[专栏精选]Unity动画系统的RootMotion

2018-09-17 本文已影响50人洪智

本文节选自洪流学堂公众号专栏《郑洪智的Unity2018课》，未经允许不可转载。

洪流学堂公众号回复专栏，查看更多专栏文章。

“智哥，自从用了混合树来做人物移动，腰不酸腿不疼，思路更清晰了，一口气能写12小时代码！”
“哟，疗效这么好，我看你应该再码12个小时”
“那也没问题，你来看看我做的这个人物的混合树是不是棒极了”

想深入了解大智和小新这对好基友，可以在洪流学堂公众号回复小新了解他们。

小新信心满满地打开混合树，给大智看。

“嗯，这个混合树确实做的不错，比不过你这个角色还不能用啊！”
“怎么不能用了，你看这个走起来不是走的好好的么？”
“你走到那个坡上去试试”

小新操作人物往坡上走，只见直接穿了进去。
“哎？我好像忘了给人物加碰撞了，等我给他加上”

小新给角色加上Collider和Rigidbody组件，再次操作人物往坡上怼过去。
“智哥，你看现在OK了吧?”
“别急，你再下坡看看”
“哎，这怎么不受重力啊，怎么不会掉下去！明明加了刚体组件啊”
“这个是因为动画在控制人物的Y轴，所以才没有掉下去”
“但是我不都设置Apply Root Motion了么，咋还这样呢？”
“那你知道Root Motion到底是什么？”
“那不就是……人物的动画会带动人物移动嘛”
“这只是他的一个表现，这时候你该去好好理解下Root Motion到底是什么了，这个Unity的文档中有，你去好好看一下吧！”
“好嘞”

下面是小新的学习笔记。

Root Motion

首先要分清Body Transform和Root Transform。

Body Transform（身体变换）

Body Transform是角色的质心（重心）。用于Mecanim系统的重定向引擎中来提供稳定的模型移动。身体朝向是角色模型在T姿势下上身和下身朝向的平均值。

Body Transform和朝向存储在Animation Clip中，这两个是Animation Clip中存储的唯二世界空间的曲线，其他的动画曲线都是以相对body transform的形式存储的。

T-Pose T姿势
角色模型的胳膊向外伸直，整个身体呈T字型，一般的角色模型应该为这个姿态。

T-Pose

Root Transform（根变换）

Root Transform是body transform在Y平面上的投影，并且是运行时计算的。每一帧Root Transform的变化实时计算。然后Transform的变化会被应用到GameObject上从而让物体移动。

角色脚下的圆圈代表了Root Transform

调整Root Transform

通过对Animation Clip的设置来控制Body Transform投影到Root Transform的结果。

可以调整的有Root Transform Rotation, Root Transform Position (Y) 和 Root Transform Position (XZ) 。基于设置，Body Transform的部分数值可以转移到Root Transform中。例如你可以选择动画中的Y曲线是Root Motion的一部分，还是Body Transform（pose）的一部分。

Root Transform Rotation

用于设置Root Transform的朝向（旋转）。

Bake into Pose：选中后，角色的朝向会基于body transform（Pose）。Root Orientation会是一个常量，意味着Animation Clip不会旋转这个物体。

只有AnimationClip的开始和结束位置旋转相似的时候，才应该使用这个选项。可以通过右边的绿灯判断。通常用于向前直行的走或跑的动画。

Base Upon：可以设置动画的朝向基于的地方。

Body Orientation：动画会朝向身体正前方。这个设置适用于大多数身体朝前的动画，比如走跑跳。但是如果动画是向左或向右平移的话，会有问题。这时候可以使用下面的Offset来调节角色的朝向。
Original：有的动画师会给动画手动加上旋转，确保动画的朝向正确，这时候可以使用这个选项，一般就不用再手动调整Offset了。

Offset：基于Base Upon的设置，调整偏移量。

Root Transform Position (Y)

