动画系统 关于动画系统的根运动RootMotion

本文介绍了一种在Unity中实现根运动的方法,通过两个脚本分别针对Legacy动画系统和Mecanim动画系统,来确保角色动画的平滑过渡,并避免滑帧现象。提供了具体的代码示例。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

【原文参考】http://blog.youkuaiyun.com/neil3d/article/details/41724705

 

动画将控制RootBone对象的坐标、旋转、比例等,不合适的称为根运动吧

 

此脚本,就是将RootBone对象的坐标、旋转、比例等映射到父对象上,产生根运动的效果,不会出现感觉滑帧的情况出现

 

legacy参考脚本:

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class ApplyRootMotion : MonoBehaviour 
{

	//-- Root Motion 控制变量
	public Transform m_rootBone;

    Vector3 m_lastRootPos;
    Vector3 m_rootMotion;

    int m_lastAnimTime;

	Vector3 m_lastRootRot;
	Vector3 m_rootRot;

	void Start () 
	{
		//-- 从SkinnedMeshRenderer中读取Root Bone
		SkinnedMeshRenderer skinMesh = this.gameObject.GetComponentInChildren<SkinnedMeshRenderer>();
        m_rootBone = skinMesh.rootBone;

        //-- 变量初始化
		m_rootMotion = Vector3.zero;
        m_lastRootPos = m_rootBone.localPosition;

		m_rootRot = Vector3.zero;
		m_lastRootRot = m_rootBone.localRotation.eulerAngles;

        m_lastAnimTime = 0;
	}
	
	void Update () 
	{
		//-- Apply Root Motion
		Vector3 nextPos = this.transform.position + m_rootMotion;
        this.transform.position = nextPos;

		this.transform.rotation = Quaternion.Euler(this.transform.rotation.eulerAngles + m_rootRot);


        //-- 测试代码:更新摄像机
        Camera.main.transform.LookAt(this.transform);

	}

	void LateUpdate()
    {
		AnimationState animState = this.animation["walking"];

		print((int)animState.normalizedTime +"  : "+m_lastAnimTime);
		if ((int)animState.normalizedTime > m_lastAnimTime)
		{
        	//-- 动画循环处理
        	m_lastRootPos = m_rootBone.localPosition;
			print(m_lastRootPos);
			m_lastRootRot = m_rootBone.localRotation.eulerAngles;

        }
        else
        {
        	//-- 计算当前帧的Root Motion
        	Vector3 rootPos = m_rootBone.localPosition;
        	m_rootMotion = rootPos - m_lastRootPos;
        	m_lastRootPos = rootPos;
        

			Vector3 rootRot = m_rootBone.localRotation.eulerAngles;
			m_rootRot = rootRot - m_lastRootRot;
			m_lastRootRot = rootRot;
		
        }
		m_rootBone.localPosition = Vector3.zero;
		m_rootBone.localRotation = Quaternion.Euler(Vector3.zero);

        m_lastAnimTime = (int)animState.normalizedTime;
    }
}



mecanim参考程序:

using UnityEngine;
using System.Collections;

public class AnimatorTest_2 : MonoBehaviour 
{
	public Transform _rortBone;
	private Vector3 _startRootRot,_startRootRot2;
	private Vector3 _motionRootRot;

	private Animator _animator;
	private AnimatorStateInfo _animStateInfo;

	void Start()
	{
		_animator = GetComponent<Animator>();

		_startRootRot2 = _startRootRot = _rortBone.rotation.eulerAngles;
		_motionRootRot = Vector3.zero;
	}
	void Update()
	{
		_animStateInfo = _animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0);
		AnimatorRecover();

		if(_animStateInfo.IsName("Base Layer.Idle"))
		{
			if(Input.GetKeyDown(KeyCode.A))
			{
				_animator.SetBool("IdleToLeft",true);
			}
			else if(Input.GetKeyDown(KeyCode.D))
			{
				_animator.SetBool("IdleToRight",true);
			}
		}

		if(_animStateInfo.IsName("Base Layer.TurnLeft") || _animStateInfo.IsName("Base Layer.TurnRight"))
		{
			transform.rotation = Quaternion.Euler(transform.rotation.eulerAngles + _motionRootRot) ;
		}
	}
	void LateUpdate() 
	{
		if(_animStateInfo.IsName("Base Layer.TurnLeft") || _animStateInfo.IsName("Base Layer.TurnRight"))
		{
			print(_animStateInfo.normalizedTime);
			if(_animStateInfo.normalizedTime < 0.98f)
			{
				Vector3 _rootPos = _rortBone.localRotation.eulerAngles;
				_motionRootRot = _rootPos - _startRootRot;
				_startRootRot = _rootPos;

