Timeline深入理解

前言

项目中要使用Timeline去做一套通用的打击动作,就学习一下,本来以为Timeline就是一个编辑窗口,拖拽一下就行了,随着学习的深入,发现Timeline背后还是有很复杂的东西,值得学习一下。

什么是Timeline

一般提到的Timeline是指Timeline编辑窗口,你可以用来创建一个切镜,一套动作序列,音频序列,复杂的粒子特效等等,你可以可视化的编排轨道和clips,并关联场景中的GameObject
在 官方手册 上,把TimeLine分为 Timeline AssetTimeline instance

Timeline Asset: 就是保存在工程中的一种资源,里面包含轨道,clips,录制的动画等数据,它没有与任何GameObject相关联,Timeline编辑器编辑的就是TimelineAsset(当然Timeline编辑器中显示的数据并非全部保存到TimelineAsset
Timeline instance:顾名思义就是TimelineAsset的实例化,Timeline instance实例化后,就会与场景相关联,会保存一些GameObject的引用,这些GameObject就会执行TimelineAsset中的动画等信息

Timeline编辑器的使用

Timeline编辑器还是比较强大的,重点在于clip之间的融合,track之间的融合,clip的编排,track的编排,自定义track和clip等等。有人已经把Unity手册里面,关于Timeline编辑器的使用做了翻译,很详细:Unity3D 深入解析Timeline编辑器。

Timeline究竟是什么

上面介绍了Timeline,Timeline编辑器,以及Timeline编辑器的使用。到此为止,你已经可以使用Timeline编辑器做出炫酷复杂的表现。那你有没有考虑过。这背后是什么东西在驱动着Timeline,Timeline究竟是什么?在说这个之前,先讲一下Playable。

引出Playable

随着Timeline使用的深入,你肯定要使用到PlayableTrack 这种轨道类型,它是Timeline内置的轨道类型, 它会让你使用自定义代码文件作为clip,也就是自定义的类型,该类继承自PlayableAsset

[System.Serializable]
public class GradingColorAsset : PlayableAsset
{
    public Color startColor;
    public Color endColor;

    // Factory method that generates a playable based on this asset
    public override Playable CreatePlayable(PlayableGraph graph, GameObject go)
    {
        var playable = ScriptPlayable.Create(graph);
        var postProcessingBehaviour = go.GetComponent();
        var playableBehaviour = playable.GetBehaviour();
        playableBehaviour.postProcessingProfile = postProcessingBehaviour.profile;
        playableBehaviour.startColor = startColor;
        playableBehaviour.endColor = endColor;
        return playable;
    }
}

里面会用到两个类:PlayablePlayableGraph。这两个类是什么呢?我创建的明明是clip,为什么会创建一个Playable?为什么会传入PlayableGraph?要想了解这个,先要搞懂什么是Playables API

Playables API

官方手册对Playables API的解释已经很好了,篇幅不长,我就翻译一下:

Playables API
Playables API是用来创建工具、特效、其他游戏机制,它把数据放在一个树形结构里面,并对数据进行组织和插值。最大的用处就是用来创建PlayableGraph,PlayableGraph允许你去混合,融合,修改多个数据,然后产生单一输出,然后就可以播放此输出。
Playables API目前支持animation, audio 和 scripts。Playables API还提供了通过脚本与动画资源和音频资源进行交互的功能。
尽管Playables API只能用来处理animation, audio 和 scripts。但是它是一个通用的API,也可以用来处理video和其他类型资源
Playable vs Animation
动画系统已经有一个图形类的编辑工具:状态机,但是它只能用来播放动画。而Playables API更加灵活,它可以支持其他类型资源。Playables API还能创建状态机无法实现的图形。这些图表示数据流,表示每个节点获取和产出的内容是什么。另外,每个图不限于只能处理单一类型资源,它可以处理animation, audio, and scripts。
使用Playables API的好处
1.Playables API允许动态动画混合。 这意味着场景中的对象可以提供自己的动画。 例如,武器,箱子和陷阱的动画可以动态添加到PlayableGraph中并使用一定的时间。
2.Playables API使您可以轻松播放单个动画,而无需创建和管理AnimatorController asset所涉及的开销。
3.Playables API允许用户动态创建融合图并直接逐帧控制混合权重。
4.可以在运行时创建PlayableGraph,并根据条件根据需要添加playable节点。 可以使用定制的PlayableGraph来适应当前情况的需求,而不是用一个很大的包含所有情况的图来禁用和启用节点

