Unity状态机（Animator）详解

一、基本概念

1. 什么是状态机

• 用于管理动画状态的系统
• 控制角色/物体的不同状态切换
• 基于条件驱动的状态转换
• 可视化的动画编程工具

2. Animator组件

• Unity内置的动画控制器组件
• 连接状态机和游戏对象
• 管理动画权重和过渡
• 支持多层动画混合

二、Animator Window主要组成

1. Parameters（参数面板）

• 类型：

  • Int：整数类型
  • Float：浮点数类型
  • Bool：布尔类型
  • Trigger：触发器类型

• 使用场景：

  • 控制状态转换
  • 动画混合权重
  • 脚本交互
  • 条件判断

2. Layers（层级面板）

• Base Layer：基础层，默认层
• Additional Layers：额外层，用于动画混合
• Weight：层级权重设置
• Mask：动画遮罩设置
• Blending：混合模式设置
  • Override：覆盖
  • Additive：叠加

3. States（状态节点）

• Entry：入口节点
• Any State：任意状态
• Exit：退出节点
• Motion：动画状态
• Sub-State Machine：子状态机

三、状态机功能详解

1. 状态设置

Motion状态属性：
- Speed：播放速度
- Motion：动画片段
- Transitions：转换条件
- Mirror：镜像设置
- Cycle Offset：循环偏移
- Foot IK：脚部IK
- Write Defaults：默认值写入

2. 转换设置

Transition属性：
- Has Exit Time：是否有退出时间
- Exit Time：退出时间点
- Transition Duration：过渡持续时间
- Transition Offset：过渡偏移
- Interruption Source：中断源

3. 混合树（Blend Tree）

混合类型：
- 1D Blend：一维混合
- 2D Simple Directional：二维简单方向
- 2D Freeform Directional：二维自由方向
- 2D Freeform Cartesian：二维笛卡尔
- Direct：直接混合

四、子状态机（Sub-State Machine）

1. 基本概念

• 状态机中的状态机
• 用于组织复杂的状态逻辑
• 提高状态机的可读性
• 支持状态复用

2. 创建和使用

创建步骤：
1. 右键空白处
2. 选择Create Sub-State Machine
3. 命名子状态机
4. 双击进入编辑

3. 特点和优势

• 状态分组管理
• 逻辑模块化
• 降低复杂度
• 便于维护

五、实际应用示例

1. 角色控制器

// 状态切换示例
public class PlayerController : MonoBehaviour
{
    
    
    private Animator animator;
    
    void Start()
    {
    
    
        animator = GetComponent<Animator>();
    }
    
    void Update()
    {
    
    
        // 行走状态
        animator.SetFloat("Speed", Input.GetAxis("Vertical"));
        
        // 跳跃状态
        if(Input.GetButtonDown("Jump"))
        {
    
    
            animator.SetTrigger("Jump");
        }
        
        // 攻击状态
        if(Input.GetMouseButtonDown(0))
        {
    
    
            animator.SetTrigger("Attack");
        }
    }
}

2. 状态机结构示例

PlayerAnimator
├── Base Layer
│   ├── Idle
│   ├── Movement
│   │   ├── Walk
│   │   └── Run
│   ├── Combat
│   │   ├── Attack1
│   │   ├── Attack2
│   │   └── Attack3
│   └── Actions
│       ├── Jump
│       └── Roll
└── Upper Body Layer
    └── Combat
        ├── Aim
        └── Shoot

六、高级功能

1. 状态机行为（StateMachineBehaviour）

public class CustomBehaviour : StateMachineBehaviour
{
    
    
    // 状态进入时
    override public void OnStateEnter(...)
    {
    
    
        // 初始化逻辑
    }
    
    // 状态更新时
    override public void OnStateUpdate(...)
    {
    
    
        // 更新逻辑
    }
    
    // 状态退出时
    override public void OnStateExit(...)
    {
    
    
        // 清理逻辑
    }
}

2. 动画事件

public class AnimationEvents : MonoBehaviour
{
    
    
    // 在动画帧上调用
    public void OnFootstep()
    {
    
    
        PlayFootstepSound();
    }
    
    // 攻击判定
    public void OnAttackPoint()
    {
    
    
        CheckAttackCollision();
    }
}

七、性能优化建议

1. 状态机优化

• 减少不必要的状态
• 合理使用子状态机
• 优化转换条件
• 控制层级数量

2. 动画优化

• 合理设置帧率
• 使用动画压缩
• 适当的过渡时间
• 避免过多的动画事件

3. 代码优化

// 缓存参数ID
private readonly int speedHash = Animator.StringToHash("Speed");
private readonly int jumpHash = Animator.StringToHash("Jump");

void Update()
{
    
    
    // 使用Hash值而不是字符串
    animator.SetFloat(speedHash, currentSpeed);
    animator.SetTrigger(jumpHash);
}

八、最佳实践

1. 状态机组织

• 合理划分状态
• 使用子状态机组织复杂逻辑
• 清晰的状态命名
• 合理的层级结构

2. 参数管理

• 统一的命名规范
• 合理的参数类型选择
• 必要的默认值设置
• 文档化参数用途

3. 转换逻辑

• 明确的转换条件
• 合适的过渡时间
• 避免状态循环
• 处理中断情况

总结

Unity的状态机系统是一个强大的动画控制工具：

1. 提供可视化的状态管理
2. 支持复杂的动画过渡
3. 可通过代码灵活控制
4. 子状态机提供更好的组织方式

在实际开发中，应当：

• 合理规划状态机结构
• 善用子状态机降低复杂度
• 注意性能优化
• 保持良好的代码实践