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Unity学习笔记——核心（叁）

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学习笔记主要来源于唐老狮的Unity课程，经过个人简单整理而成。目前笔记可能有些地方写的不够好，若发现问题后续会继续完善。笔记总共三个部分：

四、核心知识

1、图片纹理Texture

（1）Unity支持的图片格式

  • BMP：Windows 系统标准图像格式，几乎无压缩，磁盘占用大。
  • TIF：基本不损失图像信息，缺点是体积大。
  • JPG（JPEG）：有损压缩格式，文件体积小，但会损失部分图像数据，无透明通道。
  • PNG：无损压缩位图格式，压缩比高、文件体积小，支持透明通道。
  • TGA：支持不失真压缩，体积小、效果清晰，兼具 BMP 的质量与 JPG 的体积优势，支持透明通道。
  • PSD：Photoshop 专用格式。
  • 其他支持格式：EXR、GIF、HDR、IFF、PICT等。

Unity 开发中最常用的图片格式是 JPG、PNG、TGA 三种。

（2）MipMap

MipMap是三维图形渲染中的一种纹理优化技术，也叫多级纹理映射。Unity 会为原始贴图生成一系列不同分辨率的缩小副本，组成一个纹理链。

MipMap可以提升渲染效率，物体距离摄像机越远，Unity 会自动使用更低分辨率的 MipMap 层级，而且MipMap图片预先做过抗锯齿处理，减少实时渲染的负担。缺点就是会占用额外的内存空间。

MipMap中，每个层级的图片都是上一层级的 1/4 大小（宽高各缩小一半）。比如一张 256×256 的贴图，MipMap层级依次为：128×128、64×64、32×32、16×16、8×8、4×4、2×2、1×1。

（3）Texture参数

  • Texture Type：纹理类型
  • Texture Shape：纹理形状
    • 2D：最常用的设置，适用于模型贴图、UI、Sprite 等绝大多数场景。
    • Cube：立方体贴图，主要用于天空盒和反射探针。
      • Mapping：纹理投影方式
      • Convolution Type：纹理过滤类型
  • Advanced：高级设置
    • Non-Power of 2：非 2 的幂次尺寸处理方式
    • Read/Write：是否允许通过脚本读取 / 修改纹理数据。
    • Generate Mip Maps：是否生成多级纹理（MipMap）。
  • Wrap Mode：纹理平铺 / 包裹方式
  • Filter Mode：纹理过滤模式
  • Aniso Level：各向异性过滤，以大角度查看纹理时提升清晰度，性能消耗较高。
  • Max Size：纹理导入的最大尺寸限制，超过则自动缩小。
  • Resize Algorithm：纹理缩小算法
  • Format：纹理压缩格式，不同平台支持不同格式，可自动适配或手动设置。
  • Compression：压缩质量
  • Use Crunch Compression：启用 Crunch 有损压缩，解压速度快，适合移动端。

2、精灵图Sprite

（1）Sprite Editor

Sprite Editor是精灵图片编辑器，需要安装 2D Sprite 包才可以编辑。

编辑界面有4个功能：

  • Sprite Editor 基础设置：设置精灵图片的基础属性以及对图集进行切割。
  • Custom Outline 自定义轮廓：自定义精灵网格的轮廓形状，控制渲染区域。
  • Custom Physics Shape 自定义物理形状：决定碰撞区域。
  • Secondary Textures 次要纹理：添加特殊效果。

（2）Sprite Renderer

Sprite Renderer是用于场景中渲染精灵图片的组件。

  • Sprite：指定渲染的精灵图片。
  • Color：精灵的着色颜色。
  • Flip：水平 / 竖直翻转精灵图片。
  • Draw Mode：绘制模式，尺寸变化时的缩放方式。
  • Mask Interaction：与精灵遮罩的交互方式。
  • Sprite Sort Point：相机计算距离时使用的参考点（Center 或 Pivot）。
  • Material：精灵使用的材质，默认不受光照影响；如需受光照影响，可选择 Default-Diffuse。
  • Sorting Layer：渲染排序图层，控制精灵的层级优先级。
  • Order in Layer：同图层内的渲染顺序，数值越大越靠上显示。

（3）Sprite Creator

Unity 自带的精灵创建工具，用于生成基础几何形状的精灵图片，作为 2D 游戏的临时替代资源。在 Project 窗口右键创建，可生成圆形、矩形、多边形等形状的精灵。

（4）Sprite Mask

精灵遮罩用于对精灵图片产生遮罩效果，实现只显示图片局部区域的功能。

  • Sprite：用作遮罩的图片，白色区域可见，黑色区域透明。
  • Alpha Cutoff：半透明区域的分界点，控制遮罩边缘的过渡效果。
  • Custom Range：开启后可自定义遮罩的生效范围，按排序层划分。
  • Sprite Sort Point：计算遮罩生效时使用的参考点（Center 或 Pivot）。

（5）Sorting Group

用于对多个精灵进行分组排序，组内精灵会作为整体参与渲染顺序计算。

  • Sorting Layer：分组的排序图层。
  • Order in Layer：分组在图层内的渲染顺序，数值越大越靠前。
  • Sort At Root：是否以根对象为基准进行排序。

