Unite Shanghai 2025于 10 月 23-24 日?qǐng)A滿舉辦。在團(tuán)結(jié)引擎專場(chǎng)中，Unity 中國(guó)高級(jí)技術(shù)研發(fā)經(jīng)理王剛帶來(lái)分享《團(tuán)結(jié)動(dòng)畫系統(tǒng)新功能（AnimGraph，RigGraph，IK&Retarget）》，本文為演講全文實(shí)錄。點(diǎn)擊閱讀原文，可以訪問 Unite Shanghai 2025 演講錄像，一起學(xué)習(xí) Unite 分享的最新技術(shù)干貨。

王剛：非常感謝大家的到來(lái)，今天給大家匯報(bào)一下團(tuán)結(jié)動(dòng)畫系統(tǒng)過去一年已經(jīng)上線的功能。從長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)來(lái)看，動(dòng)畫系統(tǒng)的改造是四個(gè)方面。首先，很多動(dòng)畫功能要節(jié)點(diǎn)化，而且要增加更多的動(dòng)畫功能。第二，關(guān)于 timeline 的長(zhǎng)期目標(biāo)是蒙太奇化。第三，在團(tuán)結(jié)系統(tǒng)里給大家提供輕量級(jí)實(shí)時(shí)綁定系統(tǒng)和角色物理系統(tǒng)。第四，animation 要往性能優(yōu)化的方向走，提供群體動(dòng)畫的方案。

今天主要講這三個(gè)功能：

• 通用骨骼 IK & Retarget

• 動(dòng)畫功能編輯器 AnimGraph

• Rig 編輯器 RigGraph

IK & Retarget

我們先看第一塊。原來(lái) Unity 的動(dòng)畫系統(tǒng)重定向只基于 humanoid 骨骼，但很多用戶都是通用骨骼，所以我們想在通用骨骼基礎(chǔ)上擴(kuò)展 IK 和重定向的能力，盡量能讓大家復(fù)用以前項(xiàng)目的動(dòng)畫資產(chǎn)。

首先，為了基于通用骨骼，新的動(dòng)畫系統(tǒng)有兩個(gè)新的資產(chǎn)，TRig 和 TRetargeter。它們主要應(yīng)用于以下兩個(gè)核心場(chǎng)景——定制化 IK 綁定：借助 TRig 資產(chǎn)，開發(fā)者可以為特定骨架結(jié)構(gòu)創(chuàng)建個(gè)性化的 IK 綁定方案，以滿足不同角色在動(dòng)作表現(xiàn)上的獨(dú)特需求。定制化動(dòng)畫重定向：通過結(jié)合使用 TRig 與 TRetargeter，可以實(shí)現(xiàn)靈活高效的動(dòng)畫重定向功能，使動(dòng)畫資源能夠在不同骨架之間共享與復(fù)用。TRig、TRetargeter 和其他部分的關(guān)系圖如下：

在上圖中，Generic Avatar 是通用骨骼，然后 TRetargeter 必須由 TRig (source) 和 TRig (Target) 兩個(gè)骨骼的資產(chǎn)確定，進(jìn)行骨骼鏈匹配。無(wú)論是 IK 還是 Retarget，都有 play mode 和 editor mode。editor mode 就是傳統(tǒng)需要在 editor里面來(lái)做的編輯流程，支持 play mode 是為了在 runtime 里面可以用，以便很多角色實(shí)時(shí)動(dòng)捕后要進(jìn)行實(shí)時(shí)重定向、實(shí)時(shí) IK 調(diào)整。

在 editor 模式下，TRig 有自己的編輯界面，可以配置 IK 求解器、骨骼鏈，也有自己的預(yù)覽畫面。在預(yù)覽效果里，可以對(duì) Retarget 也進(jìn)行預(yù)覽、編輯和修正。同樣，在 editor 模式下，如果您對(duì)重定向結(jié)果滿意，可以把它 bake 成 Animation clip。在 Play Mode下，結(jié)合 AnimGraph 實(shí)時(shí)修改參數(shù)查看效果。

