UE4 Advanced Locomotion System V3插件 角色的控制分析，关键动画逻辑分析

Advanced Locomotion System V3是一个主角动作“真实感”很强的一个工程，需要学习借鉴。

本文对UE4的一个动作demo的主体结构分析，以及对我们关注的关键动画逻辑的分析
https://www.unrealengine.com/marketplace/advanced-locomotion-system-v1

1 Advanced Locomotion System V3主体结构分析

本文重点关注的是角色的控制和动作，所以会跳过无关的模块。

1.1 player基类关系分析

分析方法：
在“世界大纲视图”，搜到MannequinCharacter_Player，点击右侧的<编辑MannequinCharacter>，会弹出来一个类默认值窗口，点击上方蓝色的“打开完整的蓝图编辑器”，即可查看当前类的蓝图，点击工具栏的“类设置”，在细节窗口可以更改此类的父类，查看此类继承的接口。在当前类的蓝图的右上角，可以查看父类，此例中，MannequinCharacter的父类为ALS Base Character；使用类似的方法，可以看到ALS Base Character的父类是Character，至于Character的父类就需要查看unreal的文档或unreal源码了。

结果：

MannequinCharacter_Player是MannequinCharacter类的一个实例，MannequinCharacter类继承关系如下：

ALS Base Character => Character / ACharacter => Pawn / APawn => Actor / AActor => Object / UObject => UObjectBaseUtility => UObjectBase

值得注意的是除了主线继承以外，有些父类继承的接口：

ALS Base Character  => ALS Interface
APawn => INavAgentInterface

MannequinCharacter类几乎是一个空类，所以下文不再提及；Character及其以上的类为引擎内置类，不是本文的关注点。所以接下来重点分析ALS Base Character 类 和 ALS Interface 接口

1.2 class ALS Base Character

class ALS Base Character 主要实现了:

1. 控制角色的rotation，见Manage Character Rotation（tick） 、 Interface Events
2. 实现角色的多种运动方式的相互切换(ALS_MovementMode  ALS_Stance ALS_Gait)， 速度的控制，见Do Every Frame（tick） 、 ALS Events、Default Character Events
3. 角色的初始化逻辑，见Begin Play
4. Player Input的处理，例如各种键盘、鼠标事件，见PlayerInputGraph
5. 相机系统, 见Camara System
6. 布娃娃系统, 见Ragdoll System
7. 网络系统，服务端相关的逻辑, 见Networked Events

结合本文的主题，接下来之重点介绍前2项，3-7接跳过。

1.3 角色rotation的控制

函数SetCharacterRotation

控制角色的rotation的核心代码在函数SetCharacterRotation(TargetRotation, InterpRotation, InterpSpeed)

参数：TargetRotation rotation 目标旋转； InterpRotation bool 是否插值；InterpSpeed float 插值速度

SetCharacterRotation 最终会调用引擎的SetActorRotation(NewRotation)来实现旋转。

Jump状态、IsMoving状态，都是直接调用的SetCharacterRotation，不再赘述，下面介绍IsMoving为False的情况。

Not IsMoving时的角色转向（TurnInPlace）

基本原理：在播放TurnInPlace旋转动画的时候，根据动画设定的轨迹，每帧对角色增加一个旋转增量。

 TurnInPlace对角色执行旋转的代码在：Interface Events => AddCharacterRotation_BPI

可以看到，  AddCharacterRotation_BPI主要执行了函数AddCharacterRotation(rotation addAmount)，addAmount是一个旋转的增量，是给当前角色rotation加上addAmount。

AddCharacterRotation_BPI是在播放TurnInPlace相关动画的时候，逐帧触发的：具体见以ALS_N_Turn_L为前缀的骨骼动画，里面有一个名为TurnInPlace_AnimNotityState的AnimNotityState，TurnInPlace_AnimNotityState中保存的有驱动Character的旋转轨迹。

具体播放动画的逻辑在：Mannequin_AnimBP蓝图

首先是用Montage对ALS_N_Turn_L为前缀的骨骼动画封装；然后在Mannequin_AnimBP蓝图中新建Montage变量(以N_Turn为前缀的变量)，用以保存动画的索引。

在函数TurnInPlace(Delay) 和 TurnInPlace(Responsive)中，都会调用Montage变量进行动画的播放，Delay是通过鼠标左键转动镜头的时候用到，Responsive是通过鼠标右键转动镜头的时候用到；区别就是前者会加一个0.5秒左右的延迟；后者是实时响应旋转的。TurnInPlace函数决定了具体播放哪一个Montage变量，以及播放速率；大体逻辑为：旋转方向在60～130之间播放转90度的动作，130～180播放转全身的动作。

TurnInPlace的调用位置：Mannequin_AnimBP > 事件图表 > Do Every Frame > While Grounded > Turn In Place

1.4 角色速度的控制

由于走蹲切换，疾跑慢走的切换都是键盘事件触发的，这块逻辑从PlayerInputGraph里顺藤摸瓜即可，不再赘述，重点介绍加速机制，因为Neox的角色控制器默认是没有加速这个机制的。

Unreal引擎速度控制代码分析

Unreal角色控制器的代码在：CharacterMovementComponent.cpp

速度控制的逻辑主要在函数：

CalcVelocity(float DeltaTime, float Friction, bool bFluid, float BrakingDeceleration)

这个函数的核心就是计算Velocity += Acceleration * DeltaTime，里面一堆if分支只是为了处理一些特殊情况。各个参数的含义：DeltaTime为帧时间，Friction是摩擦加速度，bFluid是否在流体中（游泳或者飞行会用到），BrakingDeceleration是刹车加速度。