（6）Sprite Atlas

Sprite Atlas用于将多张精灵图片打包成一张大图集，减少 Draw Call，提升渲染性能。

在Edit → Project Setting → Editor → Sprite Packer中可以选择图集功能的开启和关闭。

图集关键属性如下：

  • Type：图集类型

    • Master：主图集
      • Include in Build：勾选后，图集资源会被打包进游戏构建包中。
      • Allow Rotation：打包时允许旋转精灵，提升图集打包密度。UI 图集请禁用此选项，否则会出现旋转错位。
      • Tight Packing：启用后，会根据精灵的实际轮廓进行打包，提升密度。
      • Padding：设置图集中各精灵之间的间隔像素，防止渲染时出现颜色溢出。
    • Variant：变体图集
      • Master Atlas：关联的主图集。
      • Scale：变体图集的缩放因子。

  • Read/Write：允许脚本访问纹理数据。

  • Generate Mip Maps：是否生成多级纹理（MipMap）。

  • sRGB：是否将纹理存储在伽马空间。

  • Filter Mode：纹理拉伸 / 缩放时的过滤方式

  • Objects for Packing：关联需要打包的精灵，注意：必须是设置为Sprite类型的图片。

图集中精灵图的获取：

atlas.GetSprite(name);

（7）SpriteShape

SpriteShape 用于快速制作 2D 游戏地形 / 背景的工具。需在 Package Manager 中导入 SpriteShape包。

  • Sprite Shape Profile：精灵形状配置文件，用于定义地形各部分使用的精灵资源。
  • SpriteShapeRenderer：精灵形状渲染器，控制 SpriteShape 的渲染属性。
  • SpriteShapeController：精灵形状控制器，控制地形的路径和生成规则。

（8）换装

Unity 2D 换装可以使用Sprite Library和Sprite Resolver实现。

  • Sprite Library：精灵资料库组件，挂在角色根物体上，关联Sprite Library Asset文件，管理所有换装资源的类别分组信息。
  • Sprite Resolver：精灵解算器组件，挂在角色的各个部位（如头部、身体、武器）上，用于确定该部位的类别和当前使用的图片。

3、Tilemap

Tilemap 瓦片地图用于快速编辑2D游戏的场景。需在Package Manager中导入2D Tilemap Editor包。

（1）创建Tilemap

Hierarchy窗口中，右键选择2D Object/Tilemap即可创建Tilemap。

（2）创建TilePalette

Tilemap相当于一张纸，我们需要颜料才能开始画画，首先需要TilePalette调色板。

Window/2D/Tile Palette可以打开调色盘窗口，Project窗口右键选择2D/Tile Palette可以创建调色盘（或是在调色盘窗口创建）。

（3）创建Tile

Tile就是瓦片，即调色盘中的颜料。将图片资源拖入调色盘，即可创建瓦片。

（4）工具栏

  • 选择工具（S）：选择瓦片。
  • 移动工具（M）：移动选中的瓦片区域。
  • 画笔工具（B）：单个绘制瓦片，选取后自动切换。
  • 框填工具（U）：范围填充瓦片。
  • 选取器工具（I）：拾取地图上的瓦片作为样本。
  • 橡皮擦工具（D）：擦除瓦片。
  • 填充工具（G）：批量填充连续区域。

（5）特殊瓦片

  • Rule Tile：规则瓦片，根据相邻瓦片的存在规则自动切换精灵，实现地形边缘的自然过渡。
  • Animated Tile：动画瓦片，由序列帧组成，可播放循环动画。
  • Pipeline Tile：管道瓦片，根据相邻瓦片的数量自动切换精灵，用于制作管道、电线等连接图形。
  • Random Tile：随机瓦片，从预设的多个精灵中随机选择绘制。
  • Terrain Tile：地形瓦片， Rule Tile 的扩展，用于制作自然地形的边缘过渡，根据相邻瓦片的不同组合自动切换精灵。

（6）笔刷

  • Coordinate Brush（坐标笔刷）：实时显示格子坐标，便于定位和调试。
  • GameObject Brush（游戏对象笔刷）：直接在瓦片地图上放置游戏对象（如道具、敌人），仅作用于选定父对象的子级。
  • Group Brush（组合笔刷）：可设置范围参数，点击单个瓦片时自动绘制预设范围内的一组瓦片。
  • Line Brush（线性笔刷）：通过指定起点和终点，自动绘制一条连续的瓦片线。
  • Random Brush（随机笔刷）：从预设的瓦片列表中随机选择绘制，增加地图的自然随机性。

（5）Grid组件

Grid 组件是用于提供网格坐标规则的基准引导组件，专门用来规范瓦片、格子类布局的 GameObject 对齐规则。

  • Cell Size：单元格的尺寸。
  • Cell Gap：单元格之间的间隔大小。
  • Cell Layout：网格排列方式。
  • Cell Swizzle：重新映射 XYZ 坐标，适配不同布局。

（6）Tilemap组件

瓦片地图组件，用于存储和处理瓦片资源。

  • Animation Frame Rate：瓦片动画的播放速率。
  • Color：瓦片的整体色调。
  • Tile Anchor：瓦片的锚点偏移。
  • Orientation：瓦片在 3D 空间中的轴方向。

