UE4动画系统笔记
目錄
0、UE4動(dòng)畫基礎(chǔ)概念
1、模型 - 骨骼 - 動(dòng)畫 - 動(dòng)畫藍(lán)圖基礎(chǔ)
2、 動(dòng)畫/模型導(dǎo)入及骨架重定向
3 、動(dòng)畫類型&動(dòng)畫融合
UE中動(dòng)畫相關(guān)類型主要包括：
UE中動(dòng)畫融合主要有兩類方法：
混合動(dòng)畫的軸向設(shè)置（Axis Settings）：
瞄準(zhǔn)偏移動(dòng)畫
蒙太奇動(dòng)畫：
4、蒙太奇動(dòng)畫專題
5 、動(dòng)畫藍(lán)圖中的重要節(jié)點(diǎn)
事件圖表特定事件和重要節(jié)點(diǎn)：
動(dòng)畫圖表重要節(jié)點(diǎn)：
6、裝備物品附加到角色
7、RootMotion
8、動(dòng)畫IK
9、動(dòng)畫通知
10、動(dòng)畫曲線
0、UE4動(dòng)畫基礎(chǔ)概念
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骨架（Skeleton）：Skeleton是整個(gè)動(dòng)畫系統(tǒng)的基礎(chǔ)，其主要作用是記錄了骨架以下信息：
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骨骼層級(jí)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(dòng)畫通知（Animation Notify）信息
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插槽數(shù)據(jù)（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(shè)置信息：包括位移重定向（Translation Retarget）設(shè)置，LOD設(shè)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(chǔ)之上的模型，通俗來說就是綁定骨骼后的網(wǎng)格體，也就是我們?cè)谟螒蛑心軌蚩吹降慕巧摹叭馍怼薄Ｆ渲饕韵滦畔?#xff1a;
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模型的頂、線、面信息
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頂點(diǎn)的骨骼蒙皮權(quán)重
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模型的材質(zhì)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(shè)置信息
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布料系統(tǒng)相關(guān)設(shè)置
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動(dòng)畫序列（Animation Sequence）：動(dòng)畫序列是用來記錄骨骼運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的資源，也是讓動(dòng)畫動(dòng)起來的關(guān)鍵之一，其主要包含了一下信息：
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動(dòng)畫關(guān)鍵幀信息
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包含運(yùn)動(dòng)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(zhuǎn)、位移和縮放
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動(dòng)畫通知信息：記錄了觸發(fā)通知的類型和時(shí)間
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動(dòng)畫曲線信息：記錄了隨時(shí)間軸變化的曲線信息
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其他基礎(chǔ)信息：包括了疊加動(dòng)畫設(shè)置、根骨骼位移設(shè)置等信息
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混合空間（BlendSpace）：其主要作用是根據(jù)輸入的float值從若干臨近的動(dòng)畫中采樣并輸出一個(gè)融合后的Pose。根據(jù)數(shù)據(jù)維度不同分為BlendSpace和BlendSpace1D兩種類型。
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瞄準(zhǔn)偏移（AimOffset）：是BlendSpace的一種特殊形式，區(qū)別在于其內(nèi)部的所有采樣點(diǎn)都是疊加動(dòng)畫。主要用在游戲過程中疊加角色瞄準(zhǔn)和看的方向。
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蒙太奇動(dòng)畫（AnimationMontage）：對(duì)Animation Sequence資源的擴(kuò)充，可以方便的使用藍(lán)圖、代碼控制動(dòng)畫資源的播放，并且可以方便的實(shí)現(xiàn)根骨骼動(dòng)畫和動(dòng)畫播放結(jié)束后的回調(diào)。要使用Montage就需要將相應(yīng)的動(dòng)畫拖入其中，在Montage編輯器中可以對(duì)動(dòng)畫進(jìn)行編輯、裁剪、拼接等操作。Montage編輯器中有一個(gè)Slot（插槽）的東西，通俗的解釋就是，插槽是對(duì)應(yīng)在動(dòng)畫藍(lán)圖中播放Montage的播放點(diǎn)，同一個(gè)Montage可以有多個(gè)不同的Slot。
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動(dòng)畫藍(lán)圖（Animation Blueprint），主要負(fù)責(zé)動(dòng)畫的混合驅(qū)動(dòng)邏輯以及后處理的相關(guān)工作。一般大部分動(dòng)畫程序的工作就是在這里完成。動(dòng)畫藍(lán)圖中可以搭建動(dòng)畫狀態(tài)機(jī)以及動(dòng)畫后處理邏輯，例如IK、疊加動(dòng)畫等。
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骨骼動(dòng)畫系統(tǒng)大致可以分為兩步：
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計(jì)算骨骼Pose：每一根骨骼可以看做一個(gè)點(diǎn)，而我們的Pose就是所有骨骼Transform（位移+旋轉(zhuǎn)+縮放）的集合，注意，一般來說，這個(gè)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(jì)算好后我們還是無法看到一個(gè)角色的造型，這時(shí)需要將3D美術(shù)制作好的網(wǎng)格體的頂點(diǎn)按照骨骼Pose進(jìn)行變化。這里變換的依據(jù)是頂點(diǎn)的蒙皮權(quán)重和參考姿勢的信息（一個(gè)頂點(diǎn)可能受到多個(gè)骨骼的影響）。