通用 IK 組件中，所有加 T 開頭的都可以支持 generic 的骨骼。

• TOverrideTransform 作用于單個(gè)骨骼對(duì)象

• TTwoBoneIK 作用于三關(guān)節(jié)骨骼鏈

• TFABRIK 作用于超過三個(gè)關(guān)節(jié)的骨骼鏈

• TFBIK 作用于任意骨骼模型。我們改造了它的求解器方法，現(xiàn)在基于 PBD 的方法進(jìn)行求解。

中間的流程圖是 IK 更新的順序，也就是說(shuō)，如果想動(dòng)態(tài)設(shè)置 IK goal,就需要在 LateUpdate 環(huán)節(jié)設(shè)置。

在上圖界面中，因?yàn)?IK 是分組的，您可以添加很多 IK 求解器，IK 求解過程會(huì)根據(jù)該順序依次執(zhí)行求解器，可以拖動(dòng)求解器來(lái)修改求解器的求解順序。當(dāng) IK 目標(biāo)綁定上 IK 組件的時(shí)候，會(huì)跟對(duì)應(yīng)的骨骼綁定在一起。

上圖是運(yùn)行時(shí)態(tài)的例子，團(tuán)結(jié)引擎中結(jié)合 AnimGraph 來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)的 IK，可以動(dòng)態(tài)進(jìn)行 IK 功能的調(diào)節(jié)。左邊是一個(gè) AnimGraph Node 節(jié)點(diǎn)界面，該界面中先有兩個(gè) Animation clip，進(jìn)行了 blend，如果對(duì)某一個(gè)關(guān)節(jié)的功能不滿意，可以添加實(shí)時(shí)的 IK Node 節(jié)點(diǎn)，該節(jié)點(diǎn)可以關(guān)聯(lián) TRig 資產(chǎn)，在運(yùn)行時(shí)修改 IK 目標(biāo)的相關(guān)設(shè)置?？梢栽谔砑?IK Node 后的 AnimGraph Inspector 界面關(guān)聯(lián) TRig 資產(chǎn)，也可以直接將 TRig 資產(chǎn)拖入圖中自動(dòng)生成 IK Node。一些IK相關(guān)的控制參數(shù)可以在此節(jié)點(diǎn)中暴露出來(lái)，凡是暴露出來(lái)的參數(shù)就可以動(dòng)態(tài)每一幀進(jìn)行修改。

這是我們重定向的編輯界面。一個(gè) TRetargeter 資產(chǎn)關(guān)聯(lián)了兩個(gè) TRig 資產(chǎn)，分別表示源角色和目標(biāo)角色。首先我們需要設(shè)置他們的重定向姿勢(shì)，在 inspector 里有提供了一些快速設(shè)置的方式，你可以將他們都設(shè)置為 TPose，也可以使用 clip 中的姿勢(shì)或者自動(dòng)對(duì)齊。基礎(chǔ)的重定向我們是基于骨骼鏈去進(jìn)行計(jì)算的。我們需要在各自的 TRig 資產(chǎn)中配置他們的骨骼鏈。將他們對(duì)應(yīng)的骨骼鏈進(jìn)行映射之后，我們就可以預(yù)覽動(dòng)畫重定向后的效果。骨骼鏈的信息分別存儲(chǔ)在各自的 TRig 資產(chǎn)中，同樣對(duì)于人形角色我們可以一鍵自動(dòng)生成。只有位于骨骼鏈上的骨骼會(huì)被作用重定向。

我們可以在這個(gè)界面中配置 source 和 target 之間的關(guān)系，和所有重定向相關(guān)的配置，最后可以選擇用IK來(lái)進(jìn)行修正。這就是無(wú)論是 editor 狀態(tài)還是實(shí)時(shí)狀態(tài)，基于IK的重定向過程，用它來(lái)支持通用骨骼。這個(gè)通用骨骼我們也做了一個(gè)鏡像功能，比如好多格斗類的游戲就會(huì)需要鏡像。

