动画系统

Unity 的动画系统（Mecanim）是一个强大而灵活的系统，支持从简单的 Sprite 动画到复杂的人形角色动画。

动画系统概述

动画系统组件：
├── Animation Clip - 动画片段，存储关键帧数据
├── Animator Controller - 动画控制器，管理状态和过渡
├── Animator - 组件，执行动画控制
└── Avatar（人形动画）- 骨骼映射配置

Animation Clip（动画片段）

创建动画

方法1：在 Unity 中制作

选中对象，打开 Animation 窗口（Ctrl+6）
点击 Create 创建新动画
点击 Add Property 添加要动画的属性
在时间轴上添加关键帧

方法2：导入外部动画

FBX 文件中的动画
专门的动画文件（.anim）

动画属性类型

属性类型	说明
Transform	位置、旋转、缩放
Sprite Renderer	Sprite 切换（2D 动画）
Material	材质属性变化
Light	光照属性变化
自定义组件	任何可序列化属性

2D Sprite 动画

public class SpriteAnimationHelper : MonoBehaviour
{
    // 方法1：使用 Animation 组件（Legacy）
    public Animation animation;
    
    // 方法2：使用 Animator 组件（推荐）
    public Animator animator;
    
    void PlayLegacyAnimation()
    {
        animation.Play("Walk");
    }
    
    void PlayMecanimAnimation()
    {
        animator.Play("Walk");
    }
}

Animator Controller

Animator Controller 是动画状态机的核心。

创建 Animator Controller

Assets > Create > Animator Controller
将 Controller 拖到对象的 Animator 组件上

Animator 窗口

Window > Animation > Animator

Animator 窗口布局：
┌─────────────────────────────────────┐
│  Parameters  │                      │
│  - Speed     │    Animation States  │
│  - IsGrounded│                      │
│  - Attack    │  [Idle] ──► [Walk]   │
│              │    │           │     │
│  Layers      │    ▼           ▼     │
│  - Base      │  [Jump] ◄─── [Run]   │
│  - UpperBody │                      │
└─────────────────────────────────────┘

动画状态（State）

状态类型	说明
Empty	空状态，不播放动画
Animation	播放单个动画片段
Blend Tree	混合树，混合多个动画
Sub-State Machine	子状态机，组织复杂逻辑

过渡（Transition）

状态之间的切换条件：

过渡设置：
├── Has Exit Time - 是否等待当前动画播放完成
├── Exit Time - 退出时间（0-1）
├── Transition Duration - 过渡持续时间
├── Transition Offset - 目标动画起始偏移
└── Conditions - 过渡条件

动画参数（Parameters）

控制状态机行为的变量：

参数类型	用途
Float	速度、方向等连续值
Int	状态索引、模式选择
Bool	开关状态（是否跳跃、是否攻击）
Trigger	一次性触发（攻击、受伤）

public class AnimatorParameterController : MonoBehaviour
{
    public Animator animator;
    public Rigidbody rb;
    
    void Update()
    {
        // 设置 Float 参数
        float speed = rb.velocity.magnitude;
        animator.SetFloat("Speed", speed);
        
        // 设置 Bool 参数
        bool isGrounded = CheckGrounded();
        animator.SetBool("IsGrounded", isGrounded);
        
        // 设置 Trigger 参数
        if (Input.GetButtonDown("Attack"))
        {
            animator.SetTrigger("Attack");
        }
        
        // 重置 Trigger（通常不需要手动调用）
        // animator.ResetTrigger("Attack");
    }
}

Blend Tree（混合树）

混合树允许根据参数平滑混合多个动画。

1D Blend Tree

基于单个参数混合：

Blend Tree (1D) - 基于 Speed 参数：
Speed = 0    ────► Idle
Speed = 2    ────► Walk
Speed = 6    ────► Run

2D Blend Tree

基于两个参数混合（如方向和速度）：

Blend Tree (2D) - 基于 X 和 Z 方向：

        Z = 1
           │
    Walk   │   Walk
    Left   │   Right
           │
X = -1 ────┼──── X = 1
           │
    Walk   │   Walk
    Back   │   Forward
           │
        Z = -1

public class BlendTreeController : MonoBehaviour
{
    public Animator animator;
    
    void Update()
    {
        float horizontal = Input.GetAxis("Horizontal");
        float vertical = Input.GetAxis("Vertical");
        