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動(dòng)畫系統(tǒng)更新過程：UE4里主要承擔(dān)上述兩步職責(zé)的是Skeletal Mesh Component。在SkeletalMeshComponent創(chuàng)建時(shí)，會(huì)創(chuàng)建一個(gè)Animation Instance,這就是主要負(fù)責(zé)計(jì)算最終Pose的對(duì)象，而我們制作的AnimationBlueprint也是基于UAnimationInstance這個(gè)類的。在SkeletalMeshComponent進(jìn)行Tick時(shí)，會(huì)調(diào)用TickAnimation方法，然后會(huì)調(diào)用Animation Instance的UpdateAnimation()方法，此方法會(huì)調(diào)用一遍所有動(dòng)畫藍(lán)圖中連接的節(jié)點(diǎn)的Update_AnyThread()方法，用來更新所有節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。然后后續(xù)根據(jù)設(shè)置的不同會(huì)從Tick函數(shù)或者Work線程中調(diào)用SkeletalMeshComponent的RefreshBoneTransforms()方法，此方法進(jìn)而會(huì)調(diào)用動(dòng)畫藍(lán)圖所有節(jié)點(diǎn)的Evaluate_AnyThread()方法。Evaluate的含義就是指根據(jù)特定的條件（從Update時(shí)獲得的參數(shù)）計(jì)算出動(dòng)畫所有骨骼的Transform信息，最后輸出一個(gè)Pose給到渲染線程并存在本地Component上。
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動(dòng)畫多線程：UE4的動(dòng)畫系統(tǒng)支持多線程的處理，一般來說Game線程會(huì)觸發(fā)一系列Game Play邏輯，最后調(diào)用到動(dòng)畫系統(tǒng)的Update內(nèi)，然后這個(gè)方法里面把所有動(dòng)畫系統(tǒng)所需要的信息收集起來，存到一個(gè)Proxy里，然后計(jì)算具體Pose的工作就交給工作線程去完成，這時(shí)主線程可以繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)的處理工作。需要注意的是，雖然此時(shí)Game線程未被Pose計(jì)算阻塞，但是渲染線程會(huì)等待RefreshBoneTransform結(jié)束后再開始工作，如果Evaluate Pose的時(shí)候有很多高消耗的操作，會(huì)發(fā)現(xiàn)渲染線程的時(shí)間會(huì)增長。
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1、模型 - 骨骼 - 動(dòng)畫 - 動(dòng)畫藍(lán)圖基礎(chǔ)
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無動(dòng)畫模型：靜態(tài)網(wǎng)格staticMesh, 能指定動(dòng)畫的模型：骨架網(wǎng)格sketonMesh
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骨骼和動(dòng)畫一對(duì)多綁定，骨骼和模型也是一對(duì)多綁定（蒙皮），動(dòng)畫和模型(骨架網(wǎng)格體)沒有關(guān)系, 模型通過設(shè)置動(dòng)畫藍(lán)圖來使用動(dòng)畫，動(dòng)畫藍(lán)圖用于管理各種動(dòng)畫的觸發(fā)和狀態(tài)轉(zhuǎn)換
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動(dòng)畫序列包括 普通動(dòng)畫 和 混合動(dòng)畫BlendSpace（疊加動(dòng)畫）
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動(dòng)畫藍(lán)圖用于控制動(dòng)畫播放和切換的特殊藍(lán)圖，可以和綁定了骨骼網(wǎng)格體的藍(lán)圖類關(guān)聯(lián)
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動(dòng)畫藍(lán)圖里通過動(dòng)畫圖表（動(dòng)畫藍(lán)圖特有的圖表，Pawn藍(lán)圖沒有）設(shè)置動(dòng)畫的狀態(tài)機(jī)，管理動(dòng)畫切換；事件圖表設(shè)置動(dòng)畫狀態(tài)機(jī)所需要的參數(shù)如速度方向等；動(dòng)畫藍(lán)圖里的變量在事件圖表和動(dòng)畫圖表里共享
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狀態(tài)機(jī)包括規(guī)則和狀態(tài)，規(guī)則用于控制狀態(tài)的切換
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動(dòng)畫序列直接拖入狀態(tài)機(jī)中會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)狀態(tài)；狀態(tài)機(jī)可以嵌套
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pawn藍(lán)圖類中可以通過Mesh獲取動(dòng)畫實(shí)例get anim instance，然后通過類型轉(zhuǎn)換可以直接和動(dòng)畫藍(lán)圖的變量通信（讀寫動(dòng)畫藍(lán)圖類的變量），同理，動(dòng)畫藍(lán)圖中可以轉(zhuǎn)換為pawn藍(lán)圖來反向通信
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Pawn、Charactor藍(lán)圖中通過輸入事件觸發(fā)動(dòng)畫藍(lán)圖中的狀態(tài)機(jī)切換，需要在項(xiàng)目中預(yù)先設(shè)置輸入按鍵映射，沒有需要新增：操作映射對(duì)應(yīng)瞬時(shí)輸入，軸映射為持續(xù)性輸入
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2、 動(dòng)畫/模型導(dǎo)入及骨架重定向
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動(dòng)畫導(dǎo)入常用格式fbx (obj為純模型文件)，只導(dǎo)入模型和導(dǎo)入動(dòng)畫的方法一樣
fbx可能包括sketal、sketal Mesh、動(dòng)畫序列，可以導(dǎo)入以下幾種情況：
