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【Unity实战笔记】第二十二 · 基于SMB的角色控制中遇到的一些问题（斜坡移动鬼畜、落地卡顿、角色突进、头发动画失效等）

article 2024/11/2 12:18:01

【Unity实战笔记】第二一 · 基于状态模式的角色控制——以UnityChan为例
【Unity学习笔记】第十一 · 动画基础（Animation、状态机、root motion、bake into pose、blendTree、大量案例）

注：本文紧接上一篇 Unity实战笔记 · 第二一，补录后续遇到的一些问题。

SMB无法使用awake，变量无法只进行一次初始化

解决办法：在OnStateEnter中添加入Initiate(animator)方法，Initiate中检测是否完成过初始化，有就直接跳过。

public override void OnStateEnter(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
{
    Initiate(animator);
}
// 只进行一次的初始化
private void Initiate(Animator animator)
{
    if (_playerInput != null)
    {
        return;
    }
    _playerInput = animator.GetComponentInParent<PlayerInput>();
    _playerController = animator.GetComponentInParent<PlayerController>();
    _playerTransform = _playerController.transform;
    _playerRig = animator.GetComponentInParent<Rigidbody>();
    _camTransform = Camera.main.transform;
}

这样就避免每次进入OnStateEnter都要GetComponent赋值一次变量，减少没必要的损耗。

Unity StateMachineBehaviour : Start function called once?

下坡鬼畜

在这里插入图片描述

下坡鬼畜

鬼畜产生的原因在于：移动角色时没有考虑地面坡度，还是水平移动，导致在斜面上的运动实际上是 “水平移动→坠落→水平移动”，这就产生鬼畜效果。

解决办法也简单，用射线检测检查斜面坡度，移动时基于斜面法线即可。（原先默认是vector3.up）
注意旋转还是基于vector3.up，否则移动后就垂直于斜面上了。

在这里插入图片描述

获取斜面法线

public Vector3 GetSlopeNormal()
{
    RaycastHit hit;
    if (Physics.Raycast(transform.position, Vector3.down,out hit,radius,layerMask))
    {
        return hit.normal;
    }
    return Vector3.zero;
}

角色移动

protected void DoMoveInPhysics()
{
    if (_playerInput.moveInput != Vector2.zero)
    {
        Vector3 moveInput = new Vector3(_playerInput.moveInput.x, 0, _playerInput.moveInput.y);
        // slopeNormal用于计算地面坡度
        var slopeNormal = _playerController.slopeNormal();
        // 相对主摄的移动（注意最后需要投影到水平面，否则会有上下位移导致镜头波动）
        Vector3 _camMoveWithSlope = Vector3.ProjectOnPlane(_camTransform.TransformDirection(moveInput).normalized,
            slopeNormal != Vector3.zero ? slopeNormal : Vector3.up);
        Vector3 _camMoveWithoutSlope = Vector3.ProjectOnPlane(_camTransform.TransformDirection(moveInput).normalized,Vector3.up);
        // 转向
        _playerRig.MoveRotation(Quaternion.RotateTowards(_playerTransform.rotation,
            Quaternion.LookRotation(_camMoveWithoutSlope), 30));
        // 移动
        _playerRig.MovePosition(_playerRig.position + _camMoveWithSlope * playerStateSo.runSpeed * Time.fixedDeltaTime);
    }
}

在这里插入图片描述

下坡鬼畜修复

角色控制器斜坡与楼梯简易处理方法
Player “bouncing” down slopes

SMB脚本中public变量无法运行时修改

解决办法：将参数用ScriptableObject封装，运行时修改SO即可。

添加Player_State_SO 脚本，标明CreateAssetMenu，然后右键添加SO文件

[CreateAssetMenu(menuName = "Data/SO/Player_State_SO",fileName = "Player_State_SO")]
public class Player_State_SO : ScriptableObject
{
    public float jumpForce = 200f;
    public float runSpeed = 3f;
}

状态SMB中引入上面的SO

public class Player_Base_SMB : StateMachineBehaviour
{
	[Tooltip("在project中右键添加对应SO，并在状态机状态中添加SO，那样运行时就可在SO中调整参数")]
	public Player_State_SO playerStateSo;
}

落地卡顿

在这里插入图片描述

落地卡顿

经过按帧观察，中间黑字出现的几帧比较卡顿。

原本 fall clip是 12-18.5帧，land是19帧-45帧。

我思考可能是 clip裁截不够合理。

因为降落速度比较快，着陆前几帧不应该紧接fall，中间抽掉两帧，利用人眼视觉暂留，使整体动能衔接更顺畅。

解决办法： fall clip是 12-18帧，land是21帧-45帧。

在这里插入图片描述

落地衔接更丝滑

但中间几帧能看出来落地时有轻微上移过程，原因待继续分析。
在这里插入图片描述

中间几帧逐帧分析

Idle→fall 切换时动画上移，视觉上造成卡顿

在这里插入图片描述

Idle→fall 切换时动画上移，视觉上造成卡顿

在这里插入图片描述
从中间两帧可以看到fall动画会比idle动画高，原因在于fall clip的帧是跳到最高点附近的动画，想要跳跃和Idle动画本身高度一致，就用到bake into pose了，generic如果不设置root 几点，没有这个选项，所以首先得给动画设置 “ 大根 ”。
在这里插入图片描述
但是generic动画如果未apply root motion，似乎root transform的设置没有用。

