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Unity3D 的 Mecanim 動畫系統可以直接復用 3DS MAX 中制作的動畫文件中的位移,這個就是通過 applyRootMotion 來達成的,我們只需要在使用 Animator 控制動畫播放的同時,設置 Animator 的 applyRootMotion 字段為 True 就 OK 了。

那么怎么來利用這個特性達成我們想要的一些效果呢?這個 applyRootMotion 到底指的是啥呢?

ApplyRootMotion,從字面上理解來看,是『應用根節點的運動』,聽起來貌似像那么一回事??墒俏覀兛梢詮墓俜轿臋n上看到這樣一段話:

The Root Transform is a projection on the Y plane of the Body Transform and is computed at runtime. At every frame, a change in the Root Transform is computed. This change in transform is then applied to the Game Object to make it move.

翻譯過來的意思,應該是這樣的:

根節點的運動變換其實就是整個物體運動變換通過 Y 軸垂直在水平面上的一個投影。根節點的運動變換在動畫的每一幀中都會進行計算。計算出來的根節點變換結果都會應用在播放動畫的對象上,讓該對象按照根節點的運動變換進行移動。

這段話大體的意思就是,RootMotion 這個玩意就是作用于動畫物體在 X 軸和 Z 軸上的位移的,而且這個位移是根據實際播放的動畫中每一幀物體的位移在 X 和 Z 軸上投影計算出來的。

這個特性非常贊特別是對于某些技能動畫,整個動畫是有一定位移的,但是動畫的位移是動作設計師在設計時根據動作需要調出來的,位移是跟動作的幅度直接相關和匹配的。

那么在釋放技能的時候就只需要直接播放動畫,并且應用這個 Root Motion 的特性就可以很好的完成角色在播放攻擊動作的同時進行移動,動作播放完畢之后就在動畫結束幀角色所在的位置,切換為待機動作就 OK 了。

