Unity3D学习FPS游戏（1）获取素材、快速了解三维模型素材（骨骼、网格、动画、Avatar、材质贴图）

前言：最近重拾Unity，准备做个3D的FPS小游戏，这里以官方FPS案例素材作为切入。

安装Unity

这个想必不用多说网上的教程很多。

最新版的话，官网下一个Unity Hub，然后在Hub里面下载个Unity（感觉新版Unity比以前高级多了）。

Unity Hub中设置-外观（Appearance）-设置语言（Language），简体中文会方便很多。

会有需要“管理许可证（Licenses）”，这个的话下载一个Unity Connect的app，然后微信注册个账号。app扫码登入到Unity Hub选择个人许可证就好了，学生的话可以申请学生版，都是免费的。

新建项目

Unity Hub-新项目-选择FPS Microgame模板。

这是Unity官方提供一个FPS学习模板，里面有个可以直接运行的demo，我们可以运行一下看看官方的FPS游戏Demo效果，算是对我们未来目标有个大概的想象。

选择这个的原因是因为里面包含了素材以及可以参考的思路代码。

新建文件夹和Scene

刚打开肯定是官方写好的文件夹，我们需要新建一个文件夹来存放我们后面自己写的内容。在文件夹部分右键Create-Floder，新建一个MyGame文件夹。

然后在MyGame文件夹下面新建一个我们自己Scene，命名为MainGame，拖拽到界面中。

把官方的Scene（MainScene）Removal掉。

如何去理解三维模型素材

很多新手刚看到这种三维模型素材肯定都是比较懵逼的，不知道如何去理解，尤其是角色的预制体里面有大量的层级，容易让人望而却步。

这里以敌人模型结构为例子，带大家理解一下。

找到模型素材

敌人模型的路径如下图所示，有两种HoverBot（悬浮机器人）和Turret（炮台）。

素材预制体结构

可以把HoverBot拖出来看看，可以发现预制体HoverBot组成非常复杂，没有接触的可能不太懂，但是其实组成部分主要分为两个，分别是模型和骨骼。“Bottom”、“EyeBall”和“Top”对应了机器人的三个组成的模型，里面包含了模型网格结构相关的渲染工作；“Robot_Root_C_Jnt”部分有很多内容，其实都是模型的骨骼关节名称。关于骨骼后面会介绍。

仔细点开“Bottom”，会发现模型包含了两个个部分：Skinned Mesh Renderer蒙皮网格渲染器以及Material材质球。蒙皮（Skin）是会把Mesh网格的顶点绑定在骨骼上，每个顶点可以被骨骼所控制，使得动画播放的时候顶点会随着骨骼而移动，从而Mesh会跟随骨骼的移动。而Material材质会附着在Mesh身上，也会跟着移动。Skinned Mesh Renderer把Mesh、Root Bone（骨骼根节点）以及Materials联合起来了。

骨骼和网格

上面介绍“素材预制体结构”涉及到了骨骼和网格（Mesh）的概念，为了更好理解它作用，我们先来了解一下骨骼动画。

游戏中的三维模型经常会设计到骨骼，这是为了骨骼动画做准备。

三维模型通常是由三角面网格组成，也就是Mesh。想要让Mesh动起来最简单的方法就是修改Mesh各个顶点。但是这个方案并不现实，复杂的模型往往伴随着大量的顶点，操作非常复杂，而且动画也不自然。

于是边诞生了骨骼（Spine），在Mesh中放置骨骼，骼的运动带动 Mesh 的运动。这样动画的时候只需要修改骨骼即可，如下图所示修改骨骼的时候Mesh网格顶点也跟着改变了。

该动图来自文章Mesh | 动态合批 | 骨骼动画 | 蒙皮，这篇讲网格讲的非常全面。

打开HoverRobot的一个Animation动画，可以看到骨骼动画中记录了每个时间点骨骼的变化，和素材预制体结构中骨骼关节的名字一一对应。

Unity中的骨骼模型通常包括三个步骤：

• 建模（Modeling）：创建模型，包含网格和纹理等。
• 骨骼绑定（Rigging）：创建骨架，骨骼和关节之间的层级结构。
• 蒙皮（Skinning）：负责把骨骼和Mesh关联起来。

