在这篇文章中，我们将从零开始学习 UE 的骨骼动画基本使用方法，通过一个 demo 工程，演示如何利用 UE 提供的骨骼动画能力来实现角色在不同速度和方向下的移动效果。
新建 Demo 工程 #
运行 UE，新建一个工程，这里简单使用了「Third Person」模板并命名为 UeAnim。新建完成后，导入模型和动画资源，这里使用了 UE 官方的「Animation Starter Pack」，它可以在 UE 的 marketplace 中找到：
导入后，目录结构如下：
接下来删除 viewport 中的原始角色，并修改 Source/UeAnim/UeAnimGameMode.cpp 中的 DefaultPawnClass 对应的蓝图，我们之后不会用到原始的资源：
AUeAnimGameMode::AUeAnimGameMode() {
static ConstructorHelpers::FClassFinder<APawn> PlayerPawnBPClass(TEXT("/Game/AnimStarterPack/Ue4ASP_Character"));
if (PlayerPawnBPClass.Class != NULL) {
DefaultPawnClass = PlayerPawnBPClass.Class;
}
}编译代码，并将「World Settings」中的「GameMode Override」修改为对应的 game mode，这里是 UeAnimGameMode ：
此时点击「Play」按钮，现了「Animation Starter Pack」里的模型：
资源类型说明 #
打开 Content/AnimStarterPack/UE4_Mannequin/Mesh 目录，可以看到三个资源：
紫红色资源 Skeletal Mesh1 SK_Mannequin
Skeletal Mesh 资源是骨骼动画要控制的目标。网格体 mesh 分为静态网格体 static mesh 和骨骼网格体 skeletal mesh 两种，两者的区别在于 skeletal mesh 可以被动画化，因为它具有和骨骼的绑定关系，通过移动骨骼可以实现对它的变形。这里需要提到一个「蒙皮」概念，蒙皮是指把 mesh 的顶点绑定到骨骼上，并且每个顶点可以被多个骨骼按一定权重进行控制。需要注意的是蒙皮是一个容易让人误解的词，这里的「皮」不是指贴图，而是 mesh 本身。
也就是说，我们看到 skeletal mesh 的动画并不是动画师直接操作 mesh 顶点实现的，而是通过操作骨骼实现的。而骨骼的定义则是通过下面要说的 Skeleton 资源实现。
青色资源 Skeleton2 SK_Mannequin_Skeleton
Skeleton 资源是整个动画系统的基础，它是一组相互连接结构化排布的骨骼，我们可以通过改变骨骼的朝向和位置来生成动画。「骨骼」也是一个容易被误解的词，因为动画师控制的其实不是「骨骼」而是「关节」，「骨骼」是「关节」之间的空位，因此事实上一般提到「骨骼」都是指「关节」。
橘黄色资源 Physis Asset3 SK_Mannequin_PhysicsAsset
Physis Asset 用于定义该模型使用的物理和碰撞信息。
在上两层目录，即 Content/AnimStarterPack 中有许多资源文件，这些都是动画相关的文件，其中：
绿色资源 Animation Sequence4 如 Aim_Space_Hip
Animation Sequence 是可在骨架网格体上播放的单个动画资源，记录骨骼随时间的运动状态信息，也就是定义了动画。需要注意的是，每个 animation sequence 资源专门针对特定的 skeleton，且只能在这个 skeleton 上播放，为了能在多个 skeletal mesh 上共享动画，它们必须要使用同一个 skeleton 资源。
蓝色资Class5 Ue4ASP_Character
Blueprint 是 UE 中的可视化脚本，可以通过拖拽节点的方式构建游戏逻辑。
褐色资源 Animation Blueprint6 UE4ASP_HeroTPP_AnimBlueprint
Animation Blueprint 资源和一般的蓝图类似，也是可视化脚本，可用于创建和控制动画行为。前面的 animation sequence 资源仅定义了动画本身，并不记录何时播放以及如何播放的信息，我们需要通过 animation blueprint 对动画播放进行控制。
橙色资源 Blend Space6 如 BS_CrouchWalk
Blend Space 资源可以根据多个输入的值混合 animation sequence，创建出多个动画间的过渡效果。
