【Unity实战笔记】第二十四 · 使用 SMB+Animator 实现基础战斗系统

news2025/5/24 8:47:06

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作者：CSDN@|Ringleader|

1 结构

1.1 状态机

在这里插入图片描述

1.2 SMB

在这里插入图片描述
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2 代码实现

2.1 核心控制

Player_Base_SMB 继承 StateMachineBehaviour ，控制变量初始化，以及OnStateUpdate每帧控制状态切换和逻辑处理。
具体 SwitchState DoStateJob交由继承的SMB来实现。

public class Player_Base_SMB : StateMachineBehaviour
{
    protected static int PLAYER_STATE_IDLE = Animator.StringToHash("Idle");
    protected static int PLAYER_STATE_RUN = Animator.StringToHash("Run");
    protected static int PLAYER_STATE_JUMPUP = Animator.StringToHash("JumpUp");
    protected static int PLAYER_STATE_FALL = Animator.StringToHash("Fall");
    protected static int PLAYER_STATE_LAND = Animator.StringToHash("Land");
    
    // Combat State
    protected static int PLAYER_COMBAT_IDLE = Animator.StringToHash("Combat_Idle");
    protected static int PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO1 = Animator.StringToHash("Combat_BareHands_Combo1");
    protected static int PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO2 = Animator.StringToHash("Combat_BareHands_Combo2");
    protected static int PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO4 = Animator.StringToHash("Combat_BareHands_Combo4");

    public string StateName;

    protected PlayerInput _playerInput;
    protected PlayerController _playerController;
    protected Transform _playerTransform;
    protected Transform _camTransform;
    protected Rigidbody _playerRig;
    protected PlayableDirector _playerTimeline;

    [Tooltip("在project中右键添加对应SO，并在状态机状态中添加SO，那样运行时就可在SO中调整参数")]
    public Player_State_SO playerStateSo;

    protected bool isOnGround() => _playerController.isOnGround();

    protected bool AnimationPlayFinished(AnimatorStateInfo stateInfo)
    {
        return stateInfo.normalizedTime >= 1.0f;
    }

    // 只进行一次的初始化
    private void Initiate(Animator animator)
    {
        // 如果当前状态已经初始化过，则跳过Initiate
        if (_playerInput != null && _playerRig != null)
        {
            return;
        }

        _playerInput = animator.GetComponent<PlayerInput>();
        _playerController = animator.GetComponent<PlayerController>();
        _playerTransform = _playerController.transform;
        _playerRig = animator.GetComponent<Rigidbody>();
        _camTransform = Camera.main.transform;
        _playerTimeline = _playerController.playerTimeline;

        // 注意log用到了PlayerController logEnable之类参数，使用Log方法前要确保依赖类已经初始化
        LogStateAndMethod(StateName, "StateInitiation");
    }

    public override void OnStateEnter(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        Initiate(animator);
        // 注意log用到了PlayerController logEnable之类参数，使用Log方法前要确保依赖类已经初始化
        LogStateAndMethod(StateName, "OnStateEnter");
    }

    public override void OnStateUpdate(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        SwitchState(animator, stateInfo, layerIndex);
        DoStateJob(animator, stateInfo, layerIndex);
    }

    protected virtual void DoStateJob(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        LogStateAndUpdateMethod(StateName, "OnStateUpdate-DoStateJob");
    }

    protected virtual void SwitchState(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        LogStateAndUpdateMethod(StateName, "OnStateUpdate-SwitchState");
    }

    public override void OnStateExit(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        LogStateAndMethod(StateName, "OnStateExit");
    }

