《Exploring in UE4》RootMotion详解

前言

Rootmotion在前面几篇文章中都有提到过，他的功能就是在游戏中让动画与速度达到完美的匹配，有着非常优秀表现的效果。那么，Rootmotion的原理是什么呢？在UE里面是如何处理的？这篇文章会详细的从源码的角度帮你分析其中的原理。

本篇文章适合有一定经验的虚幻/游戏开发者，不过为了照顾部分刚接触虚幻引擎的萌新（大佬），也会对一些引擎中的基本概念做出讲解。

知乎原文链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/74554876

RootMotion概述

RootMotion，根骨格位移，属于移动组与动画系统相结合的一个部分，表示角色的整体运动（包括物理）是由动画来驱动的。

一般来说，在大部分游戏的应用里面，玩家的移动与动画是分开的。移动系统只负责处理玩家的位置与旋转，动画系统只做对应的动画表现，只要移动的速度合适就可以与动画做到完美的匹配，也就是说，动画播放的位置（即Mesh的位置）是由角色移动来驱动的（UE4里面，动画是由胶囊体的位置数据来驱动）。这样的好处之一就是解耦，移动与动画之间不需要紧密的联合，只关注自己的内容即可。

但是，有一些复杂的移动是很难模拟的，比如UE4官方给出的例子：一个举着锤子的人向前挥舞，一开始速度比较慢，中间挥舞时由于角色控制不住速度会很快，到最后锤子落地时，速度又变的很慢，角色会踉跄的走两步。

实际上，无论使用哪种方法，我们都很难找到一种可以处理所有类似表现的通用模拟方案。那么我们不模拟可以么？就让玩家动画播放到很远的位置再移动胶囊体呢？也不行，因为这样的话，如果中间有墙面，角色的动画就会因为没有碰撞而穿模过去。最理想的方法就是就是交给美术去做一个带有位移的动画，玩家的位置完全交给动画去处理，不同的动画可以有不同的移动表现。（还有一种通过曲线去处理的方法，不过两者其实是类似的）

因此，我们需要有RootMotion来应对部分复杂的动画，可以让角色的移动位置与动画完美匹配。

RootMotion操作与测试

概念介绍完后，不妨动手测试一下。我们可以直接下载官方的ContentExample并打开Animation Level的案例1.9进行测试。可以看到绿色Character开启了Rootmotion，胶囊体会一直跟随动画移动，而红色Character没有开启Rootmotion所以胶囊体没有发生位移，动画由于没有任何碰撞穿了过去。

打开其角色蓝图与动画蓝图，简单看一下蓝图上的处理逻辑。

1.通过事件先设置其MovementMode为Walk，然后找到其AnimInstance转换为动画蓝图并执行事先定义好的事件——PlayRootMotionExample

2.PlayRootMotionExample位于动画蓝图，只是执行了一个Montage的播放。该Montage是由一个带位移的动画合成的，动画由动画设计师在Maya里面制作并将导出的.fbx文件导入到UE4里面。同时，需要让Montage的slot插槽设置为FullBody的并在动画图表里面播放该slot

3.只导入动画资源是不够的，需要做一些配置。首先，角色的根骨格应该在原点且无旋转的。其次，可以看到在动画序列（资源）蓝图的左边有一个RootMotion的选项栏，要勾选上EnableRootmotion。最后，在动画蓝图的右边AnimPreviewEditor（动画预览编辑器）的下面有一个RootMotionMode，点击下拉框选择RootMotionFromMontagesOnly。

RootMotionMode有四个选项，含义如下：

• NoRootMotionExtraction 表示不会处理其动画内含的Transform数据

• IgnoreRootMotion 表示会解压出来Transform数据但是不应用

• RootMotionFromEverything 表示解析所有含有Rootmotion动画资源都可以去解析其Transform数据并参与到整个动画系统的权重计算

• RootMotionFromMontagesOnly 表示只取蒙太奇的Transform数据作为Rootmotion的计算

另外，值得注意的是，该系统是支持网络同步的。当我们开启多人模式的时候，表现依旧流畅，这也是这篇文章的分析重点之一。

理论上AnimSequence, Blendspace以及AnimMontage都可以支持网络同步，但是这样在网络环境下会有几个问题，比如提高动画同步的复杂度、影响游戏性能、提高预测难度、容易破坏动画表现等，所以一般我们要关闭Montage以外的同步，将Root Motion Mode设置为Root Motion From Montages Only。如果开启了动画资源的Rootmotion但是不设置RootMotionMode会有卡顿的表现。

实际上，虽然Rootmotion支持Montages的网络同步，但是由于其预测难度远大于普通移动，在网络环境不稳定的情况下，表现是相当糟糕的。因此，在多人游戏的时候，要适度的使用Rootmotion。

至于同步的具体细节以及为什么会这样，后面会有详细的分析。

注：Youtube上有很多关于Rootmotion的教学视频，这里给出一个从零开始搭建并根据玩家输入控制的案例 

https://www.youtube.com/watch?v