        // 设置 2D Blend Tree 参数
        animator.SetFloat("X", horizontal);
        animator.SetFloat("Z", vertical);
    }
}

人形动画（Humanoid）

Avatar 配置

人形动画使用 Avatar 系统映射骨骼：

导入人形模型
选择模型，Rig > Animation Type > Humanoid
点击 Configure 配置骨骼映射

骨骼映射

Humanoid Avatar 骨骼结构：
├── Hips（髋部 - 根节点）
│   ├── Spine（脊柱）
│   │   ├── Chest（胸部）
│   │   │   ├── Neck（颈部）
│   │   │   │   └── Head（头部）
│   │   │   ├── Left Shoulder ──► Left Arm ──► Left Hand
│   │   │   └── Right Shoulder ──► Right Arm ──► Right Hand
│   │   └── Upper Legs ──► Lower Legs ──► Feet

动画重定向（Retargeting）

人形动画可以在不同角色间共享：

public class AnimationRetargeting : MonoBehaviour
{
    public Animator animator;
    public AnimationClip originalClip;
    
    void Start()
    {
        // 只要 Avatar 配置正确，动画可以重定向
        // 不需要额外代码，Animator 自动处理
    }
}

动画事件

在动画时间轴上触发函数调用：

public class AnimationEvents : MonoBehaviour
{
    // 这个方法会在动画事件点被调用
    public void OnFootstep()
    {
        // 播放脚步声
        AudioManager.Play("Footstep");
    }
    
    public void OnAttackHit()
    {
        // 检测攻击命中
        CheckAttackCollision();
    }
    
    public void OnAnimationEnd()
    {
        // 动画结束回调
        ResetAttackState();
    }
}

添加动画事件：

在 Animation 窗口选中动画
点击 Add Event 按钮
选择要调用的函数

动画层（Layers）

动画层允许同时播放多个动画：

动画层示例：
├── Base Layer (Weight: 1)
│   └── 全身动画（Idle, Walk, Run）
├── Upper Body Layer (Weight: 1, Mask: UpperBody)
│   └── 上半身动画（Aim, Shoot）
└── Additive Layer (Weight: 0.5, Blending: Additive)
    └── 附加动画（Breathing, Wounded）

public class AnimationLayers : MonoBehaviour
{
    public Animator animator;
    
    void Start()
    {
        // 设置层权重
        animator.SetLayerWeight(1, 1f);  // Upper Body 层
        animator.SetLayerWeight(2, 0.5f); // Additive 层
    }
    
    void Update()
    {
        // 在不同层播放动画
        animator.Play("Aim", 1);  // 在 Upper Body 层
    }
}

Inverse Kinematics（IK，反向动力学）

IK 允许根据目标位置自动计算关节角度：

public class IKController : MonoBehaviour
{
    public Animator animator;
    public Transform rightHandTarget;
    public Transform lookAtTarget;
    
    // 启用 IK
    void OnAnimatorIK(int layerIndex)
    {
        // 设置右手 IK 目标
        if (rightHandTarget != null)
        {
            animator.SetIKPositionWeight(AvatarIKGoal.RightHand, 1f);
            animator.SetIKRotationWeight(AvatarIKGoal.RightHand, 1f);
            animator.SetIKPosition(AvatarIKGoal.RightHand, rightHandTarget.position);
            animator.SetIKRotation(AvatarIKGoal.RightHand, rightHandTarget.rotation);
        }
        
        // 设置视线目标
        if (lookAtTarget != null)
        {
            animator.SetLookAtWeight(1f);
            animator.SetLookAtPosition(lookAtTarget.position);
        }
    }
}

启用 IK：

在 Animator 窗口选中层
勾选 IK Pass

Root Motion（根运动）

使用动画本身驱动角色移动：

public class RootMotionController : MonoBehaviour
{
    public Animator animator;
    
    void OnAnimatorMove()
    {
        // 应用根运动
        transform.position += animator.deltaPosition;
        transform.rotation *= animator.deltaRotation;
    }
}

