Animator Controller的使用以及配合PlayMa

2017-09-03 本文已影响1337人 shimmery

在Unity3D的当前版本中，Animator Controller已经全面取代了原来（大概是4.x版本左右）的Animation系统。

从本质上来说，Animator Controller是一个内置在Unity3D中的，专门用于动画控制的“状态机”，所以学习Animator Controller和学习PlayMaker有一定的共通之处。

从实际的使用场景来说，Animator Controller虽然可以建立复杂的运动逻辑，但其本身并不具备任何交互能力，也就是说我们不能仅使用Animator Controller就达到“控制”目标对象动画的目的，还必须撰写Script（脚本）来操纵Animator Controller中的Parameter（参数）从而真正控制对象的动画。或者，使用PlayMaker来代替C#脚本。

因此，本章内容主要分为三个部分：

从fbx文件中导入或直接在Unity3D中制作动画片段（Animation Clips）
在Animator Controller设计动画逻辑
在PlayMaker中制作交互控制Animator Controller

生成动画片段（Clips）

导入FBX文件中的动画

可以参看文章：为Unity3D创建素材（2）：模型、绑定、动画中的相关内容

FBX中的动画会被识别为动画片段文件（.anim），但存在于FBX中的动画片段不可被编辑，所以如果需要修改或者重复调用这些文件，建议还是Ctrl+D复制一份之后再使用。

另外，FBX中的动画是根据角色的Avatar设置而生成的，因此虽然理论上动画可以重复使用，但其前提是两个角色都使用了相同的Avatar设置。最简便的方法是将所有角色都设置成Humanoid类型的Avatar，这样就可以避免因为Avatar的不同而产生动画映射出错的问题。

比如"Unity-chan!" Model和HQ Fighting Animation FREE这两个素材，虽然都使用了同一个角色模型，骨骼设置也都是一样的，但由于Avatar设置不同，所以个素材中的动画是不能直接共用的，必须将一个修改成另一个的Avatar（比如将HQ Fighting Animation FREE中的所有带Animation的FBX都设置成Humanoid形式）之后才能通用。
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创建动画

简单的动画可以在Unity中直接生成。

从菜单Window -> Animation打开动画面板。如果选择的游戏物体上没有附加任何动画片段，动画面板上应该是这样的：

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点击Create按钮并保存文件，则为该游戏物体创建了一个动画片段（.anim），点击左上方的“录制”按钮可以进入录制状态，也可以理解成进入“自动创建关键帧”的状态。在这个状态中我们对任何参数进行修改，都会自动为这些参数创建动画关键帧，并记录在动画片段中。

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除了Transform组件上的属性，我们还可以手动点击Add Property为该游戏物体上其他组件的可动画参数创建关键帧动画。

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关闭“录制”按钮可以将动画保存起来。一个游戏物体上可以附加有多个动画片段，比如下图中的Cube就是当前正在编辑的动画片段的名称，而点击这个名称则可以切换到其他动画片段或者创建新的动画片段。

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添加了动画片段的游戏物体中会自动添加上Animator组件，并自动附上Controller。要注意的是，下图中的Controller参数中的Cube和上面动画片段的Cube并不是一回事，只是Unity自动创建了相同名称的Controller和动画片段而已。

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双击Cube Controller打开编辑器：

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这是最简单的一个动画逻辑：当被载入时，播放Cube动画。

单击这个橘色的Cube，在Inspector中会显示这个“状态（State）”的详细设置：

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这个状态所调用动画片段（Motion）是“Cube”，播放速度（Speed）是正常1倍速，由于这个动画片段中仅有一个关键帧，所以其实它是不包含任何“动画”的，只不过是一个“姿势”而已。对于Unity3D来说，“姿势（Pose）”和“动画（Animation）”本质上是一样的。

双击这个橘色的Cube会直接选择到Cube动画片段文件：

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下面我们给这个Cube创建一个自动旋转的动画片段：

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这个动画很简单：3秒钟以内，Y轴旋转360度。有几个细节值得留意一下：首先，Transform上的动画关键帧，一加就是加3个（x、y、z），这是因为Unity对于位置数据是作为Vector3类型来处理的；然后，当处于“录制”状态时，Animator组件是处于“不激活”状态的，这样我们才可以在场景视图中观察到所制作的动画。

打开Animator面板，可以看到多出来一个灰色的状态“Rotate”，这就是刚刚制作的旋转动画。如果没有自动出现，可以将Rotate.anim文件拖进来。

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运行游戏时，这个Cube是不会旋转的，因为当前被播放的是Cube动画。