（7）Tilemap Renderer组件

该组件用于渲染瓦片地图。

  • Sort Order：瓦片排序方向。
  • Mode：渲染模式。
  • Detect Chunk Culling Bounds：检测瓦片地图的可见边界的方式。
  • Mask Interaction：与精灵遮罩的交互方式。
  • Sorting Layer/Order in Layer：渲染层级与顺序。

（8）代码控制

  • 类对象
Tilemap tilemap; // 管理瓦片地图的核心组件
Grid grid; // 处理坐标转换的Grid组件
TileBase tileBase; // 瓦片资源基类，可引用Tile、RuleTile等所有瓦片类型
  • Tilemap
tilemap.ClearAllTiles(); // 清除所有瓦片
tilemap.GetTile(pos); // 获取指定格子的瓦片
tilemap.SetTile(pos, tile); // 设置瓦片（tile为null表示删除瓦片）
tilemap.SwapTile(changeTile, newTile); // 替换所有changeTile为newTile
  • Grid
grid.CellToWorld(cellPos); // 将网格坐标转换为世界坐标
grid.WorldToCell(worldPos); // 将世界坐标转换为网格坐标

（9）网格坐标

在Tilemap中，我们会用到新的坐标，即网格坐标，类型为Vector3Int，以单元格为单位进行计算。

4、初识动画系统

（1）Animation 窗口

在Window/Animation/Animation可以打开动画窗口，可以为场景中的任意游戏对象制作动画，包括物体位置、旋转、缩放、组件参数的变化等等。

（2）Animation Clip动画切片

通过Animation 窗口可以创建动画切片文件Animation Clip。

  • Loop Time：是否循环播放动画，结束后自动回到开头。
  • Loop Pose：开启后动画首尾帧会自动融合，实现无缝循环效果。
  • Cycle Offset：循环动画的周期偏移，控制动画从不同时间点开始播放。

（3）老动画系统Animation

Unity 早期动画系统，现在基本不再使用，新项目推荐使用动画状态机Animator。

  • Animation组件

    • Animation：默认自动播放的动画片段。
    • Animations：控制的所有动画片段列表。
    • Play Automatically：是否在游戏启动时自动播放默认动画。
    • Animate Physics：动画是否与物理引擎交互。
    • Culling Type：动画剔除模式。

  • Animation Clip动画切片

在Animation组件中，动画切片属性有所变化，只有一个属性Wrap Mode，控制动画播放结束后的行为。

  • 代码控制
animation.Play(animation); // 播放动画
animation.CrossFade(animation); // 淡入播放
animation.CrossFadeQueued(animation); // 队列播放
animation.Stop(); // 停止播放
animation.IsPlaying(animation); // 是否正在播放

（4）Animator动画状态机

Animator是 Unity 实现有限状态机的核心工具，专门用于管理角色动画的状态切换。

为对象创建动画时，Unity 会自动生成Animator Controller；或者 Project 窗口右键Create → Animator Controller。

  • Animator组件

    • Controller：对应的动画控制器。
    • Avatar：对应替身配置信息（3D模型会讲解）。
    • Apply Root Motion：选择从动画本身还是从脚本控制角色的位置和旋转，勾选则表明是动画本身。
    • Update Mode：更新模式，表明 Animator 何时更新。
    • Culling Mode：裁剪剔除模式。

  • Animator窗口：在Window/Animation/Animator可以打开动画状态机窗口。这里介绍几个常用的。

    • Layers：动画层级，层级高的动画会覆盖层级低的动画。
    • Parameters：状态切换的参数，总共四种参数。
    • 矩形节点：代表一个动画状态。
    • 箭头连线：代表动画状态间的过渡关系，可设置切换条件。若有多个条件，需同时满足才会切换。

  • 代码控制

animator.SetFloat(name, value); // 设置 Float 类型参数
animator.GetFloat(name); // 获取 Float 类型参数

animator.SetInteger(name, value); // 设置 Int 类型参数
animator.GetInteger(name); // 获取 Int 类型参数

animator.SetBool(name, value); // 设置 Bool 类型参数
animator.GetBool(name); // 获取 Bool 类型参数

animator.SetTrigger(name); // 触发 Trigger 类型参数（如一次性事件）

animator.Play(name); // 直接播放对应动画

（5）2D序列帧动画

序列帧动画的本质是以固定时间间隔按序列切换图片，利用人眼的视觉暂留效应，让静态图片看起来是连续动态的。

将某一动作的序列帧图片直接拖入 Animation 窗口中，Unity 会自动生成关键帧。

（6）2D骨骼动画

骨骼动画利用 3D 骨骼动画的原理，将一张 2D 图片分割成多个部位，为每个部位绑定骨骼，通过控制骨骼的移动、旋转来驱动图片变形，实现流畅的动画效果。

可以使用 Unity 的 2D Animation 来制作（需导入2D Animation包），或是使用跨平台骨骼动画工具 Spine 制作。

（7）IK反向动力学

反向动力学（Inverse Kinematics）是 2D 骨骼动画的高级功能，它可以通过控制骨骼末端的位置，自动反向计算出整个骨骼链的姿态，实现更自然的动作效果。