看起來很牛逼的樣子對不對?是的,確實很牛逼。但是還有很多事情需要我們都一一了解以后,我們才能做出我們想要的東西的。

下面我們先岔開一下話題,好好說說這個 Animation Import Settings 中『Animations』Tab 頁中各項設置的作用。

  • Import Animation,勾選這個才可以導入動畫到 Unity 工程中;
  • Bake Animations,這個選項只在使用 Humanoid 動畫并且使用到了 IK 特性的時候才可用;
  • Anim.Compression,這個是關于動畫壓縮選項的,默認會選擇 Keyframe Reduction 這個是『壓縮關鍵幀』,就是 Unity 會自行重采樣動畫的關鍵幀,還有兩個選項『Off 和 Optimal』,一個是關閉動畫壓縮,一個是最優化壓縮(應該是壓縮效率最高,動畫效果失真度可能也較高)
  • 選擇了 Keyframe Reduction 或者 Optimal 壓縮選項,就會有三個用于控制壓縮選項的系數配置, Rotation Error,Position Error 和 Scale Error,這個三個參數默認都是 0.5,越小呢精度就越高也就是說動畫的失真度越小。
  • Clips,這個下面列出了這個 FBX 文件下包含的所有動畫,我們在默認的動畫文件基礎上新建和刪除動畫片段 (Animation Clip),當然每個動畫片段都是可以指定起始幀和結束幀的; 以下的設置都是針對單個動畫片段滴:
    • Loop Time,勾選這個選項之后,如果 Animator 處于播放這個動畫狀態時,在播放完第一遍這個動畫片段之后,會自動循環從起始幀再次開始播放動畫,如此循環往復。如果我們不勾選這個選項,例如 Animator 一直處于播放這個動畫的狀態,那么動畫會定格在動畫的結束幀,直到我們通過 Animator 切換這個 Animator 狀態機的狀態,切換到其他的動畫;
      • Loop Pose 和 Cycle Offset,在勾選了 Loop Time 之后生效的兩個選項,Loop Pose 用于控制動畫循環播放時,從結束幀切換到起始幀時,動畫的動作可以無縫的銜接上,Cycly Offset 就是用于控制循環的時候起始幀偏移用的;
    • Root Transform Rotation,根節點的旋轉信息
      • Bake Into Pose,勾選后會將根節點每一幀的旋轉方向信息烘焙到動畫的骨骼運動中,在整個動畫播放的過程中,根節點的旋轉信息就不會在通過 Root Motion 作用到播放該動畫的 GameObject 上了,這就意味著這個動畫播放的過程中,該物體的 Transform 中的 Rotation 值不會因為動畫中物體做了任何旋轉而發生改變,而是會保持一個恒定的值,和該動畫播放之前的旋轉值保持一致;
      • Based Upon (at Start) 或者 Based Upon,根節點旋轉的參考基準,有兩個選項『Original 和 Root Node Rotation』這兩個分別指的是動畫文件中指定的旋轉值和根節點旋轉信息,其實我更愿意將 Original 理解為動畫中原點的旋轉值,因為在整個動畫播放的過程中,所有骨骼肯定都會有旋轉和位移的變換,但是動畫的原點其實一定都是確定的,這樣理解感覺更簡單也更形象一些,勾選了 Bake Into Pose 之后,就會變成 Based Upon 而不勾選 Bake Into Pose 就會保持為 Based Upon (at Start),這個目前還木有理解為啥;
      • Offset,旋轉角度與參考基準的偏移(以度為單位);
    • Root Transform Position(Y),根節點位移信息(Y 軸)
      • Bake Into Pose,勾選后會將根節點每一幀在垂直 Y 軸方向上的運動信息烘焙到動畫的骨骼運動中,在整個動畫播放的過程中,根節點在 Y 軸方向的所有位移信息不會通過 Root Motion 作用到播放該動畫的 GameObject 上,這就意味著我們在場景中看到物體在 Y 軸上有位移,例如向上或者向下移動,但是該物體的 Transform 中的 Position 信息不會發生改變,會跟動畫播放之前的 Position 信息保持一致;
      • Based Upon 或者 Based Upon (at Start),這個貌似有點不一樣哦,在選中 Bake Into Pose 之后會變成 Based Upon (at Start),不勾選的時候是 Based Upon,不過這個就能理解了。不烘焙的話,那么 Root Motion 中 Y 軸的變化就依賴于選擇的『Original 或者 Root Node Position』的 Y 軸位移變化,如果選擇烘焙的話,那么就以這個動畫的起始幀的 Y 軸作為整個動畫 Root Motion 的 Y 軸位移,在整個動畫播放的過程中,Y 軸的位移都是恒定不變的;
      • Offset,垂直方向上的偏移;
    • Root Transform Position(XZ),根節點位移信息(水平面,XZ 軸)
      • Bake Into Pose,勾選后會將根節點每一幀在水平面(X 和 Z 軸)方向上的運動信息烘焙到動畫的骨骼運動中,在整個動畫播放的過程中,根節點在 X 和 Z 軸方向的所有位移信息不會通過 Root Motion 作用到播放該動畫的 GameObject 上,這就意味著我們在場景中看到物體在水平面上移動,但是該物體的 Transform 中的 Position 信息不會發生改變,會跟動畫播放之前的 Position 信息保持一致,假如動畫中物體會向前移動 3 米,我們會看到物體在整個動畫播放過程中確實在向前移動,播放到最后一幀時確實向前移動了 3 米,但是當這個動畫播放完畢之后,切換到任何其他的動畫時,物體會直接閃回這個動畫播放前物體所在的位置,所以通常我們需要保留動作位移的動畫都不會勾選這個選項。那這個選項有神馬用捏?例如某些待機動畫,我們其實希望物體只是做一個待機動作,但是實際上不想讓物體在水平方向上有位移,這個時候就可以勾選這個選項了,到時候看起來物體就像是釘在水平面上了;
    • Mask,這個掩碼主要是用于控制動畫播放過程中,各個骨骼之間的運動變換的
      • Definition,可以選擇從動畫文件創建也可以選擇使用其他動畫文件中已經創建好的配置;
      • Transform,這個就是動畫文件中所有骨骼的層級關系,可以選擇勾選那些需要應用動畫中運動變換的骨骼;
    • Curves,這個主要用于設置某些跟動畫相關的參數用,例如控制整個動畫播放過程中的速度參數之類的,在動畫播放的過程中可以通過 Animator.GetFloat(ParamName) 函數來讀取曲線的值,曲線的 X 軸為動畫的時間軸,Y 軸為曲線的值,曲線可以通過曲線編輯器進行增加關鍵點,調整曲線斜率進行編輯,讀取時默認會根據當前動畫播放的進度作為 X 軸的值進行讀取,一個動畫片段可以有多個曲線;
    • Events,這個是用于在動畫播放的過程中觸發事件的,例如整個動畫中有起跳和落地兩個事件需要在準確的時間點觸發并通知到游戲中其他的對象,那么就可以在 Events 時間軸上新增事件通知,設置好觸發的方法名稱和參數,在播放該動畫的 GameObject 上確保有某個腳本中有與該事件通知的方法簽名一致的方法就好了,當動畫播放到觸發通知時間時,就會向 GameObject 廣播該時間通知,腳本中方法簽名一致的方法就會被回調了,那我們就可以做我們需要做的事情了。