    protected void DoMoveInPhysics()
    {
        if (_playerInput.moveInput != Vector2.zero)
        {
            Vector3 moveInput = new Vector3(_playerInput.moveInput.x, 0, _playerInput.moveInput.y);
            // slopeNormal用于计算地面坡度
            var slopeNormal = _playerController.slopeNormal();
            // 相对主摄的移动（注意最后需要投影到水平面，否则会有上下位移导致镜头波动）
            Vector3 _camMoveWithSlope = Vector3.ProjectOnPlane(_camTransform.TransformDirection(moveInput).normalized,
                slopeNormal != Vector3.zero ? slopeNormal : Vector3.up);
            Vector3 _camMoveWithoutSlope =
                Vector3.ProjectOnPlane(_camTransform.TransformDirection(moveInput).normalized, Vector3.up);
            // 转向
            _playerRig.MoveRotation(Quaternion.RotateTowards(_playerTransform.rotation,
                Quaternion.LookRotation(_camMoveWithoutSlope), playerStateSo.rotateSpeed));
            // 移动
            _playerRig.MovePosition(_playerRig.position +
                                    _camMoveWithSlope * playerStateSo.runSpeed * Time.fixedDeltaTime);
        }
    }

    protected void SetVelocityY(float y)
    {
        var velocity = _playerRig.linearVelocity;
        velocity = new Vector3(velocity.x, y, velocity.z);
        _playerRig.linearVelocity = velocity;
    }

    protected void SoundPlayRandom(AudioClip[] clips, float minPitch, float maxPitch, float minVolume, float maxVolume,
        bool loop = false)
    {
        if (clips.Length == 0)
        {
            LogDebug($"请检查{StateName}状态的audio音效是否添加");
            return;
        }

        _playerController.PlayRandomSound(clips, minPitch, maxPitch, minVolume, maxVolume, loop);
    }

    protected void StopSound()
    {
        _playerController.StopSound();
    }

    #region Log Method

    protected void LogDebug(string str)
    {
        if (_playerController.logEnable)
        {
            Debug.Log(str + " Current frame:" + Time.frameCount);
        }
    }

    protected void LogStateAndMethod(string StateName, string methodName)
    {
        LogDebug($"Current state: {StateName}, Current method execute : {methodName};\r\n");
    }

    protected void LogStateAndUpdateMethod(string StateName, string methodName)
    {
        if (_playerController.stateUpdateLogEnable)
        {
            Debug.Log($"Current state: {StateName}, Current method execute : {methodName};\r\n" + " Current frame:" +
                      Time.frameCount);
        }
    }

    #endregion
}

2.2 combat状态 统一父类+combat状态入口&出口

出口就是Interrupt方法，决定何时中断当前状态。
父类主要做通用技能中断，比如被 移动、跳跃、坠落等状态中断的情况。
技能衔接如combo之类交由子类SMB控制。

public class SMB_Combat_Base : Player_Base_SMB
{
    protected float interruptNormalizedTime = 0.8f;//todo 待细化
    protected bool canInterrup = true;
    public override void OnStateEnter(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.OnStateEnter(animator, stateInfo, layerIndex);
        // combat 采用 root motion,动作产生位移
        if (!animator.applyRootMotion)
        {
            animator.applyRootMotion = true;//必须加，就算有OnStateMove也要开启。
        }
    }

    protected override void SwitchState(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.SwitchState(animator, stateInfo, layerIndex);
        Interrupt(animator);
    }

    protected void Interrupt(Animator animator)
    {
        // 如果攻击正在播放，无法中断，攻击收尾阶段方可中断（当然中断还可以细化，产生优先级，最高优先级甚至可以无视当前出手）
        if (!canInterrup) return;
        // any state transform
        // 1.any combat state  → movement state 
        // 1.1 combat to Run(copy from movement Idle的状态转换)
        if (_playerInput.moveInput != Vector2.zero)
        {
            StopTimeline(_playerTimeline);
            animator.Play(PLAYER_STATE_RUN);
        }

        // 1.2 combat to jump
        if (_playerInput.jumpInput)
        {
            StopTimeline(_playerTimeline);
            animator.Play(PLAYER_STATE_JUMPUP);
        }