  • 正向动力学（FK）：父骨骼的旋转带动子骨骼运动，比如抬起肩膀时，整个手臂跟着运动，父关节驱动子关节。
  • 反向动力学（IK）：骨骼末端（子）的位置变化，反向带动父骨骼旋转。比如手去拿杯子时，杯子的位置决定了手臂的整体姿态，目标位置驱动整个骨骼链。

Unity 内置了IK，需要导入2D IK工具包（Unity 2021+ 已集成在 2D Animation 中）。

5、模型制作流程

  • 建模：利用三角面片拼接搭建物体基础外形，生成模型网格几何数据。一般全部使用三角面，保证引擎兼容性。
  • 展UV：将三维模型表面展开为二维平面，建立UV坐标映射关系，为贴图绘制做准备。
  • 材质贴图：通过纹理贴图赋予模型色彩、细节；配合着色器Shader生成材质，模拟金属、玻璃等物理质感。
  • 骨骼绑定：给模型搭建骨架，并将网格顶点绑定到骨骼，让骨骼可以带动模型形变，为动画打下基础。
  • 动画制作：在时间轴设置骨骼关键帧，软件自动补全过渡帧，制作走路、攻击等动态动作。

6、Unity 3D模型

（1）模型概述

Unity 原生支持多种模型格式，比如fbx、dae、3ds、dxf、obj等。常用的为FBX格式。导入模型后，会在Inspector窗口看到如下4个页签：

  • Model：模型页签，主要设置模型的基础属性。
  • Rig：骨骼页签，用于配置模型的骨骼与动画系统。
  • Animation：动画页签，设置模型包含的动画片段。
  • Materials：材质纹理页签，管理模型的材质与纹理。

（2）Model页签

Scene 场景相关设置：

  • Scale Factor：模型全局缩放比例。
  • Convert Units：启用后将建模软件的单位转换为 Unity 单位。
  • Import BlendShapes：是否导入混合形状，启用后模型会使用Skinned Mesh Renderer组件。
  • Import Visibility：是否导入模型的可见性，启用后可以从FBX文件读取可见性属性。
  • Import Cameras：是否导入模型中的摄像机。
  • Import Lights：是否导入模型中的光源。
  • Preserve Hierarchy： 始终创建一个显式预制件根，保留模型的层级结构，防止 Unity 自动优化空节点导致动画不匹配，常用于骨骼与动画分离的 FBX 文件。
  • Sort Hierarchy By Name：是否按名称排序层级子物体，不启用则保留 FBX 文件中的原始层级顺序。

Meshes 网格相关设置：

  • Mesh Compression：通过压缩网格数据减小文件大小，可以选择压缩等级。
  • Read/Write：开启后 CPU 会保留网格数据副本，可通过代码修改网格，会增加内存占用。。
  • Optimize Mesh：优化网格顶点和三角形顺序，提升 GPU 性能，可以选择优化方式。
  • Generate Colliders：自动为模型生成网格碰撞器，适合静态环境几何体，动态物体建议手动添加碰撞器。

Geometry 集合相关设置：

  • Keep Quads：是否保留四边形面，不自动转换为三角形，使用曲面细分着色器时可提升效率。
  • Weld Vertices：是否合并空间位置和属性相同的顶点，减少网格顶点数量。
  • Index Format：网格索引缓冲区大小，默认16 bits即可满足需求。
  • Legacy Blend Shape Normals：启用此选项可基于 Smoothing Angle 值来计算法线。
  • Normals：法线导入方式。
  • Normals Mode：法线计算权重模式
  • Smoothing Angle：控制硬边拆分顶点的阈值，值越大顶点越少，建议在建模软件中手动平滑处理。
  • Tangents：顶点切线导入 / 计算方式。
  • Swap UVs：是否交换 UV 通道，如漫反射和光照贴图 UV。
  • Generate Lightmap UVs：自动生成光照贴图用的第二套 UV。

（3）Rig页签

总共四种动画类型：

  • None：静态环境模型无动画需求，不导入骨骼信息。
  • Humanoid：标准人形角色，支持 Avatar 系统，可实现动画重定向，不同角色之间的动作复用。
  • Generic：通用模型（如怪物、载具），需手动设置根骨骼。
  • Legacy：旧版 Unity 动画，兼容 Unity 3.x 及更早版本，一般不推荐使用。

Humanoid 人形模型：

  • Avatar Definition：选择获取Avatar定义的位置。
  • Skin Weights：皮肤权重，设置影响单个顶点的最大骨骼数量。
  • Optimize Game Objects：优化游戏对象，在 Avatar 和 Animator 组件中删除和存储所导入角色的游戏对象骨骼层级信息，启用后会显示Extra Transforms to Expose选项，设置需要公开的骨骼层级。

Generic 通用模型：

  • Root Node：指定模型的根骨骼，作为动画的层级起点。

（4）Avatar化身系统

Avatar 化身系统通过标准化骨骼映射实现动画的跨角色复用。简单来说，人的整体结构都是一致的，而化身系统的本质就是动作的模仿，我们可以把标准人形动作通过化身系统复用到其他人形模型上，只需保证关节点对应关系是一致的。