当然除了三维模型中会用到骨骼，其实二维也用的，素材预制体结构和方法都差不多，只不过二维的Mesh是平面的。

材质（Material）、纹理贴图（Texture）

材质（Material）：是描述物体外观和光学特性的属性集合。

• 外观包：物体的颜色、反射属性（如漫反射、高光反射）、透明度、折射率等。
• 材质：定义了物体如何与光线进行交互，决定了物体在渲染时的外观效果。

纹理和贴图（Texture）：决定模型表面的颜色、纹理和细节效果。

• 颜色贴图：就是给模型上一个颜色皮肤，例如木头纹理。
  
• 凹凸贴图：模型表面的凹凸情况，通常颜色越浅表明该位置的表面越像外凸起。
  
• 光照贴图：用来存储预渲染的光照信息，解决实时动态光源效果不好且消耗性能的问题。
  

除了上面三种常用贴图还有别的。

Animator

点击HoverRobot的属性，可以看见上面挂在了一个Animator组件。

Animator上面属性有五个属性如下。

Animator controller：用来控制动画切换，具体可以看我以前写的一篇unity学习（7）动画状态切换。虽然那篇讲的2D的，但是3D的逻辑也差不多。

Avatar：Unity的替身系统，后面部分详细介绍。

Apply Root Motion：有些动画会带有位移，勾选了带动画位移。

Update Mode：动画更新模式，Normal表示使用Update进行更新也就是fps同步、Animate Physics表示和fixed unpdate同步（物理检测）、Unscaled Time和Normal一样但是不考虑Time scale（游戏运行速度比例）。

Culling Mode：Cull剔除，也就是在摄像机视野外面的时候会做什么操作，Always Animate进行动画播放的更新、Cull Update Transform停止动画播放但是位置会继续更新、Cull Completely停止动画的所有更新。

Avatar替身系统

很多时候，我们会想要复用别人的动画，通常来说人形模型是复用最多的。但是不同的设计师，可能骨骼节点的名字命名不同，Animation没法识别复用。但是我们又不可能去一一修改每个骨骼节点名字来适配，这非常容易出错。

Unity提出了一个动画复用的解决方案，替身系统Avatar。两个模型A和B，B想用A的动画。可以让A和B模型的骨骼和Unity的标准肌肉对应，这样就可以把转为了Unity标准肌肉的A动画，复用到B了。

Unity中的骨架有两种：

• 人形 (Humanoid) ：Unity提出一个通用的人形Avatar，最少 15 块骨骼，骨架需至少具备所需的骨骼。
• 通用（Generic）：任何东西，不具备Humanoid的动画重定向功能，这里的敌人HoverRobot使用的就是通过Avatar。

注意：通用 Avatar 与人形 Avatar 不同，但它会显示在项目视图中，也会保存根节点映射。但是单击项目视图中的 Avatar 图标在 Inspector 中显示其属性，则仅会显示其名称，不显示 Configure Avatar 按钮。

我原本想深究一下通用Aavatar的功能，但是通用Avator没法在视图中查看，搜了很多都没有找到特别的说法，上面这个只是是官方手册的解释。问了做游戏的朋友在实际应用常见中人形Avatar比较有用，通用Avatar基本没用过，所以大家理解人形Avatar就可以了。

总结

通过本篇过后，想必已经对三维模型素材有了初步的理解。

三维模型的预制体无非就两部分模型+骨骼，不需要动画的可能还没有骨骼，只有模型。预制体的节点会挂载Animator做动画控制；模型部分通常包括了网格（Mesh）、材质和贴图；骨骼部分就包括骨骼层级各个骨骼节点，骨骼节点的名字和Animation中的一一关联。模型中Skinned Mesh Renderer组件可以把网格（Mesh）、材质和贴图和对应的骨骼根节点关联。

Avatar不一定是必须的，通常用在人形骨骼动画的复用上。