动画混合 #
一般来说，UE 本身不用于制作动画，我们仅会去导入并使用动画资源，例如控制一个角色何时播放哪些动画，动画之间如何切换等，或在其上进行微调。模型和动画资源是由美术使用类似 Maya 之类的工具制作的。我们拿到这些动画资源并导入后，可以双击 animation sequence 资源打开 animation editor 查看单个动画的预览效果：
在使用这些动画之前，我们需要先实现在多个动画之间的平滑切换。例如，我们想实现一个角色从静止逐步加速，先变为走路，再加速到跑步的效果，我们不会对这个过程中每一个速度值都设计一个动画，而会设计静止、走路、跑步三个动画，分别对应于角色移动速度为 0、1.5m/s、3m/s 时的状态，这之间的其他速度值就用这几个动画混合生成。我们可以用前面提到的 blend space 来定义这个生成逻辑。Blend space 有两种，一种是普通的 blend space，另一种是 blend space 1D，其中 blend space 的混合参数值有两个，blend space 1D 的混合。这里以 blend space 为例说明，在 Content Browser 中新建一个 blend space 资源：
前面提到，每个骨骼动画都是专门针对特定的 skeleton 实现的，因此 blend space 显然也需要针对特定 skeleton 实现。UE 会在创建 blend space 的时候要求我们指明对应的 skelton 资源，这里选择 AnimStarterPack 目录下的 skeleton：
双击这个这个资源后，我们可以在 Animation Editor 中编辑 blend space：
在 blend space 中，我们可以根据两个参数的值来确定动画的混合逻辑，在 editor 的下方可以看到一个二维的坐标系，两个参数分别对应两个坐标轴，拖动绿点可以在上方查看混合的效果：
这里坐标轴的对应的名字和其变化范围可以在左侧的「Asset Details」中设置，这里将 x 轴设为方向，取值为 -90～90，y 轴设为移动速度，取值为 0～300：
然后，将左侧的 Asset Browser 面板中的动画资源拖动到坐标系中对应的位置，例如当旋转 0 度，速度为 0 的时候是 idle 动画，那么就将 idle 动画拖到 direction 为 0 且 speed 为 0 的位置上：
类似地，我们可以将向左走路动画放在 direction 为 -90 speed 为 150 的位置，向右跑步的动画放在 direction 为 90 speed 为 300 的位置……将这些动画放好后，我们可以拖动绿点进行预览：
动画控制 #
为了使用动画，我们需要动画播放的控制器，前面提到，UE 通过 animation blueprint 控制动画行为。在 Content Browser 中新建一个 animation blueprint 资源，命名为 BP_Anim ，这里同样要指定使用 AnimStarterPack 目录下的 skeleton：
双击打开新建的 blueprint 进入 Animation Blueprint Editor，可以看到中间有两个 tab，一个是 Event Graph 一个是 AnimGraph：
默认情况下，AnimGraph 中只有一个「Output Pose」节点，我们可以将任意动画从右侧的 Asset Browser 面板中拖入 AnimGraph 里，然后将动画的输出连到 Output Pose 节点的输入上：
此时点击「Compile」按钮，会发现动画节点和 Output Pose 节点之间的连线亮起，在预览面板中可以看到动画播放的效果：
但这样的连接并不能实现状态的转换，例如在点击蹲下后将角色动画切到蹲下的动画。在 animation blueprint 中，我们通过状态机来实现这样的转换功能。删除刚刚添加的动画节点，然后右键添加一个 State Machine 节点，并将其输出连接到 Output Pose 的输入上：
双击新增的 State Machine 节点，进入该节点的编辑界面，如果需要返回刚刚的 AnimGraph 界面，可以点击顶部的「AnimGraph」。默认情况下，这里只有一个「Entry」节点，我们拖动这个节点的输出，可以新增节点，这里新增一个 State 节点：
将这个 state 节点命名为 Normal，这个节点用于表示通常状态下的动画。双击这个节点，进入这个 Normal 节点的编辑界面，我们可以看到和之前 Output Pose 类似的一个动画输出节点 Output Animation Pose。此时我们可以从左侧的 Asset Browser 面板中拖出之前的 blend space 资源，并将其输出连接到 Output Animation Pose 的输入上：
