Unity官方Animator经典学习范例MecanimGDC2013学习笔记

一.准备
想做动作表现的游戏，就需要多了解Mecanim。Mecanim最近一直没有跟新，只是后来加了个额外的Playable。因此看这个示例并不过时，应该能比较全面的了解。
（1）把官方关于Mecanim的文档先大概看一遍
https://docs.unity.cn/cn/current/Manual/AnimationOverview.html
（2）去b站看下这个教学视频对Mecanim有个初步的了解
https://www.bilibili.com/video/BV1Mx411d7CY?p=11&spm_id_from=pageDriverhttps://www.bilibili.com/video/BV1Mx411d7CY?p=11&spm_id_from=pageDriver
（3）去AssetStore下载MecanimGDC2013

二 Animator相关

1.Animator.MatchTarget
在Action.cs中处理在地上滑动(slider)和跳过障碍(vault)时用到。这个函数主要是解决在某些动画在执行时候会穿模的问题。相当于提供Unity提供这样一个函数来让程序根据情况来自己调整

public void MatchTarget (Vector3 matchPosition, Quaternion matchRotation, AvatarTarget targetBodyPart, MatchTargetWeightMask weightMask, float startNormalizedTime, float targetNormalizedTime= 1);

第一，二个参数值要匹配的位置和旋转，第三个参数可以指定部位，第四个参数名的是XXWeightMask，如名，又是mask又是weight，分别是针对位置的x,y,z和旋转，实际上是4个权重。
最后两个参数，他是可以指定到动画中某一段时间的，这个需要自己预先和美术的同学沟通好。
推荐几篇文章给大家
http://www.manongjc.com/article/112632.html
https://www.cnblogs.com/chongxin/p/4104441.html
https://blog.csdn.net/qq_27361571/article/details/53307366

2.Animator.SetFloat(int id, float value, float dampTime, float deltaTime)
这是一系列函数，修改事先定义好的参数，我只是拿这个函数举例。大家见的比较多的是
整形参数 = Animator.StringToHash("参数名称");
然后Animator.SetFloat(int id, float value)这类参数。就是三个参数的SetXX，那后面两个参数是什么呢？
官方文档上对后面两个参数的解释

dampTime	阻尼器总时间。
deltaTime	给予阻尼器的增量时间。

看来是这个参数设置也可以有一个过程。
示例中Locomotion.cs是这么用的

        m_Animator.SetFloat(m_SpeedId, speed, speedDampTime, Time.deltaTime);m_Animator.SetFloat(m_AgularSpeedId, angularSpeed, angularSpeedDampTime, Time.deltaTime);m_Animator.SetFloat(m_DirectionId, direction, directionDampTime, Time.deltaTime);

但是Animator.SetBool是没有后面两个参数的版本的。为什么？因为所谓有个过程，其实是做插值，并不是一下就设置成目标值。那bool的插值是什么？bool应该是没有插值。

3.通过Locomotion.cs了解几个API

        AnimatorStateInfo state = m_Animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0);bool inTransition = m_Animator.IsInTransition(0);bool inIdle = state.IsName("Locomotion.Idle");bool inTurn = state.IsName("Locomotion.TurnOnSpot");bool inRun = state.IsName("Locomotion.Run");

Animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0);获取指定层的动画信息，这个0就是第一层
Animator.IsInTransition(0) 是否在指定层上转换过度，就是一个动画状态机中从一个状态转到另一个状态的过程中
state.IsName("Locomotion.Idle"); 是否在执行动画状态机的某状态，就是是否在执行如果没有混合树的话就是某动画。

4.MonoBehaviour.OnAnimatorMove()
这个函数的作用是如果你想用动画的跟运动，但根运动中又没有你想要的移动方式的情况下去处理移动。比如跑步这个动作中，有轻微的旋转（这是你想要的），然后你要在自己的代码中加上移动。就写在这个函数中。因为只要你用了根运动，就没有直接进行位移操作。
这个官网文档
https://docs.unity3d.com/cn/current/ScriptReference/MonoBehaviour.OnAnimatorMove.html
这里有其他网友遇到的一个坑
https://blog.csdn.net/qq_36584063/article/details/78380394

在这个示例中玩家（perfab Player）是用的跟运动，但OnAnimatorMove是空的。npc(小熊prefab NPC)是用了这个的NPC_ShootPlayer.cs

