UE4动画系统笔记
目錄
0、UE4動畫基礎概念
1、模型 - 骨骼 - 動畫 - 動畫藍圖基礎
2、 動畫/模型導入及骨架重定向
3 、動畫類型&動畫融合
UE中動畫相關類型主要包括：
UE中動畫融合主要有兩類方法：
混合動畫的軸向設置（Axis Settings）：
瞄準偏移動畫
蒙太奇動畫：
4、蒙太奇動畫專題
5 、動畫藍圖中的重要節點
事件圖表特定事件和重要節點：
動畫圖表重要節點：
6、裝備物品附加到角色
7、RootMotion
8、動畫IK
9、動畫通知
10、動畫曲線
0、UE4動畫基礎概念
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骨架（Skeleton）：Skeleton是整個動畫系統的基礎，其主要作用是記錄了骨架以下信息：
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骨骼層級信息
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參考姿勢信息
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骨骼名稱
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曲線（Curve）信息
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動畫通知（Animation Notify）信息
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插槽數據（插槽名稱、所屬骨骼、Transform等）
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虛擬骨骼信息
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骨骼名稱Index映射表
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其他骨骼設置信息：包括位移重定向（Translation Retarget）設置，LOD設置等信息
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骨骼模型（Skeletal Mesh）：顧名思義，骨骼模型是在骨骼基礎之上的模型，通俗來說就是綁定骨骼后的網格體，也就是我們在游戲中能夠看到的角色的“肉身”。其主要包含以下信息：
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模型的頂、線、面信息
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頂點的骨骼蒙皮權重
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模型的材質信息
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模型LOD信息
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所屬骨架
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Morph Target信息
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Physics Asset設置信息
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布料系統相關設置
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動畫序列（Animation Sequence）：動畫序列是用來記錄骨骼運動狀態的資源，也是讓動畫動起來的關鍵之一，其主要包含了一下信息：
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動畫關鍵幀信息
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包含運動的骨骼信息
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每幀骨骼的Transform信息：包含了骨骼的旋轉、位移和縮放
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動畫通知信息：記錄了觸發通知的類型和時間
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動畫曲線信息：記錄了隨時間軸變化的曲線信息
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其他基礎信息：包括了疊加動畫設置、根骨骼位移設置等信息
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混合空間（BlendSpace）：其主要作用是根據輸入的float值從若干臨近的動畫中采樣并輸出一個融合后的Pose。根據數據維度不同分為BlendSpace和BlendSpace1D兩種類型。
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瞄準偏移（AimOffset）：是BlendSpace的一種特殊形式，區別在于其內部的所有采樣點都是疊加動畫。主要用在游戲過程中疊加角色瞄準和看的方向。
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蒙太奇動畫（AnimationMontage）：對Animation Sequence資源的擴充，可以方便的使用藍圖、代碼控制動畫資源的播放，并且可以方便的實現根骨骼動畫和動畫播放結束后的回調。要使用Montage就需要將相應的動畫拖入其中，在Montage編輯器中可以對動畫進行編輯、裁剪、拼接等操作。Montage編輯器中有一個Slot（插槽）的東西，通俗的解釋就是，插槽是對應在動畫藍圖中播放Montage的播放點，同一個Montage可以有多個不同的Slot。
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動畫藍圖（Animation Blueprint），主要負責動畫的混合驅動邏輯以及后處理的相關工作。一般大部分動畫程序的工作就是在這里完成。動畫藍圖中可以搭建動畫狀態機以及動畫后處理邏輯，例如IK、疊加動畫等。
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骨骼動畫系統大致可以分為兩步：
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計算骨骼Pose：每一根骨骼可以看做一個點，而我們的Pose就是所有骨骼Transform（位移+旋轉+縮放）的集合，注意，一般來說，這個Pose是基于骨架參考姿勢（Reference Pose）的變換矩陣。
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蒙皮：骨骼計算好后我們還是無法看到一個角色的造型，這時需要將3D美術制作好的網格體的頂點按照骨骼Pose進行變化。這里變換的依據是頂點的蒙皮權重和參考姿勢的信息（一個頂點可能受到多個骨骼的影響）。
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動畫系統更新過程：UE4里主要承擔上述兩步職責的是Skeletal Mesh Component。在SkeletalMeshComponent創建時，會創建一個Animation Instance,這就是主要負責計算最終Pose的對象，而我們制作的AnimationBlueprint也是基于UAnimationInstance這個類的。在SkeletalMeshComponent進行Tick時，會調用TickAnimation方法，然后會調用Animation Instance的UpdateAnimation()方法，此方法會調用一遍所有動畫藍圖中連接的節點的Update_AnyThread()方法，用來更新所有節點的狀態。然后后續根據設置的不同會從Tick函數或者Work線程中調用SkeletalMeshComponent的RefreshBoneTransforms()方法，此方法進而會調用動畫藍圖所有節點的Evaluate_AnyThread()方法。Evaluate的含義就是指根據特定的條件（從Update時獲得的參數）計算出動畫所有骨骼的Transform信息，最后輸出一個Pose給到渲染線程并存在本地Component上。