			}
			else
			{
				_motionRootRot = Vector3.zero;
				_startRootRot = _startRootRot2;
			}
			_rortBone.localRotation = Quaternion.Euler(Vector3.zero);
		}
	}	

	void AnimatorRecover()
	{
		if(!_animStateInfo.IsName("Base Layer.Idle"))
		{
			_animator.SetBool("IdleToRight",false);
			_animator.SetBool("IdleToLeft",false);
		}
	}


}



<think>首先,用户的问题是关于“Root Motion动画原理及在游戏开发中的应用”。我需要据系统指令来构建我的回答。 系统指令关键点: - 所有行内数学表达式必须使用 `$...$` 格式。 - 独立公式使用 `$$...$$` 格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,例如 `[^1]`。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,保证真实可靠。 参考站内引用: - 引用[1]: 动画分含root motion动画和in place动画。mixamo可以选择动画为in place。root motion动画转in place动画原理大概就是将角色重心的移动轨迹压缩到一个点上,具体参见:Stay In Place Animation 7.4 名词概念辨析 [^1]。 - 引用[2]: 在上一节中,我们介绍了Unity动画系统的基本组件和工作原理。现在,我们将通过一系列具体的案例来展示如何在动作游戏中应用这些动画系统,以实现流畅、自然且多样化的角色动画效果。本节将涵盖以下几个方面: [^2]。 用户意图:用户想了解Root Motion动画的原理及其在游戏开发中的应用,可能涉及Unity引擎。 我的回答结构: 1. **引言**:简要介绍Root Motion动画。 2. **原理**:解释Root Motion动画的工作原理。 3. **应用**:讨论在游戏开发中的应用,特别是Unity中。 4. **实现**:可能包括代码片段或步骤。 5. **相关问题**:生成相关问题。 确保LaTeX使用: - 如果有数学表达式,比如涉及位移或速度公式,使用 `$...$` 或 `$$...$$`。 - 例如,如果描述位移,可以写 $s = v \times t$。 内容要点: - **Root Motion原理**:Root Motion动画是指动画数据中包含角色的运动(如位移和旋转),而不是由代码控制运动。这使动画更自然,因为运动由动画本身驱动。 - 如引用[1]所述,root motion动画转in place动画是将重心轨迹压缩到一个点上。 - **在Unity中的应用**:Unity支持Root Motion动画。在Animator组件中启用Root Motion,然后动画会驱动角色的Transform。 - 引用[2]提到Unity动画系统在动作游戏中的应用。 - **优点和缺点**:更真实但可能更难控制;适用于需要精确动画的游戏如格斗或跑酷。 - **实现示例**:在Unity中,如何设置和使用Root Motion。 生成相关问题: - 基于用户查询,生成3-5个相关问题,如: 1. Root Motion动画与In Place动画的区别是什么? 2. 如何在Unity中优化Root Motion动画的性能? 3. Root Motion动画在哪些游戏类型中最常见? 引用标识: - 在回答中,如果引用站内内容,添加 `[^1]` 或 `[^2]`。例如,提到原理时引用[^1]。 完整回答结构: - 开头:定义Root Motion动画。 - 原理部分:详细解释。 - 应用部分:在游戏开发中的应用。 - 结尾:总结并生成相关问题。</think>### Root Motion动画原理及在游戏开发中的应用 Root Motion动画是一种高级动画技术,广泛应用于游戏开发中,特别是在Unity等引擎中。它通过将角色的运动(如位移、旋转)直接嵌入动画数据中,而不是由外部代码控制,从而提升动画的真实感和流畅性。以下我将逐步解释其原理、应用及实现方法,确保内容清晰可靠。 #### 1. **Root Motion动画的原理** Root Motion动画的核心在于动画数据本身驱动角色的运动Root Motion)。