unity 骨骼动画

### Unity 中的骨骼动画实现教程 #### 骨骼动画基础 在 Unity 中，骨骼动画的核心依赖于 `SkinnedMeshRenderer` 组件。该组件用于渲染带有蒙皮网格的对象，并支持动态更新顶点位置以反映骨骼的变化[^1]。然而，由于每个骨骼动画都会触发单独的 Draw Call，在处理大量骨骼动画时可能会显著增加性能开销。 为了优化这一问题，可以通过 GPU 计算的方式将骨骼动画数据烘焙至纹理中，利用实例化技术（GPU Instancing）减少绘制调用次数，从而提升效率[^1]。 --- #### 示例代码：输出骨骼层级关系 以下是展示如何获取并打印骨骼层级结构的一个简单脚本： ```csharp using UnityEngine; public class SkeletonHierarchy : MonoBehaviour { void Start() { SkinnedMeshRenderer skinnedMeshRenderer = GetComponent<SkinnedMeshRenderer>(); if (skinnedMeshRenderer != null) { Transform[] bones = skinnedMeshRenderer.bones; foreach (Transform bone in bones) { Debug.Log($"Bone: {bone.name}, Parent: {(bone.parent != null ? bone.parent.name : "None")}"); } } else { Debug.LogError("No SkinnedMeshRenderer found on this GameObject."); } } } ``` 此代码片段展示了如何访问绑定到 `SkinnedMeshRenderer` 的骨骼数组及其对应的父子关系[^2]。 --- #### 动画混合逻辑 当需要在同一模型上应用多个动画剪辑时，可以采用加权平均的方法计算最终的骨骼姿态。下面是一个基于权重融合动画的伪代码实现示例： ```csharp foreach (var bone in skeleton) { Vector3 pos = Vector3.zero; Quaternion rot = Quaternion.identity; Vector3 scale = Vector3.one; // 默认缩放为单位向量 float totalWeight = 0f; for (int i = 0; i < animationClips.Length; ++i) { var clipData = SampleBone(animationClips[i], bone, currentTime[i]); float weight = weights[i]; pos += clipData.position * weight; scale *= clipData.scale * weight; if (i == 0 || totalWeight == 0f) { rot = clipData.rotation; } else { rot = Quaternion.Slerp(rot, clipData.rotation, weight / (totalWeight + weight)); } totalWeight += weight; } if (totalWeight > 0f) { pos /= totalWeight; scale /= totalWeight; } bone.localMatrix = Matrix4x4.TRS(pos, rot, scale); } ``` 这段代码实现了多动画剪辑间的平滑过渡与混合操作[^5]。 --- #### IK 动画的应用 逆运动学（Inverse Kinematics, IK）允许开发者定义特定的目标点来调整角色肢体的姿态。例如，让角色的手抓住某个物体或者使脚部贴合地面。以下是如何设置基本 IK 目标的说明： 1. 添加 Animator 组件； 2. 创建自定义控制器（Animator Controller），启用 IK Pass 属性； 3. 编写脚本来指定目标位置和方向。 示例代码如下所示： ```csharp void OnAnimatorIK(int layerIndex) { Animator animator = GetComponent<Animator>(); if (animator != null && targetPosition != null) { // 设置左手/右手的 IK 权重及目标位置 animator.SetIKPositionWeight(AvatarIKGoal.LeftHand, ikWeight); animator.SetIKRotationWeight(AvatarIKGoal.RightHand, ikWeight); animator.SetIKPosition(AvatarIKGoal.LeftHand, targetPosition.position); animator.SetIKRotation(AvatarIKGoal.RightHand, targetPosition.rotation); } } ``` 通过这种方式能够创建更加逼真的交互行为[^3]。 --- #### BVH 文件导入与转换 对于从外部源加载的 BVH 数据文件，则需将其映射到 Unity 内置的人形骨架体系下才能正常使用。具体做法涉及到了 T-Pose 对齐校正过程中的全局旋转修正运算[^4]。 ```csharp if (FirstT) { Transform currBone = anim.GetBoneTransform(bm.humanoid_bone); currBone.rotation = (currFrame[bm.bvh_name] * Quaternion.Inverse(bvhT[bm.bvh_name])) * unityT[bm.humanoid_bone]; } else { Transform currBone = anim.GetBoneTransform(bm.humanoid_bone); currBone.rotation = currFrame[bm.bvh_name] * unityT[bm.humanoid_bone]; } ``` 以上方法解决了不同坐标系间可能存在的偏差问题。 ---