Unity动画系统入门教程

Unity动画系统是游戏开发中不可或缺的一部分，它允许你创建生动、逼真的角色和场景动画，从而极大地提升游戏的沉浸感和视觉体验。无论你是编程新手还是经验丰富的开发者，理解Unity动画系统都是迈向专业游戏开发的关键一步。本文将带你逐步了解Unity动画系统的核心概念、关键组件以及实际应用，助你快速入门。

什么是Unity动画系统？

Unity动画系统，也被称为Mecanim，是一个强大的动画工具集，它允许你：

创建和编辑动画: 可以使用Unity自带的动画编辑器，或者导入外部工具（如Maya、Blender等）创建的动画资源。
控制角色和对象的动画状态: 通过动画控制器（Animator Controller）定义动画状态机，控制动画之间的过渡和切换。
将动画与游戏逻辑相结合: 通过脚本控制动画的播放、暂停、速度，以及监听动画事件，从而实现复杂的交互动画。
支持多种动画类型: 包括骨骼动画（Humanoid和Generic）、属性动画（改变Transform、Material等对象属性）等。
动画重定向（Animation Retargeting）: Mecanim的Humanoid系统允许不同骨骼结构的模型共享相同的动画，大大节省了资源。

动画系统的核心组件

Unity动画系统主要由以下几个核心组件构成：

Animator: 组件是附加到游戏对象上的，它负责驱动动画状态机并播放动画。每个需要动画的游戏对象都需要一个Animator组件。它关联着一个AnimatorController资源。
Animator Controller (状态机): 这是一个视觉化的图表，用于定义动画状态和状态之间的转换规则。状态机控制着游戏对象在不同动画状态之间的切换，例如Idle（空闲）、Walk（行走）、Jump（跳跃）等。
Animation Clip (动画片段): 包含动画数据的资源。它可以是简单的关键帧动画，也可以是从外部3D建模软件导入的复杂动画序列。
Avatar: 用于Humanoid类型的模型。Avatar定义了模型骨骼结构的映射关系，使得不同模型可以共享Humanoid动画。
Animation Transition (动画过渡): 定义了从一个动画状态切换到另一个动画状态的规则。过渡可以设置触发条件、过渡时间、缓动曲线等参数，从而实现平滑的动画切换。
Parameters (参数): 在Animator Controller中定义的变量，用于控制动画状态的切换。参数可以是Float、Int、Bool、Trigger四种类型。脚本可以通过Animator.SetFloat()、Animator.SetInteger()、Animator.SetBool()、Animator.SetTrigger()等函数来修改参数的值。

创建你的第一个动画：简单示例

下面是一个简单的示例，演示如何创建一个让一个Cube旋转的动画。

创建Unity项目和Cube: 新建一个Unity项目，并在场景中创建一个Cube。
创建Animator Controller: 在Project窗口中，右键单击并选择 "Create" -> "Animator Controller"。将其命名为 "CubeAnimatorController"。
创建Animation Clip: 在Project窗口中，右键单击并选择 "Create" -> "Animation"。将其命名为 "CubeRotation"。
将Animator Controller添加到Cube: 选中场景中的Cube，在Inspector窗口中点击 "Add Component"，搜索并添加 "Animator" 组件。将刚才创建的 "CubeAnimatorController" 拖拽到Animator组件的Controller属性上。
编辑Animation Clip: 双击 "CubeRotation" 动画资源，打开Animation窗口。
- 点击Animation窗口左上角的红色 "Record"（录制）按钮。
- 在Hierarchy窗口中选中Cube。
- 在Inspector窗口中，找到Transform组件的Rotation属性，修改其Y轴的值，例如从0改为360。这将创建一个关键帧。
- 点击Animation窗口左上角的红色 "Record"（录制）按钮停止录制。
- 你可以调整时间轴上的关键帧位置来改变动画的速度。
配置Animator Controller: 双击 "CubeAnimatorController" 打开Animator窗口。
- 将 "CubeRotation" 动画资源拖拽到Animator窗口中，Unity会自动创建一个名为 "CubeRotation" 的状态。
- 默认情况下，状态机启动时会自动播放第一个创建的状态（即 "CubeRotation"），现在运行游戏，你应该能看到Cube在旋转。