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動畫多線程：UE4的動畫系統支持多線程的處理，一般來說Game線程會觸發一系列Game Play邏輯，最后調用到動畫系統的Update內，然后這個方法里面把所有動畫系統所需要的信息收集起來，存到一個Proxy里，然后計算具體Pose的工作就交給工作線程去完成，這時主線程可以繼續進行后續的處理工作。需要注意的是，雖然此時Game線程未被Pose計算阻塞，但是渲染線程會等待RefreshBoneTransform結束后再開始工作，如果Evaluate Pose的時候有很多高消耗的操作，會發現渲染線程的時間會增長。
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1、模型 - 骨骼 - 動畫 - 動畫藍圖基礎
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無動畫模型：靜態網格staticMesh, 能指定動畫的模型：骨架網格sketonMesh
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骨骼和動畫一對多綁定，骨骼和模型也是一對多綁定（蒙皮），動畫和模型(骨架網格體)沒有關系, 模型通過設置動畫藍圖來使用動畫，動畫藍圖用于管理各種動畫的觸發和狀態轉換
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動畫序列包括 普通動畫 和 混合動畫BlendSpace（疊加動畫）
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動畫藍圖用于控制動畫播放和切換的特殊藍圖，可以和綁定了骨骼網格體的藍圖類關聯
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動畫藍圖里通過動畫圖表（動畫藍圖特有的圖表，Pawn藍圖沒有）設置動畫的狀態機，管理動畫切換；事件圖表設置動畫狀態機所需要的參數如速度方向等；動畫藍圖里的變量在事件圖表和動畫圖表里共享
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狀態機包括規則和狀態，規則用于控制狀態的切換
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動畫序列直接拖入狀態機中會自動產生一個狀態；狀態機可以嵌套
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pawn藍圖類中可以通過Mesh獲取動畫實例get anim instance，然后通過類型轉換可以直接和動畫藍圖的變量通信（讀寫動畫藍圖類的變量），同理，動畫藍圖中可以轉換為pawn藍圖來反向通信
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Pawn、Charactor藍圖中通過輸入事件觸發動畫藍圖中的狀態機切換，需要在項目中預先設置輸入按鍵映射，沒有需要新增：操作映射對應瞬時輸入，軸映射為持續性輸入
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2、 動畫/模型導入及骨架重定向
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動畫導入常用格式fbx (obj為純模型文件)，只導入模型和導入動畫的方法一樣
fbx可能包括sketal、sketal Mesh、動畫序列，可以導入以下幾種情況：
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fbx不含動畫序列，若指定已有兼容骨骼則只導入模型Mesh，不指定則同時導入骨骼
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fbx包含動畫序列，則可以導入骨骼和mesh的同時導入動畫文件
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可以導入的同時創建材質和紋理（可以創建材質，不建議創建紋理）
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動畫導入需要前確認幾點并預處理：
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文件是否是原地動畫(in place)，不是需要maya中處理
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文件的骨骼是否有根骨骼root（原點位置），沒有需要maya中處理
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文件的骨骼和游戲中已有的骨骼是否兼容，如果是導入時可以不用導入骨骼；如果不兼容需要同時導入骨骼并做后續處理
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不同的骨骼不能直接應用動畫，需要先進行動畫重定向，將不同骨骼的動畫重定向到同一個骨骼，假設新導入的A骨架去匹配B：（另一種方法是在mixamo網站自動綁定！）
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角色 - 骨骼 - 所有層級
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B骨架視圖 - 重定向管理器 - 選擇人形綁定
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B骨架視圖 - 修改參考姿勢與A相同，修改完后，重定向管理器-修改姿勢-使用當前姿勢
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A骨架視圖 - 重定向管理器 - 選擇人形綁定 - 指定B骨架 - 自動映射
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兩邊打開骨骼命名，對應調整骨骼映射，調整自動未匹配和匹配錯誤的后保存
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選擇A骨架的動畫右鍵- 重定向動畫 - 復制動畫并重定向 - change保存路徑
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如果是是A套用B骨架及其動畫，則右鍵B骨架的動畫藍圖或動畫序列進行復制動畫并重定向即可
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動畫包合集要確認動畫是否包含有骨骼，一般有一個帶有骨骼，其他的沒有，需要先導入有骨骼的動畫（不指定骨骼），再批量導入其他動畫（指定剛才導入的骨骼）
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CharactorCreator導入UE4使用插件可以直接指定UE4骨骼，自動綁定和渲染設置，Animation需要勾選Use T0 pose，避免Pose問題（詳見踩坑記錄0）
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3 、動畫類型&動畫融合
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UE中動畫相關類型
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動畫序列：導入的原始動畫（一般為fbx格式）
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混合空間（1D/2D）：融合軸向的動畫序列，UE完成動畫切換過渡
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瞄準偏移：瞄準朝向和身體其他動作混合，UE操作類似混合空間
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動畫合成：對動畫序列進行簡單的組合
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蒙太奇動畫：用于復雜動畫或指定骨骼混合的動畫