TickComponent(float DeltaTime, enum ELevelTick TickType, FActorComponentTickFunction *ThisTickFunction)

这个函数是CharacterMovementComponent的每帧逻辑的入口，在这里我们可以看到Acceleration的计算方法：

Acceleration = ScaleInputAcceleration(ConstrainInputAcceleration(InputVector));

所以，最核心的加速度计算就是ScaleInputAcceleration：

FVector UCharacterMovementComponent::ScaleInputAcceleration(const FVector& InputAcceleration) const
{
	return GetMaxAcceleration() * InputAcceleration.GetClampedToMaxSize(1.0f);
}

GetMaxAcceleration获取的就是MaxAcceleration属性，是由脚本层设置的。

InputVector的设置方法最终也是脚本层调用函数：

• Pawn.AddMovementInput函数
• PawnMovementComponent.AddInputVector函数

蓝图层（脚本层）分析

根据引擎的分析结果，在脚本层搜索MaxAcceleration，AddMovementInput即可找到相关代码。

AddMovementInput本质上就是键盘或摇杆的方向输入，具体逻辑见：PlayerInputGraph => MovementInput => PlayerMovementInput => Normal Input

MaxAcceleration其实就是角色的最大加速度，脚本层主要有两块用到：

1. Update ALS Character Movement Settings
2. Do Every Frame => Do While Grounded => Custom Acceleration

第1个是在状态切换 或者 状态对应的速度发生改变的时候调用

第2个主要是在Standing状态下，且处于Running或Sprint状态下才会每帧执行；主要为了实现每帧根据玩家的旋转角来设置不同的加速度，旋转角度越大，加速度越小。Sprint和Running是共用一个基准加速度(Running Acceleration)，然后乘上在CustomAcceleration函数里乘上不同的系数(MovementInput/VelocityDifference)，MovementInput/VelocityDifference表示相对于上一帧的旋转角度，旋转角小于45度，则系数为1，加速度比较大；旋转角大于130度，则系数为0.2，加速度比较小。

3 关键动画分析

掌握了上文的unreal的使用技巧，读懂动画蓝图Mannequin_AnimBP的逻辑并不难。

本章还待完善，因为有需求单插进来了，所以先暂停，后续有时间再补充

3.1 Unreal的融合节点简介

https://www.cnblogs.com/xiaoyaoliu/articles/14501740.html

3.2 逐个动画简介

本节主要按照策划的要求，分析每个骨骼动画都用在了哪里。

站立姿势的Idle

ALS_N_Idle_Additive（呼吸动画，可以和正常走跑叠加），ALS_N_Idle_Pose（普通Idle）

ALS_N_Locomotion

走跑动画

ALS_N_Stop_LF 和 ALS_N_Stop_RF

高速状态下停下来的动作

ALS_LF_Pivot(极速转向的动作)

ALS_N_Lean_Grounded（走跑、蹲行状态下，角色前后左右的倾斜效果）

ALS_N_Idle_Additive_Pose(不倾)、ALS_N_Lean_F_Pose（前倾）、ALS_N_Lean_B_Pose（后倾）、ALS_N_Lean_L_Pose（左倾）、ALS_N_Lean_R_Pose（右倾）

ALS_N_Lean_InAir（下坠状态下，角色前后左右的倾斜效果）

ALS_N_InAir_Additive_Pose(不倾)、ALS_N_InAir_Lean_F_Pose（前倾）、ALS_N_InAir_Lean_B_Pose（后倾）、ALS_N_InAir_Lean_L_Pose（左倾）、ALS_N_InAir_Lean_R_Pose（右倾）

ALS_N_AO(各方向的look动画，用动画融合实现LookAt)

ALS_N_AO

	左转180度	左转90度	正前方	右转90度	右转190
向上看	ALS_N_AO_LU180	ALS_N_AO_LU90	ALS_N_AO_FU	ALS_N_AO_RU90	ALS_N_AO_RU180
平视	ALS_N_AO_L180	ALS_N_AO_L90	ALS_N_AO_F	ALS_N_AO_R90	ALS_N_AO_R180
向下看	ALS_N_AO_LD180	ALS_N_AO_LD90	ALS_N_AO_FD	ALS_N_AO_RD90	ALS_N_AO_RD180

ALS_N_Turn（正常姿势，静止状态下，跟随镜头的转身动作）

所有ALS_N_Turn_为前缀的动作

跳跃相关动作

ALS_Flail ALS_N_Additive_LandCompression ALS_N_FallLoop ALS_N_Jump ALS_N_Land

Ragdoll状态下站起的动作

ALS_C_GetUpFromBack（躺着站起） ALS_C_GetUpFromFront（趴着站起） ALS_Curl ALS_Flail(jump fall也会用到)

下蹲相关动作

暂时不做下蹲，所以简单列举一下。

ALS_N_to_C_Idle（站立到蹲下） ALS_C_Idle_Additive（呼吸） ALS_C_Idle_Pose（普通idle），其他ALS_C_开头的动作。

ALS_LF_Locomotion ALS_LF_Stop（瞄准状态下的走跑冲动画）

ALS_N_to_LF_Idle（从idle到瞄准的过渡），所有ALS_LF_为前缀的动作。

我们暂时不需要瞄准，所以日后再研究。

未来的工作

这个样例也包含了脚步ik、ragdoll的相关逻辑，将来有时间也可以分析下，应该也有可以值得借鉴的东西。