角色的节点(通常是髋部或重心)在动画中的位移和旋转被提取出来,直接应用于游戏对象的Transform组件。这区别于In Place动画(如引用[1]所述),后者将角色固定在一个点上,仅播放局部动画(如手臂摆动),运动由脚本控制。 - **关键原理细节**: - **运动轨迹嵌入**:动画师在制作动画时,将角色的整体运动(如行走时的步幅 $s = v \times t$,其中 $v$ 是速度,$t$ 是时间)直接记录在动画关键帧中。Unity等引擎在播放时,通过节点的Transform变化来计算位移。 - **轨迹压缩(In Place转换)**:如引用[1]提到,Root Motion动画可转换为In Place动画,原理是将角色重心轨迹“压缩”到一个固定点。例如,一个行走动画的位移向量 $\vec{d} = (dx, dy, dz)$ 被归一化到原点,仅保留局部动画效果,便于脚本控制运动[^1]。 - **数学基础**:Root Motion依赖于运动学公式。例如,位移通过积分速度获得: $$ \Delta s = \int_{t_0}^{t} v(t) \, dt $$ 其中 $v(t)$ 是动画中随时间变化的速率。在Unity中,这通过Animator组件的Root Motion选项自动处理。 #### 2. **在游戏开发中的应用** Root Motion动画在游戏开发中尤其适用于需要高真实感的场景,如动作游戏、角色扮演游戏(RPG)和体育模拟。它在Unity引擎中的应用广泛,能实现更自然的角色交互。 - **主要应用场景**: - **角色移动**:在格斗或跑酷游戏中,Root Motion确保角色步幅与地面匹配,避免“滑动”现象。例如,Unity的Animator组件启用Root Motion后,角色行走或奔跑的位移由动画数据驱动,而非代码硬编码,提升沉浸感[^2]。 - **环境交互**:如攀爬、跳跃或开门动作,Root Motion允许动画精确控制角色位置。例如,一个跳跃动画可能包含垂直位移 $h = \frac{1}{2} g t^2$,其中 $g$ 是重力加速度,$t$ 是时间,确保角色落点准确。 - **物理整合**:在Unity中,Root Motion可与物理引擎结合。例如,使用Rigidbody组件时,动画位移会施加力,实现真实的碰撞响应(如角色被击退)。 - **Unity中的实现步骤**(以角色行走为例): 1. **导入动画**:在Unity Asset Store或Mixamo获取Root Motion动画资源(确保动画类型设置为Root Motion)。 2. **配置Animator**:在Animator组件中勾选“Apply Root Motion”选项。这将允许动画驱动Transform。 3. **脚本控制**:通过C#脚本处理额外逻辑,如速度调整。示例代码: ```csharp using UnityEngine; public class RootMotionController : MonoBehaviour { private Animator animator; void Start() { animator = GetComponent<Animator>(); } void OnAnimatorMove() { // Root Motion自动应用位移 transform.position += animator.deltaPosition; transform.rotation *= animator.deltaRotation; } } ``` 此代码确保动画的位移(`deltaPosition`)和旋转(`deltaRotation`)被应用到角色上。 4. **优化**:为提升性能,可结合In Place动画(如引用[1]所述),通过压缩轨迹减少计算开销。 - **优点与挑战**: - **优点**:动画更自然,减少开发工作量;适用于复杂运动序列。 - **挑战**:可能难以精确控制(如急转弯),需额外脚本调整;在多人游戏中需同步处理。 #### 3. **总结** Root Motion动画通过将运动嵌入动画数据,显著提升了游戏角色的真实感,尤其在Unity引擎的动作游戏中应用广泛(如引用[2]所述)。实现时,需平衡其自然性与控制性。对于开发者,理解其原理(如轨迹压缩)是关键,可参考Unity官方文档或社区教程深化学习[^1][^2]。
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