Rig页签的人形模型的Avatar Definition中选择Create From This Model，之后即可点击Configure进行关节映射设置。

  • Mapping页签：用于模型关节的映射设置，确保动画重定向时动作能正确映射。
  • Muscles & Settings页签：用于设置骨骼的运动范围和动画行为。
    • Muscle Group Preview：肌肉群预览，通过滑块预览骨骼在不同动作下的旋转效果，验证关节映射是否合理。
    • Per-Muscle Settings：单骨骼设置，为每个骨骼设置旋转角度的上下限，防止动画中骨骼超出合理范围导致模型变形。
    • Additional Settings：高级设置
      • Upper/Lower Arm/Leg Twist：设置肢体的扭转角度，优化手臂、腿部旋转时的自然度。
      • Arm/Leg Stretch：设置肢体的拉伸系数，控制动画中肢体的伸缩幅度。
      • Translation DoF：是否启用骨骼位移动画，启用则使用人形角色的移动动画，禁用则仅使用旋转对骨骼进行动画化。一般当动画包含骨骼位移（如移动、跳跃）时启用。

（5）Animation页签

基础信息：

  • Import Constraints：从此资源导入约束，启用后 Unity 会自动添加约束组件并关联到对应对象。
  • Import Animation：从此资源导入动画，不勾选则无法导入任何动画。
  • Bake Animations：通过反向动力学或模拟创建的动画以便推进运动关键帧，适用于 Maya、3ds Max 等软件导出的文件。
  • Anim. Compression：导入动画的压缩类型。
  • Rotation/Position/Scale Error：设置旋转、位置、缩放曲线的压缩容错精度，原始值与削减值的差小于原始值乘以容错百分比时，会删除关键帧。
  • Clips：动画剪辑选择列表。

动画剪辑信息：

  • Loop Time：是否循环播放动画。
    • Loop Pose：实现无缝循环，配合Loop Match（循环匹配）验证效果。
    • Cycle Offset：循环动画在其他时间开始时的周期偏移。
  • Root Transform Rotation：控制根节点的旋转处理，可选择基于原始旋转、根节点旋转或身体朝向。
  • Root Transform Position (Y)：控制根节点的垂直位置处理，可选原始位置、根节点位置、质心对齐或脚部对齐。
  • Root Transform Position (XZ)：控制根节点的水平位置处理，可选原始位置、根节点位置或质心对齐。
  • Bake Into Pose：将根运动烘培到骨骼动画中，禁用时才会作为根运动驱动角色位移。
  • Mirror：对动画进行左右镜像。
  • Additive Reference Pose：启用附加动画层的参考姿势的帧，用于制作叠加动画效果，Pose Frame可设置参考帧位置。

其他设置：

  • Curves：动画曲线用于将自定义数据与动画同步。X 轴表示动画开始到结束的时间；Y 轴则是自定义数值。之后可在代码或状态机中读取曲线值，触发对应逻辑。
  • Event：动画事件允许在动画播放的特定帧触发脚本函数。
  • Mask：动画遮罩用于限制动画影响的骨骼范围，实现上 / 下半身独立动画效果，点击部位图标使其变红，代表该部位不受当前动画影响。Transform可明确哪些骨骼关节不受影响。
  • Motion：当动画剪辑包含根运动时，可在此指定根运动节点。
  • Import Messages：用于排查动画导入问题，启用后会生成更多有关重定向问题的具体信息。

（6）Material页签

  • Material Creation Mode：决定 Unity 如何为模型生成或导入材质。
  • sRGB Albedo Colors：是否在伽马空间中使用反射率颜色。使用线性颜色空间的项目请禁用。
  • Location：定义如何访问材质和纹理。
    • Use External Materials (Legacy)：传统模式。
      • Naming：定义材质命名规则。
      • Search：定义在使用Naming选项定义的名称时，查找现有材质的位置规则。
    • Use Embedded Materials：将材质嵌入模型文件中。
      • Extract Textures/Materials：提取导入的所有材质和纹理。

7、3D动画

（1）动画状态设置

选中Animator窗口中的状态机状态，可在 Inspector 面板中设置以下参数：

  • Motion：分配给此状态的动画剪辑。
  • Speed：动画的默认播放速度，配合Multiplier可实现动态变速。
  • Multiplier：速度乘数，可关联 Float 类型参数。
  • Motion Time：动画时间控制，可关联 Float 类型参数。
  • Mirror：人形动画专用，为状态生成镜像动画，可关联 Bool 类型参数。
  • Cycle Offset：循环偏移时间，需关联 Float 类型参数调整动画起始位置。
  • Foot IK：人形动画专用，是否启用脚部 IK。
  • Write Defaults：动画状态结束后，是否将未动画化的属性恢复为默认值。
  • Transitions：动画过渡，勾选Solo则仅播放该状态的过渡；勾选Mute则禁用过渡；两者一起勾选Mute优先生效。
  • Add Behaviour：添加状态机行为脚本，后续会讲解。

