【Unity】人形动画

【Unity】人形动画

人形模型

这是 Unity 中的概念，是一种被 Unity 特殊处理的蒙皮模型。使用该功能，Unity 便会以人体结构的方式去识别骨架，同时对骨骼的控制方式进行约束，使其符合人体的关节的运动规律。如人的膝盖只能做前后移动，而膝盖对应着一根骨骼，所以该骨骼也只能前后移动，这些信息都被存在了多出的 Avatar 文件下。

Avatar 文件

人形模型比普通蒙皮模型额外多出一个 Avatar 文件，该文件中存储着以下信息。

• 初始模型到骨骼矩阵（模型原文件中也有同名数据，这里便是 Avatar 功能对该数据的二次修正）
• 骨骼和人体部位的对应关系
• 骨骼的活动范围

额外的模型要求

人形模型比普通模型多了很多功能，但也因此存在一些模型限制。提供的模型必须要符合一些要求，这样 Unity 才能自动处理，生成其额外的 Avatar 文件。

当然有时不完全符合要求的模型也能被正常识别，这是因为 Unity 会尝试自己纠错，但这种自动纠错不一定能完全成功。

具体而言，人形模型的要求如下：

• 骨架必须符合人体结构
  不然无法通过自动识别映射到人体部位上。
• 骨架必须保持 TPose 姿势
  姿势越不符合，Unity 纠错失败概率越大，这会导致骨骼变换信息（初始模型到骨骼矩阵）发生偏移，最终会导致人物模型或动画和建模软件中对不上。
• 骨架要站立在原点上
  Unity 能大概率纠错该项，但这是建模标准，建议遵循。
• 骨架面部朝向要为-y 轴，头顶朝向为 z 轴
  该项特指在众多右手坐标系的建模软件中的情况，Unity 能大概率纠错该项，但这属于一种建模标准，建议遵循。

另外还有一种方式不用 Unity 的自动识别，模型也可以不符合要求，那便是直接使用其他有效模型的 Avatar 文件。

额外提供的功能

人形模型有诸多限制，但也因此获得了不少额外功能，下面将重点列举。

• 反向动力学（IK）
  以往都是物体要跟随动画动，这叫正向动力学，而让动画跟着物体动，比如人的眼珠为一直注视着物体而跟着转动，这便是反向动力学，做捡东西攀爬等和随机物体交互的系统都能用上。
• 动画镜像
  只要做一个方向的动画，另一个方向就可以自动生成出来，特指左右方向。如做一个右转身动画，则左转身便可以直接用镜像生成出来，节省工作量。
• 动画复用
  附带的动画文件不再通过名称来识别对应的骨骼，而是通过查阅人体部位到骨骼的映射来获取目标骨骼，这种中间人的存在导致动画接口化，因此只要是人形动画便能在任意人形模型都得到通用。
• 布娃娃系统
  布娃娃系统是另一个单独的功能，两种不是强绑定的关系，但因为人形模型限制了骨架必须符合人体结构，所以布娃娃系统可以无缝对接到该骨架上。

人形动画

当想要为人物模型制作动画时，因为动画中的骨架状态往往不是 TPose 姿势，这不符合人形模型的基本要求，所以生成的 Avatar 文件也会因此出问题。因此在为动画模型生成 Avatar 时，可以采用一些特殊的策略。

1. 准备一个默认姿势不带动画的人体模型，该模型必须符合人形模型的基本要求。
2. 将这个默认模型设置为人形模型，并使用该模型来生成一个正确 Avatar 文件。
3. 导入动画模型，只需骨架和动画数据即可，网格不需要导入。
4. 将动画模型也设置为人形模型，但不生成 Avatar 文件，而是直接使用默认模型生成的 Avator 文件。

此时动画模型便已配置完毕，正常情况下接着我们会使用默认模型作为角色的基底进行游戏开发，而因为动画复用的原因，我们便可以直接使用动画模型提供的动画数据，从而让默认模型也能够动起来。