使关键帧和手臂的动作同步。

结果是Multi-Aim Constraint会矫正刀水平旋转弧度的瑕疵。在动画变慢并添加下图中的粒子效果后，刀的砍击动作总是笔直而逼真的。

熟悉的蝴蝶绑定

下面示例展示Rig Constraints绑定约束如何帮助我们制作跟随角色。

我们使用DampedTransform Constraint，从而让蝴蝶跟随忍者预制件内的目标Transform。蝴蝶使用了Multi-Aim Constraint来实现聚光灯效果，无论忍者走到何处，聚光灯总是照着忍者前方的目标。

蝴蝶模型是《Unity 2018.3 Shader Graph着色器视图新功能：Lit Master Node》中展示的相同模型。蝴蝶会给忍者提供升级效果和特殊攻击。更重要的是，在忍者穿行于超大城市时，蝴蝶会伴随着忍者。

开发者可以创作各种炫酷的游戏机制，而Animation Rigging资源包会使实现方法变得简单。

起重机示例

动画绑定约束既可以用于角色，也可以用于其它对象。在起重机示例中，我们使用约束来创建未来风格的起重机绑定，目标是创建出完全由输入和运行时约束驱使的绑定。

起重机示例中没有动画剪辑，因为所有动作都来自二个手柄摇杆的输入，其中有一个按钮用于夹住和松开集装箱。

起重机的操控方法如下表所示。

ControlRig控制绑定

本示例中，我们使用了创建二个绑定的方法。

首先是ControlRig，在动画流即ControlRig中，输入和解算理想的结果，ControlRig会模仿模型层级。

绑定的红色部分表示输入或理想目标，而绿色部分表示实际或当前的结果。

DeformRig变形绑定

第二个是DeformRig变形绑定，它会取得ControlRig的最终结果，给它应用模型层级和活塞二阶运动。绑定的最终结果会应用到场景的模型或关节。

绑定结构

通过使用简单的脚本和Rig Transform组件，起重机的输入会驱使绑定效应器，使它得到合适的场景或输入评估，然后这些输入会衰减到第二个效应器。包括集装箱旋转和夹钳在内的其余效应器是衰减结果的子对象。

在起重机示例中，ControlRig使用15个约束：Damp约束用于输入，2BoneIK用于起重臂，多个约束用于夹钳和集装箱的释放。DeformRig使用了简单的约束列表：Multi-Aim和Multi-Position约束用于活塞，Multi-Parent Constraints用于绑定到模型的重新映射过程。

起重机示例还可以使用多种绑定方法，实现相同或类似的结果。请记住，绑定层级即场景内的游戏对象顺序，控制着约束作用的顺序。在这类情况中，绑定层级非常重要，特定约束需要以特别顺序发挥作用。

小结

本文为你介绍了Animation Rigging资源包以及使用示例，我们希望可以帮助你理解如何管理输入，Rig Transform和不同类型的绑定及约束。

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作者：直线网
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出处： bilibili