（2）状态过渡设置

状态机中的状态间的箭头代表动画过渡，选中箭头后可配置以下参数：

  • Has Exit Time：是否启用退出时间。勾选后，动画必须播放到指定百分比才会触发过渡；取消勾选可实现瞬间切换。
  • Exit Time：退出时间点（百分比），值大于 1 时会循环多次后过渡。
  • Fixed Duration：启用后，过渡持续时间以秒为单位；禁用则以百分比解读。
  • Transition Duration：过渡持续时间，即两个动画之间的混合时长。
  • Transition Offset：目标状态的起始播放偏移，如 0.5 表示从目标动画的一半位置开始播放。
  • Interruption Source：控制过渡被中断的规则
  • Ordered Interruption：是否按顺序中断过渡，勾选后仅按优先级中断，不打乱过渡队列。

从Any State过渡的话还会有如下参数：

  • Can Transition To Self：是否允许状态过渡到自身，常用于循环动作的刷新，如受击状态重置。
  • Preview Source State：预览从任意状态切换到当前状态的过渡效果，便于调试过渡表现。

（3）动画分层与遮罩

动画分层可以实现对角色动作的分层，比如角色有健康状态与残血状态的两套动作，通过分层就可以实现不同状态播放不同的动作。

动画分层和遮罩的结合可以实现动作的叠加播放，比如上/下半身动作分开，两者分别播放就可以实现动画的排列组合播放，避免制作过多美术资源。

在Animator窗口的Layers中即可进行层级的设置，有如下几个参数可以设置：

  • Weight：层权重，控制该层动画对最终效果的影响比例。
  • Mask：绑定动画遮罩，限定该层动画影响的骨骼范围。
  • Blending：混合模式，决定该层动画与其他层的交互方式。
    • Override：覆盖模式，播放该层动画时，忽略其他层的信息。
    • Additive：叠加模式，该层动画与其他层动画叠加播放，根据权重决定叠加比例。
  • Sync：是否同步其他层，勾选后，可复制其他层的状态机结构。
  • Timing：选中Sync时激活该参数，若勾选则采用这种方案调整同步层上的动画时长（基于权重计算），否则动画时长使用原始层作为模板。
  • IK Pass：反向动力学，后续会讲解。

（4）动画混合树

动画混合树可以在两个或多个相似运动之间进行平滑混合，是高级版的动画过渡。在Animator窗口中右键选择Create State / From New Blend Tree可以创建混合树。

  • 1D动画混合树
    • Parameter：控制混合的参数。
    • Motion：关联的动画剪辑，可通过拖拽调整顺序。
    • Threshold：对应动作的临界阈值，当参数等于该值时，此动画权重最大（完全播放）。
    • Automate Thresholds：自动设置阈值，在参数取值范围内平均分配。
    • Compute Thresholds：自动计算阈值的方式，从动画剪辑的根运动中获取数据。
    • Adjust Time Scale：调整动画时间刻度。
  • 2D动画混合树
    • 2D Simple Directional：简单定向模式，运动表示不同的方向时使用，如前后左右走路的动画，同一方向只有单一动画。
    • 2D Freeform Directional：自由定向模式，运动表示不同的方向时使用，同一方向可包含多个动作（如向前走 / 跑）。
    • 2D Freeform Cartesian：自由笛卡尔坐标模式，当混合的2个参数不代表不同的方向时使用，比如角速度和线速度组合（比如向前走不转向、向前走右转、向前走左转）。
  • Direct：自由模式，可以自由控制每个节点权重，一般做表情动作等。

（5）子状态机

子状态机是嵌套在主状态机中的独立状态机，用于管理由多个动作组成的复杂状态，比如技能连招，多个动作组合成一个独立的子状态机。

在Animator窗口中右键选择Create Sub-State Machine即可创建子状态机。需要注意的是要正确配置子状态机与外部状态的过渡连接，确保状态切换逻辑清晰。

（6）IK控制

之前已经介绍过了IK，接下来讲下如何代码控制。需要在状态机的分层Layer设置中开启IK Pass。

Unity定义了一个IK的回调函数：OnAnimatorIK，在该函数中调用IK相关API可以控制IK。

private void OnAnimatorIK(int layerIndex)
{
    // 头部IK
    animator.SetLookAtWeight(weight, bodyWeight, headWeight, eyesWeight); // 设置头部IK权重
    animator.SetLookAtPosition(lookAtPosition); // 设置头部IK看向位置

    // 四肢IK（右脚为例）
    animator.SetIKPositionWeight(AvatarIKGoal.RightFoot, value); // 设置IK位置权重
    animator.SetIKRotationWeight(AvatarIKGoal.RightFoot, value); // 设置IK旋转权重
    animator.SetIKPosition(AvatarIKGoal.RightFoot, goalPosition); // 设置IK对应位置
    animator.SetIKRotation(AvatarIKGoal.RightFoot, goalPosition); // 设置IK对应角度
}

这里再简单介绍下两个生命周期函数：

  • OnAnimatorIK：为每个启用IK pass的 Animator Controller 层进行一次此调用，在Update之后和LateUpdate前调用。
  • OnAnimatorMove：在每个更新帧中为每个 Animator 组件调用，修改根运动。

