Основы анимации в Unity

Алан Торн

Основы анимации в Unity

Unity Animation 

Essentials

Alan Thorn

Bring your characters to life with the latest features 
of Unity and Mecanim

Оживите свои персонажи с помощью последних 
достижений Unity и системы Mecanim

Основы анимации 
в Unity

Москва, 2016

Алан Торн

УДК 004.4'2Unity3D
ББК 32.972
 
Т60

Торн А.

Т60
Основы анимации в Unity / пер. с англ. Р.Рагимова. – М.: ДМК 
Пресс, 2016. – 176 с.: ил.

ISBN 978-5-97060-377-2

Unity является самодостаточным, интегрированным движком для 

разработки игр, который предоставляет готовые к применению функции для создания интерактивного 3D-контента. Это игровой движок, 
соединенный с многофункциональной и сложной системой анимации 
Mecanim. Данная книга содержит описание мощных инструментов 
анимации и способов их применения в Unity. Сначала рассматриваются 
основные идеи, а затем примеры их практического использования для 
создания анимации в режиме реального времени в играх. В издании 
собрано множество полезных советов для создания анимации профессионального качества, а также для разработки быстрых интерактивных 
сцен. Каждая глава посвящена одной из областей анимации, от установки и событий до анимации персонажей и систем частиц.

Прочтя эту книгу, вы сможете в полной мере использовать возмож
ности системы Mecanim и Unity.

УДК 004.4'2Unity3D
ББК 32.972

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроиз
ведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами без 
письменного разрешения владельцев авторских прав.

Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но по
скольку вероятность технических ошибок все равно существует, издательство 
не может гарантировать абсолютную точность и правильность приводимых 
сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности за возможные 
ошибки, связанные с использованием книги.

ISBN 978-1-78217-481-3 (анг.)
Copyright © 2015 Packt Publishing

ISBN 978-5-97060-377-2 (рус.)
© Оформление, перевод, 

ДМК Пресс, 2016

Содержание

Об авторе .......................................................................... 7

О технических рецензентах .................................................. 8

Предисловие ..................................................................... 9

Глава 1  Основные принципы анимации .............................15
Основные понятия анимации ........................................................................................15
Кадры .............................................................................................................................16
Ключевые кадры ........................................................................................................17
Типы анимации ...................................................................................................................18
Анимация твердого тела ..........................................................................................18
Оснащенная анимация, или анимация на основе скелета ...........................19
Анимация спрайтами ...............................................................................................20
Анимация, основанная на физике ........................................................................21
Анимации превращения ..........................................................................................22
Видеоанимация ..........................................................................................................23
Анимация частицами ................................................................................................25
Программная анимация ...........................................................................................25
Анимация с помощью кода – придание предметам движения ..........................27
Совместимая анимация – скорость, время и deltaTime ................................29
Движение в направлении ........................................................................................31
Программирование автогенерации с помощью анимационных  
кривых ...........................................................................................................................34
Вращение объектов – анимация с помощью сопрограмм ...........................38
Материалы и рельефная анимация .....................................................................41
Дрожание камеры – анимационные эффекты .................................................43
Итоги ......................................................................................................................................45

Глава 2  Анимация спрайтами ...........................................46
Спрайты, их импорт и настройка .................................................................................47
Отдельные спрайты ..................................................................................................47
Атлас спрайтов............................................................................................................50
Анимация с помощью спрайтов ....................................................................................54
Анимация спрайтами слишком медленная или слишком быстрая .........56
Анимация должна быть цикличной ....................................................................58
Кадры воспроизводятся в неправильном порядке.........................................58
Итоги ......................................................................................................................................61

Глава 3  Встроенная анимация ..........................................63
Окно анимации – создание полета ..............................................................................63
Анимация нескольких объектов сразу .......................................................................71
Вызовы функций из анимации .....................................................................................72

 Содержание

Системы частиц ..................................................................................................................75
Система частиц для имитации светлячков .......................................................77
Общие свойства системы частиц ..........................................................................79
Форма эмиттера и скорость эмиссии ..................................................................80
Внешний вид частиц .................................................................................................82
Скорость частиц .........................................................................................................83
Цвет частиц и их исчезновение .............................................................................85
Итоги ......................................................................................................................................87

Глава 4  Анимация предметов с помощью  
системы Mecanim ..............................................................89
Подготовка сцены с помощью прототипирования активов  ...............................89
Создание анимаций для кнопки и двери ...................................................................90
Начало работы с системой Mecanim ...........................................................................95
Переходы и параметры системы Mecanim ................................................................98
Создание графа системы Mecanim для открывания двери ...............................105
Создание интерактивных сцен ....................................................................................105
Итоги ....................................................................................................................................113

