テラシュールブログ

旧テラシュールウェアブログUnity記事。主にUnityのTipsやAR・VR、ニコニコ動画についてのメモを残します。

【Unity】Timelineのアニメーションに微調整を加える(Humanoid編)

前回に引き続き、Timelineのアニメーションに微調整を加える方法です。

今回はHumanoid向け

HumanoidはTimelineでアニメーションを上書きしにくい

Humanoid Rigで動く部位の場合、Genericと同じ方法でアニメーションの微調整が出来ません。というのも、Timelineから生成するアニメーションは基本的にGenericになるので、Humanoidとは互換性がない為です。

(つまり髪や手首といった

なので、Humanoidのアニメーションを微調整したい場合、IK を使用するか、Constraint で少し動作に追加エフェクトをかける必要があります。

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IKを使用する場合

IKを使用する場合、AnimatorのIKを使用して手や足の位置を調整します。

IKの設定は普通に行います。例えば下のようなコンポーネントをIKを使用するAnimatorに設定します。

using UnityEngine;

[RequireComponent(typeof(Animator))]
public class CharacterIK : MonoBehaviour
{
    [SerializeField] AvatarIKGoal goal;  // どの部位のIKを使用するか
    [SerializeField] AvatarIKHint hint;  // goalと同じ部位のヒントを選択
    [SerializeField] Transform goalTransform;// 最終的な位置
    [SerializeField] Transform hintTransform;// 肘や膝の位置のヒント

    [SerializeField][Range(0, 1)] float weight, hintWeight;

    private Animator animator;

    void Start()
    {
        animator = GetComponent<Animator>();
    }

    private void OnAnimatorIK(int layerIndex)
    {
        animator.SetIKPosition(goal, goalTransform.position);
        animator.SetIKHintPosition(hint, hintTransform.position);

        animator.SetIKHintPositionWeight(hint, hintWeight);
        animator.SetIKPositionWeight(goal, weight);
    }
}

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あとはIKを動かせるようにする訳ですが、ここでのポイントがAnimatorControllerでIKを有効化する事です。Timelineで動かす場合もIKの設定は有効になるみたいです。

もし対象がカットシーン専用データ(AnimatorControllerを持っていない)場合は、空のAnimatorController(AnimationClipが一切登録されていない)でもOKみたいです。

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これでTimeline中でも視点や手の位置といった部位は調整出来ました。

個人的にはTimelineの仕組みを考えるとバグな気もしますが、動きます。

Constraintを使用する場合

IKが使用できないケース…例えば腕の向きを僅かに変更したい…つまりFK的なアプローチが必要な場合は、こちらで行います。

これは正直なところ、コードのLateUpdateで更新する方が理にかなっているような気もしますが、面倒くさいのでConstraintで云々してしまいます。例えば足を少し調整したい場合

  • Rotation Constraint を足のボーンに追加
  • Rotation Constraintに足のボーンとエフェクターを設定
  • 有効な方のウェイトを1にして、他を0にする

という感じで行けます。

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関連

今回のIKのアプローチを使用してボーンを動かすプロダクトです。

github.com

【Unity】Timelineのアニメーションに微調整を加える(Generic編)

DCCからアニメーションをUnityに持ってきてから、Timeline上のアニメーションを微調整したいといったケースがあります。例えばドラゴンが噛み付く位置が少しズレているだとか、棍棒を叩きつける位置が微妙に違う等。特にオブジェクトの配置をゲーム上で行っている場合、DCCツールとUnityエディターを行き来するのは少し面倒そうです。

ということでTimeline上で微調整してみます。なお、今回はGeneric用のアプローチについてで、Humanoid用は次回です。

1. Timeline上でアニメーションを再生する

まず最初にGenericなモデルをタイムライン上でアニメーションしている状態です。普通にアイドルモーションしています。

この状態はボーンの位置がTimelineのAnimationClipで決められているので、首を動かしたり少しズラしたりすることは出来ません。

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ドラゴンのアイドルモーション

2. モーションを編集しやすくする

ボーン構造を少しズラします。ただAnimationClipを編集するのは正直行いたくないので、FKベースでアニメーションの動きを少しオーバーライドします。
この最初の手順は、リグを視覚的に見やすくします。