问题是我们的 blend space 需要当前的方向和速度作为输入，这个数据又要从哪来呢？我们可以点击上方的 Event Graph tab，切换到事件编辑界面：
在右下方的 My Blueprint 面板中找到「Variable」session，添加两个 float 类型的变量，命名为 Speed 和 Direction 用于表示速度和方向：
接下来，我们需要设置这两个变量，首先，新建一个 Get Player Character 节点，并将其类型转换到我们使用的 character 类型上，这里是 Ue4ASP_Character 。从这个节点出发，获取其 Velocity 并计算其长度，这个就是角色当前的速度值，将这个值设给 Speed 变量。然后，通过 Calculate Direction 节点获取当前方向，并赋值给 Direction 变量，大致如下图所示：
此时我们可以回到 Normal 节点的编辑界面，将 Speed 和 Direction 两个变量赋值给 blend space 的对应位置。编译后，我们可以在左侧「Anim Preview」面板中输入不同的速度和方向值，就可以在左侧的预览面板中看到具体效果：
目前我们的状态机只有一个状态，我们可以添加更多状态并定义状态之间的转换规则。回到之前的 state machine 编辑界面，从 Normal 节点出发再拖一个节点出来，命名为 Crouch，这个节点用于表示下蹲状态下的动画。此时我们发现 Normal 和 Crouch 之间有一个绘制了双向箭头的圆圈，这个是用于表示两个状态之间的转换规则。由于我们之前是从 Normal 节点出发添加的 Crouch 节点，因此 UE 自动建立了 Normal 到 Crouch 的转换，为了将状态转回去，这里从 Crouch 节点出发，将箭头指向 Normal 节点：
为了标记角色是否是蹲下状态，我们添加一个 bool 变量，命名为 Crouched 并从 character blueprint 中获取 IsCrouched 的值，并赋值给它：
如果我们需要用该蓝图没有提供的状态，那么就需要去该 character 蓝图中自行添加，然后再在此处获取。
回到 state machine 编辑界面，双击从 Normal 到 Crouch 的转换规则圆圈，进入转换规则编辑界面，将 Crouched 变量的值赋给 Result 节点：
类似地，在 Crouch 到 Normal 的转换规则中，将 not Crouched 的值赋给 Result 节点：
而在 Crouch 状态中，我们也给 Output Animation Pose 输入一个动画，这里就不重复 blend space 的制作了，简单将一个 idle 的蹲下动画作为输入：
此时可以修改 Anim Preview 面板中的数值来预览动画状态改变的效果了：
应用动画 #
在制作好前面的动画后，我们可以打开 Ue4ASP_Character 蓝图，在 Viewport 面板中选中我们的角色模型，然后在右侧的 Details 面板中找到 Animation 一节，将其中的「Animation Mode」改为「Use Animation Blueprint」，再将「Anim Class」改为刚刚制作的动画 BP_Anim ：
另外，为了实现蹲下的能力，我们还需要做几处修改。首先在 Ue4ASP_Character 蓝图中间的 Event Graph 中找到 Crouching 组，在这里修改蓝图逻辑来触发角色的蹲下状态。简单起见，这里不作复杂判断，直接在 Crouch Button Down 为 true 的时候触发蹲下， false 的时候解除蹲下：
然后，我们在左侧的 Components 面板中选中 Character Movement 一项，在右侧的 Details 面板中找到 Nav Movement 一节，勾选其中的「Can Crouch」，确保可以蹲下：
修改好后保存更改并编译。最后，在菜单栏的 Edit 菜单下点击「Project Settings…」，然后在 Input 菜单中的 Action Mappings 列表里加一项「Crouch」，并绑定一个按键，这里绑定的是左 Ctrl 键：
回到主界面，点击「Play」运行游戏，就可以用 WASD 键控制方向，用左 Ctrl 蹲下，查看动画效果了：
- 骨架网格体 | 虚幻引擎文档 ↩︎
- 骨架资源 | 虚幻引擎文档 ↩︎
- 物理资产编辑器 | 虚幻引擎文档 ↩︎
- 动画序列 | 虚幻引擎文档 ↩︎
- 动画蓝图 | 虚幻引擎文档 ↩︎
- 混合空间 | 虚幻引擎文档 ↩︎ ↩︎