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利用時間軸+lerp實現簡單動畫效果
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逆向動力學IK：Two Bone IK / Fabrik IK
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UE中動畫融合主要有兩類方法
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混合空間動畫 + 狀態機切換
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蒙太奇動畫 + 分層骨骼融合
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混合動畫的軸向設置（Axis Settings）
設置動畫圖表所依賴的參數，如水平設置一個Direction變量，垂直設置一個Speed變量，這兩個變量影響混合動畫在多個動畫切換時的過渡效果
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最小/大軸值確定變量取值范圍
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網格區分數確定動畫拆分數
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內插時間影響動畫過渡時間，值越大效果越明顯：如run切idle時不會立馬停下，會多跑幾步后慢慢停下; 對于參數跳動導致的動畫抖動問題，一般也可以調整該值解決
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BlendSamples設置單個動畫的播放速率，能解決類似滑步問題
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瞄準偏移動畫
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RInterp to節點：Rotation的一個插值的表述，該節點有四個參數，Current和Target分別表示當前角度和目的角度，DeltaTime為間隔時間，一般設置為我們計算機計算每幀的時間，Interp speed為調整的速度，越小速度越慢，一般調整為5左右效果比較好
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獲取攝影機(控制器)和人物朝向的角度差：
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get actor rotation
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get controller rotation
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delta / make rotator / break rotator
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AimOffset不能添加動畫解決辦法：
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蒙太奇動畫
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蒙太奇為動畫片段剪輯組合而成，比如攻擊過程PunchProcess = 攻擊準備PunchBegin + 左拳PunchLeft * n + 右拳PunchRight * n + PunchEnd攻擊結束，這些動作的組合都可以用一個蒙太奇片段組合實現
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蒙太奇有以下場景：
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不需要使用狀態機來定義的短暫動作行為：比如，彎腰伸手拾取
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復雜的動作組合：比如，組合動作攻擊
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只需要骨骼部分呈現的動作：比如，有一個伸手拾取的動畫和walk_run狀態，使用蒙太奇的分層骨骼混合可以實現邊走路/跑步，邊伸手拾取的動作
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4、蒙太奇動畫專題
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section用于分段和重組，基本操作技巧：
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點擊綠線可以拖動，控制起始位置，重命名
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銜接：點擊一個section后點擊另一個
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循環：點擊同一個兩次（變藍, 常用于組合動作idle循環）
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移動幀條到指定時間，添加notifier
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軌跡可以設置多條，用于跳轉控制
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montage jump section，用于多條軌跡跳轉或循環狀態的跳出
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設置動畫序列的Root Motion啟動根運動，使用移動動畫，可以攻擊帶位移（前提是動畫序列是帶位移的而不是inplace）
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蒙太奇動畫的制作步驟總結
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制作蒙太奇動畫，設置section，軌跡，自定義slot，notifiers
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動畫藍圖中使用slot進行pose混合
事件圖表：
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begin play（動畫藍圖初始化）時獲取所屬pawn等相關的外部變量并保存：如Try get pawn owner，通過設置pawn中的變量控制普通藍圖中的蒙太奇調用
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update animation（更新動畫藍圖）時更新動畫藍圖中的變量，用于姿勢blend的控制變量
動畫圖表：
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在指定pose后添加slot
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分層骨骼節點設置，指定骨骼的所有子骨骼生效
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根據布爾型 / 整型 / 枚舉型 / 分層骨骼 等方式進行pose混合
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普通藍圖中調用蒙太奇相關節點：如Montage play （注意！使用動畫里的蒙太奇播放，可以精準控制section 和 position，不需要獲取動畫實例 ）
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5 、動畫藍圖中的重要節點
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事件圖表特定事件和重要節點
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Update Animation事件：每幀都會更新動畫的事件