        // 1.3 combat to fall
        if (!isOnGround())
        {
            StopTimeline(_playerTimeline);
            animator.CrossFade(PLAYER_STATE_FALL, playerStateSo.idle_to_fall_duration);
        }
    }
    private void StopTimeline(PlayableDirector timeline)
    {
        Debug.Log("timeline.duration="+timeline.duration);
        // timeline.Stop();
    }
}

2.3 具体状态SMB

2.3.1 战斗待机
// 战斗待机
public class SMB_Combat_Idle : SMB_Combat_Base
{
    protected override void SwitchState(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.SwitchState(animator, stateInfo, layerIndex);
        // 攻击
        if (_playerInput.fireInput)
        {
            animator.Play(PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO1);
        }

        // 脱离战斗，这里简化为战斗待机播两次后回答基础待机（实战时可能条件很复杂，比如主动收刀、周围无敌人、未受到伤害等）
        if (stateInfo.normalizedTime > 1f)
        {
            animator.Play(PLAYER_STATE_IDLE);
        }
    }
}
2.3.2 空手连接1
// 空手连击1
public class SMB_Combat_Barehands_Combo1 : SMB_Combat_Base
{
    private Vector3 moveInput;
    private Vector3 _camMoveWithoutSlope;
    private Vector3 _camMoveWithSlope;
    private bool canMoveBeforeAttack = false;
    public override void OnStateEnter(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.OnStateEnter(animator, stateInfo, layerIndex);
        canInterrup = false;
    }

    private void StopTimeline(PlayableDirector timeline,string reason)
    {
        Debug.Log("for reason:"+reason+",timeline.duration="+timeline.duration);
        timeline.Stop();
    }
    protected override void SwitchState(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.SwitchState(animator, stateInfo, layerIndex);
        if (animator.IsInTransition(layerIndex))
        {
            return;
        }
        // 播放结束回到战斗待机状态
        if (stateInfo.normalizedTime >= 1f)
        {
            StopTimeline(_playerTimeline,"播放结束回到战斗待机状态");
            animator.Play(PLAYER_COMBAT_IDLE);
        }
        else if (stateInfo.normalizedTime >= 0.4f)
        {
            // 慢击
            if (_playerInput.fireInput)
            {
                StopTimeline(_playerTimeline,"慢击");
                animator.Play(PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO1,layerIndex,0f);
            }
        }
        else if (stateInfo.normalizedTime is > 0.3f and < 0.4f)
        {
            // 连击
            if (_playerInput.fireInput)
            {
                StopTimeline(_playerTimeline,"连击");
                animator.CrossFade(PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO2,0.1f);
            }
        }
        // 前摇时接收最后的转向
        if (stateInfo.normalizedTime <= 0.2f)
        {
            if (_playerInput.moveInput != Vector2.zero)
            {
                canMoveBeforeAttack = true;
                moveInput = new Vector3(_playerInput.moveInput.x, 0, _playerInput.moveInput.y);
                // slopeNormal用于计算地面坡度
                var slopeNormal = _playerController.slopeNormal();
                // 相对主摄的移动（注意最后需要投影到水平面，否则会有上下位移导致镜头波动）
                _camMoveWithSlope = Vector3.ProjectOnPlane(_camTransform.TransformDirection(moveInput).normalized,
                    slopeNormal != Vector3.zero ? slopeNormal : Vector3.up);
                _camMoveWithoutSlope =
                    Vector3.ProjectOnPlane(_camTransform.TransformDirection(moveInput).normalized, Vector3.up);

            }
        }
        // 设定攻击打断条件，一般与连招断续窗口一致，即攻击打实后准备收招那一刻（后摇开始时）
        if (stateInfo.normalizedTime >= 0.4f)
        {
            canInterrup = true;
        }
    }