上方的動(dòng)圖是在運(yùn)行時(shí)模式下，Retarget node 就需要編輯 TRetargeter 的參數(shù)，在節(jié)點(diǎn)里暴露出來(lái)，然后實(shí)時(shí)進(jìn)行修改。

上方動(dòng)圖展示的就是加了 IK 的修正。把 source 機(jī)器人 Retarget 到角色之后，對(duì)于腳踝關(guān)節(jié)進(jìn)行了 IK 修正。

對(duì)于重定向的結(jié)果，既可以離線保存為 clip，也可以在運(yùn)行時(shí)配合 AnimGraph 實(shí)時(shí)地重定向，可以開放特定端口進(jìn)行修改。整體的話，對(duì)于類人形角色，基本全流程都配置了自動(dòng)操作的按鈕，大家可以很輕松的完成類似 humanoid 的重定向流程。但不同的是，對(duì)于結(jié)果不滿意的時(shí)候，也可以對(duì)其中的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行參數(shù)和配置上的修改

最后，歡迎大家多嘗試去重定向不同類型的角色，我們會(huì)根據(jù)更多實(shí)際中的例子來(lái)完善我們的工作流程。

AnimGraph

接下來(lái)講 AnimGraph。AnimGraph 其實(shí)就是兩個(gè)編輯器，一個(gè)是動(dòng)畫功能節(jié)點(diǎn)的編輯器，一個(gè)是動(dòng)畫控制邏輯腳本的編輯器。

在上方的 demo 中，我們把以前的兩個(gè)項(xiàng)目的動(dòng)作合到新的角色上。上面的角色是由 motion matching 控制的，下面的是由狀態(tài)機(jī)控制的。拿槍的動(dòng)作都是從下面角色來(lái)的，所有的跑、跳動(dòng)作都是從上面角色來(lái)的。我們有兩個(gè)實(shí)時(shí)的 TRetargeter 把以前的資產(chǎn)重定向過來(lái)，再做了 layer mix、Blend，輸出新的動(dòng)作。

上圖是動(dòng)畫功能節(jié)點(diǎn)的 Graph，這些按連接順序排列，最后連到 output 上，讓你可以編輯動(dòng)畫功能的執(zhí)行邏輯。現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)布的動(dòng)畫相關(guān)功能的節(jié)點(diǎn)化包括 Animation clip、BlendTree、狀態(tài)機(jī)，第二排是各種和 blend 相關(guān)的功能，第三排是和骨骼相關(guān)的功能，比如鏡像、重定向、IK 和一些約束。最下面一排功能，是考慮大家把以前 animator 的項(xiàng)目轉(zhuǎn)成 AnimGraph 項(xiàng)目，這個(gè)節(jié)點(diǎn)可以把 controller 拖到 AnimGraph 里，它可以作為一個(gè)節(jié)點(diǎn)封裝，然后再連其他的動(dòng)畫功能節(jié)點(diǎn)，最大限度讓大家復(fù)用以前 animator 項(xiàng)目里的東西。Rig Graph Node 是實(shí)時(shí)綁定系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)。后面每三個(gè)月的版本都會(huì)提供更多的動(dòng)畫節(jié)點(diǎn)。

接下來(lái)講一下 AnimGraph 狀態(tài)機(jī)和原來(lái) animator 的狀態(tài)機(jī)有什么不一樣。最左側(cè)的圖是各種多狀態(tài)機(jī)混合 layer mask?，F(xiàn)在每一個(gè)狀態(tài)機(jī)的 state node 其實(shí)是一個(gè)動(dòng)畫節(jié)點(diǎn) graph 的子 graph。也就是說(shuō)，原來(lái)的狀態(tài)機(jī)里，要么只能放 blend tree，要么只能放 animation clip，現(xiàn)在每一個(gè) state 進(jìn)去之后還是一個(gè)節(jié)點(diǎn)編輯器，每個(gè) state 里面還可以重新編輯動(dòng)畫其他節(jié)點(diǎn)功能連接，再創(chuàng)建一個(gè)子的 state machine。右下角圖例就是一個(gè)子的 state machine，套在最上面圖中的某一個(gè) state 中。