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fbx不含動(dòng)畫序列，若指定已有兼容骨骼則只導(dǎo)入模型Mesh，不指定則同時(shí)導(dǎo)入骨骼
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fbx包含動(dòng)畫序列，則可以導(dǎo)入骨骼和mesh的同時(shí)導(dǎo)入動(dòng)畫文件
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可以導(dǎo)入的同時(shí)創(chuàng)建材質(zhì)和紋理（可以創(chuàng)建材質(zhì)，不建議創(chuàng)建紋理）
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動(dòng)畫導(dǎo)入需要前確認(rèn)幾點(diǎn)并預(yù)處理：
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文件是否是原地動(dòng)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(diǎn)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(dǎo)入時(shí)可以不用導(dǎo)入骨骼；如果不兼容需要同時(shí)導(dǎo)入骨骼并做后續(xù)處理
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不同的骨骼不能直接應(yīng)用動(dòng)畫，需要先進(jìn)行動(dòng)畫重定向，將不同骨骼的動(dòng)畫重定向到同一個(gè)骨骼，假設(shè)新導(dǎo)入的A骨架去匹配B：（另一種方法是在mixamo網(wǎng)站自動(dòng)綁定！）
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角色 - 骨骼 - 所有層級(jí)
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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(dāng)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(dòng)映射
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兩邊打開骨骼命名，對(duì)應(yīng)調(diào)整骨骼映射，調(diào)整自動(dòng)未匹配和匹配錯(cuò)誤的后保存
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選擇A骨架的動(dòng)畫右鍵- 重定向動(dòng)畫 - 復(fù)制動(dòng)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(dòng)畫，則右鍵B骨架的動(dòng)畫藍(lán)圖或動(dòng)畫序列進(jìn)行復(fù)制動(dòng)畫并重定向即可
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動(dòng)畫包合集要確認(rèn)動(dòng)畫是否包含有骨骼，一般有一個(gè)帶有骨骼，其他的沒有，需要先導(dǎo)入有骨骼的動(dòng)畫（不指定骨骼），再批量導(dǎo)入其他動(dòng)畫（指定剛才導(dǎo)入的骨骼）
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CharactorCreator導(dǎo)入U(xiǎn)E4使用插件可以直接指定UE4骨骼，自動(dòng)綁定和渲染設(shè)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(dòng)畫類型&動(dòng)畫融合
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UE中動(dòng)畫相關(guān)類型
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動(dòng)畫序列：導(dǎo)入的原始動(dòng)畫（一般為fbx格式）
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混合空間（1D/2D）：融合軸向的動(dòng)畫序列，UE完成動(dòng)畫切換過渡
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瞄準(zhǔn)偏移：瞄準(zhǔn)朝向和身體其他動(dòng)作混合，UE操作類似混合空間
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動(dòng)畫合成：對(duì)動(dòng)畫序列進(jìn)行簡單的組合
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蒙太奇動(dòng)畫：用于復(fù)雜動(dòng)畫或指定骨骼混合的動(dòng)畫
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利用時(shí)間軸+lerp實(shí)現(xiàn)簡單動(dòng)畫效果
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逆向動(dòng)力學(xué)IK：Two Bone IK / Fabrik IK
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UE中動(dòng)畫融合主要有兩類方法
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混合空間動(dòng)畫 + 狀態(tài)機(jī)切換
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蒙太奇動(dòng)畫 + 分層骨骼融合
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混合動(dòng)畫的軸向設(shè)置（Axis Settings）
設(shè)置動(dòng)畫圖表所依賴的參數(shù)，如水平設(shè)置一個(gè)Direction變量，垂直設(shè)置一個(gè)Speed變量，這兩個(gè)變量影響混合動(dòng)畫在多個(gè)動(dòng)畫切換時(shí)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(wǎng)格區(qū)分?jǐn)?shù)確定動(dòng)畫拆分?jǐn)?shù)
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內(nèi)插時(shí)間影響動(dòng)畫過渡時(shí)間，值越大效果越明顯：如run切idle時(shí)不會(huì)立馬停下，會(huì)多跑幾步后慢慢停下; 對(duì)于參數(shù)跳動(dòng)導(dǎo)致的動(dòng)畫抖動(dòng)問題，一般也可以調(diào)整該值解決
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BlendSamples設(shè)置單個(gè)動(dòng)畫的播放速率，能解決類似滑步問題