5.IK
简单概括IK就是子节点驱动父节点的一种动画方式，而一般的动画都是前向动画，是父节点驱动子节点。IK的需求出发点是根据目标位置动态调整动画，而这个目标位置常常是未知的，或者说是动态的。其过程是一个解方程的过程。不过Unity已经给我们做好了，并且IK需要动画师那边要预先对美术资源进行处理，也就是动画在美术那边制作的时候也要预先支持IK.
可以推荐这两篇
https://blog.csdn.net/huang9012/article/details/18183437
https://blog.csdn.net/zhenghongzhi6/article/details/82851617
在Unity中除了要Layer的设置勾选上IK Pass之外，主要要处理有几对API
Animator.SetIKPositionWeight
Animator.SetIKPosition
Animator.bodyPosition

Animator.SetIKRotationWeight
Animator.SetIKRotation
Animator.bodyRotation

Animator.SetLookAtWeight
Animator.SetLookAtPosition

这些API一般都写在MonoBehaviour的OnAnimatorIK(int layerIndex)函数中，具体看这几个API的说明文档。我看SetIKXXWeght倒不是强制的，但SetIKXX应该是强制的。这里的权重值是控制的模型到目标的过度，这也是API给大家开放的自由度。在Mecanim中，权重应该会多次提到。
IK的旋转（SetIKRotation）和位置（SetIKPosition）支持左右手，脚四个部位（见系统定义的AvatarIKGoal）。

 //// 摘要://     IK Goal.public enum AvatarIKGoal{//// 摘要://     The left foot.LeftFoot = 0,//// 摘要://     The right foot.RightFoot = 1,//// 摘要://     The left hand.LeftHand = 2,//// 摘要://     The right hand.RightHand = 3}

SetLookAtPosition支持头，身体，眼睛三个部位。SetLookAtPosition本质上也是一种旋转的处理，主要还是还是需求。在本示例中LookAhead.cs和Bazooka.cs中都有OnAnimatorIK的处理。
SetLookAtWeight的前四个参数都是权重值，第一个是全局权重，后面三个是头，身体，眼睛的权重，最后一个参数是(0-1) 0.0 表示角色在运动时完全不受限制，1.0 表示角色被完全固定（无法执行 LookAt），0.5 表示角色能够移动可能范围的一半（180 度）。
Mecanim确实有很多权重的概念，我的理解是Animator的设计目标（或者说存在的价值）之于Animation绝不仅仅是多了动画状态机的概念。这里有很多动画融合的概念，很多API都有权重的参数，我估计其内部实现是去做各种插值，为的是更流畅平滑的动画。

public void SetLookAtWeight (float weight, float bodyWeight= 0.0f, float headWeight= 1.0f, float eyesWeight= 0.0f, float clampWeight= 0.5f);

这里贴上示例中的代码。首先可以通过OnAnimatorIK的layer参数是可以指定层的，再次可以通过Animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(a).IsName(b) 更具体的针对某一个状态。这个代码是在HoldLog时旋转的位置的权重都是1，也就是全过度到目标。
那其实我们也可以写程只在某状态中设置。

    void OnAnimatorIK(int layerIndex){if(!enabled) return;if (layerIndex == 2) // do the log holding on the last layer, since LookAt is done in previous layer{float ikWeight =  m_Animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(2).IsName("HoldLog.HoldLog") ? 1 : 0;if (leftHandle != null){m_Animator.SetIKPosition(AvatarIKGoal.LeftHand, leftHandle.transform.position);m_Animator.SetIKRotation(AvatarIKGoal.LeftHand, leftHandle.transform.rotation);m_Animator.SetIKPositionWeight(AvatarIKGoal.LeftHand, ikWeight);m_Animator.SetIKRotationWeight(AvatarIKGoal.LeftHand, ikWeight);}if (rightHandle != null){m_Animator.SetIKPosition(AvatarIKGoal.RightHand, rightHandle.transform.position);m_Animator.SetIKRotation(AvatarIKGoal.RightHand, rightHandle.transform.rotation);m_Animator.SetIKPositionWeight(AvatarIKGoal.RightHand, ikWeight);m_Animator.SetIKRotationWeight(AvatarIKGoal.RightHand, ikWeight);}}}