用于设置Root Transform位置的Y轴位置。

Bake into Pose：选中后，动画的Y轴的运动会保留在Body Transform（Pose）上。Root Transform的Y轴会是一个常数（不会受动画影响变化），也就是意味着动画不会改变物体位置的Y值。右边有一个绿灯指示动画起始位置和结束位置的高度是否一致，可以看出动画是否适合使用此选项。

大多数的动画应该选中此选项，除了那些会改变物体高度的动画比如跳起、跳下这些动画。

注意：Animator.gravityWeight是由Bake Into Pose position Y控制的。选中时gravityWeight = 1，不选中时gravityWeight = 0。gravityWeight用来在state转换时进行混合。

Base Upon：和Root Transform Rotation设置类似，除了Original 或 Mass Center (Body)选项外，还有一个Feet选项。Feet选项非常适合改变物体高度的动画（不勾选Bake Into Pose）。使用Feet时，Root Transform Position Y会匹配骨骼中脚部的Y位置（更低的那个）。Feet选项可以避免混合或转换时浮空的现象。

Offset：可以设置高度的偏移量。

Root Transform Position (XZ)

用于设置Root Transform位置的XZ轴位置。

Bake Into Pose：通常用于原地不动的动画（动画在XZ轴上的位置为0）。可以用来去除动画循环累计的误差，造成位置的移动。也可以通过设置Based Upon Original来强制使用动画师设置的位置，否则会使用角色的重心作为Root。

Loop Pose

Loop Pose（比如混合树或Transition中的混合）会基于Root Transform。Root Transform在每帧被计算出来后，动画的位置会相对Root Transform。开始帧和结束帧的差别会被计算出来，然后分布到动画的0-100%。完全没看明白，得问大智了

Generic Root Motion

Generic和Humanoid基本是类似的，但是Generic的动画的Root Transform是手动设置的Root Node属性。

“大智，我看完Root Motion的文档了，不过还是有点云里来雾里去的，你能不能用简单的几句话说说设置Root Transform的作用是什么？”
“简单来说，如果不设置Root Transform中的Bake Into Pose，动画中的曲线会影响物体的Root Transform，而勾选了Bake Into Pose以后，动画的曲线就不会影响物体的Root Transform。再直白点说，比如勾选了Root Transform Position (Y)的Bake Into Pose，那动画就不会影响物体的Y轴位置了。对于你遇到的刚体不会掉落的问题，也能解决了。”

“emmm，大概能明白，我还是得去试一试看看不同的效果。第二个问题：什么是重定向？”
“重定向就是把A角色做的动画用到B角色上。如果A和B两个角色的骨骼结构完全一样，那动画可以直接重用。但是如果A和B的骨骼结构不一样，但是是Humanoid类型的，可以使用Unity中的Retargeting系统，这个文档里也有，建议你先去看看。”

“哦，我现在貌似还用不到，等我用到的时候去查一下。最后一个问题哈，Loop Pose的作用是什么？我看了半天也没看明白是什么意思”
“看不明白很正常，文档中那个解释确实有些不太直观。这个作用是，如果一个循环动画的首尾帧有差别，选中这个选项Unity会给你插值，让首尾帧看起来是连贯的，循环起来没有缝隙，但是可能会看起来有些奇怪。不过我们使用的动画，一般动画师都会做成无缝循环的动画，所以这个选项也不经常使用。”
“这么一说我就能明白很多了，看来文档也有不靠谱的时候啊”

总结

“文档有时确实有描述不太准确或者晦涩的时候，这时候就需要你多动手。你看这个知道的‘知’字，左边是矢，也就是箭矢，右边是口，靶子也就是目标。这个字是说：不断地练习，命中目标才是知。所以要多实践。”
“哇，智哥你当个程序员亏了，应该去研究哲学去。”

今日思考题

“我也有此意，哈哈。给你布置个思考题，试下动画加上不同的Root Motion设置以后会有什么不同的效果。”
“收到！我去也！”
“收获别忘了分享出来！也别忘了分享给你学Unity的朋友，也许能够帮到他。”