我们可以右键单击Rotate，选择Set as Layer Default State，这样会让Rotate变成初始“状态”，游戏运行时就会自动播放了。

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设计动画逻辑

Animator Controller的基本动画逻辑是：一个游戏物体可以使用任意多个动画片段，每个动画片段都是一个独立的“状态”，而运动的变化则体现为从一个状态到另一个状态的过渡。

比较先进的是，Animator Controller中状态到状态的过渡，可以是“渐变”的，因此运动变化显得非常自然。

用小方块做一个简单的例子

我们先从这个简单的小方块动画开始。

这里我们有两个状态，静止和旋转。我们可以将初始状态依然设置给Cube，然后右键单击Cube，选择Make Transition，然后将箭头指给Rotate状态。

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这个意思是“当Cube状态的动画播放完毕，则过渡到播放Rotate状态的动画”。点击这个连线，可以看到实际的Transition参数：

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从这里可以看到两个动画片段是如何“融合过渡”的（其实跟Maya的Trax Editor，或者Premiere的轨道编辑器挺像的）。

我们可以看到这个过渡并不是一开始就发生了的，而是在Cube状态停留了大概1秒钟的时候才在大概1/4秒的时间内过渡到Rotate状态。

我们可以在这个轨道图上对整个动画过渡进行修改。

不论怎么修改，整个过渡都依然是“自然过渡”，也就是前一个状态播放完毕过渡到下一个状态。除非我们为它提供一个条件（Condition）。

目前的Conditions一栏中是空的，点击小+号添加一个条件，但提示说：“没有任何参数存在”。条件是需要用参数来指挥的。

回到Animator Controller面板，左上方Parameters一栏中点击小+号添加一个新的参数，这里我们选择Bool类型，命名为“Rotate”。

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然后指定这个Rotate参数为刚刚创建的Condition，并设置当Rotate取值为true时，条件成立。

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同理，我们再创建一个从Rotate状态到Cube状态的Transition，并添加一个条件，并设置成当Rotate取值为false时，条件成立。

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运行场景，小方块一直在Cube状态循环，手动点击Rotate参数使其为true，小方块开始旋转。手动修改Rotate参数为false，小方块又停了下来。

目前小方块的旋转和停止都有点“滞后”，这是因为两个Transition中都勾选Has Exit Time选项，这个选项保证必须播放到一定时间才能进行过渡，在有些情况下是需要的，但这个简单例子中却并不需要。

取消这两个勾选，我们就作出了一个非常简单的旋转动画控制逻辑。

将这个场景保存起来。

用Unity-Chan做一个复杂一些的例子

新建场景，导入"Unity-chan!" Model和HQ Fighting Animation FREE这两个素材。

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找到UnityChan -> Models中的unitychan.fbx文件，拖到场景中。建议拖动到Hierarchy面板中松开鼠标，这样会将模型生成在场景原点位置，如果直接拖到场景面板中，则很有可能不在原点位置。

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在Assets文件夹中单击右键创建一个新的Animator Controller资源，命名为UnityChan_AC，并将这个Animator Controller配置文件拖到场景中unitychan物体的Animator组件的Controller参数上去，这就为该角色的Animator指定了一个控制器。

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双击打开UnityChan_AC，目前是没有任何状态的，这是因为这个.fbx文件只是一个模型文件，不包含任何动画，当然也就没有任何“状态”。我们可以在目录：UnityChan -> Animations中找到包含动画数据的.fbx文件，但这些文件的模型贴图都不正确。

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选择某个动画文件，并不能看到正确的动画预览，即便是点击小箭头展开之后选择其中包含的动画数据文件，也只能看到模型不完整的预览动画。这是因为这些动画文件中根本就只有骨骼和面部多边形，并没有身体的模型数据。

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我们可以将场景中的unitychan模型拖动到预览窗口，这样就可以预览到该动画在我们希望的目标模型上的表现了。

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点击预览窗口的播放按钮可以播放动画。

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由于Animations文件夹里面动画很多，我直接利用搜索功能来寻找所需要的动画文件。

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这里是搜索栏，搜索的范围默认是整个Assets文件夹，但可以修改为搜索当前文件夹或者搜索Asset Store；
这里的滑杆拖到最左边是以文件名方式显示，适合同时查看较多的文件对象，拖到最右边是最大的图标显示，适合查看文件对象内容；
这里可以看到当前选择的文件所处的文件夹路径，可以以此判断是否是我们想要的资源，因为有可能在不同的文件夹下有同样名称的资源，比较容易发生混淆；
这种图标就代表了动画数据文件，选择这样的文件可以在预览窗口中预览到动画效果。