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Try get pawn owner節點
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get movement component節點
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get velocity + get vector length：計算移動速度（0 ~ max speed）
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get actor rotation + get velocity + calculate direction：計算方向（-180~180）
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動畫圖表重要節點
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save pose / use cached pose：保存姿勢 / 使用姿勢
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動畫融合：
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blend posses by bool / int / enum：根據條件播放不同動畫
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apply additive融合
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layered blend per bone：只對某些骨骼進行混合，其他骨骼保持原姿勢，對哪些骨骼進行混合以及混合的權重，都可以由我們自己決定。比較典型的用法是在奔跑的時候切換武器，就可以將上半身用 站立時切換武器的動畫 進行混合, 而下半身保持原奔跑姿勢不變
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play aim montage：播放蒙太奇動畫，常和分層骨骼融合結合使用
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6、裝備物品附加到角色
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骨架對應位置添加slot
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如手持物品在hand_r骨骼下添加slot
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掛在背上的物品在spine_02骨骼下添加slot
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attach / detach actor到組件
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獲取插槽變換get slot transform
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7、RootMotion
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動畫序列細節面板中啟用rootMotion
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動畫藍圖中設置 - animation preview editor - edit defaults - root motion
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UE4 RootMotion要求RootMotion動畫的根骨骼不能有旋轉移動等信息，因此需要先maya中處理一下根骨骼，可以添加一個新的根骨骼用于root motion
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AI MoveTo要替換自定義task
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8、動畫IK
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雙骨骼IK
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Fabric IK
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9、動畫通知
三種類型動畫通知：
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10、動畫曲線
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動畫曲線是一種在動畫播放時更改骨骼屬性，材質屬性或變形目標值的方法
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指定要修改的資源（材質或者變形目標），相應的命名曲線，然后在動畫的持續時間內調整關鍵幀值
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動畫曲線（Anim Curves） 面板顯示選定骨架的 變形目標（Morph Target）、屬性（Attribute） 和 材質（Material） 曲線的曲線值。 可以在此處刪除和重命名曲線，以及預覽曲線數據。
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打開方式：
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曲線取消選中了 自動（Auto） 復選框，將不再從曲線中提取數據，選擇性地關閉曲線的影響并預覽結果
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Type默認為屬性，點亮對應Type切成材質或變形目標
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添加新動畫曲線：右鍵單擊任意曲線并從下拉菜單中選擇 添加（Add）
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動畫藍圖獲取曲線信息
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在 動畫藍圖 的AnimGraph里，調用一些藍圖節點來訪問曲線信息或獲取曲線名稱
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參考鏈接：
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動畫曲線變形骨骼：https://blog.csdn.net/lei_7103/article/details/108207857
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動畫曲線修改材質：https://docs.unrealengine.com/zh-CN/Engine/Animation/Sequences/Curves/index.html
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關聯知識-變形和換裝原理：https://www.chinaar.com/UE4/1817.html
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官方變形文檔：https://docs.unrealengine.com/en-US/Engine/Content/Importing/FBX/MorphTargets/index.html
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總結
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