我們看最右邊的節(jié)點(diǎn)列表，現(xiàn)在每個(gè) state 里面都有一些 binding function， binding 了 script graph 里面那些可視化編輯腳本。這里面每個(gè)狀態(tài)都可以 binding 一個(gè) Function。如果不是狀態(tài)機(jī)里的 state node，假設(shè)是正常的 animation node，它都有一個(gè) binding function，第一次初始化要綁哪一個(gè) script，每一幀 update 要綁哪一個(gè) script，都要綁到 Function 里邊，每一個(gè)函數(shù)都是可視化編輯腳本函數(shù)。

EventGraph 和 Function 可輔助 AnimGraph，實(shí)現(xiàn)更靈活的動(dòng)畫輸出控制。EventGraph 給大家提供了一個(gè)可視化的腳本邏輯編輯，可以控制 node graph 中動(dòng)畫的各種參數(shù)，可以控制狀態(tài)機(jī)里動(dòng)畫執(zhí)行順序邏輯，減少了用 monobehavior 來(lái)寫 C# 腳本的必要。像一些已經(jīng)預(yù)留的 EntryNode：OnStart、OnUpdate、OnLateUpdate，就是固定的更新事件。OnAnimationGraphMove 節(jié)點(diǎn)是當(dāng)連接執(zhí)行邏輯時(shí)，會(huì)每幀觸發(fā)后續(xù)執(zhí)行圖。您可在執(zhí)行圖中處理動(dòng)畫系統(tǒng)生成的位移（deltaPosition）和旋轉(zhuǎn)（deltaRotation），實(shí)現(xiàn)自定義 RootMotion。其功能與 OnAnimatorMove 類似。還支持CustomEvent（自定義事件）、AnimationEvent（動(dòng)畫事件）。

在 EventGraph 中，某些節(jié)點(diǎn)是通過反射機(jī)制能拿到的節(jié)點(diǎn)。如果對(duì)這些反射機(jī)制提供的節(jié)點(diǎn)不滿意，可以自己創(chuàng)造一些函數(shù)，如果可復(fù)用，就可以放在 Function 這一欄。這里面也是通過基本反射可以得到一些對(duì)象、運(yùn)算、類，然后控制這些邏輯去做。每一幀的 update 都可以更新 parameters。

RigGraph

最后簡(jiǎn)單介紹下實(shí)時(shí)綁定和控制系統(tǒng) RigGraph，是一套在團(tuán)結(jié)引擎里面的控制器系統(tǒng)。

上圖是這套基于通用人形骨骼的綁定控制的實(shí)時(shí)邏輯的核心圖，這里面包含兩個(gè)不同關(guān)節(jié)的部位，有兩種模式，一個(gè)是 forward 前向模式，控制器到骨骼，還有逆向模式，骨骼到控制器。相當(dāng)于把原來(lái)綁定控制的能力輕量級(jí)地拿到了團(tuán)結(jié)引擎編輯器里。

上圖是正常的配置頁(yè)面，所有的控制器如圖所示。整個(gè)人形角色的資產(chǎn)就是大概按照左邊的樣子，由 Rig Graph Manager 出發(fā)，script machine 的核心就是處理前向和后向的控制器到骨骼的實(shí)時(shí)解算過程，整個(gè) Rig Graph 把變量暴露出來(lái)，都可以進(jìn)行實(shí)時(shí)修改。而 Effector 就相當(dāng)于控制器，用來(lái)控制骨骼。