WAIT00是我现在所需要的静止动画，其他几个wait动画都过于动感了。

将WAIT00拖动到Animator Controller中，设置为初始状态。运行场景，可以看到角色已经不是T-Pose站立了。如果当前的摄影机角度不适合查看角色模型，可以自行修改一下。

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如果我们使用“idle”作为关键词来搜索，可以搜索到另一个素材包中所包含的Idle动画文件，但这个文件不能直接应用在现在这个角色身上。

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如果强行使用，会得到非常奇怪的效果：

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找到这个Idle动画数据所在的文件：FUCM05_0000_Idle.fbx，修改其导入参数的Animation Type为Humanoid（UnityChan的模型就是用的Humanoid类型），点击Apply应用该修改。

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再次运行场景，这回动画就显示正常了。

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从“站”到“走”到“跑”

下面我想实现这样的一个动画逻辑：角色根据其移动速度自动选择是站立原地不动，还是慢慢行走，或者快速奔跑。这个动画逻辑非常适合使用Animator Controller的Blend Tree来制作。

Blend Tree可以被看作是一个特殊的“状态”。

在Animator Controller面板中点击右键，新建一个Blend Tree，修改状态名称为Localmotion，并设置其为初始状态：

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双击打开Localmotion，可以看到：

默认Blend Type为1D，也就是说当前使用的一维模式，仅使用一个参数来控制动画混合；
自动为我们创建了一个Blend参数，数据类型是Float，同时指定Blend参数为该Blend Tree的控制参数，也就是说，当Blend数值从0~1变化时，角色依次从一个Motion变化到另外的Motion；
当前Motion栏中是空的，需要点击小+号来添加融合的动画片段数据。

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添加3个Motion，出现一个图示表示这3个Motion是如何被混合的。

使用搜索功能搜出WAIT00、WALK00_F、RUN00_F三个clips，分别依次拖到这3个Motion框中。

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Animator Controller中的图示变成下面这个样子：

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拖动Blend滑杆，可以看到后面3个状态依次高亮（高亮表明在融合中的权重较高），且Inspector面板中的图示也相应发生变化。

运行场景，这时拖动滑杆就不是很有作用了，因为这个滑杆并不会影响到真正Blend参数的取值。但我们可以手动修改Blend值来检查动画混合是否正确：

当Blend = 0时，角色播放静止动画；
当Blend = 0.5时，角色播放步行动画；
当Blend = 1时，角色播放跑步动画；
当Blend处于0 ~ 0.5，或者0.5 ~ 1之间时，角色播放的动画是融合的。

跳跃动画

跳跃动画的一般设计逻辑是这样的：当某个按键被触发时，角色动画立刻切换到播放跳跃动画，同时利用动力学或者直接编辑位置属性的方式让角色模型沿Y轴发生上升下降的运动模拟跳跃，然后检测角色是否落地（碰撞体与地面发生接触），如果落地，则立刻切换回行走动画或站立动画。

在Animator Controller中，我们没办法去移动角色或者检测角色是否落地，只能做动画的切换。

回到Base Layer，搜索出JUMP00动画片段，拖到Animator Controller中，修改状态名称为Jump。

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新建一个Bool类型的变量IsJump。

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从Localmotion创建一个Transition指向Jump，再从Jump创建一个Transition指向Localmotion。

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选择从Localmotion指向Jump的Transition，取消Has Exit Time的勾选，并新建一个Condition，设置条件为：IsJump = true。

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同理选择从Jump指向Localmotion的Transition，为其设置条件为：IsJump = false。

这时如果我们运行场景，当手动设置IsJump为true时，角色会马上开始跳跃，然后如果手动设置IsJump为false，角色马上转回运动状态（Blend参数设置为0.5或者1）。

但如果一直处于IsJump = true，Jump动画播放完以后不会自动转换会Localmotion。如果想要自动转换，可以再创建一个从Jump指向Localmotion的Transition，不取消
Has Exit Time的勾选，也不设置任何条件。

运行场景，发现并没有如我们所想的转换动画到Localmotion，而是不断重复Jump动画，我一开始认为这是因为JUMP00动画片段被默认设置为Loop循环播放了，所以我找到JUMP00动画片段所在的JUMP00.fbx文件，发现其Loop Time并没有被勾选。其实关键原因还在于IsJump = true这个设置。Jump跳转回Localmotion之后，因为IsJump依然为true，所以立刻又跳转回Jump了。这不是我们在Animator Controller中能够解决的问题，我们留到后面再解决吧。