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瞄準(zhǔn)偏移動(dòng)畫
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RInterp to節(jié)點(diǎn)：Rotation的一個(gè)插值的表述，該節(jié)點(diǎn)有四個(gè)參數(shù)，Current和Target分別表示當(dāng)前角度和目的角度，DeltaTime為間隔時(shí)間，一般設(shè)置為我們計(jì)算機(jī)計(jì)算每幀的時(shí)間，Interp speed為調(diào)整的速度，越小速度越慢，一般調(diào)整為5左右效果比較好
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獲取攝影機(jī)(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(dòng)畫解決辦法：
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蒙太奇動(dòng)畫
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蒙太奇為動(dòng)畫片段剪輯組合而成，比如攻擊過程PunchProcess = 攻擊準(zhǔn)備PunchBegin + 左拳PunchLeft * n + 右拳PunchRight * n + PunchEnd攻擊結(jié)束，這些動(dòng)作的組合都可以用一個(gè)蒙太奇片段組合實(shí)現(xiàn)
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蒙太奇有以下場景：
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不需要使用狀態(tài)機(jī)來定義的短暫動(dòng)作行為：比如，彎腰伸手拾取
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復(fù)雜的動(dòng)作組合：比如，組合動(dòng)作攻擊
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只需要骨骼部分呈現(xiàn)的動(dòng)作：比如，有一個(gè)伸手拾取的動(dòng)畫和walk_run狀態(tài)，使用蒙太奇的分層骨骼混合可以實(shí)現(xiàn)邊走路/跑步，邊伸手拾取的動(dòng)作
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4、蒙太奇動(dòng)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(diǎn)擊綠線可以拖動(dòng)，控制起始位置，重命名
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銜接：點(diǎn)擊一個(gè)section后點(diǎn)擊另一個(gè)
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循環(huán)：點(diǎn)擊同一個(gè)兩次（變藍(lán), 常用于組合動(dòng)作idle循環(huán)）
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移動(dòng)幀條到指定時(shí)間，添加notifier
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軌跡可以設(shè)置多條，用于跳轉(zhuǎn)控制
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montage jump section，用于多條軌跡跳轉(zhuǎn)或循環(huán)狀態(tài)的跳出
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設(shè)置動(dòng)畫序列的Root Motion啟動(dòng)根運(yùn)動(dòng)，使用移動(dòng)動(dòng)畫，可以攻擊帶位移（前提是動(dòng)畫序列是帶位移的而不是inplace）
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蒙太奇動(dòng)畫的制作步驟總結(jié)
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制作蒙太奇動(dòng)畫，設(shè)置section，軌跡，自定義slot，notifiers
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動(dòng)畫藍(lán)圖中使用slot進(jìn)行pose混合
事件圖表：
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begin play（動(dòng)畫藍(lán)圖初始化）時(shí)獲取所屬pawn等相關(guān)的外部變量并保存：如Try get pawn owner，通過設(shè)置pawn中的變量控制普通藍(lán)圖中的蒙太奇調(diào)用
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update animation（更新動(dòng)畫藍(lán)圖）時(shí)更新動(dòng)畫藍(lán)圖中的變量，用于姿勢blend的控制變量
動(dòng)畫圖表：
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在指定pose后添加slot
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分層骨骼節(jié)點(diǎn)設(shè)置，指定骨骼的所有子骨骼生效
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根據(jù)布爾型 / 整型 / 枚舉型 / 分層骨骼 等方式進(jìn)行pose混合
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普通藍(lán)圖中調(diào)用蒙太奇相關(guān)節(jié)點(diǎn)：如Montage play （注意！使用動(dòng)畫里的蒙太奇播放，可以精準(zhǔn)控制section 和 position，不需要獲取動(dòng)畫實(shí)例 ）
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5 、動(dòng)畫藍(lán)圖中的重要節(jié)點(diǎn)
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事件圖表特定事件和重要節(jié)點(diǎn)
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Update Animation事件：每幀都會(huì)更新動(dòng)畫的事件
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Try get pawn owner節(jié)點(diǎn)
