[Unity] 使用 Mecanim 需要注意的事情

此處紀錄我在使用Mecanim過程中所發現需要注意的一些地方，有些可能不正確或解說錯誤，僅供參考！

• 骨架檔的root的x,y需要對正至原點

骨架檔的root的x,y需要對正至原點，否則動作blending時會有位移的誤差。

• （Humanoid Rig）如果想要動作在blending前後不會移動到collider，除了在Import Settings裡把動作位移鎖住之外，要注意若是進行blending的時間區段中有較大的位移會容易造成collider的移動，因為blending時會吃掉一部分的位移量導致發生誤差。

• Any State可以立即執行動作

想要立刻執行的動作（例如死亡）可以利用Any State，Any State代表任何時機點且在任何State之上，所以只要觸發條件成立就會立即執行，但其conditions必須是一次性的命令發送。詳細內容：[Unity] Mecanim 強制進入某個State的方法

Any State的觸發時機是任何時候，只要觸發條件成立就會立刻執行

• 骨架由無實體物件組成時，需要給骨架的root綁定一個mesh

如果骨架是由bone, dummy等無實體的物件組成，且採取骨架、動態分離的檔案規則時，骨架的root需要綁定一個mesh，且動態檔內也必須要留著這個mesh，如此骨架檔才能成功套用到動態。

• Humanoid Rig會消耗較多的效能

角色的Rig選擇Humanoid會比起Generic消耗更多的效能，而Legacy則是依據開發者所撰寫的controller，當角色越簡單時，使用Legacy會比較省效能。詳細內容：Mecanim Performance and Optimization

• 當不使用IK功能時，Rig選擇Generic可以避免一些問題

角色需求較單純時使用Generic可以避免一些因為Humanoid的IK所造成的表現性上的誤差（如transition時的位移誤差）。當Rig選擇Generic時可看到Clip設定中的Root Transform Position(XZ)的Based Upon可選項目除了Original（依照動作檔中原始所key的位置）外就是Root Node Position，選擇Root Node Position時會以骨架的root對正(0,0)，而Humanoid則是Center of Mass，以骨架體積中心點對正(0,0)，因此當角色的腳挪動時僅管hip沒有移動仍然會使角色的位置偏移。

• Humanoid Rig最好只使用在人類角色上

Humanoid是針對人類型骨架角色設計的，例如因Foot IK是針對單關節（人類的膝蓋）所設計，所以當腿部結構有雙關節時（如羊人的腳），就會發生一些不正常的現象（如滑步明顯、腳步抖動...）。

• Transition的conditions為bool時，無法調整blending timing

當條件為bool時，代表該transition可以在任何時間發生，所以就只能調整duration而無法調整timing，如果去調整它會發現重新點選該transition時，會被自動歸回中央點。

當conditions為bool時是無法設定transition timing的

• 承上，transition的conditions可以不只一個

譬如已有一個bool的條件再加上一個exit time條件，可以使transition依照bool判斷觸發，但transition發生的timing會是固定的，也就是你在transition的timeline中所調整的timing。 參考文章：

• MecAnim Transition Bug?
• Mecanim transition blend curves reseting when losing focus(not saving)
• Mecanim why the transition start always rebound to 50%
• Mecanim Transitions ?

bool搭配exit time可以指定transition的timing

延伸閱讀：

• Sir, Unity, Mecanim And The Trials Of Small Studio In-Game Animation
• Unity3d 4.0新动画系统Mecanim初探
• Creating fluid motion transitions with Unity and Mecanim

[Unity] 清除Console的Log - Clear Console

參考文章：

• Editor-script: How to clear the "console"-output window ?

