把游戏做好真不容易程序生成的动画系统。。

要把游戏做好并不容易。

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当我们判断一款游戏的质量时，除了最明显的图形和玩法之外，往往还有一个重要的隐形指标，那就是角色动画的质量。

有些游戏的画面不错，但是在玩的时候还是能感觉到里面的缺点，可能是因为里面的角色动画暴露了它们的弱点。

角色的动作是否流畅自然，很大程度上影响着游戏的表现力，有时动画的作用甚至比画面本身还要大。

无论是2D动画还是3D动画，最基本的制作方法都是手工帧动画。动画

师先摆出角色的几个关键帧，然后用程序填充中间过程，关键帧连续播放，完成一个简单的动画。

这种动画方法从游戏开始就已经存在，并且今天仍然在大多数游戏中使用，因为它相对简单、便宜且易于操作。

这种类型的动画是预先制作的预制动画，导出后不会改变，只是在游戏中调用播放。因此，我们会发现，很多游戏中的攻击、跳跃、行走动作总是千篇一律的，久而久之会感觉有些僵硬。

另一种类型的程序生成动画（）更灵活。这种动画将动作和程序绑定在一起，并按照一定的规则控制角色各个部分的运动。因为动画是由程序计算的，所以只要调整程序中的变量，动画也会相应变化，从而可以根据环境实时调整动画。

程序

制作动画往往比关键帧动画更容易模拟真实物理，特别是在与环境交互时，可以根据不同的交互进行不同的反应，布娃娃是一种程序生成的动画系统。

预制动画在遇到复杂地形时，往往会出现人物漂浮在空中、戴模的问题，因为动画是固定的，所以人物站立的高度也是固定的，遇到不同的地形会非常尴尬。

然而，由

程序可以通过计算脚与地面倾角之间的距离来实时调整脚的高度和角度，因此每次都能准确地踩在地面上，不仅播放动画，而且确实有交互作用。

也有人用程序化的动画来模拟一些手工制作起来很难做的动画，比如多腿生物的动作非常复杂，手工制作需要很强的专业技能，而使用程序生成只需要知道动物腿部运动的规则，就可以做出非常自然、多变的动画。

阿拉伯数字

大多数游戏中动画的基本要求是表现真实感，无论是手工制作的动画还是程序制作的动画，都是试图模仿现实中人物的动态。

但模仿毕竟有局限性，人眼对现实有着天然的敏感度，尤其是人的动作，即使是很小的细节，普通人也能一眼看出来。想要手工制作的动画来表达真正的动态感、重量感和速度是一门深远的艺术。

为了制作逼真的动画，更多的游戏选择使用动作捕捉技术。

动作

捕捉技术收集真实演员的动作数据，并将其应用到虚拟角色的骨骼中，使动画尽可能贴近现实。

游戏行业长期以来一直在使用这项技术来制作动画。 1994年的《VR勇士2》是最早使用动作捕捉技术的游戏之一，当时捕捉技术还是黑科技，设备甚至被铃木裕从美军借来的。

在此之前，1989年的《波斯王子》曾尝试过一种原始的动作捕捉方法。制片人先让演员在现实中移动和战斗，然后根据中的动作绘制角色动画的关键帧，最后的动画效果也非常逼真流畅。

如今，动作捕捉

已经成为3A级游戏的标配，很多游戏工作室都有自己的动作捕捉室，游戏中几乎所有的动作都是通过动作捕捉技术记录和制作的。这就是为什么我们可以在游戏中看到电影动作。

游戏的故事动画将包含许多在其他任何地方都不会使用的特殊动作，因此移动帽演员将自己表演它们，就像他们在电影中一样。对于游戏中角色的常规动作，制作人会将所有动画列出到详细的表格中，供演员逐一表演。但是，动作

捕捉只能得到粗略的动画，有时候动作中会出现细节缺失、集合偏差等问题，需要人工二次调整才能使其更加正确自然，手动操作仍然是动画制作的基础。

动作捕捉是

毫无疑问，这是获得逼真动画的最佳方式，但动作捕捉的缺点是成本太高，不仅设备昂贵，而且需要专门的演员和场地，所以只有大型游戏工作室才能负担得起使用这种技术。幸运的是，最近的动作捕捉设备

变得越来越简单和便宜，一些中小型团队已经开始使用轻量级的动作捕捉技术来让自己的游戏更加出类拔萃，有些甚至自己使用了VR设备或DIY动作捕捉设备。

相信未来动作捕捉技术将更多地出现在中型游戏和独立游戏中。

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在游戏中，角色的动画

需要根据玩家的动作及时做出反应，所以不管用哪种方式制作，获取动画只是游戏动画的第一步。接下来动作网游，控制动画以绑定到游戏，以便角色可以在正确的时间执行正确的动作。

比较常见的方式是使用状态机（State），制作者可以将角色的动作分解成各种瞬时状态，比如走路、奔跑、跳跃，状态机的作用是确定角色处于什么状态，并根据状态匹配相应的动画。