Aniamtion RiggingBone Rendererコンポーネントを使用して、ボーン構造をSceneView上に表示します。

メッシュのボーン構造(動かすとモデルが変形する、OptimizedGameObjectで非表示になるGameObject)をBoneRendererのTransformsにドラッグ&ドロップすれば、ボーン構造が視覚的に確認出来るようになります。また、ボーン構造それ自体を選択しやすくなり、編集しやすくなります。

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3. アニメーションをオーバーライドする

Timeline上のアニメーションをオーバーライドします。

  1. AnimationTrackを右クリックしてAdd Override Trackを選択
  2. レコードボタンを押してレコード開始
  3. 動かしたいタイミングでキーフレームを登録

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これでTimeline上でアニメーションを少し編集出来ますが、少し問題があります。

4. オーバーライドしたアニメーションの範囲を限定する

上の手順でアニメーションを編集した場合、編集した内容が最初から最後まで反映されっぱなしになります。特定の瞬間だけ上書きしたいので、これは望ましくありません。

なのでアニメーションの範囲を限定し、ついでにオーバーライドするアニメーションが既存のアニメーションに自然につながるようにします。

  1. AnimationTrackでConvert to clip trackを選択
  2. 変換したAnimationClipを選択
  3. Ease in durationEase out durationに0以外を設定

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これでGenericなキャラクターの動きを微調整出来ます。

感想

実際には完全オーバーライドよりお「+N°回す」的な方が多いかもしれません。そういったものはLateUpdateで補正するなり、色々と。

なおこのアプローチの本質は「Genericモーションを作って上書き」なので、Humanoidの場合は別のアプローチが必要になります。それは次回。

関連

今回使用したモデル

assetstore.unity.com

【Unity】Animation Rigging、人型以外のキャラクターにもIKを!

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今回はUnity 2019.1のPackageManagerで使えるようになるAnimation Riggingについてです。

Animation Rigging

AnimationRiggingは、Animation C# Jobsの上でキャラクターを手続き的に動かす機能みたいです。例えばIKをセットアップしたり、動きを調整したり。

それ以外でもTimelineで動くキャラクター(Humanoid)の腰に回転を加えてみるなど、特定のシーンでの微調整といった意味では中々に面白い機能です。

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キャラクターの腰の動きをオーバーライドする

IKで言えばAnimator(Mecanim)に標準で付いているじゃん!という考えもありますが、MecanimのIKはHumanoid限定なのに対して、AnimationRiggingはGenericなRigを持つキャラクターでもIKを利用出来ます。正確にはIKを実装すれば使えるというのが正しく、最初から付いてるのはTwoBoneIKだけです。(サンプルだとフルボディIKがあったんだけど…)

例えば下のキャラクター(明らかに人型ではない)の足の動きはIKで作成しています。足の最終的な位置だけを示して、後はIKの機能で調整していると言った感じです。

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足をIKで動かす

他にもアニメーションで動くキャラクターのTransformのオーバーライドや、複数の動きのブレンドなど色々と出来るみたいです。

  • Blend Constraint
  • Chain IK Constraint
  • Damped Transform
  • Multi-Aim Constraint
  • Multi-Parent Constraint
  • Multi-Position Constraint
  • Multi-Referential Constraint
  • Multi-Rotation Constraint
  • Override Transform
  • Twist Correction
  • Two Bone IK Constraint

実際に使ってみる

実際にコレを使ってみます。今回試す機能はTwoBoneIKです。2つの関節でIK表現を行います。

アームの先端を動かすと、先端につながるようにアームの位置が補完されています。

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TwoBoneIKでアーム

試した環境

  • .NET 4.x
  • Unity 2019.1
  • Animation Rigging ver 0.1.4

手順

まずアームを作ります。

最も親となるGameObject「ARM」の下に、Root > Mid > Tipになるように親子構造を構築します。この時、親となるGameObjectを回すと綺麗に子のボーンが回るようにメッシュの位置を調整しておきます。

