UE5 动画同步组

Ilingis · 发表于 2023-1-23 09:42

一、AnimSync的使用
AnimSync即动画同步组，用来解决动画切换融合过程中由于脚步差异国道导致的跳变，例如从一个结束帧为左脚在前的行走动画Pose融入到一个起始帧为右脚在前的动画Pose时，有于两个Pose差异过大，会出现Pose的突变，影响动画表现。
使用AnimSync可以解决这个问题，AnimSync会通过在动画中配置SyncMarker标记动画中的左右脚，在实际播放时，将会根据当前正在播放的同一组，决定动画的融入融出帧，实现的更好的动画融合表现。
1.设置同步组

在动画蓝图中，所有用来播放动画资产的Player动画节点都可以在Details中配置SyncGroup相关的参数

GroupName：同步组的命名，用来创建同步组或者指定动画所属的同步组，所有使用相同GroupName的动画播放节点属于同一个同步组，例如，通常在行走动画或跑步动画的动画播放节点中会设置相同的同步组。
GroupRole：在动画同步过程中的角色，分为两种角色，Leader作为动画同步主体，Follower动画会向根据Leader动画调整自身的播放时间，在同步过程中，通常会根据动画融合的权重决定GroupRole。

Method：同步的方式，Do not Sync不参与同步，SyncGroup根据GroupName对动画进行分组，同一组内的动画进行同步，Graph配合Sync动画节点和BlendSpaceGraph使用，Sync需要配置GroupName，会将所有SourcePose中使用Graph同步方式的动画播放节点合并到Sync节点指定的Group，BlendSpaceGraph也需要提供GroupName，同步方式与Sync动画节点相同。

Montage中也可以配置SyncGroup的相关参数，
Sync Group：填入同步组的名字
SyncSlotIndex：参与同步的动画Slot索引

需要注意，Montage只在融出时参与同步，并且默认是Leader，即其他正在播放的动画会向Montage同步。
2.添加SyncMarker

SyncMarker通常用来标记行走动画中脚步的位置，在Sequence中添加，SyncMarker通常为一对，分别用来指示动画播放中左右脚落地的位置

添加方式如下

在添加SyncMarker时通常会对齐左右脚落地的时刻，例如L代表左脚落地，R代表右脚落地。可以采用其他的时刻对齐，基本要求是SyncMarker的位置能够反映动画的节奏。
手动添加SyncMarker无法做到精确对齐，工作量也比较大，可以通过Animation Modifier将这部分自动化。
二、主要数据结构

FAnimGroupInstance: SyncGroup实例，包含当前帧需要同步的动画播放记录、GroupLeader、当前组中的SyncMarker等数据。
FAnimTickRecord：记录当前正在播放的动画资产的相关信息，包含动画资产实例、已播放时长、FMarkerTickRecord、混合权重等数据，
FMarkerTickContext: 记录一次Tick前后的SyncMarker的前后位置
FMarkerTickRecord：记录当前播放位置的前后SyncMarker
FMarkerSyncAnimPosition：记录当前动画的播放位置在前后两个SyncMarker之间的相对位置，相对位置会在0-1之间
包含AnimSync相关方法的函数集，实际处理动画同步，成员变量SyncGroupMap是一个读写分开的双buffer数据结构，存储所有的FAnimGroupInstance
FAnimAssetTickContext：记录动作Tick时重要的相关数据。
三、AssetPlayer的SyncGroup处理

动画模块每帧的更新通常分为两部分，Update和Evaluate，Update部分由GameThread完成，Evaluate会分配在异步的工作线程。
Update会计算当前动画资产播放的具体时间，Evaluate部分会根据当前动画的播放时间提取出相应的Pose。
AnimSync通过调整同组内动画资产的播放时间，完成同步，所以由动画的Update部分触发，在GameThread执行。
动画蓝图中的SequencePlayer、BlendSpacePlayer等AssetPlayer播放动画时，AssetPlayer中的AnimSync执行方式基本相同，每帧执行，分为两部分构成。
第一部分的入口在AsssetPlayer中的UpdateAssetPlayer方法，构建FAnimTickRecord，记录当前帧播放的动画资产、是否循环播放、播放速度、混合权重等数据，随后调用FAnimSync::AddTickRecord。
此时计算每个动画资产的LeaderScore，每个同步组中LeaderScore最高的正在播放的动画为Leader，其余动画为Follower，对于除了Montage之外的普通动画资产，例如Sequence、BlendSpace等，会根据预先配置的AnimGroupRole计算LeaderScore，共有5中Role，AlwaysLeader的LeaderScore为2.0，AlwaysFollower、TransitionFollower始终为0，CanBeLeader、TransitionLeader为当前动画播放的权重，即会随动画播放的过程而变化。
完成FAnimTickRecord的创建，根据AssetPlayer中配置的GroupName，找到FAnimSync中对应的FAnimGroupInstance，将FAnimTickRecord交由FAnimGroupInstance管理。
总结一下，第一部分根据AssetPlayer的动画播放状态做数据准备，以FAnimGroupInstance为单位存放，供第二部分执行使用。
第二部分的入口为FAnimSync::TickAssetPlayerInstances，由AnimInstance Update调用，此时会便利所有的FAnimGroupInstance，如果Group中有至少一个正在播放的动画，则对其进行同步处理。
FAnimGroupInstance会对当前组中的动画根据LeaderScore进行排序，最终组内的动画会按照LeaderScore得分从大到小排列，对当前组中动画的SyncMarker进行过滤，移除无效的SyncMarker，留下只符合当前AnimSync需要的SyncMarker。
此时默认同步组内第一个动画为GroupLeader，执行动画资产的TickAssetPlayer方法，对于GroupLeader动画来说，TickByMarkerAsLeader执行具体的逻辑，当前动画播放时间不会受到影响，在前一帧动画播放时间加上此次DeltaTime，得出最新的动画播放时间，同时更新FMarkerTickContext中记录的前后两个SyncMarker之间的Sync位置，如果由于两个SyncMarker之间当前的相对位置无法得到新的有效相对位置，则将同步组内LeaderScore第二高的动画作为GroupLeader执行上述步骤，依次顺延，直到完成FMarkerSyncAnimPosition位置的更新。
找到有效的GroupLeader后，同步组内其他的动画会作为Follower处理，依旧调用动画资产的TickAssetPlayer方法，TickByMarkerAsFollower执行具体的逻辑，Follower会根据当前Tick中FMarkerTickContext记录的两个SyncMarker之间的位置，找到配置在Follower动画中最匹配当前SyncMarkerPosition的前后SyncMarker，通过等比例计算，得到当前Follower动画的播放时间。
四、Montage中的SyncGroup处理

Montage的特殊之处在于，Montage的播放必须严格执行，即在同步组中只可为Leader，不可为Follower，此外Montage参与同步只会在其播放完毕即将混出时发生。
Montage的AnimSync分为两部分执行，第一部分入口为UAnimInstance::UpdateMontageSyncGroup，当MontageInstance已经停止播放正处于动画混出阶段并且MontageInstance拥有有效的GroupName时，创建FAnimTickRecord，封装MontageInstance的播放数据，交由FAnimSync管理。
第二部分入口经FAnimSync::TickAssetPlayerInstances调用至UAnimMontage::TickAssetPlayer，所有Montage的LeaderScore默认为3.0，此时默认作为Leader进行处理，实际动画时间不会受影响，只是会根据Montage的播放时更新FMarkerTickContext中记录的SyncPosition，用于其他Follower动画进行同步。

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