受打击动画和死亡动画

这两种动画的逻辑都是在满足特定条件下即激活，但与跳跃动画的实现有一些不同之处。主要表现在受打击和死亡都不需要使用Bool类型的参数来控制，只需要一个“开关”就好了，所以通常使用Trigger类型的参数来进行触发。

新建两个Trigger类型的参数：Hurt、Die。然后搜索DAMAGE00动画片段作为受打击动画。

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这次我们从Any State新建一个Transition到DAMAGE00，设置无退出时间，设置其条件为Hurt（因为是Trigger，所以并无取值，是最方便的一种条件了）。

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然后从DAMAGE00创建一个Transition到Localmotion，使其受打击完毕以后继续返回正常休息或行走姿势。

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大家可以测试一下先让角色跳起再让角色受伤，动画混合得还挺不错的。从Any State开始设置Transition挺方便，但也蛮容易出现奇奇怪怪的混合结果，大家要小心一点。

这两个素材中我都找不到合适的死亡动画，勉强拿DamageDown用用，大家别忘了修改其所在的.fbx文件的Avatar设置，并确保动画的Loop Time未勾选。

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从Any State新建一个Transition到DamageDown，设置无退出时间，设置其条件为Die，这次就不用再设置跳出的Transition了，因为这是死亡状态了嘛。

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这里会有一个小bug，因为既然从Any State都可以过渡到DamageDown，那么从DamageDown本身也可以，所以我们可以一再激活Die Trigger来让角色“死了又死”，不过这个bug很容易在脚本中被修复，这里也暂时不管他。

连击

很多格斗游戏或者动作游戏中都有连击（Combo）的概念，大概意思是如果连续攻击判定成立，角色依次播放不同的攻击动画，以达到华丽的视觉效果。

我们这里也利用Animator Controller做一个简单的连击动画逻辑。

在Animator Controller中单击右键，选择Create Sub-State Machine创建一个“子状态机”，更改名称为“Attack”。

“子状态机”相当于把一个复杂的状态机的一部分“打包”起来，方便我们的设置。

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双击进入Attack，然后搜索出Jab（左轻拳）、Hikick（高踢）、Spinkick（回旋踢）、RISING_P（升龙拳）四个动画片段（都在HQ Fighting Animation FREE素材中），拖到Attack子状态机中。

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新建一个名称为Combo的Bool类型参数，以及一个名称为Attack的Trigger类型参数。

依次建立Jab到Hikick、Hikick到Spinkick、Spinkick到RISING_P以及RISING_P到Jab的Transition，统统设置成有Exit Time，触发条件为Combo = true。

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然后在依次建立从这4个状态到Exit状态的Transition，统统设置成有Exit Time，触发条件为Combo = false。

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这样设置的意思是：如果“连击”条件成立，则依次轮换进行轻拳、高踢、回旋踢、升龙拳四种攻击，否则，就在当前攻击动画完成后进入“退出”状态。

然后返回Base Layer，设置从Localmotion到Attack的Transition，无Exit Time，触发条件为Attack Trigger，同时设置从Attack到Localmotion的Transition，不做任何修改。

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因为Attack子状态机中的所有状态都回归到Exit状态，所以从Attack到Localmotion的Transition显示为灰色，表明是自然过渡。

我们在Attack子状态机中还可以直接设置某个状态往Base Layer中的某个状态的Transition，那就要连接到(Up) Base Layer状态并自行选择目标状态了，我们这次不搞得这么麻烦。
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测试发现，从Localmotion过渡到Jab的时候几乎看不到轻拳攻击的动作，这是因为默认的过渡时间太长，导致出拳动作被“洗”掉了。修改Transition中的动画过渡，让其变得很短就可以了。

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运行场景，设置Blend为0.5，角色开始步行，然后勾上Combo，再激活Attack，角色开始“四连击”，由于这几个动作的动画片段都没有设置成原地动画，所以实际在场景中是有位移的，看起来挺爽快。

取消Combo的勾选，角色回归步行动画。

如果不希望有位移，可以为这几个动画所在的.fbx文件设置Root Motion：在Animation设置中，找到Motion一栏，然后设置Root Motion Node为<Root Transform>，最后点击Apply确认修改。