通过以上的解释,可用从概念上了解一下Playables API和PlayableGraph。
总之:Playables API是一组强大的API,一套创建PlayableGraph的工具,它能让你读取和混合多个数据源。例如:动画、音频等,并通过输出内容进行播放。该系统提供精准的程序控制,它的性能开销较低,并且针对性能进行了优化。

PlayableGraph

PlayableGraph定义了一组 playable输出,这些输出绑定到GameObject或者它的组件上面。同时也定义了一组playable和他们之间的关系,如下图所示:

注:此图中,为了显示的更紧凑,playable节点的名字后缀"playable"被移除了,例如"AnimationClipPlayable"显示为"AnimationClip"

同时PlayableGraph还负责这些playableplayableOutput的生命周期。使用PlayableGraph来创建,连接,销毁这些playable

Playable

PlayableGraph中,有两种类型的节点:

playable类型:是一个C#结构体,实现了IPlayable接口,它用来定义和其他playable的关系。
playableOuput类型::是一个C#结构体,实现了IPlayableOutput 接口,它用来定义PlayableGraph的输出

核心playable:


核心playable

核心playableOuput:


核心playableOuput

playable核心类型和playableOuput核心类型都被定义为结构体,可避免垃圾回收。
所有非抽象的playable都有一个公开静态函数:Create(),该方法创建对应类型的playable。Create()方法的第一参数就是PlayableGraph类型的图,playable创建后自动包含进该图。不同类型的playable可能需要额外的其他参数。
同样所有非抽象的playableOuput也都公开了静态函数:Create()

一个有效的playableOuput应该连接到一个playable。如果playableOuput没有连接到playable,playableOuput什么事情也做不了。把一个playableOuput连接到一个playable,需要使用PlayableOutput.SetSourcePlayable()方法。这个被连接的playable就作为了playable 树的根节点。

PlayableGraph常用的方法:

PlayableGraph.Connect():连接两个playable
PlayableGraph.Create():创建PlayableGraph
PlayableGraph.Play():播放PlayableGraph
PlayableGraph.Stop():停止PlayableGraph
PlayableGraph.Evaluate():评估图中的所有playableOuput,并更新图中的所有连接的Playable。
PlayableGraph.Destroy() :销毁PlayableGraph,必须要手动调用

注:Playable和PlayableOutput没有公开很多方法。但是,“ PlayableExtensions”和“ PlayableOutputExtensions”静态类提供了扩展方法。

Timeline和PlayableGraph的关系

通过上面的解释,应该不难理解Timeline和PlayableGraph的关系,下图可简单表明:

Timeline is a Graph

其实上图的文本说:Timeline is Graph,也不太准确。
准确来说:PlayableDirector会根据TimelineAsset和绑定的对象在运行时生成一个PlayableGraph
当使用Playable API编辑一个复杂的动画序列时,码起来会非常痛苦,也不直观,尤其是动画之间有transition时。
而用Timeline的方式,直观简单,融合更方便,数据与逻辑分离,数据与引用分离,TimelineAsset可以重复使用

总结

Timeline是Playable的包装,用起来直观舒服,扩展起来不要太爽。
当然如果你想高度定制你的动画系统,那还得从Playable下手(一般用不到)。

参考资料

graph-visualizer
探索TimelinePlayableAPI,让Timeline为所欲为
Timeline扩展功能实践指南
Playable API:定制你的动画系统
Timeline marker and everything leading up to it
UnityのTimelineをいくらか理解する

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