說了這么多貌似跟 Root Motion 不是很相關的東西,那么究竟我們今天的主題是啥呢?肯定還是 Root Motion 這貨。主要因為動畫導入時的設置對于 Root Motion 的應用影響非常直接,所以前面絮絮叨叨地把這個動畫導入設置都羅列了一遍。

回到正題,Generic 動畫應用 Root Motion 有以下幾個特點:

  1. Root Motion 僅僅作用于 GameObject 在 X 和 Z 軸上的位移變換,不影響 Y 軸上的位移。例如現在播放一個從地上向前空翻之后落地的動畫,設置 Animator 的 applyRootMotion 為 True,也就是應用 Root Motion,那么動畫在播放過程中,物體會在水平方向和垂直方向上都按照實際動畫的運動軌跡進行運動,如果將 applyRootMotion 設置為 False,那么我們就只能看到動畫在原地起跳然后再落地,動畫中原本應有的在水平方向的位移就沒有了;
  2. Root Motion 與導入動畫時設置 Root Transform Position(XZ) 是直接相關的,如果我們選擇了將 X 和 Z 軸方向上根節點的位移烘焙到動畫骨骼運動中的話,那么動畫播放過程中不論我們是否將 Animator 的 applyRootMotion 設置為 True 還是 False,動畫播放過程中物體在 X 和 Z 上的移動是一定的,因為這個已經被烘焙到骨骼動畫中,只要動畫播放,物體就會移動,但是在動畫播放的過程中 GameObject 的 Position 值不會改變,在動畫結束后我們切換到其他動畫的時候,其他動畫開始播放時的 GameObject 的位置會回到這個動畫播放前的位置,所以如果我們需要對某個動畫應用 Root Motion 的話,那么這個動畫在導入的時候就不要烘焙其在 X 和 Z 軸方向上的 Root Transform Position,讓 Unity 自行根據動畫中根節點的位移進行位移計算 GameObject 的位置信息;
  3. 注意 Root Motion 與 Rigidbody.Velocity 屬性的關系,如果有兩個動畫 A 和 B,播放 A 動畫的時候,希望 A 動畫應用 Root Motion,而在播放 B 動畫的時候不想應用 Root Motion,那么就直接在切換到動畫 B 的時候,將 Animator 的 applyRootMotion 設置為 False 就 OK 了。但是如果播放動畫的 GameObject 帶有 Rigidbody 組件,那么需要注意一點,在播放 A 動畫時 Rigidbody 的 Velocity 并不會在切換到 B 動畫時清零,也就是說如果 A 動畫的運動速度較快,那么切換到 B 動畫的時候,如果希望 B 動畫播放的時候 GameObject 按照自己的設定軌跡運動,就需要自行手動在切換到 B 動畫之前將 Rigidbody 的 Velocity 屬性清零,防止 GameObject 按照 A 動畫的運動慣性繼續運動。這個問題在沒有 Rigidbody 組件的 GameObject 上不會存在;

這邊再岔開一下,說說這個動畫跟 Rigidbody 之間的關系:

  1. 如果我們沒有將 Root Transform Position 的 Y 和 XZ 軸進行烘焙的話,那么在動畫播放的過程中,Rigidbody 將會自動獲得動畫中物體運動的速度信息,直接通過 Rigidbody.Velocity 屬性就可以獲得;
  2. 如果我們將 Y 軸進行烘焙,那么 Rigidbody.Velocity 在 Y 軸上的值將會一直為 0,對于 XZ 軸也是一樣的,如果烘焙了 XZ 軸的位移,那么整個動畫播放過程中,Rigidbody.Velocity 在 X 和 Z 軸上的值都會為 0;
  3. 如果播放動畫的物體沒有 Rigidbody 組件,那么動畫的運動都會僅僅按照動畫實際的位移來進行逐幀播放,不會出現上文中提到的動畫播放切換之后還存在的運動慣性問題,因為物理引擎依賴于 Rigidbody 組件,如果沒有該組件,所有動畫的播放都只是逐幀播放動畫,不會存在速度的概念只有移動位移。
  4. Rigidbody 使用使用重力對于動畫在 Y 軸上的位移沒有任何影響,不論是否對 Root Transform Position 的 Y 軸進行了烘焙。