其实就需求来说，IK与MatchTarget有相同的地方，都是要根据目标来自身模型Avatar的指定部位，指定权重。其实就达到的效果来说IK和MarchTarget是类似的，但内部实现的方式不一样。
MatchTarget实现从一段时间区域内，一个点到另一个点匹配的过程【其中一个点可以是人物模型的枚举】；IK动画用于直接将手或脚与某点的匹配【没有过程这一说】

6.分层(Animation Layers)
Animator实际上是一个状态机的实现，并且是一个可视化的编辑。根据状态机的理论，在同一时刻只能执行一个状态机中的一个状态。如果要用状态机实现同一个时刻执行多个状态怎么办？答案就是多层状态机。而Animator的分层就是多层状态机。当然也可以不用状态机去用行为树，有机会我会写一些关于状态机和行为树的文章。那回到Animator，如果我们想实现跑步中开枪（跑步和开枪在同一时刻，不是跑着停下来开枪），这就可以通过分层来实现。同样，也能通过权重指定两层之间的混合程度，也能指定层上影响身体的部位。比如开枪这一层，角色身体的下半部分其实是无关的。类似的还有跑步中招手，招手时与下半身无关。
关于分层可以看看我另外一篇文章https://blog.csdn.net/wuming2016/article/details/88395907
这里还有一篇网友的 https://www.cnblogs.com/hammerc/p/4832637.html

7.混合树(Blend Tree)
混合树是指在同一个状态下，将多个动画片段融合在一起。比如，当前有一个动画是向跑步的动画，还有两个动画分别是向左跑的动画和向右跑的动画。当角色的运动方向是向前是，就是跑步，当运动方向是向左边，或者向右边时，这时就需要一个融合过程。因为并不是一瞬间方向就突然变化的。而美术这边只给三个动画（其实两个就可以，左右可以只做一个，另一个用镜像），中间的过渡的效果，就需要通过混合树来实现。
在这个例子中，方向是混合树的参数，也是融合的依据。可以给Animator定义一个Float 方向参数Dir，0代表正方向，1代表完全向左，-1代表完全向右。那就可以通过脚本动态改变Dir的值来控制混合树。还记得上面讲的带5个参数的Animator.SetFloat吗？
这就是1D混合树，就是只需要一个参数来控制混合树。
那什么是2D混合树呢？我们再拿上面的例子举例，假设有向后跑的情况，也增加了往左后和往右后两个动画。那这时就需要两个方向参数来控制融合树，一个参数表示向左或者向右，一个参数表示向前或者向后。2D混合树就是用两个参数来控制的混合树。
那有没有3D，4D。。。。的混合树，就是超过2个控制参数以上的混合树呢？答案是有。在Animator里称为直接混合（Direct Blending）。
需要注意的是，混合树中的动画动画长度需要一致，动画的起始姿势需要一致。
也推荐两篇文章
https://blog.csdn.net/Zjl956321111/article/details/107027296
https://www.cnblogs.com/SHOR/p/5764014.html

8.复写（override）重定向（Retargeting ）
两个都是重用动画控制器的。前者类似于程序中的继承，然后再改写不一样的部分。主要用在动画控制器的逻辑完全相同，但用的动画片段不一样的情况。
而重定向是只模型不一样，但动画控制器和动画片段都一样的情况。

9.录制
不知道为什么，现在官网文档的动画章节已经找不到相关介绍了，API里还有，这个示例也有相关代码。以下是我自己的理解
（1）Animator其实是有两个工作模式，一个模式就是我们平时常用的模式，状态机模式，另一个模式就是播放模式，在这个模式下状态机其实是不运转的，只负责播放录制的画面。怎么没有录制模式？其实录制是在状态机模式下开的一个功能。
（2）录制既然做在Animator上，那显然是以挂了Animator的角色为主体进行录制，而不是放在相机上。
（3）虽然录制的结果不能做持久化存储，但就这个功能还是很有用的。比如RTS游戏中做即刻回放功能。当然这只是一种方案，比如还有其他的类似于帧同步的概念记住输入，再运行一遍。
（4）能录多久？这个是以帧为单位的，可以设置，也可以通过脚本控制循环录制。事实上示例就是循环录制。
开始录制
Animator进入状态机模式，
Animator开始录制并设置录制缓冲的帧数

     m_Animator.StopPlayback();m_Animator.StartRecording(FrameCount);

停止录制
Animator停止录制
Animator进入播放模式

     m_Animator.StopRecording();m_Animator.StartPlayback();