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控制Animation Controller

准备场景

安装PlayMaker插件；
为场景添加一个地面Plane（10×10×10）；
为unitychan游戏物体添加一个Rigidbody组件，一个Capsule Collider组件，修改参数以适合角色模型；

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使用PlayMaker操控Animator Controller的参数

PlayMaker提供了一系列与Animator Controller有关的Actions：

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我们暂时只关心与Animator参数有关的内容。

为场景中的unitychan添加一个Fsm，改名为AC_Test，我们用这个Fsm来测试一下如何控制Animator Controller的参数，从而操纵角色动画。

在State 1中添加1个Set Animator Float行为，设置使用speed变量来控制Blend参数：

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然后在Variable面板中设置speed变量在Inspector中可见，运行场景，现在就可以在Inspector中通过调整speed变量来控制角色停走跑了。

可以再添加一个Get Axis Vector行为，将方向输入向量储存为axis vector变量，将Magnitude（可以理解为输入向量的长度）储存为magnitude变量。修改Set Animator Float行为的Value参数，改为使用magnitude变量来控制Blend参数值。

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运行场景，现在可以通过“AWSD”或者方向键来操控角色从停到走到跑了。

Get Axis Vector行为我们在设置角色运动控制中用得非常多，具体可以参见 PlayMaker简单实例（2）：角色与摄影机的运动控制一文中的内容。在不做放大的情况下，Magnitude的取值会在0~1.414之间变化，单轴向最大值1，两个轴向一起最大值为1.4左右（2的平方根）。

在State 1中添加一个Get Button Down行为，设置当“Jump”按钮（默认设置是空格键为“Jump”按钮）被按下时，触发事件“Jump”，然后跳转到State 2。然后再添加一个Set Animator Bool行为，设置Animator的IsJump参数值为false。

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在State 2中添加一个Set Animator Bool行为，设置Animator的IsJump参数值为true，然后添加一个Wait行为，设置为等待1.5秒之后触发事件“Landing”，跳转回State 1。

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一些解释：

在State 1中添加Set Animator Bool行为的目的是确保IsJump参数值在State 1中为false，否则不会停止跳跃动画，这也解决了之前Animator Controller设置的一个小bug。

Wait行为中设置1.5秒的原因是Jump动画大概在1.5秒的时候就完成了，这里这样设置可以保证不会连续多次跳跃。更有效的做法是监测碰撞体是否碰到了地面，或者监测Rigidbody的Y轴速度是否大于某个数值（比如0.1）来确保跳跃动画完成时切换状态。

下面是关于攻击的设置。首先在State 1中添加一个Get Key Down行为，设置当F键被按下时，触发事件“Attack”，跳转到State 3，同时在State 1中用Set Animator Bool行为设置Combo参数值为false。

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在State 3中：

使用Set Animator Trigger行为，设置Attack被触发（所以一进入State 3角色就开始攻击）；
同时使用Set Animator Bool行为设置Combo参数值为true，开始连击；
使用Get Key Down行为，设置当F键被按下时，触发事件“Attack”，重新进入State 3；
最后使用Wait行为，设置0.2秒后触发Stop Attack事件，跳转到State 1，结束攻击状态。

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这样做的效果是：如果F键被按得足够频繁（间隔 < 0.2s），则State 3会不停重置，导致Wait行为一直不能累积足够时间来触发Stop Attack事件。

这只是一个非常简陋的逻辑，大家可以自行探索更合理更有效的逻辑思路。

这样，我们就制作了控制角色动作的交互逻辑，下面将这套交互与真正的角色运动结合起来。

删除AC_Test或者使其不激活，为unitychan另建一个Fsm：

在State 1中先设置角色的运动速度：

首先用Get Axis Vector行为获得基于相机视角的方向输入，储存为input axis变量，将Magnitude储存为magnitude变量
用Vector3 Multiply行为将input axis变量放大，倍数参数使用新建的speed变量（设置初始值为6）
用Set Velocity行为给角色添加上运动速度，速度矢量使用input axis，坐标空间选择世界坐标（World），勾选Every Frame选项；
在unitychan的Rigidbody组件中勾选x轴和z轴的旋转约束，避免角色发生“侧翻”。

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然后在State 1中设置角色的面朝方向：

用Get Position行为获得Owner位置my position；
用Vector Operator行为将my Position加上input axis，储存为aim position（这是一个角色指向输入方向的位置）；
用Smooth Look At行为让角色平滑地朝向该位置，并确定Keep Vertical选项被勾选以保持Y轴始终指向天空；
最后使用Set Animator Float行为，设置使用magnitude变量值来控制Blend参数。