上圖講了前向解算和后向解算的時(shí)間點(diǎn)。在 process animation 更新的時(shí)間點(diǎn)里， On Setup Event 第 0 幀觸發(fā)一次，用于初始化控制點(diǎn)的 Transform 值。On Forwards Solve（前向解算）在 Setup Event 之后，Backwards Solve 之后執(zhí)行，每幀均觸發(fā)，是 Rig Graph 中最主要的解算方向，定義控制點(diǎn)控制骨骼的邏輯。On Backwards Solve（反向解算）在 Setup Event 之后，F(xiàn)orwards Solve 之前執(zhí)行，每幀均觸發(fā)，是從當(dāng)前骨骼姿勢(shì)中，解算出控制點(diǎn)的 Transform 值，常用于控制點(diǎn)動(dòng)畫烘焙。我們先做 backward 解算，再做 forward，這兩個(gè)同時(shí)存在的情況下才這么解，如果沒有的話可以忽略。

任意一個(gè)控制器要編輯，有兩種模式，一個(gè)是全局的，一個(gè)是本地的。全局是不管這個(gè)動(dòng)畫現(xiàn)在跑在什么 pose 上，都要把關(guān)節(jié)變成特定姿勢(shì)，它會(huì)覆蓋掉原來(lái)的動(dòng)畫。 local 模式是將收到的狀態(tài) plus 到之前的狀態(tài)上，而且它支持只改局部的骨骼，比如只改腿，或改全身。

因?yàn)樵趧?dòng)畫系統(tǒng)里面有兩套動(dòng)畫運(yùn)行邏輯，一個(gè)是 animator，一個(gè)是 animation graph，Rig graph 可以配合這兩種。配合 animator 就是剛剛的 Rig graph manager 整個(gè) component 的掛載機(jī)制，當(dāng)組件一樣掛到了 animator 上。在 animation graph 里，我們給大家提供節(jié)點(diǎn)化的功能，可以配置 rig graph node。團(tuán)結(jié)引擎的 AnimGraph 可通過 Rig Graph Node 節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)骨骼動(dòng)畫運(yùn)行時(shí)控制功能。

接下來(lái)介紹一個(gè)優(yōu)化功能，整個(gè)一套實(shí)時(shí)綁定控制器到骨骼的解算綁定系統(tǒng)是用可視化節(jié)點(diǎn)做出來(lái)的，由于那個(gè)性能比較差，所以我們做了 Graph code generator 方案，也就是說(shuō)我們會(huì)把它轉(zhuǎn)化成高性能的 C# 代碼。左邊圖中，每個(gè) node 節(jié)點(diǎn) script 進(jìn)行連接，我們會(huì)把所有的對(duì)象在內(nèi)存分配里進(jìn)行池化減少 GC 操作，然后按照 burst 執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生代碼，運(yùn)行性能會(huì)大大提升。右圖中，優(yōu)化以后這個(gè)角色是 0.4 毫秒的實(shí)時(shí)解算，上圖優(yōu)化前是 10-20 毫秒的數(shù)量級(jí)，性能優(yōu)化提升還是非常大的。

RigGraph 有控制器編輯動(dòng)畫的能力，可以在 timeline 里面 K 動(dòng)畫，K 的是控制器不是骨骼，因?yàn)檫@套綁定系統(tǒng)已經(jīng)在骨骼的基礎(chǔ)上提供了更易用的控制器，在 timeline 存的是控制器的數(shù)據(jù)，timeline 運(yùn)行的時(shí)候，控制器通過 RigGraph 把控制器解算成骨骼，驅(qū)動(dòng)骨骼動(dòng)畫。

最后是動(dòng)畫烘焙功能，因?yàn)橛袃煞N模式——控制器到骨骼，骨骼到控制器，所以我們的動(dòng)畫烘焙也是雙向的。我們?cè)?timeline 單獨(dú)做了動(dòng)畫烘焙模塊，假設(shè)編輯好了控制器的東西，想把它編輯成正常的 animation clip 里面存的是骨骼數(shù)據(jù)，那么就把控制點(diǎn)動(dòng)畫 bake 成骨骼動(dòng)畫。反過來(lái)，如果外面已經(jīng)有一個(gè)動(dòng)捕好的骨骼數(shù)據(jù)，也可以 bake 到控制器上，這是兩種模式。

今天就給大家介紹到這里，后面會(huì)給大家提供更多的動(dòng)畫節(jié)點(diǎn)。

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