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get movement component節(jié)點(diǎn)
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get velocity + get vector length：計(jì)算移動(dòng)速度（0 ~ max speed）
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get actor rotation + get velocity + calculate direction：計(jì)算方向（-180~180）
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動(dòng)畫圖表重要節(jié)點(diǎn)
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save pose / use cached pose：保存姿勢 / 使用姿勢
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動(dòng)畫融合：
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blend posses by bool / int / enum：根據(jù)條件播放不同動(dòng)畫
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apply additive融合
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layered blend per bone：只對(duì)某些骨骼進(jìn)行混合，其他骨骼保持原姿勢，對(duì)哪些骨骼進(jìn)行混合以及混合的權(quán)重，都可以由我們自己決定。比較典型的用法是在奔跑的時(shí)候切換武器，就可以將上半身用 站立時(shí)切換武器的動(dòng)畫 進(jìn)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(dòng)畫，常和分層骨骼融合結(jié)合使用
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6、裝備物品附加到角色
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骨架對(duì)應(yīng)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(dòng)畫序列細(xì)節(jié)面板中啟用rootMotion
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動(dòng)畫藍(lán)圖中設(shè)置 - animation preview editor - edit defaults - root motion
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UE4 RootMotion要求RootMotion動(dòng)畫的根骨骼不能有旋轉(zhuǎn)移動(dòng)等信息，因此需要先maya中處理一下根骨骼，可以添加一個(gè)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(dòng)畫IK
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雙骨骼IK
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Fabric IK
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9、動(dòng)畫通知
三種類型動(dòng)畫通知：
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10、動(dòng)畫曲線
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動(dòng)畫曲線是一種在動(dòng)畫播放時(shí)更改骨骼屬性，材質(zhì)屬性或變形目標(biāo)值的方法
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指定要修改的資源（材質(zhì)或者變形目標(biāo)），相應(yīng)的命名曲線，然后在動(dòng)畫的持續(xù)時(shí)間內(nèi)調(diào)整關(guān)鍵幀值
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動(dòng)畫曲線（Anim Curves） 面板顯示選定骨架的 變形目標(biāo)（Morph Target）、屬性（Attribute） 和 材質(zhì)（Material） 曲線的曲線值。 可以在此處刪除和重命名曲線，以及預(yù)覽曲線數(shù)據(jù)。
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打開方式：
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曲線取消選中了 自動(dòng)（Auto） 復(fù)選框，將不再從曲線中提取數(shù)據(jù)，選擇性地關(guān)閉曲線的影響并預(yù)覽結(jié)果
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Type默認(rèn)為屬性，點(diǎn)亮對(duì)應(yīng)Type切成材質(zhì)或變形目標(biāo)
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添加新動(dòng)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(dòng)畫藍(lán)圖獲取曲線信息
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在 動(dòng)畫藍(lán)圖 的AnimGraph里，調(diào)用一些藍(lán)圖節(jié)點(diǎn)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(dòng)畫曲線變形骨骼：https://blog.csdn.net/lei_7103/article/details/108207857
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動(dòng)畫曲線修改材質(zhì)：https://docs.unrealengine.com/zh-CN/Engine/Animation/Sequences/Curves/index.html
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關(guān)聯(lián)知識(shí)-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(jié)
- 上一篇： Mulitisim频率计设计
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