【Unity】骨骼动画

【Unity】骨骼动画

蒙皮模型

蒙皮模型的结构

直接将蒙皮模型拖进场景中并观察其子节点，最简单的蒙皮模型中由骨架和蒙皮网格两部分组成。

• 骨架

  由一堆空物体组成，每个空物体代表一根骨骼。

• 蒙皮网格

  蒙皮网格相比普通网格多了一些数据：

  1. 一组模型空间转骨骼空间矩阵，每个矩阵对应一个骨骼。
  2. 每个顶点所要跟随的骨骼矩阵索引。
  3. 每个顶点所要跟随的骨骼矩阵权重。

  为了支持这些新属性，蒙皮网格需要使用专门的 SkinnedMeshRenderer 组件。

顶点与骨骼的关联

蒙皮网格的顶点会跟随骨骼，效果就好比把该顶点挂为该骨骼的子物体，因此当骨骼发生变换时，顶点也会跟着变换，从而实现了提线木偶版的效果。

具体实现是 Unity 通过在计算着色器中用矩阵变换实现的，其通过矩阵计算新顶点位置的方式如下：

新顶点位置 =（世界空间到模型空间 * 骨骼空间到世界空间 * 初始模型空间到骨骼空间）* 初始顶点位置

• 骨骼空间到世界空间：随着骨骼的变换而改变，这就是带动顶点的关键。
• 初始模型空间到骨骼空间：一般由模型文件提供，或者也可以用世界空间桥接计算。

网格和骨架的关联

蒙皮网格仅记录对一组骨骼的索引，但具体这些骨骼对应哪些 Transform，则是由蒙皮网格渲染器完成的。实际上模型文件里有对骨架进行描述，Unity也是因此才能用空物体生成骨架，而蒙皮网格不过是通过指定根骨骼的方式，连接骨架和网格。

骨架共用的原理

由上文可见，网格和骨骼并不是一个强绑定关系，而且蒙皮网格渲染器（下面简称渲染器）关联网格和骨骼这一操作也只在渲染器启动时发生，所以只要在渲染器启动前准备好符合条件的空物体，渲染器也会将其识别为骨骼。实际上渲染器中也有提供修改根骨骼这一操作，便是起实现骨架共用的作用。

骨骼动画

动画即控制一个或多个属性，使其在时间的流逝中发生变化。而骨骼动画字如其名，即控制骨骼的动画。骨骼只是一个空物体，挂在它上面的只有 Transform 组件，因此能修改的也只有位置，旋转，缩放信息。通过调整这些属性来使特定的骨骼空间发生变动，从而导致蒙皮网格中的顶点相对世界的位置发生变化，便营造出来模型动了的感觉。