    // 执行转向和移动
    public override void OnStateMove(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.OnStateMove(animator, stateInfo, layerIndex);
        // animator.bodyPosition += animator.deltaPosition;//有问题，没有成功执行
        // _playerRig.linearVelocity = animator.velocity;//移动跳跃异常，转向正常
        _playerRig.MovePosition(_playerRig.position+animator.deltaPosition);//完美！
        if (canMoveBeforeAttack && stateInfo.normalizedTime > 0.2f)
        {
            canMoveBeforeAttack = false;
            // 转向
            _playerRig.MoveRotation(Quaternion.LookRotation(_camMoveWithSlope));
            // 移动（可以添加索敌吸附功能）
            _playerRig.MovePosition(_playerRig.position + _camMoveWithSlope * 5);
        }
    }
}
2.3.3 空手连击2
// 空手连击2
public class SMB_Combat_Barehands_Combo2 : SMB_Combat_Base
{
    private Vector3 moveInput;
    private Vector3 _camMoveWithoutSlope;
    private Vector3 _camMoveWithSlope;
    private bool canMoveBeforeAttack = false;
    public override void OnStateEnter(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.OnStateEnter(animator, stateInfo, layerIndex);
        canInterrup = false;
    }

    protected override void SwitchState(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.SwitchState(animator, stateInfo, layerIndex);
        if (animator.IsInTransition(layerIndex))
        {
            return;
        }
        // 播放结束回到战斗待机状态
        if (stateInfo.normalizedTime >= 1f)
        {
            animator.Play(PLAYER_COMBAT_IDLE);
        }
        else if (stateInfo.normalizedTime >= 0.3f)
        {
            // 慢击
            if (_playerInput.fireInput)
            {
                animator.Play(PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO1);
            }
        }
        else if (stateInfo.normalizedTime is > 0.2f and < 0.3f)
        {
            // 连击
            if (_playerInput.fireInput)
            {
                animator.CrossFade(PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO4,0.1f);
            }
        }
        // 前摇时接收最后的转向
        if (stateInfo.normalizedTime <= 0.1f)
        {
            if (_playerInput.moveInput != Vector2.zero)
            {
                canMoveBeforeAttack = true;
                moveInput = new Vector3(_playerInput.moveInput.x, 0, _playerInput.moveInput.y);
                // slopeNormal用于计算地面坡度
                var slopeNormal = _playerController.slopeNormal();
                // 相对主摄的移动（注意最后需要投影到水平面，否则会有上下位移导致镜头波动）
                _camMoveWithSlope = Vector3.ProjectOnPlane(_camTransform.TransformDirection(moveInput).normalized,
                    slopeNormal != Vector3.zero ? slopeNormal : Vector3.up);
                _camMoveWithoutSlope =
                    Vector3.ProjectOnPlane(_camTransform.TransformDirection(moveInput).normalized, Vector3.up);

            }
        }
        // 设定攻击打断条件，一般与连招断续窗口一致，即攻击打实后准备收招那一刻（后摇开始时）
        if (stateInfo.normalizedTime >= 0.3f)
        {
            canInterrup = true;
        }
    }
    // 执行转向和移动
    public override void OnStateMove(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.OnStateMove(animator, stateInfo, layerIndex);
        // animator.bodyPosition += animator.deltaPosition;//有问题，没有成功执行
        // _playerRig.linearVelocity = animator.velocity;//移动跳跃异常，转向正常
        _playerRig.MovePosition(_playerRig.position+animator.deltaPosition);//完美！
        if (canMoveBeforeAttack && stateInfo.normalizedTime > 0.1f)
        {
            canMoveBeforeAttack = false;
            // 转向
            _playerRig.MoveRotation(Quaternion.LookRotation(_camMoveWithSlope));
        }
    }
}
2.3.4 空手连击3