Глава 5  Основы анимации персонажей ............................114
Создание оснащенных персонажей  ..........................................................................114
Импорт оснащенных персонажей ..............................................................................116
Аватары и ретаргейтинг  ................................................................................................118
Ретаргейтинг анимации  ................................................................................................124
Перемещение корневого объекта ...............................................................................130
Исправление смещения при движении  ...................................................................130
Итоги ....................................................................................................................................135

Глава 6  Продвинутая анимация персонажей  ....................137
Создание управляемого персонажа ...........................................................................137
Смешивание деревьев  ....................................................................................................139
Размерности .......................................................................................................................142
Отображение десятичных чисел с дробной частью .............................................146
Подготовка к написанию скрипта для смешивания деревьев анимаций .....149
Написание скрипта для управления смешиванием деревьев системы 
Mecanim .......................................................................................................................150
Тестирование смешивания деревьев системы Mecanim .....................................152
Итоги ....................................................................................................................................152

Глава 7  Смешивание форм, инверсная  
кинематика и анимированные текстуры ..............................154
Смешивание форм ...........................................................................................................154
Инверсная кинематика ..................................................................................................157
Анимированные текстуры ............................................................................................168
Итоги ....................................................................................................................................173

Предметный указатель .....................................................175

Об авторе

Алан Торн (Alan Thorn) – независимый разработчик игр и писатель, более 13 
лет занимающийся промышленной разработкой игр. Он основатель компании Wax Lyrical Games и создатель игры Baron Wittard: Nemesis of Ragnarok, 
отмеченной многочисленными призами. Он также автор более десятка видеокурсов и пятнадцати книг о разработке игр, среди которых – Mastering Unity 
Scripting, How to Cheat in Unity 5 и UDK Game Development. Кроме того, он является приглашенным лектором магистерского курса дизайна и разработки 
игр в Национальной школе кино и телевидения в Лондоне.
Алан участвовал как независимый разработчик в более чем 500 проектах 
по созданию игр, симуляторов, игровых киосков, сложных игр, программ расширения реальности, программного обеспечения для игровых студий, музеев 
и тематических парков по всему миру. В настоящее время он работает в двух 
игровых проектах. Он также увлекается графикой, философией, йогой и пешими походами. Больше информации о нем можно найти на сайте http://
www.alanthorn.net.

О технических  
рецензентах

Адам Сингл (Adam Single) – муж, отец, профессиональный разработчик, инди-разработчик, любитель музыки и геймер. Он программист игры 7bit Hero; 
программист в команде Real Serious Games в Брисбене, Австралия; соучредитель, программист и содизайнер Sly Budgie; соорганизатор компании Game 
Technology Brisbane meetup.
В области профессиональной разработки игр он с 2011 года, он работал 
над многими мобильными играми, в том числе над хитом для андроида Photon 
и предустановленными играми для мобильных телефонов Disney Japan’s. 
Адам был программистом в команде, которая создала огромный интерактивный дисплей в технологическом университете Квинсленда (Queensland 
University of Technology’s), поразительную мультитач-инсталляцию, которая 
была названа The Cube. Это было сделано в рамках Australia’s first Digi tal 
Writing Residency. Он также работал в команде Real Serious Games над созданием масштабных интерактивных демонстраций для горнодобывающей 
и строительной промышленности, некоторые из которых являются виртуальными реальностями и основаны на Oculus Rift. Все это было сделано с помощью игрового движка Unity.
У Адама страсть к уникальным возможностям современных технологий. 
Когда он не работает над новой перспективной игровой механикой для компании Sly Budgie, он экспериментирует с домашней виртуальной реальностью с использованием технологии мобильного телефона, создает мобильные 
приложения, применяя самые современные методы веб-разработки и выдвигая захватывающие идеи.
Брайан Р. Вензен (Bryan R. Venzen) – художник визуальных эффектов 
и аниматор из Тампы, штат Флорида. После окончания Florida Interactive 
Entertainment Academy (FIEA) в 2011 году он увлекся спецэффектами и анимацией для мобильный телефонов, ПК и игровых приставок. Благодаря своим способностям и опыту он вносит свой вклад во многие проекты, создавая 
спецэффекты, включая спецэффекты для производства, работающие на физическом движке NVIDIA (PhysX), анимацию, и выполняя моделирование 
в пакетах Autodesk 3ds Max и Maya, разрабатывая уровни на Unity и UDK, 
активно участвуя в обсуждениях дизайна, чтобы улучшить общее качество 
продукции. Брайан быстро обучается и целеустремленно работает в  команде, 
владея многими 3D-пакетами, движками и инструментами для игр. Он является специалистом в вопросах поиска и устранения неисправностей и хорошо 
себя чувствует в быстро развивающейся рабочей среде. Создание развлекательного контента – его страсть.

