大家好，我是 White Paper Games 的技术技术美术师 James Burton。本博客的目的是为了展示我们在即将推出的游戏《The Occupation》中创造 AI 角色运动系统的流程。我跟我们的 AI 设计师 Jonny Pickton、动画师 Robert Beard 和程序员 Martin Cosens 共同研发出这个系统。首先我要说的是，在创建这个系统之前，我们团队从来没有过任何角色动画经验（或者相关的任何角色经验）。我们并不是想要宣称自己是首创这一系统，只是找到了一种适合我们项目的解决方案，我们认为应该与大家分享。希望听到大家的反馈或评论，帮助我们改进设置！本文末尾提供了我们的联系方式。
通过这个运动系统，我们需要实现的关键功能包括：
- 模块化，非破坏性元素（添加或删除层不会导致角色停止工作或影响其他层）。
- 编码需求低，因为我们只有一个程序员。
- 色调适宜，因为我们的游戏没有战斗，AI 是可被观察的、平静的存在。扫射动画并不适用。
- 系统尽量使用 UE4 默认值。
- 系统尽量保持匀速和恒定的转身速率。
在此之前，我们试过了一些其他方法：
完全根节点运动设置：看起来不错，但实际上不满足 AI 完成其他任务的精度要求。
根节点运动/关节囊驱动混合：转身使用根节点运动，其他动作使用关节囊驱动运动。在当时混合使用根节点运动速度和关节囊存在问题 - 因此决定放弃。
最后，我们采用了完全由关节囊驱动的系统，加入了一些技巧，让我们能够将关节囊的速度与动画播放匹配起来 - 但后来的需求越来越多。
以下是任一情况下未经编辑的 UE4 默认设置的效果。大家可以看到，角色走了一圈，在场景里四处走动，但看起来不是很自然：
所以我们尝试修复这个问题。
第 1 层 - 原地转身
首先我们集中处理基本层设置。这样，设计师们可以处理角色，而我们也有基本保真度水平。对我们来说，这意味着让角色原地转身，面朝导航路线中的下一个目标点：
- 动画是以恒定转速编写的。
- 我们根据角色所需的转身角度调整了动画的播放速度。为此，我们按照角色的转速划分了所需的转身角度。这让我们实现了所需的转身的旋转时间。然后用原始动画长度（以秒为单位）除以所需的旋转时间，就得出了转身动画的播放速度。
- 这是非常基本的设置，甚至可以直接交付给某些游戏。
以下是效果视频，以及为这一层编写的一些 GIF 动画：
[原地转身 45] [换地转身 90] [原地转身 180]
第 2 层 - 开始行走
下一层是开始行走 - 这样角色可以加速到基本行走速度，而不是突然跳入行走姿势。由于我们在这里要处理加速，并且希望所有动作都是关节囊驱动的，所以写了一个小工具。这是一个非常简单的工具，因为我的编码经验非常非常有限，这个工具是使用 MEL 做的。这个工具编写了一个曲线，用于描述这个角色在每一帧的速度，从而映射加速。那么具体是怎样的过程呢？我们让动画师做了一个动画，利用简单数学计算做了个样本：
请注意 TranslateX.F2 – TranslateX.F1 只是表示动画的当前帧减去上一帧，计算出这两帧之间的运动量。然后用这个差值除以按所需 FPS（有些动画师使用 24fps，还有些使用 30… 等等）走过一帧所用的时间。
幸运的是，我们可以将这个数据与骨架根骨骼上的属性关联起来，然后导入到 UE4 时，确保打开“导入自定义属性”。这样会确保它作为一个曲线加到动画资产中。我应该提到过，这是虚幻引擎中的一个超酷功能，让我们有机会进行许多其他很棒的设置！
然后我们用这个曲线设置了角色的最大速度，一切就准备就绪了！
以下是这个设置的效果以及所编动画的一些 GIF：
[开始行走 FWD] [开始行走 90] [开始行走 -90]
第 3 层 - 停止行走
这个就非常简单了，因为它的设置跟“开始行走”完全一样，但是为了让角色知道何时开始播放“停止动画”，我们需要程序员在 UE4 中写点代码来让它发挥作用。
这段代码会查找路线中的最后一个点，然后触发一个事件，在距离终点的所需长度位置（这个是动画师在制作动画时指定的，但距离最好尽量短！）“播放停止动画”。
终点的接受半径导致会出现一点脚步滑动 - 在以下示例中较为明显，但稍作调整就可以更正此问题。对我们来说，角色完美地到达最终位置是十分重要的，因为其他动画是从这里开始播放的，所以让这些动画与这一点咬合，这样如果出现了一些错误，也能确保其余部分正常工作。
以下是具体效果视频以及所编动画的一些 GIF：
[向前行走停止]
第 4 层 - 伪造弯曲路线
这是最难解决的问题，需要进行一些编码，但也正是因为有了这一层，才让整体运动系统看起来与众不同。
在这里，基本上是让角色离开导航路线，让她沿着向前矢量驱动自己的动作，然后转弯，面向下一个点。用图片说明更为清晰，请参见下图：
重要的是要利用角色关节囊的恒定旋转和速度 - 这样数学计算就比较简单。
以下是具体效果视频：
幸运的是，我们不必为此编写任何动画，因为没有动画看起来已经很不错了！
第 5 层 - 转身预期（噢！一块糖！）
这是一个很好的附加组件，可以让角色感觉像是期待转身。对我们来说，这包括在实际开始转身之前，让她朝着转身的方向稍微地转头，扭转身体。
这需要一点技巧，因为不能简单地使用下一个点，然后通过线性插值计算旋转。
最后做了一个系统，使用“引诱”来计算角色前面的导航点之间的线性插值，利用“目标偏移”让角色身体和头部始终朝向转身的方向。在下面的示例中，你会看到角色一直在追赶一个黄色的球（不幸的是永远追不到！哈哈）。
以下是效果，以及相关的蓝图设置和目标偏移 GIF：
[行走倾向目标偏移]
以上就是在《The Occupation》中使用的完整运动系统了。下面是该设置的最终动画图形，以及用我们的运动系统和 UE4 默认设置经过的路线对比视频。
希望该博客对您有用，如果有任何问题或评论，请在下面留言，还可以通过 Twitter (@whitepapergames) 或电子邮件 [email protected] 与我们联系。