一、動畫的基本概念

1、幀

在古代，一幅字畫叫一幀，而在計算機中，每次渲染完畢一幅畫面并顯示出來，這一幅畫就是一幀。

連續(xù)切換的幀就形成了動態(tài)的畫面。每秒刷新幀的次數(shù)稱為頻率，單位是FPS（Frames Per Second，幀/秒），也可以簡稱為"幀"。傳統(tǒng)電影每秒顯示24幀就可以保證良好的動態(tài)效果。由于游戲與電影顯示原理的不同，游戲至少需要30幀才能感到流暢，而要保證良好的視覺體驗則最好是60幀。在電子競技領(lǐng)域中，也會追求更高的幀率，以獲得比賽中的優(yōu)勢。

我們普遍希望幀率盡可能穩(wěn)定，但在游戲運行過程中，設(shè)備不一定能維持穩(wěn)定的幀率。當(dāng)運算負載較高時，Unity就會降低畫面和邏輯的更新次數(shù)

2、幀動畫

幀動畫是最古老、也是最容易理解的一種動畫技術(shù)。它是事先準備好動畫中的每一幀畫面，然后依次播放。

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?優(yōu)點：簡單直接、技術(shù)門檻低，美術(shù)設(shè)計師在一定范圍內(nèi)可以自由發(fā)揮

缺點：美術(shù)制作的工作量較大，占用的存儲空間也大（每一幀都需要完整保存），目前主要用于2D游戲

3、3D骨骼動畫

早期的3D動畫是由設(shè)計師編輯模型各部分的位置、旋轉(zhuǎn)等，直接制作出動作。這有點類似于橡皮泥手工動畫，要讓人物走路就要不斷調(diào)整頭、身體、手臂、和腿等各個部分的位置，這導(dǎo)致最初的3D動畫工作量大，而且很難做出真實的人類動作。

隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了"骨骼動畫"這一技術(shù)。骨骼動畫思想簡單來說，是將人物模型與一個類似火柴棍組成的骨架綁定在一起，每一段火柴棍（骨骼）關(guān)聯(lián)著模型的一部分，這樣只需要移動和旋轉(zhuǎn)骨架，人物就會跟著做出各種動作了。這一技術(shù)不僅節(jié)省了工作量，而且動作效果也更加自然。

另外，同一套骨骼數(shù)據(jù)可以應(yīng)用于體型相近的不同角色模型上這樣就可以批量地制作更多的角色。實踐中甚至可以將一套骨骼和動畫適配到另一套不同的骨骼模型上，這稱為"重定向"。

Unity對3D動畫、3D骨骼動畫君哦與較好的支持，如FBX文件（一種常用的3D模型和動畫文件格式）。

在Project窗口中選定FBX文件，，可以在Inspector窗口內(nèi)看到導(dǎo)入設(shè)置，導(dǎo)入設(shè)置具有Model（模型）、Rig（骨骼綁定）、Animation（動畫）、和Materials（材質(zhì)）4個選項。其中的Rig選項中，可以選擇的動畫類型為None（無骨骼）、Legacy（舊版系統(tǒng)）、Generic（通用型）、和Humanoid（人形），目前主要使用后兩者。如果是人形骨骼模型，則選擇Humaniod，在其他情況下（沒有骨骼或不是人形角色）都可以選擇Generic選項。Unity對常用的人形骨骼有優(yōu)化，功能更多，使用也更方便。

4、2D骨骼動畫

隨著骨骼動畫的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)2D動畫其實也可以借用骨骼動畫技術(shù)。思路是將2D角色身體的各個部分切割開，做成獨立的圖片，然后綁定一個2D的"火柴"組成的骨骼，通過調(diào)整骨骼，也可以讓2D角色活靈活現(xiàn)地動起來。這樣可以提高效率和資源利用率。

目前Unity對2D骨骼動畫也有較好的支持，可以借助官方擴展包2D Animation直接制作2D骨骼動畫，也可以使用更專業(yè)的2D骨骼動畫軟件，如Spine和Dragonbones借助相關(guān)插件導(dǎo)入Unity中使用

二、動畫融合

3D骨骼動畫和2D骨骼動畫都有一個共同的特點：動作被抽象畫、數(shù)據(jù)化了，計算機能夠表示幀與幀之間的聯(lián)系，甚至能夠計算出兩幀之間的過渡狀態(tài)。動畫設(shè)計師只需要制定一個動作中的關(guān)鍵幾個幀（關(guān)鍵幀），其他的幀（過渡幀）可以利用數(shù)學(xué)算法進行插值計算（線性插值或其他插值算法）。

以此類推，不僅同一個動作的各個關(guān)鍵幀之間可以自動計算過渡幀，而且不同動作之間也可以計算過渡幀。再進一步，如果動畫設(shè)計師提供了"慢走"和"快跑"兩個動作，甚至還可以通過插值計算出慢跑、中蘇跑等更多介于慢跑和快爬之間的動作。這種在不同動作之間自動計算過渡狀態(tài)的技術(shù)稱為"動畫融合"。

Unity對動畫融合有很好的支持，在動畫狀態(tài)機中有專用的融合樹（Blend Tree），它支持一個或兩個維度的動畫融合。"兩個維度"指的是兩種運動方式，如常用的"轉(zhuǎn)身"和"前進"就是兩個維度，利用Blend Tree可以混合出慢走并快速左轉(zhuǎn)，或者快走并慢速右轉(zhuǎn)等不計其數(shù)的動作。