Предисловие

Ничто не сравнится с ней! Анимация играет в играх главную роль 
практически везде, от простого применения, такого как, например, 
полет космического корабля, до сложного, как мимика лица. Вы 
просто не сможете разработать полноценную игру и по-настоящему 
интерактивное приложение без хоть какого-то использования анимации. В этой книге мы шаг за шагом обойдем всю обширную область, 
предлагаемую Unity, для создания анимации в реальном времени. 
Мы начнем свой путь с самого простого. Эта книга не предполагает 
предварительного наличия каких-либо знаний об анимации или опыта применения анимации в Unity. Однако книга предполагает хотя 
бы некоторое знакомство с разработкой в Unity, умение пользоваться 
ее основным интерфейсом и хотя бы начальные навыки написания 
кода на языке программирования C#. Используя все это в качестве 
отправной точки, вы с помощью данной книги научитесь создавать 
множество удивительных анимаций и применять их для отображения реального мира, сможете достичь ощутимых результатов быстро 
и легко. А сейчас давайте посмотрим, что ждет нас впереди…

Что охватывает эта книга

Глава 1 «Основы анимации» начинается с формального описания анимации как понятия, раскрывается сущность анимации. Затем в этой 
главе рассматриваются применяемые в Unity типы анимаций и написание связанных с ними скриптов. Сюда включены описания работы 
с deltaTime, анимационными кривыми и даже рельефная анимация 
мешей. В общем, эта глава начинает наше путешествие по анимации 
и охватывает все, что нам необходимо знать для продвижения вперед.
Глава 2 «Анимация спрайтами» исследует анимацию в мире 2D, 
свойства спрайтов, используемых для создания 2D-игр, текстуры 
книг с двигающимися картинками и плоскую анимацию. Рассматриваются редактор спрайтов Unity, кадры анимации, частота кадров 
и исправление общих проблем анимации.
Глава 3 «Встроенная анимация» позволит вам ознакомиться с анимацией и для 2D, и для 3D в Unity, научит вас использованию окна 
Animation и системы частиц. Мы рассмотрим два реальных и полезных проекта. Во-первых, мы заставим камеру облететь уровень. Вовторых, мы создадим систему частиц светящейся пыли, которая нередко встречается в фантастических играх.

 Предисловие

Глава 4 «Анимация предметов с помощью системы Mecanim» научит вас обращению с флагманским инструментом Unity, носящим 
имя Mecanim. Mecanim включает в себя набор функций, совместное 
использование которых делает возможным создание современной 
плавной анимации, особенно для персонажей. В этой главе мы рассмотрим несколько нетрадиционные примеры использования системы Mecanim для оживления дверей и других интерактивных реквизитов уровней.
Глава 5 «Анимация персонажей: основы» начинается с анализа оснащенной анимации персонажей. В этой главе мы рассмотрим, как анимировать гуманоидный скелет и персонаж в реальном времени. Мы 
также рассмотрим, как импортировать готовые персонажи и оптимально настроить их для анимации.
Глава 6 «Продвинутая анимация персонажей» логически вытекает 
из предыдущей главы. Итак, возьмем импортированный и настроенный в Unity персонаж и  анимируем его как управляемый игроком. 
Этот персонаж будет поддерживать анимацию ожидания, анимацию 
ходьбы и бега, а также анимацию поворотов влево и вправо.
Глава 7 «Смешивание форм, инверсные кинематики и анимированные текстуры» последняя в этой книге. В этой главе рассматриваются следующие темы: смешивание форм для анимации лица и других 
телодвижений, обратная кинематика для точного позиционирования 
рук и ног персонажа в режиме реального времени, анимированные 
текстуры для воспроизведения видеофайлов в виде проецирования 
на геометрических поверхностях.

Что вам необходимо при чтении 
этой книги

Эта книга содержит почти все, что вам нужно при работе с ней. Каждая глава рассматривает практические, реальные проекты анимации 
и включает сопутствующие файлы, которые можно загрузить и использовать. Одно только вам нужно, не считая этой книги и вашего 
внимания к ней, – это копия самой последней версии Unity; на время 
написания данной книги это Unity 5. Приложение Unity 5 бесплатно 
для личного использования и может быть загружено с сайта Unity 
https://unity3d.com/. В дополнение к Unity, если вы захотите создать 
движущиеся модели персонажей и прочие анимированные 3D-активы, 
вам понадобится программное обеспечение для 3D-моделирования 
и анимации, такое как 3ds Max, Maya или Blender. Blender можно бес