Animator 设置：

Apply Root Motion：勾选使用根运动
Update Mode：选择更新时机

Timeline 和 Animation 集成

Timeline 可以编排多个动画：

public class TimelineController : MonoBehaviour
{
    public PlayableDirector director;
    
    void PlayTimeline()
    {
        director.Play();
    }
    
    void PauseTimeline()
    {
        director.Pause();
    }
    
    void StopTimeline()
    {
        director.Stop();
    }
}

动画性能优化

优化建议

使用 Animator Culling Mode
- Always Animate - 始终动画
- Cull Update Transforms - 不可见时停止更新
- Cull Completely - 不可见时完全停止
减少骨骼数量
- 移动端使用简化骨骼
- 移除不必要的骨骼
使用 Animation Compression
- 导入设置中启用压缩
- 调整错误阈值

避免频繁调用 Animator 属性

// 不好的做法
void Update()
{
    animator.SetFloat("Speed", speed);  // 每帧调用
}

// 好的做法
void Update()
{
    if (speed != lastSpeed)
    {
        animator.SetFloat("Speed", speed);
        lastSpeed = speed;
    }
}

实践：完整的角色动画系统

public class CharacterAnimationSystem : MonoBehaviour
{
    [Header("组件")]
    public Animator animator;
    public CharacterController controller;
    
    [Header("动画参数")]
    private int speedHash = Animator.StringToHash("Speed");
    private int isGroundedHash = Animator.StringToHash("IsGrounded");
    private int jumpHash = Animator.StringToHash("Jump");
    private int attackHash = Animator.StringToHash("Attack");
    private int hurtHash = Animator.StringToHash("Hurt");
    private int dieHash = Animator.StringToHash("Die");
    
    [Header("状态")]
    public float moveSpeed;
    public bool isGrounded;
    public bool isAttacking;
    
    void Update()
    {
        // 移动输入
        float horizontal = Input.GetAxis("Horizontal");
        float vertical = Input.GetAxis("Vertical");
        Vector3 move = new Vector3(horizontal, 0, vertical);
        
        // 更新动画参数
        moveSpeed = move.magnitude;
        animator.SetFloat(speedHash, moveSpeed);
        
        // 地面检测
        isGrounded = controller.isGrounded;
        animator.SetBool(isGroundedHash, isGrounded);
        
        // 跳跃
        if (Input.GetButtonDown("Jump") && isGrounded)
        {
            animator.SetTrigger(jumpHash);
        }
        
        // 攻击
        if (Input.GetButtonDown("Fire1") && !isAttacking)
        {
            animator.SetTrigger(attackHash);
            isAttacking = true;
        }
    }
    
    // 动画事件回调
    public void OnAttackStart()
    {
        // 启用攻击判定
        EnableAttackHitbox(true);
    }
    
    public void OnAttackEnd()
    {
        // 禁用攻击判定
        EnableAttackHitbox(false);
        isAttacking = false;
    }
    
    public void OnFootstep()
    {
        // 播放脚步声
        PlayFootstepSound();
    }
    
    void EnableAttackHitbox(bool enable)
    {
        // 实现攻击判定
    }
    
    void PlayFootstepSound()
    {
        // 播放脚步声
    }
}

下一步

掌握动画系统后，你可以：

学习 UI 系统创建游戏界面
探索音频系统添加音效和音乐
了解粒子系统制作视觉特效
学习寻路系统实现 AI 移动

动画系统概述​

Animation Clip（动画片段）​

创建动画​

动画属性类型​

2D Sprite 动画​

Animator Controller​

创建 Animator Controller​

Animator 窗口​

动画状态（State）​

过渡（Transition）​

动画参数（Parameters）​

Blend Tree（混合树）​

1D Blend Tree​

2D Blend Tree​

人形动画（Humanoid）​

Avatar 配置​

骨骼映射​

动画重定向（Retargeting）​

动画事件​

动画层（Layers）​

Inverse Kinematics（IK，反向动力学）​

Root Motion（根运动）​

Timeline 和 Animation 集成​

动画性能优化​

优化建议​

实践：完整的角色动画系统​

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