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親子構造でアームを作る

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FKで動かせる事の確認

次にRigを設定します。

ARMの下にRigというGameObjectを作成し、RigコンポーネントTwoBoneIKConstraintコンポーネントを追加します。

Rigオブジェクトの下にTargetとHintというGameObjectを生成し、TwoBoneIKConstraintに登録していきます。この時TargetはTipと大体同じ位置に配置しておくが吉です。

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あとはRigBuilderを作成し、先ほど作成したRigオブジェクトを登録します。これでゲーム実行時にTwoBoneIKが動作します。

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動画でみたい場合、下の動画が分かりやすいです。

www.youtube.com

また導入の際、パッケージからサンプルが導入出来ます。中に色々とサンプルが入っているので追ってみるのも面白そうです。

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【Unity】UnityPhysicsで、オブジェクト同士が接触した判定を取得する

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物理演算でオブジェクト同士が接触した時のイベントを発行する方法についてです。

なお、現段階では明らかに低レベルAPIのみしか提供されておらず、未完成です。

この記事は「今すぐ触ってみたい」という人向けで、正直あまり有益ではありません。

接触イベント

榴弾の発射」や「玉を地面に落とした時」、「キャラクターが特定の範囲に到達した時」など、動く物体がオブジェクトに接触した時に何らかのイベントを発行したくなります。

UnityのPhysics(GameObjectがPhysXを利用)ではOnCollisionEnterやOnTriggerEnterを設定すれば良いのですが、UnityPhysicsは現時点では低レベルAPIしか提供していないため、割と面倒くさい処理が必要になります。

使用環境

  • Unity 2019.1f2
  • Unity Physics preview1 0.0.2

セットアップ

イベントを受け取るにはColliderからの変換ではなくPhysicsShapeを使用する必要があります。その上で PhysicsShape > Advance > Raises Collision Event にチェックを入れます。

(イベントを発行しない側はColliderにIsTrigerを設定しUnityPhysicsに変換するだけで良いです)

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これでチェックを入れたEntityが他のオブジェクトに接触した時、イベントが発行されます。あとは発行されたイベントを総なめで内容を確認するシステムを用意します。

まずシステムの実行順ですが、StepPhysicsWorldの後に実行します。

[UpdateAfter(typeof(StepPhysicsWorld))]
public class ItemGetSystem: ComponentSystem
{

次にイベントの取得と全Colliderの取得用に、BuildPhysicsWorldStepPhysicsWorldを用意します。

    private BuildPhysicsWorld buildPhysicsWorldSystem;
    private StepPhysicsWorld stepPhysicsWorldSystem;

    protected override void OnCreate()
    {
        buildPhysicsWorldSystem = World.GetOrCreateSystem<BuildPhysicsWorld>();
        stepPhysicsWorldSystem = World.GetOrCreateSystem<StepPhysicsWorld>();
    }

実際の中身を処理する部分です。

buildPhysicsWorldSystemからPhysicsWorldを取得します。この中に現時点での全てのColliderの座標等が含まれます。

同様にstepPhysicsWorldSystemからTriggerEventsを取得します。この中にRaises Collision Eventが有効なオブジェクトが発行したイベントが格納されています。もしCollider同士の接触判定を取りたい場合はCollisionEventsです。

あとはEventTriggerをキーに接触中のオブジェクトを取得して、イベント処理するだけです。

    protected override void OnUpdate()
    {
        var physicsWorld = buildPhysicsWorldSystem.PhysicsWorld;
        var triggerEvents = stepPhysicsWorldSystem.Simulation.TriggerEvents;
        var items = GetComponentDataFromEntity<ItemTag>(true);

        foreach (var triggerEvent in triggerEvents)
        {
            // PhysicsWorldに全ての物理演算で動くEntityが含まれる。
            // triggerEventsには、Raises Collision Eventが有効なオブジェクトが接触イベントを格納する
            // TriggerEventの中身を洗えば、接触判定が取れる
            var bodyA = physicsWorld.Bodies[triggerEvent.BodyIndices.BodyAIndex];
            var bodyB = physicsWorld.Bodies[triggerEvent.BodyIndices.BodyBIndex];
            