??：在幀動畫中，每一幀都是相對獨立的。幀動畫的數(shù)據(jù)沒有抽象畫、數(shù)據(jù)化，就不肯能進行動畫融合。因此，如果采用幀動畫，就不用考慮動畫融合。

三、動畫狀態(tài)機

目前，幾乎所有的Unity游戲在制作動畫時都要用到動畫狀態(tài)機（Animator），動畫狀態(tài)機目前已經(jīng)是游戲開發(fā)的標(biāo)準配置。

但是，理論上來說動畫狀態(tài)機并不是必須的。特別是對采用幀動畫制作的游戲來說，幀動畫本質(zhì)就是圖片的切換，那么只要及時切換圖片，自然就能正常播放動畫。因此，用腳本直接修改圖片也并無不可，比一定非要使用動畫狀態(tài)機。

只是在實際游戲開發(fā)中，利用動畫狀態(tài)機可以統(tǒng)一動畫制作思路，包括2D動畫、3D動畫、骨骼動畫和動畫融合等。因此，Unity逐漸摒棄了其他的動畫管理方法而統(tǒng)一用動畫狀態(tài)機組件管理所有動畫。

理解動畫狀態(tài)機

要理解使用"動畫狀態(tài)機"的必要性，必須思考一個問題：假設(shè)有站立、下蹲、走/跑和跳躍4種動畫，那如何變成來描述動畫狀態(tài)，以便在不同的動畫之間切換？其初步思考結(jié)論如下：

1. 在地面上速度為0時，站立。這是默認動畫
2. 在站立狀態(tài)下速度大于0，切換為走或跑的動畫，根據(jù)移動速度幀切換速度。
3. 在站里狀態(tài)下跳躍，切換為跳躍動畫
4. 在走/跑狀態(tài)下跳躍，也切換為跳躍動畫
5. 在跳躍狀態(tài)下落地，切換為站立動畫。如果速度部位0，站立動畫會立即切換到走/跑動畫
6. 在站立狀態(tài)下下蹲，切換為下蹲動畫
7. 在下蹲狀態(tài)下站立，切換為站立動畫

以此類推，逐個分析清楚每一個動畫狀體及轉(zhuǎn)移條件，就可以得出動畫切換的思路。"思路"有一種明顯的模式：當(dāng)前處于某個狀態(tài)，如果發(fā)生某件事，就切換到另一個狀態(tài)。

這種思路在編程中極其有用，有一個專門的名稱——狀態(tài)機（State Machine）。雖然本文是在動畫系統(tǒng)中初次提到狀態(tài)機，但實際上狀態(tài)機的應(yīng)用非常廣泛，包括在游戲邏輯框架和AI系統(tǒng)中都經(jīng)常能用到。大學(xué)生第一次了解到通常是在學(xué)習(xí)計算機網(wǎng)絡(luò)時。

狀體??在任意時刻都具有一個"當(dāng)前狀態(tài)"，并且默認會保持著一狀態(tài)，只有在滿足某個條件時，才會切換到另一個狀態(tài)。也就是說，狀態(tài)機有兩個要素：狀態(tài)和狀態(tài)轉(zhuǎn)移。

用腳本直接實現(xiàn)狀態(tài)機，只需要用一個變量保存當(dāng)前狀態(tài)，根據(jù)游戲邏輯切換狀態(tài)即可。而對于動畫系統(tǒng)來說，將狀態(tài)??思想應(yīng)用于管理動畫狀態(tài)極為合適，具有嗯好的通用型。Unity所提供的動畫狀態(tài)機組件，就是專門用來管理動畫狀態(tài)，以及動畫之間的切換和過渡的。

四、根骨骼動畫

讓邏輯系統(tǒng)控制角色的運動，而動畫系統(tǒng)只是單純地做表現(xiàn)，但從技術(shù)角度看，這種方式比較簡單，也不容易出bug。但隨著3D游戲的不斷發(fā)展，有一個問題一直困擾著游戲設(shè)計師——角色的動畫與移動速度很難匹配。

以跑步為例，如果動畫快一些，實際移動慢一些，會感覺角色在走"太空步"；如果動畫慢一些，實際移動快一些，就會感覺角色在"飄"。雖然理論上來說總能找到一個合適的參數(shù)。讓移動速度能夠完美地與動畫配合，讓角色走的更真實，但實際上要做到這一點并不容易。

而且，現(xiàn)代游戲具有攀爬、斬擊、移動射擊和沖刺等越來越多逼真的動作，讓動畫與移動配合的問題變得更加復(fù)雜。要想徹底解決這一問題，只能讓動畫設(shè)計師直接控制角色的移動。

Animator的應(yīng)用根骨骼動畫（Apply Root Motion）選項就是為了解決這一問題而存在的，勾選它意味著開啟跟骨骼動畫功能，物體會根據(jù)動畫自帶的位移改變自身的位置。而這個位移度是由動畫設(shè)計師決定的（直接記錄在動畫中），而非程序控制的。

但是開啟根骨骼動畫功能需要以下三個條件，缺一不可：

1. 動畫在制作時，本來就帶有位移信息
2. 導(dǎo)入動畫文件時，正確導(dǎo)入了根骨骼動畫信息
3. Animaotr中勾選了Apply Root Motion選項

對于使用了根骨骼動畫的游戲來說，角色控制器編寫思路也會發(fā)生變化。由于通過控制動畫狀態(tài)機就能控制角色的移動，那么直接移動角色位置的代碼就需要刪除或做出修改

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