如果直接

using System

會造成UnityEnging.Object與object的衝突

using sys = System;

static void clearConsoleLog ()
{
 Assembly assembly = Assembly.GetAssembly(typeof(SceneView));
    sys.Type type = assembly.GetType("UnityEditorInternal.LogEntries");
    MethodInfo method = type.GetMethod ("Clear");
    method.Invoke (new object (), null);
}

[Unity] 以ARGB4444搭配Dithering進行貼圖減量

　　之前一直受ARGB Texture所困擾，在Mobile平台沒有合適的壓縮格式能在品質與容量之間取得較好的平衡，下面列出幾個格式的缺點

• RGBA PVRTC 4 bits - iOS推薦的壓縮格式，但是4bits對於圖像品質的破壞太大
• ARGB 32 bit - 雖能保有圖片品質，但所消耗的容量實在太龐大
• ARGB 16 bit - 雖能降低貼圖容量，但是顏色有明顯的帶狀瑕疵(color banding)

　　Android平台由於各家GPU所支援的壓縮格式各有不同，因此ARGB 16 bit也就是降低texture容量最適合的選項，但16 bit所造成的帶狀瑕疵十分明顯，若真的要使用也不太可能，正好前一陣子看到Unity IN上有Cytus開發者之一的syyang所發表的文章

使用 RGBA4444 搭配 Dithering 減少記憶體用量 by syyang @ UNITYIN

　　這篇文章正好解決了這個問題，利用Dithering在16bit color depth獲得較佳的圖像呈現，消除帶狀瑕疵。進行Dither處理之後，圖片的顏色資訊會被重新處理，檢視圖片可發現變的有顆粒狀感（抖色），當圖片在眼中的呈現越小時，就會發現看起來跟truecolor的圖片品質頗接近。由於是對顏色資訊做了重新的演算，所以並不受到Unity的轉檔所影響，只要在Import Settings中設定Format為16 bit的壓縮，即可省下容量又能保有還能接受的圖片品質。

　　此外需要注意的是經過dither處理的texture若又被Unity重新壓縮到不同尺寸的圖片時，會加重顆粒感使圖片品質降低（因為顏色訊息被重新處理過了），因此輸出給Unity的texture asset必須要輸出成遊戲主要使用的texture size。此外，若處理過的貼圖是用於3D模型的話，經過UV的拉扯也會使圖片失真更加明顯。目前Unity本身並不支援dithering，在網上也還沒看到有人做出支援dither處理的script/plug-in，因此得要自行預先處理這些textures。

經過UV拉扯、尺寸放大後失真變的相當明顯

但dithering還是有其諸多限制，而最原始的作法當然就是使用RGB444的安全色系來繪製texture，及在各個channel中只使用：0, 15, 31, 47, 63, 79, 95, 111, 127, 143, 159, 175, 191, 207, 223, 239, 255。但除了顏色數便少之外，還得少用漸層表現，要犧牲的也是相當多，也許能在不影響美術風格的前提下選擇性使用。

　　在以Gimp進行dithering處理時，須先將貼圖縮成最終使用的尺寸，在縮小圖片時三種內插法看起來效果幾乎相同，然後再執行Dither to ARGB，此時會多出一個圖檔視窗就是dithering後的圖檔，進行匯出之後即可。匯出PNG的設定所有選項皆可取消，但當texture需要再alpha邊緣作細緻的過度時，透明像素的色彩是必須要被儲存的。Compression Level 0跟9在色系較單純的圖片上是幾乎沒有差別。

Gimp在安裝script之後可進行dithering處理

Gimp匯出PNG時的設定

參考資料

• https://en.wikipedia.org/wiki/Color_depth
• http://en.wikipedia.org/wiki/Dither
• http://game.ceeger.com/Manual/ReducingFilesize.html

延伸閱讀

• 【译】Android位图颜色模式的问题
• ROMAIN GUY讲位图质量

[Unity] Dynamic Camera FOV

遭遇情境

　　今天想達成一個攝影機的效果，就是當有特定的物體越來越接近畫面邊緣時，就要動態的增減Camera的FOV，讓該特定物體不要跑出畫面。

解法

　　大致上很簡單，只有兩個步驟：

1. 求出物件距離畫面邊緣的距離
2. 利用Mathf.Lerp達成相對應的FOV調整

　　先利用Camera.WorldToViewportPoint( Vector3 )求出物件在畫面上的位置，返回的是normalized value（0至1之間），如此就能得知物件相對於畫面邊緣的距離，0代表是在畫面左方邊緣，1則是在畫面右方邊緣。