角色的状态数量决定了动作系统的复杂程度。状态越多，角色的动作越详细，制作就越复杂。

早期游戏的状态很简单，比如在《洛克人》中，跳跃是一个独立的状态，动作只有一两帧。

但是一个更复杂的系统可能会将跳跃的动作分为原地跳跃和在旅途中跳跃。

合金弹头中的跳跃动作

如果稍微详细一点，还可以加入从高处跳起的状态，让角色落地时踉踉跄跄.3D游戏还可以区分左右方向的跳跃动作，分为左右跳跃、后空翻，每个基本动作都可以通过这种方式不断细化， 这当然意味着工作量正在增加。

对于 3D 游戏，除了匹配动画外，还有过渡和混合动画。过渡允许在运动之间更平滑地过渡，因此运动中没有突然的变化。

混合可以将两个动画混合成一个新的动画，比如攻击动画和奔跑动画是两个独立的动画，

但是如果想让角色一边奔跑一边攻击，就需要将两个动画混合在一起，否则会出现非常奇怪的动画效果。

在很多游戏中，攻击、换弹匣、吃药等各种动作，要制作出动人的版本，需要手动混合调整以配合新的动画，让动作看起来自然连贯。

因此，利用状态机制制作精致的动画，不仅需要技巧，还需要大量的人工成本。

四

游戏动画还有另一个挑战：自由度。

角色的控制

掌握在玩家手中，制作人无法预测角色会做出什么样的动作。例如，玩家可能会突然改变方向或快速切换动作，这使得传送或错位角色的动作变得容易。因为状态机不可能

考虑到每个状态，所以如果角色的运动超出了状态机的预设范围，角色的动画可能会从一个状态跳到另一个状态而不过渡，在这种情况下，即使有动作捕捉也无法保证真实感。

为了解决这个问题，发明了运动匹配技术（ ）。

该技术从动作捕捉开始，捕捉一系列动画，无论是跑步、跳跃、跌倒还是不同的移动方式。然后，所有收集的动画资产都会被修剪和润色为可用的动画剪辑，最后集成到动画资产库中。

程序预测角色的下一个动作路径

根据角色的动作路径、位置、速度、周围环境等变量，每隔几帧做出判断。如果路径有明显变化，程序将根据预测结果从库中选择合适的新运动并将其拼接在一起，使运动变化顺畅。

动作

匹配可以让角色动作之间的联系达到动作捕捉的层面，因为不需要预设状态，人物动作的变化更丰富，可以根据周围环境做出不同的反应动作，动作的随机性更高，重复性更低，因此更逼真。

近年来，许多游戏都采用了动作匹配技术，例如《荣耀战魂》、《刺客信条》和《最后生还者2》，这些游戏都是真实、复杂、多变的动作依赖于这项技术的引入。

运动匹配是最先进的动作系统，但它也有其缺点。

现代游戏中的操控非常丰富，动作也非常复杂，光是移动就可能需要等待、行走、奔跑、跳跃、蹲下、冲刺等，再加上开门、坐、拾、攀、骑等与环境交互的动作。

所有的动画都需要通过动作捕捉来完成，所以需要的数据量非常大，动画需要存储在内存中才能随时调用，功能非常密集。

动画库

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每种动画技术都有自己的优点和缺点，因此许多游戏制作团队混合使用这些技术。

未来的动作系统或许能够相辅相成，在降低生产难度和成本的同时增加真实感，其中最重要的创新之一就是增加了人工智能。

2016年，等人使用名为PFNN（Phase-）的神经网络技术实现了对角色运动的动态控制，让角色在与环境精准交互的同时，展现真实多变的动作。

后来，他进入了育碧，将机器学习和动作匹配系统相结合，训练神经网络让AI负责判断和选择动画。它不仅实现了更好的动画动作网游，而且这项技术不需要将动画文件加载到内存中，因此运动匹配器的内存占用从 590MB 压缩到 8.5MB。

爱丁堡大学的研究人员还与EA合作，开发了一个系统，该系统使用深度学习技术来处理复杂的动画，他们让AI控制角色的运球动作，结果相当不错。角色能根据球员进入的方向和周围环境做出快速流畅的反应，期间始终保持正确合理的运球动作，球的动态协调完全真实，没有反物理规律的现象。

他们还利用AI来学习游戏中的环境分布和角色的反向运动学规则，使角色能够与各种物体无缝逼真的互动，并根据实际情况自动调整角色的动画。

例如，坐在椅子上的动作，无论椅子

的大小和高度，角色会自然准确地坐在椅子上，不会出现椅子太低坐在空中的情况。

如前所述，程序制作动画也可以达到这种效果，前提是制作团队必须为每把椅子定制一个动画，而在游戏中这样的物品可能是数千个，工作量可想而知。更聪明的方法是保持游戏中所有椅子的高度和大小相同，但这显然不够现实。

AI技术的使用不仅减少了工作量，还增加了游戏的多样性和真实感。

事实上，游戏中没有人会坐在每把椅子上，通过升级动作系统对游戏的改进往往很难被注意到，但正是每一次的一点点改进，让今天的游戏动画与几年前大相径庭。

关于次世代游戏，人们首先关心的是图形的改进和光影的改进。不过，相比已经发展到一定水平的图形技术，次世代游戏动作系统的创新可能会给玩家带来更多的期待。

游剑社 2077