（7）动画目标匹配

当角色动作播放完毕后，需要将手 / 脚精准定位到特定位置），可通过MatchTarget实现位移与目标位置的对齐。

animator.MatchTarget(
    matchPosition, // 目标位置
    matchRotation, // 目标角度
    avatarTarget, // 骨骼位置
    weightMask, // 位置角度权重
    startNormalizedTime, // 开始匹配的动画百分比
    targetNormalizedTime // 结束匹配的动画百分比
);

注意：必须确保动画已切换到目标状态，且未处于过渡阶段。需开启Animator组件的Apply Root Motion才能生效。

（8）状态机行为脚本

状态机行为脚本是一类特殊的脚本，继承自StateMachineBehaviour基类，直接关联到动画状态机状态上。它允许你在动画状态的进入、退出、保持等阶段执行逻辑处理。

点击动画状态的Add Behaviour即可为其添加脚本。有如下几个函数：

  • OnStateEnter：进入状态时，在第一个Update帧中调用。
  • OnStateExit：退出状态时，在最后一个Update帧中调用。
  • OnStateIK：刚好在OnAnimatorIK之后调用。
  • OnStateMove：刚好在OnAnimatorMove之后调用。
  • OnStateUpdate：除第一帧和最后一帧外，每个Update帧中调用。
  • OnStateMachineEnter：进入子状态机时，在第一个Update中调用。
  • OnStateMachineExit：退出子状态机时，在最后一个Update中调用。

（9）状态机复用

在Project窗口右键，点击Create / Animator Override Controller即可创建复用状态机，可以关联一个基础的状态机，此时复用状态机的状态和过渡都是和基础状态机一致的，只需设置不同动画即可。

8、角色控制器

角色控制器Character Controller可以让角色进行受碰撞约束的移动，同时不必处理刚体。如果对角色使用刚体进行判断碰撞，可能会有奇怪的表现，而角色控制器会更加稳定，专门用于控制角色。

添加Character Controller后，不必再添加刚体，可以检测OnCollisionXXX和OnTriggerXXX函数，可以被射线检测。

组件核心参数如下：

  • Slope Limit：限制角色能攀爬的最大斜坡角度，超过角度无法向上行走。
  • Step Offset：角色可以自动迈上的最大台阶高度。
  • Skin Width：皮肤厚度，两个碰撞体可以彼此穿透的最大皮肤宽度，较大值可以减少抖动，较小值可能会导致角色卡住，建议设置为半径的10%。
  • Min Move Distance：最小移动距离，如果角色试图移动到指定值以下，则完全不会移动。

相关代码：

characterController.isGrounded; // 是否在地上
characterController.SimpleMove(speed); // 受重力作用的移动
characterController.Move(motion); // 不受重力作用的移动

相关生命周期函数：

// 当在执行 Move 时撞到碰撞体时调用
private void OnControllerColliderHit(ControllerColliderHit hit) { }

9、导航寻路系统

Unity 的导航寻路系统基于 A 星算法优化实现，能够让角色自动避开障碍物、选择最优路径移动。使用前需要安装AI Navigation包。需要学习的内容如下：

  • 导航网格（NavMesh）：生成寻路用的地形数据，标记可通行区域。
  • 导航网格寻路组件（NavMesh Agent）：根据地形数据计算路径，控制角色移动。
  • 导航网格连接组件（Off-Mesh Link）：处理地形断层，实现角色在不同平面间的跳跃 / 移动。
  • 导航网格动态障碍物组件（NavMesh Obstacle）：适配场景中可移动、可销毁的动态障碍物。

（1）导航网格生成窗口

点击Window/AI/Navigation，可以打开导航网格生成窗口。这里以Obsolete老版本为例。

  • Object页签：设置参与寻路烘焙的对象。

    • Scene Filter：场景过滤器，可选择显示的对象。
    • Navigation Static：标记对象为导航静态，参与烘焙计算。
    • Generate OffMeshLinks：生成网格连接点，用于断层 / 跳跃场景。
    • Navigation Area：设置对象的导航区域类型，配合 Areas 页签使用。

  • Bake 页签：导航数据烘焙设置，控制网格精度与通行规则。

    • Agent Radius：代理半径，决定烘焙边缘精度，控制可通行区域范围。
    • Agent Height：代理高度，决定烘焙高度精度，控制拱桥、低矮通道是否可穿越。
    • Max Slope：最大坡度，设置角色可攀爬的斜坡角度。
    • Step Height：台阶高度，设置角色可自动迈上的台阶高度。
    • Generated Off Mesh Links：生成非网格连接，设置断层间的掉落 / 跳跃参数。
      • Drop Height：掉落高度
      • Jump Distance：跳跃间距
    • Advanced：高级设置
      • Manual Voxel Size：手动设置立体像素大小，控制烘焙精度，减半会使内存和构建时间增加 4 倍，一般无需修改。
      • Min Region Area：最小区域面积，面积小于该值的导航网格会被移除，避免小碎块干扰寻路。
      • Height Mesh：高度网格构建开关，优化斜坡、楼梯等斜面的寻路精度，开启会增加烘焙时间。