　　再來則是利用Mathf.Lerp來調整FOV，Lerp實際上的運作是

public static float Lerp(float start, float end, float value)
{
    return ((1.0f - value) * start) + (value * end);
}

在其3個arguments中，value是一種類似權重的概念，當他為0時返回的值會是start，為1時返回的即是end，為中間的數值時就是返回按照比例計算後的結果。

　　因此我只要把WorldToViewportPoint求得的值，以想要的數值範圍作normalize後，讓距離變成0至1之間的數值，傳入Lerp之中就可達成動態FOV的效果。範例如下：

// amount : Value between 0 and 1 indicating the weight of value2.
// 為距離螢幕邊緣比重的值
Camera.fieldOfView = Mathf.Lerp( float CameraMinFOV, float CameraMaxFOV , float amount );

參考資料

• Mathfx - The following snippet provides short functions for floating point numbers.
  http://wiki.unity3d.com/index.php?title=Mathfx
• Camera.WorldToViewportPoint
  http://docs.unity3d.com/Documentation/ScriptReference/Camera.WorldToViewportPoint.html
• Mathf.Lerp
  http://docs.unity3d.com/Documentation/ScriptReference/Mathf.Lerp.html

延伸閱讀

• FOV Formula
  http://www.panohelp.com/lensfov.html
• Dynamic Perspective FOV (by FOV Fornula way)
  http://inburst.io/dynamic-perspective-fov/

[Unity] Mecanim Animator .controller 文件結構紀錄

此文章紀錄Mecanim Animator Controller檔案的內容結構，當角色數量龐大時，眾多的Animator Controller會造成極大的管理上的困擾，因此若能直接解析內部的訊息的話，即可利用Script做外部的直接修改，做出更方便的管理工具。

而在初次看過其內容後，獲得了一個重點即是，各地方的命名十分重要，Controller內部的目標來源都是以fileID的形式運作，但同時有些東西也可以在Unity中做命名，雖然會需要多一個命名規則的訂制與管理的工，但是直接利用Name做修改會比用fileID方便許多，譬如說Transition的命名。

參考文件

• Textual Scene File Format (Pro-only Feature)
• Description of the Format
• An Example of a YAML Scene File
• YAML Class ID Reference

在開始看文件內容之前，先說明fileID的運作方式，fileID實際上是由兩組數字組成，首先是該物件的Class ID Number，然後是一組五位數物件在所在檔案內的序號（偶數），舉個例子，現在有一個帶有3個Animation Clip的FBX檔案，則這3個Clip的fileID就是：( 7400000, 7400001, 7400002 )，74為Animation Clip的ID Number。