在这里插入图片描述
所以将所有动画改成humanoid，也方便未来动画复用。

在这里插入图片描述
将三个跳跃相关的动画 base upon 都设置成feet。

这样Idle→fall 切换就非常丝滑了，顺带之前落地卡顿问题也一并解决

在这里插入图片描述

丝滑降落切换和落地切换

跳跃到fall有突然前移现象

在这里插入图片描述

跳跃到fall有突然前移现象

在这里插入图片描述

切到fall有突然前移现象（在scene窗口现象更明显）

测试发现将jump→fall的过渡置0，就没有这中切换突进问题，过渡时长越大，突进越明显。

猜测问题出自过渡时两个两个状态都执行update导致两倍移动？

打印执行顺序，发现确实过渡时两个状态的OnStateUpdate方法都会执行：

// 1. 开始跳跃，进入Jump状态，执行jump enter，然后执行jump update
进入JumpUp state，当前帧：815153
执行jumpUp SwitchState，当前帧：815165

执行jumpUp DoStateJob，当前帧：815165

...

执行jumpUp SwitchState，当前帧：815632

执行jumpUp DoStateJob，当前帧：815632

// 2. 跳跃→降落 过渡开始，进入fall状态,执行fall enter，然后执行fall update
进入fall State，当前帧：815632
执行jumpUp SwitchState，当前帧：815644

执行jumpUp DoStateJob，当前帧：815644

// 可以发现fall 的update方法也会执行
执行fall SwitchState，当前帧：815644

执行fall DoStateJob，当前帧：815644

...

执行jumpUp SwitchState，当前帧：815852

执行jumpUp DoStateJob，当前帧：815852

执行fall SwitchState，当前帧：815852

执行fall DoStateJob，当前帧：815852

// 3. 过渡结束，执行jump exit，跳跃状态退出
退出jumpUp state，当前帧：815865

// 4. 继续执行fall update
执行fall SwitchState，当前帧：815865

执行fall DoStateJob，当前帧：815865

... 

执行fall SwitchState，当前帧：815888

执行fall DoStateJob，当前帧：815888

// 5. fall结束,执行fall exit
退出fall，当前帧：815901
当前fall状态持续时间：0.44

在这里插入图片描述

解决方法：

可以取消 JumpUp→Fall 过渡

或者给JumpUp执行update添加个过滤

protected override void DoStateJob(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
{
    // 因为 jump 到 fall 过渡时会同时执行两个状态的update方法，
    //防止DoMoveInPhysics执行两次导致突然加速，进行特殊处理。或者取消jump to fall过渡，不过动画切换就显得生硬了些
    if (animator.IsInTransition(layerIndex) && animator.GetNextAnimatorStateInfo(layerIndex).shortNameHash == PLAYER_STATE_FALL)
    {
        return;
    }
    DoMoveInPhysics();
}

当然两者结合也可以，最终跳跃降落的突进迁移问题就顺利解决了

但是还存在一个微位移问题。

单独跳跃切降落时依然发现角色动画有轻微位移。

在这里插入图片描述
原因不太清楚，我给JumpUp 和 Fall添加过渡（JumpUpState.length * 0.3）效果会好一点。

使用humanoid导致角色头发动画失效

在这里插入图片描述

头发摆动的是generic模型和动画，不动的是humanoid模型和动画

查看generic 模型和动画，可以发现它的骨骼还是比较复杂的，一层套一层，头发是是head下一级

在这里插入图片描述

而humanoid动画的骨骼都是打平的，且只有标准的十几个骨骼节点

在这里插入图片描述
去avatar 上去看，就是其中圈出来的重要关节节点，像非标准的发型是不包含的，所以Unity chan切到hunmanoid头发动画就失效了。

那之前为什么要用humanoid模型和动画呢？回顾了下，是为了解决fall切land卡顿问题，因为fall动画存在一个偏移，而generic rig 在未apply root motion时，是无法调整root transition相关参数的。但是一旦用了humanoid rig，头发之类的动画又失效了。所以这里还要重新尝试用generic rig。

首先勾选 apply root motion
在这里插入图片描述

然后将跳跃3个动画所有root transform的bake into pose都勾选，这样就可以利用里面的offset参数调整fall与地面的偏移了（我这里调整为0.3，根据实际视觉效果来定）。
在这里插入图片描述
一定要注意JumpUp、Fall、Land 的Bake into pose全部置为true，不然可能会越跳越高（jump up root tranform position Y未勾选bake into pose就会这样）。