  • Areas 页签：导航区域设置，定义不同区域的寻路消耗（Cost）。

    • 内置区域：Walkable（可通行）、Not Walkable（不可通行）、Jump（跳跃区域）等。
    • 自定义区域：可新增自定的区域，设置不同的寻路消耗，实现角色对不同地形的路径偏好。

  • Agents 页签：寻路代理信息设置，配置代理的基础参数（半径、高度、台阶高度、最大坡度），用于匹配 Bake 页签的烘焙规则。

（2）NavMesh Agent导航网格寻路组件

用于根据烘焙好的导航网格数据，通过 A 星算法计算角色的行进路径，控制角色沿路径移动。

  • Agent Type：代理类型，配合 Agents 页签的配置使用。
  • Base Offset：基础偏移值，调整角色模型与寻路代理中心点的高度偏移。
  • Speed：角色寻路时的最大移动速度。
  • Angular Speed：角色转向的最大旋转速度。
  • Acceleration：角色的最大加速度。
  • Stopping Distance：角色到达目标点时的停止距离，当与目标距离小于该值时停止移动。
  • Auto Braking：自动制动，到达目标时自动减速，如果是连续移动的，比如巡逻移动建议关闭。
  • Radius：碰撞半径，用于计算角色与障碍物的碰撞范围。
  • Height：碰撞高度，用于计算角色与顶部障碍物的高度间隙。
  • Quality：避障品质，越高避障越精准，但性能消耗越大，无动态障碍物时可设为 None。
  • Priority：避障优先级（0~99），数字越小优先级越高，优先级低的角色会主动避让优先级高的角色。
  • Auto Traverse Off Mesh Link：是否自动遍历网格外的 Off-Mesh Link 连接，自定义逻辑时可关闭。
  • Auto Repath：自动重设路线，当路径被阻断时重新寻路，找到最近的可达点。
  • Area Mask：寻路时考虑的区域类型，可取消勾选某些区域，让角色避开特定地形（如水域）。

代码控制：

// 寻路
navMeshAgent.destination; // 目标点
navMeshAgent.SetDestination(targetPos); // 让角色自动向目标点移动，自动计算路径
navMeshAgent.isStopped; // 是否让角色停止移动
navMeshAgent.updatePosition; // 是否让NavMeshAgent自动更新角色位置
navMeshAgent.updateRotation; // 是否让NavMeshAgent自动更新角色旋转

// 基础属性
navMeshAgent.speed; // 最大速度
navMeshAgent.velocity; // 当前移动速度
navMeshAgent.acceleration; // 加速度
navMeshAgent.angularSpeed; // 转向速度

// 路径
navMeshAgent.hasPath; // 当前是否有路径
navMeshAgent.pathPending; // 路径是否正在计算中
navMeshAgent.pathStatus; // 路径状态
navMeshAgent.path; // 获取路径
navMeshAgent.CalculatePath(targetPos, path); // 计算路径并存储到path中，计算成功则返回True
navMeshAgent.SetPath(path); // 设置路径，成功则返回True
navMeshAgent.ResetPath(); // 清除当前路径
navMeshAgent.Warp(pos); // 瞬间移动到指定位置

（3）Off Mesh Link导航网格外连接组件

该组件用于解决地形断层跳转的问题。在Object页签勾选了Generate OffMeshLinks并且在Bake页签设置了Jump Distance再烘焙就可以自动生成一系列跳跃点。

但若希望两个未连接的平面间，只有指定的有限条连接路径可以跳跃，并且运行时可以动态添加，就可以使用该组件。组件可以添加到任意物体上，参数如下：

  • Start：起始点。
  • End：终点
  • Cost Override：自定义连接点的寻路消耗值，用于控制路径优先级。如果是负数或 0，则使用Area设置的默认寻路消耗。
  • Bi Directional：是否开启双向连接。开启后角色可从 Start 到 End，也可反向移动。
  • Activated：是否启用该连接点。关闭后寻路时会忽略该连接，路径失效。
  • Auto Update Positions：是否自动更新端点位置。开启后，当起点 / 终点位置变化时，导航网格会同步更新；关闭时，即使位置改变，也会按初始位置计算路径。
  • Navigation Area：设置连接点所属的导航区域。

（4）NavMesh Obstacle导航网格动态障碍组件

用于处理场景中会阻挡角色移动的动态物体。对需要动态阻挡的对象添加该组件，参数如下：

  • Shape：障碍物的碰撞形状。
  • Center / Size：调整碰撞体的中心位置和大小。
  • Carve：雕刻功能开关，开启后会在导航网格中 “挖洞”，即标记该区域为不可通行。如果动态障碍物是固定不动的建议开启，如门。如果是频繁移动的建议关闭，比如汽车。
    • Move Threshold：移动阈值。当障碍物移动距离超过该值时，会被判定为移动状态，并更新导航网格中的 “孔洞” 位置。
    • Time To Stationary：静止判定时间。当障碍物静止时间超过该值，会被视为真正静止，重新更新导航网格。
    • Carve Only Stationary：仅静止时雕刻。开启后，只有当障碍物处于静止状态时，才会在导航网格中挖洞，移动时则不会更新。
游戏开发Unity