（我取的动画是combo4）

// 空手连击4
public class SMB_Combat_Barehands_Combo4 : SMB_Combat_Base
{
    private Vector3 moveInput;
    private Vector3 _camMoveWithoutSlope;
    private Vector3 _camMoveWithSlope;
    private bool canMoveBeforeAttack = false;
    public override void OnStateEnter(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.OnStateEnter(animator, stateInfo, layerIndex);
        canInterrup = false;
    }
    protected override void SwitchState(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.SwitchState(animator, stateInfo, layerIndex);
        // 播放结束回到战斗待机状态
        if (stateInfo.normalizedTime >= 1f)
        {
            animator.Play(PLAYER_COMBAT_IDLE);
        }
        else if (stateInfo.normalizedTime >= 0.4f)
        {
            // 慢击
            if (_playerInput.fireInput)
            {
                animator.Play(PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO1);
            }
        }
        // 前摇时接收最后的转向
        if (stateInfo.normalizedTime <= 0.2f)
        {
            if (_playerInput.moveInput != Vector2.zero)
            {
                canMoveBeforeAttack = true;
                moveInput = new Vector3(_playerInput.moveInput.x, 0, _playerInput.moveInput.y);
                // slopeNormal用于计算地面坡度
                var slopeNormal = _playerController.slopeNormal();
                // 相对主摄的移动（注意最后需要投影到水平面，否则会有上下位移导致镜头波动）
                _camMoveWithSlope = Vector3.ProjectOnPlane(_camTransform.TransformDirection(moveInput).normalized,
                    slopeNormal != Vector3.zero ? slopeNormal : Vector3.up);
                _camMoveWithoutSlope =
                    Vector3.ProjectOnPlane(_camTransform.TransformDirection(moveInput).normalized, Vector3.up);

            }
        }
        
        // 设定攻击打断条件，一般与连招断续窗口一致，即攻击打实后准备收招那一刻（后摇开始时）
        if (stateInfo.normalizedTime >= 0.4f)
        {
            canInterrup = true;
        }
    }
    // 执行转向和移动
    public override void OnStateMove(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.OnStateMove(animator, stateInfo, layerIndex);
        // animator.bodyPosition += animator.deltaPosition;//有问题，没有成功执行
        // _playerRig.linearVelocity = animator.velocity;//移动跳跃异常，转向正常
        _playerRig.MovePosition(_playerRig.position+animator.deltaPosition);//完美！
        if (canMoveBeforeAttack && stateInfo.normalizedTime > 0.2f)
        {
            canMoveBeforeAttack = false;
            // 转向
            _playerRig.MoveRotation(Quaternion.LookRotation(_camMoveWithSlope));
        }
    }
}

2.4 从移动向战斗状态的切换

这里省略了移动相关SMB，这里只取移动的基类，控制 any movement state → 攻击

// 移动状态基类，主要用于anystate转换
public class SMB_Movement_Base : Player_Base_SMB
{
    public override void OnStateEnter(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.OnStateEnter(animator, stateInfo, layerIndex);
        // movement 不采用 root motion，由开发者控制位移
        if (animator.applyRootMotion)
        {
            animator.applyRootMotion = false;
        }
        
    }
    protected override void SwitchState(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex)
    {
        base.SwitchState(animator, stateInfo, layerIndex);
        // any state transform
        
        // any movement state → 攻击
        if (_playerInput.fireInput)
        {
            animator.Play(PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO1);
        }
    }
}

3 最终效果展示

在这里插入图片描述

4 遇到的问题及解决

4.1 角色原地攻击、攻击完毕后瞬移

添加连击状态后，发现角色只能原地运动。
在这里插入图片描述
于是可以考虑将攻击动画的RootTransform Position xz 分量 bake into pose，但会发现角色攻击完毕后会瞬移回模型原点。
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在我第十一篇文章《动画基础》7.6.2 节中曾详细比较了humanoid动画 root motion和bake into pose的情况：
在这里插入图片描述
从上面可以知道，要想模型父节点跟随模型必须应用 root motion
在这里插入图片描述
而基础移动（movement）又需要交给程序精确控制，如果不使用OnAnimatorMove()（rootMotion handle by script），可以这样分开处理：

