什么是动画管线？UE虚幻引擎实现机制？

什么是动画管线

动画管线指一系列运算，把输入（动画资源、混合设置），变换成输出（局部及全局姿势、渲染用的矩阵调色板）。

定义有些抽象，简单理解，就是把生成一个动作的处理，分三个逻辑阶段，输入一些数据，得到一个姿势。

逻辑上分三部分，采样、融合、后处理。大致流程是，采样需要的多个动画，加上各种参数、条件做融合，之后后处理，输出的一个姿势。

UE实现机制

不同于渲染管线，动画管线是个抽象概念，UE里通过节点实现。对应管线的三部分逻辑，UE实现上也是分别实现这三个逻辑。

采样

分两部分，一是采样数据，由资源提供接口。二是外部驱动流程。

采样接口

• 由资源实现，UE提供了几种资源，基础的是UAnimSequence，采样接口在这实现。其他资源，是对资源的另一层封装，包括混合空间和蒙太奇，蒙太奇是个实用的扩展，后面细说。真正的采样都是GetBonePose方法。
• 核心逻辑是，外部传递一个时间（保存在FAnimExtractContext结构体中），取到邻近的两帧，结合设置的插值算法，返回数据。实现上要比描述的复杂一些，涉及到压缩相关的处理。
• 采样的结果，不只是骨骼数据，还包括曲线和属性，这些都是跟动画帧变化的数据。
• 分3个方法计算：EvaluateCurveData、DecompressPose、GetCustomAttributes。

流程

• 首先由状态机选择要播放的动画，对应FAnimNode_AssetPlayerBase节点，触发采样需求。
• 采样资源之前，先计算时间，因为要加上动画本身的播放速度。由link节点调用UpdateAssetPlayer，在资源有效的情况下，计算当前动画时间（判断有效范围，加上播放速度）。
• 然后从link节点调用Update_AnyThread，执行节点的Update逻辑，获取时间对应的数据，保存在FAnimationPoseData，包括姿势、曲线、属性。

融合

融合的效果是将多个动画，按一定算法，生成一个动画。

基础是变换运算

• 对姿势做基于权重的运算。
• 两种方式，由BlendTransform函数实现。

1. 基于权重的覆盖：目标变换=源变换*权重2. 叠加：目标变换=目标变换+（源变换*权重）

姿势混合有3种方式

1. 线性插值：两个姿势的中间姿势，各有权重，用于动画过渡。权重的算法，可以实现不同的曲线，对应不同融合效果。

2. 加法混合：用于叠加，一般是基础动画，加上一个特殊状态，比如在基础的移动上，叠加上受伤、拿武器等。优点是可以用组合的方式减少资源。

3. 骨骼分部混合：不同骨骼分别播动画，按部位分离，也是可以减少资源，有些动画控制特定骨骼就可以了，比如实现上半身攻击下半身移动的效果。

融合一个作用是动画过渡

• 标准过渡：源动画到目标动画的过渡。指定时间段，用线性插值实现。这是个基础的过渡。
• 惯性过渡：当前姿势到目标动画的过渡。有些时候，标准过渡效果不一定好，比如在跑的时候起跳，如果融合跑和跳的动作，看起来就是在空中还在跑，这时用惯性过渡可能更好。UE已经有对惯性过渡的支持，Unity好像还没有，最近没关注。
• 融合触发方式

1. 采样资源时直接做融合，由扩展的资源实现。

2. 通过指定的节点，输入多个pose做融合。

核心算法实现，在FAnimationRuntime类，节点和资源会调用这个类的方法。

后处理

作用是对动画姿势做校正，主要是各部位的IK，因为做动画的时候，生成的是和环境无关的姿势，而实际运行中，动作要和周围的环境有一定的匹配，这样才显得更真实。

具体算法由FAnimNode_SkeletalControlBase子类实现，UE实现了多种IK算法，之后在细看看每种算法的实现逻辑。Unity/UE虚幻引擎学习加betabot2