播放录制
播放实际上就是指定Animator在录制好的缓冲区中的帧数。所以这个播放的速度完全由我们自己控制。在这个示例中做了快进，快退，也做了拉滑动条的方式进行播放。
下面是几个相关的API.其中Animator.playbackTime就是指定帧数。

     //     Sets the playback position in the recording buffer.public float playbackTime { get; set; }//     Start time of the first frame of the buffer relative to the frame at which StartRecording//     was called.public float recorderStartTime { get; set; }//     End time of the recorded clip relative to when StartRecording was called.public float recorderStopTime { get; set; }

关于这个部分，示例是实现在Recorder.cs中的。
也推荐文章
https://blog.csdn.net/dongfushu7972/article/details/102281146

10.其他还不错的文章
https://blog.csdn.net/tanyu159/article/details/83477587

二其他

1.JoystickToWorld.cs

public class JoystickToWorld
{   public static Vector3 ConvertJoystickToWorldSpace (){       Vector3 direction;          float horizontal = Input.GetAxis ("Horizontal");float vertical = Input.GetAxis ("Vertical");      Vector3 stickDirection = new Vector3 (horizontal, 0, vertical);                                        direction = Camera.main.transform.rotation * stickDirection; // Converts joystick input in Worldspace coordinatesdirection.y = 0; // Kill Zdirection.Normalize ();                return direction;}public static void ComputeSpeedDirection (Transform root, ref float speed, ref float direction){Vector3 worldDirection = ConvertJoystickToWorldSpace ();speed = Mathf.Clamp (worldDirection.magnitude, 0, 1);if (speed > 0.01f) { // dead zoneVector3 axis = Vector3.Cross (root.forward, worldDirection);direction = Vector3.Angle (root.forward, worldDirection) / 180.0f * (axis.y < 0 ? -1 : 1);} else {direction = 0.0f; }}
}

第一个函数是把键盘或者游戏杆的水平方向和垂直方向（其实x,y,z中的z）。
示例中用的是
           float horizontal = Input.GetAxis ("Horizontal");
           float vertical = Input.GetAxis ("Vertical");|
其实还有个鼠标版本
float h = horizontalSpeed * Input.GetAxis("Mouse X");
float v = verticalSpeed * Input.GetAxis("Mouse Y");
关于Input.GetAxis函数参考
  https://docs.unity.cn/cn/current/ScriptReference/Input.GetAxis.html
关于坐标转换
            Vector3 stickDirection = new Vector3 (horizontal, 0, vertical);
            direction = Camera.main.transform.rotation * stickDirection; // Converts joystick input in Worldspace coordinates
这里的转世界座位为什么是用相机的旋转？其实通过相机在世界坐标的选择值转到世界坐标。
求方向 direction
先说明下这个方向算出来是弧度
           speed = Mathf.Clamp (worldDirection.magnitude, 0, 1);
           if (speed > 0.01f) { // dead zone
                   Vector3 axis = Vector3.Cross (root.forward, worldDirection);
                   direction = Vector3.Angle (root.forward, worldDirection) / 180.0f * (axis.y < 0 ? -1 : 1);
           } else {
                   direction = 0.0f;
           }

如果worldDirection.magnitude特别小，小于0.01就认为没有旋转
至于Vector3.Cross (root.forward, worldDirection)，可以记住，点乘法能算出两个向量的的0~180,但不能算出0~360，只有通过叉乘后的y的正负来辅助判断。Vector3.Angle我估计内部是实现是点乘，然后通过反cos函数就是弧度。

2 ThirdPersonCamera.cs
这个一个指定跟踪对象的相机跟随。

public class ThirdPersonCamera : MonoBehaviour
{public float distanceAway;         public float distanceUp;            public float smooth;                // how smooth the camera movement isprivate Vector3 m_TargetPosition;       // the position the camera is trying to be in)Transform follow;void Start(){follow = GameObject.FindWithTag ("Player").transform;    }void LateUpdate (){// setting the target position to be the correct offset from the m_TargetPosition = follow.position + Vector3.up * distanceUp - follow.forward * distanceAway;// making a smooth transition between it's current position and the position it wants to be intransform.position = Vector3.Lerp(transform.position, m_TargetPosition, Time.deltaTime * smooth);// make sure the camera is looking the right way!transform.LookAt(follow);}
}

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