动画状态机详解

动画状态机是控制动画播放流程的核心。它可以让你定义角色（或任何其他游戏对象）可能处于的不同状态，以及在这些状态之间进行切换的条件。

以下是关于动画状态机的更详细说明：

状态（States）

状态代表一个特定的动画片段或动画行为。每个状态通常关联着一个Animation Clip，但也可能包含Blend Tree、状态机Behaviors等。

Entry: 状态机的入口点。
Exit: 状态机的出口点。
Any State: 代表任何状态，过渡可以从 Any State 到达任何其他状态。

过渡（Transitions）

过渡定义了状态之间切换的规则。每个过渡都包含以下信息：

Destination State: 目标状态。
Conditions: 触发过渡的条件，例如参数的值是否满足特定条件。
Has Exit Time: 如果勾选，则表示需要播放完一定比例的当前动画才能进行过渡。可以通过Exit Time和Transition Duration来调节。
Transition Duration: 过渡的时间，表示从一个动画平滑过渡到另一个动画所需的时间。
Transition Offset: 指定从目标动画的哪个时间点开始播放。
Interruption Source: 当有多个过渡都满足条件时，哪个过渡优先执行。

参数（Parameters）

参数是控制状态机行为的关键。你可以在Animator Controller中定义参数，然后在脚本中修改参数的值，从而触发不同的动画状态。

Float: 浮点数。
Int: 整数。
Bool: 布尔值（true或false）。
Trigger: 触发器，当触发器被设置时，它会自动变回false。通常用于触发一次性事件。

Humanoid动画和重定向

Mecanim的Humanoid系统允许你为具有相似骨骼结构的角色使用相同的动画。这大大节省了动画资源，并提高了开发效率。

Avatar Definition: 你需要为每个 Humanoid 模型创建一个 Avatar，它定义了模型骨骼与标准 Humanoid 骨骼的映射关系。
Animation Retargeting: 一旦模型有了 Avatar，你就可以将为其他 Humanoid 模型设计的动画应用到该模型上，动画系统会自动进行重定向，使其适应新的骨骼结构。

脚本控制动画

虽然Animator Controller可以处理很多动画逻辑，但在某些情况下，你可能需要通过脚本来控制动画。

以下是一些常用的脚本API：

Animator.Play(string stateName): 立即播放指定名称的状态。
Animator.CrossFade(string stateName, float transitionDuration): 平滑地过渡到指定名称的状态。
Animator.SetFloat(string name, float value): 设置Float类型的参数值。
Animator.SetInteger(string name, int value): 设置Int类型的参数值。
Animator.SetBool(string name, bool value): 设置Bool类型的参数值。
Animator.SetTrigger(string name): 设置Trigger类型的参数。
Animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(int layerIndex): 获取当前动画状态的信息。

优化动画性能

动画可能会消耗大量的CPU和内存资源，因此优化动画性能非常重要。

以下是一些优化技巧：

减少动画关键帧数量: 只在必要的时候添加关键帧。
使用动画压缩: Unity提供了多种动画压缩选项，可以在Inspector窗口中设置。
关闭不必要的动画组件: 如果某个游戏对象不需要动画，则移除Animator组件。
使用LOD (Level of Detail): 对于远处的角色，使用低精度的模型和动画。
启用Culling Mode: 设置Animator的Culling Mode为Cull Update Transforms或Cull Completely，可以避免不必要的动画更新。

总结

Unity动画系统是一个强大而复杂的工具，但通过逐步学习和实践，你可以掌握它的核心概念和技能。本文为你提供了一个入门指南，希望能够帮助你快速上手并创建出令人惊叹的游戏动画。继续探索Unity官方文档和在线教程，并尝试创建自己的动画项目，你将不断提升你的动画开发能力。祝你游戏开发愉快！