            Process(bodyA.Entity, items);
            Process(bodyB.Entity, items);
        }
    }

全文はこちら

Unity Physicsの使用例 · GitHub

なお、Unity Physicsはステートを持たないので、「接触開始」や「接触中」「接触終了」といったイベントは取れないみたいです。

特定のオブジェクト同士でのみ接触イベントを行いたい場合、上のコードのようにComponentDataFromEntityで特定のコンポーネントを持っていないかを判断するか、もしくはCustom Flagを設定しておくとBodyA.CustomData で判断が出来ます。

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単純に接触したくない場合はCollision Filterを調整すると良いみたいです。この辺りのインターフェースはもう少し頑張ってほしい所です。

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JobSystemで動かしたい

上の処理をJobSystemで動かしてみました。

ポイントは処理の依存関係を設定することです。UnityPhysicsはECSを使用していますがECS上で動作していないので、処理の依存関係を自動的に解決してくれません。システムから持ってくる必要があります。

        inputDeps = JobHandle.CombineDependencies(
            inputDeps, 
            buildPhysicsWorldSystem.FinalJobHandle,
            stepPhysicsWorldSystem.FinalSimulationJobHandle);

全文はこんな感じになります。

using Unity.Burst;
using Unity.Collections;
using Unity.Entities;
using Unity.Jobs;
using Unity.Mathematics;
using Unity.Physics;
using Unity.Physics.Systems;

[UpdateAfter(typeof(StepPhysicsWorld)), UpdateBefore(typeof(EndFramePhysicsSystem))]
public class ItemGetSystem : JobComponentSystem
{
    BuildPhysicsWorld buildPhysicsWorldSystem;
    StepPhysicsWorld stepPhysicsWorldSystem;
    EntityCommandBufferSystem bufferSystem;

    protected override void OnCreate()
    {
        buildPhysicsWorldSystem = World.GetOrCreateSystem<BuildPhysicsWorld>();
        stepPhysicsWorldSystem = World.GetOrCreateSystem<StepPhysicsWorld>();
        bufferSystem = World.GetOrCreateSystem<BeginSimulationEntityCommandBufferSystem>();
    }

    protected override JobHandle OnUpdate(JobHandle inputDeps)
    {
        inputDeps = JobHandle.CombineDependencies(
            inputDeps, 
            buildPhysicsWorldSystem.FinalJobHandle,
            stepPhysicsWorldSystem.FinalSimulationJobHandle);

        inputDeps = new HitAndDestroyJob {
            World = buildPhysicsWorldSystem.PhysicsWorld,
            TriggerEvents = stepPhysicsWorldSystem.Simulation.TriggerEvents,
            items = GetComponentDataFromEntity<ItemTag>(true),
            commandBuffer = bufferSystem.CreateCommandBuffer(),
        }.Schedule(1, 1, inputDeps);

        bufferSystem.AddJobHandleForProducer(inputDeps);

        return inputDeps;
    }

    struct HitAndDestroyJob : IJobParallelFor
    {
        [ReadOnly] public PhysicsWorld World;
        [ReadOnly] public TriggerEvents TriggerEvents;
        [ReadOnly] public ComponentDataFromEntity<ItemTag> items;
        [ReadOnly] public EntityCommandBuffer commandBuffer;

        public void Execute(int index)
        {
            foreach (var triggerEvent in TriggerEvents)
            {
                GetItem(World.Bodies[triggerEvent.BodyIndices.BodyAIndex].Entity);
                GetItem(World.Bodies[triggerEvent.BodyIndices.BodyBIndex].Entity);
            }
        }

        void GetItem(Entity entity)
        {
            if (items.Exists(entity) == false)
                return;

            commandBuffer.DestroyEntity(entity);
            UnityEngine.Debug.Log("you get item!");
        }
    }
}