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 Asset 和 Timeline 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：Playable，PlayableGraph。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playable和playableOutput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