以下開始文件內容：
在每個區段（term，代表一個object）的一開始，都會先有一串的數據資訊

• --- !u!91 ＆9100000
  !u!後代表的是物件類型
  ＆（ampersand）後的數字是該區段資訊獨有的fileID

AnimatorController此部份包含了Animator的基本屬性，如：

• m_Name
  Animator的名稱
• m_AnimatorEvents
  Flags
• m_Layers
  Layers

在來是各個Transition的參數（State與State間的Transition），

• m_Name
  Transition的命名，預設狀況下是無命名的。
  如果想要手動修改.controller文件的話，對所有的Transition做命名會方便非常多，可快速的知道各個Transition資訊的位置。
• m_SrcState / m_DstState
  來源跟目的State，填入的資訊為fileID。
• m_TransitionDuration
  Transition的時間長度，應該是以SrcState的Motion的時間長度為基準的趴數。
  例如來源動作的長度為2秒，而m_TransitionDuration的值為0.5時就是使用1杪做過渡。
• m_TransitionOffset
  DstState相對於TransitionDuration起始點的offset。
  當DstState的起始點與TransitionDuration的起始點相同時，則m_TransitionOffset的值為0。
  當DstState的結束點與TransitionDuration的起始點相同時，則m_TransitionOffset的值為1。
• m_Conditions
  進行Transition的條件，以下的參數皆為Condition的條件式
• m_ConditionMode
  條件判斷的模式
• 1，Bool的True
• 2，Bool的False
• 3，Float/Int的Greater
• 4，Float/Int的Less
• 5，ExitTime
• 6，Int的Equals
• 7，Int的NotEqual
•  m_ConditionEvent
  要參照的Flag，m_ConditionMode為ExitTime時此欄位為空
• m_EventTreshold
  條件式的參考值，Bool時不管是True或False值都填0
• m_ExitTime
  ExitTime的float值

再來是State的資訊

最後是StateMachine的資訊

[Unity] Mecanim 強制進入某個State的方法（ex立刻執行死亡動作）

How to change to a specific state immediately.

參考資料

• http://docs.unity3d.com/Documentation/ScriptReference/Animator.html
• http://docs.unity3d.com/Documentation/Manual/AnimationStates.html

　　在Mecanim Animator Controller中有個叫做Any State的State，是一個一直處在作用中的State，只能連接給其他的State，其他的State是不能連接給他的。

Animator - Any State

　　假使想要有一個在任何State規則之上的動作流程時（即條件成立時能立即進入該流程），譬如說人物的死亡動作，當程式下達死亡指令時，你會想要死亡動作是立刻表演，不希望這個流程會被其他的State卡住。
　　這時候Any State就能達到這個效果，在這裡以一個範例作解說：在Animator Parameters中新增一個IsDead的Bool，並新增一個接收Any State的死亡動作State，且Transition Conditions為IsDead == true，如此當死亡時程式下達指令給Animator（animator.SetBool("dead",true)），就會讓dead這個State立刻執行。
　　但是因為Any State是一直在作用狀態中的，所以並不能一直讓觸發條件成立，必須要是一次性的命令，否則就會發生一直反覆進入dead State的狀況，舉例來說：IsDead被設為true且Animator已經進入dead State的時候，就必須要把IsDead設回false。

防止重複觸發Any State的範例Code如下：

static int deadState = Animator.StringToHash("Base Layer.dead");
if ( animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(0).nameHash == deadState )
{
    animator.SetBool("IsDead", false);
}

補充說明，animator.GetCurrentAnimatorStateInfo(int IDX)所返回的是Hash，且Hash並不能轉回String，因此得要先把你所知道的State名稱轉成Hash（.StringToHash()）再做比對。
　　在這樣的需求之下代表State的命名必須是有規則的、固定的，為了方便作業流程，動作片段的取名與State相同也可以省去某些操作上的步驟（直接將動作片段拉入Animator生成state時會自動以動作片段名稱為state命名）。
　　另外直接從Any State做一個Transition到預設動作上，也能用來跳出任何的State。

Unity 4.3 更新

在Unity 4.3中新增了一個新的Parameter類型：Trigger，其作用是達成一次性的判斷條件，非常實用。其功能就是當Animator.SetTrigger("ParameterName")命令下達之後，該parameter會被設為True，並在transition完成時會被設為False，以往都需要自己撰寫設回False的程序，現在利用Trigger這個Parameter就會方便很多。

另外在4.3中Mecanim有大幅的優化，譬如Mecanim已幾乎適用所有的component、property...，可以利用Mecanim控制你的相機FOV、控制你的Script的參數...，再配上新支援的Event（以往ImportedAnimation不支援Event）以及優化過的Animation Window(Dope Sheet + Curves)，Mecanim的實用程度已大幅提高。

參考文章

• http://answers.unity3d.com/questions/384309/mecanim-state-change-question.html
• http://forum.unity3d.com/threads/148665-Mecanim-quot-Any-State-quot

延伸

• 未存在Document中的 - UnityEditorInternal.AnimatorController
  http://answers.unity3d.com/questions/418854/getting-a-list-of-mecanim-states-in-animator.html?sort=oldest