第6章 Unity3D动画系统

Unity3D Animation System

虚拟现实技术与开发

让角色栩栩如生地动起来

本章内容概览

动画基础

动画系统概述
AnimationClip动画剪辑
旧版Animation组件

Mecanim系统

导入模型与设置
Humanoid人形动画
动画分割

Animator系统

Animator Controller
动画状态机
状态转换与参数

进阶功能

Avatar与Avatar Mask
Layer层动画融合
Timeline时间线

6.1 Unity动画系统概述

Mecanim动画系统：Unity 4.0引入的强大动画系统，基于Avatar骨骼重定向

动画系统核心概念

AnimationClip - 动画剪辑（封装动画数据）
Animation - 旧版动画组件
Animator - 新版动画组件
Animator Controller - 动画控制器
State Machine - 动画状态机
Avatar - 骨骼映射
Avatar Mask - 身体遮罩
Animation Layer - 动画层

Mecanim优势

动画数据与模型分离，可重用
人形动画重定向（Retargeting）
可视化状态机编辑

6.1.1 AnimationClip动画剪辑

AnimationClip：动画系统中最基本的概念，包含动画数据（位置、旋转变化）

获取动画剪辑的方式

Unity中录制 - 使用Animation视图
外部导入 - 导入FBX等格式的动画文件

动画录制步骤

选择游戏对象，绑定Animation组件
Window → Animation打开编辑器
点击Create创建动画剪辑
点击Record按钮开始录制
在场景中移动/旋转/缩放对象
操作自动记录为关键帧

6.1.2 旧版Animation组件

Animation组件使用

给模型添加Animation组件
添加默认动画片段
可添加多个动画片段

Animation类方法

方法	功能
Play("AnimationName")	播放指定动画
Stop()	停止当前动画
CrossFade("Name", time)	淡入淡出切换动画
isPlaying	是否正在播放

            // 示例：点击鼠标播放攻击动画

            if (Input.GetMouseButtonDown(0)) {

                _ani.CrossFade("Attack", 0.5f);

            }

            if (!_ani.isPlaying) {

                _ani.Play("Idle");

            }

6.1.2 AnimationEvent动画事件

动画事件：在动画播放到某一点时执行指定函数

添加事件步骤

创建脚本定义事件函数
在Animation编辑器中将播放头移到目标帧
点击Add Event按钮
在Inspector中选择要调用的函数

            // 事件函数示例

            public void TestAnimationEvent() {

                Debug.Log("播放了20帧，现在向上运动");

            }

注意：事件函数必须是public，最多一个参数（int/bool/string/GameObject）

6.2 导入模型与动画设置

导入模型步骤

Project面板右键 → Import New Asset
选择FBX模型文件
调整Scale Factor缩放比例

设置动画类型

类型	说明
None	无动画
Legacy	旧版动画系统
Generic	通用动画（非人形）
Humanoid	人形动画（推荐使用）

6.2.2 Humanoid人形动画设置

Humanoid：人形动画类型，支持骨骼重定向

设置步骤

模型Inspector → Rig选项卡
Animation Type设为Humanoid
点击Apply应用
点击Configure按钮配置Avatar

Avatar配置

自动匹配骨骼节点（AutoMap）
实线圆点 - 必须匹配的节点
虚线圆点 - 可选匹配的节点
绿色 - 匹配正确，红色 - 匹配错误

Muscles & Settings

设置骨骼带动身体各部分肌肉的开合度

6.2.3 动画分割(Animation Clipping)

动画分割：将导入的长动画分割为多个独立的动画片段

分割步骤

模型Inspector → Animations选项卡
看到Clips列表中的完整动画
点击"+"按钮添加新剪辑
设置Start和End帧
确保Loop Match为绿色
点击Apply确认

示例分割

idle（3-141帧）- 待机
walk（144-169帧）- 行走
run（171-190帧）- 跑步
jump（190.5-191帧）- 跳跃

6.3 Animator Controller与状态机

Animator Controller：动画控制器，核心是动画状态机(State Machine)

创建Animator Controller

Project → Create → Animator Controller

状态机组成

State（状态） - 动画剪辑在状态机中的呈现
Transition（过渡） - 状态之间的转换连线
Parameter（参数） - 控制状态转换的变量

默认状态

Entry - 入口状态
Any State - 任意状态
橙色状态 - 默认状态

6.3.1 动画状态机设置

添加状态与过渡

双击Animator Controller打开状态机窗口
将动画剪辑拖入窗口创建状态
右键状态 → Make Transition创建过渡
连接各状态形成状态图

创建参数

点击"+"添加参数：

Float - 浮点数（如speed）
Int - 整数
Bool - 布尔值（如jump）
Trigger - 触发器

设置过渡条件

选中Transition线
在Inspector中设置条件（如speed > 0.1）
取消Has Exit Time实现即时切换

6.3.2 代码控制动画状态

            public class PlayerAnim : MonoBehaviour {

                private Animator anim;

                void Start() {

                    anim = GetComponent<Animator>();

                }

                void Update() {

                    // 设置Bool参数

                    anim.SetBool("jump", Input.GetKeyDown(KeyCode.Space));

                    // 设置Float参数

                    float speed = Input.GetAxis("Vertical");

                    anim.SetFloat("speed", speed);

                }

            }

常用方法

SetBool("name", value) - 设置布尔参数
SetFloat("name", value) - 设置浮点参数
SetInteger("name", value) - 设置整数参数
SetTrigger("name") - 触发触发器

6.4.1 Avatar与Avatar Mask

Avatar（骨骼映射）

建立模型骨骼与Unity标准骨骼的映射
实现人形动画重定向（Retargeting）
一套动画可用于多个角色

Avatar Mask（身体遮罩）

作用：限制某些骨骼不播放动画，临时屏蔽身体部分运动

创建Avatar Mask

Project → Create → Avatar Mask
双击打开Humanoid设置面板
点击身体部位切换红/绿色
绿色 - 正常动画，红色 - 屏蔽动画

6.4.1 Layer层动画融合

Layer层：实现层动画融合，同一套骨骼上两个动画同时播放

应用场景

下半身跑步 + 上半身投掷标枪

设置步骤

Animator窗口点击Layer标签
点击"+"创建新层（如UpperBody）
点击齿轮设置层属性
Weight - 层权重（0-1）
Blending - 混合模式（Override/Additive）
Mask - 选择Avatar Mask

6.4.2 Timeline时间线

Timeline：用时间线管理模型进度关系，制作过场动画、技能编辑器

Timeline功能

加速或减速游戏时间
制作"子弹时间"效果
编排复杂动画序列
多对象协同动画

使用方法

Window → Timeline打开时间线窗口
创建Timeline资源
添加Animation Track
拖入动画剪辑到时间线
调整播放速度和时序

本章小结

重点掌握

AnimationClip录制与导入
Humanoid人形动画设置
动画分割方法
Animator Controller创建
状态机设置与参数控制

了解拓展

动画事件
Avatar骨骼映射
Avatar Mask身体遮罩
Layer层动画融合
Timeline时间线

思考题：简述游戏动画的几种类型及其原理

答案：关节动画、骨骼动画、单一网格模型动画。骨骼动画是最广泛应用的方式，骨骼按层次结构组成，皮肤蒙在骨骼之外