  • 在进入movement 的状态，animator.applyRootMotion = false;；
  • 进入combat 的状态，animator.applyRootMotion = true;；

这样攻击就能正常位移了（注意攻击动画的RootTransform Position xz 分量不要 bake into pose）
在这里插入图片描述

4.2 连击动画父节点瞬移

但如果做连击动画
在这里插入图片描述
会发现第二、三段攻击父节点发生位移。
在这里插入图片描述
原因就是原动画第二三段模型就是偏离模型空间原点。
在这里插入图片描述
解决办法就是将动画的RootTransform Position xz 选择based upon Center of Mass。
在这里插入图片描述
最终效果：
在这里插入图片描述

4.3 同时移动和攻击会产生鬼畜

在这里插入图片描述

anystate transform的问题，移动时攻击就会瞬间高速循环切换状态：移动→combat→移动

在这里插入图片描述
move combat状态瞬时切换  

解决方法就是让攻击动画不能无条件随时打断，至少播放到40%才能打断（技能打断会开新专题）

protected bool canInterrup = true;

OnStateEnter(){
	...
	canInterrup = false;
	...
}

switchState(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex){
	...
	if (stateInfo.normalizedTime >= 0.4f)
	   {
	        // 攻击产生后摇后方可打断
	        canInterrup = true;
	    }
	if (canInterrup) {
		// movement 相关输入判断
	}
	...
}

4.4 状态无法自转移（无法重播当前动画）

假设有攻击1、攻击2、攻击3，这三段连续的攻击动画，当播放到20%~40%按下攻击，便可触发连击，40%后再按攻击键便回到攻击1播放。

现在的问题是，animator.Play(“stateName”) 的状态是自身的话，也就是慢速连按攻击键，攻击1动画无法再次触发，状态也没有切换（exit state 然后再enter state）。

if (stateInfo.normalizedTime >= 0.4f)
        {
            // 慢击
            if (_playerInput.fireInput)
            {
                animator.Play(PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO1);
            }
        }

可能是animator.Play方法优化的原因，不指定方法的normalizedTime参数，当前stateName与待播放的stateName相同，则不触发状态切换。

解决方法就是指定normalizedTime参数。

animator.Play(PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO1,layerIndex,normalizedTime: 0f);

4.5 连击切换死板，加过渡后产生鬼畜

如果连击动画交接处差异过大，会明显感觉到跳切，于是可以考虑加上过渡

animator.CrossFade(PLAYER_COMBAT_BAREHANDS_COMBO4,0.1f);

但快速连点攻击时，会发现鬼畜/慢动作，原因在于，过渡过程两个状态的update其实都是进行中的，过渡过程如果也按下攻击，便会反复触发这个转换过程，便是鬼畜。

在这里插入图片描述
需要在前者状态切换添加过滤

SwitchState(Animator animator, AnimatorStateInfo stateInfo, int layerIndex){
	...
	if (animator.IsInTransition(layerIndex))
	{
	     return;
	}
	...
}

这一点在我 【Unity实战笔记】第二十二 跳跃到fall有突然前移现象 小节有提到
在这里插入图片描述

5 总结

本文使用SMB+Animator 实现了基础战斗系统，但可以看到技能衔接是通过 stateInfo.normalizedTime判断的，这种方式不够完美：

  • 第一，基于时间的控制不够准确，调整起来也很麻烦
  • 第二，当需要中断的条件变多变复杂时，这种if else判断出现bug的可能会越来越大
  • 第三，如果要添加匹配音效、特效，以及更复杂的需求，这种技能编辑方式就捉襟见肘了

所以我希望有一种更直观的方式去编辑技能，且基于帧的控制，除了能编辑动画，还能配置音效、粒子特效等。

这就是Timeline！

下一篇见~

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