Unity3D教程：换装方法

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游戏内的角色，能够像纸娃娃换装那样子让玩家可以为自己的角色改变外观，一直是相当受欢迎的功能；一般而言，我们建好的 3D 模型，如果要将其中一个部位换成另外一个形状，最直接的就是将该物件部位的 Mesh 替换掉，那么外观就改变了，但这种方法如果运用在需要做动作的模型上，将发现被置换掉的部位不会正常动作，更糟的状况可能连模型显示的位置及方向都是错误的，所以，直接变更 Mesh 的方法只适用于静态模型物件，为此，我们必须找出更深入的方法来做换装的功能，幸好，此部份 Unity 官方已经有提供相关范例可以参考。

Unity 官方提供的人物换装范例可以从官网下载 Character Customization，或是开启 Unity 编辑器的 Window > Asset Store 在 Complete Projects > Tutorials 找到 Character Customization 下载并汇入到自己的专案中。这个范例提供相当完整的示范，而且考虑到实作于游戏中时，不可能一次把全部的资源都载入，所以将模型、材质、纹理等资源都包成 Asset bundle，只在要使用到时才载入需要的部份；也因为如此，对於不了解
Asset bundle 的情况下，要透过这个范例来直接学习换装也相对变得困难；另外，范例中也对资源规范了特定形式的命名规则，主要也是为了建立 Asset bundle 内容资料及从 Asset bundle 取出资源而设计，在不了解这些规则之前，想要透过此范例学习换装，有一定程度的难度；当然，如果愿意使用与范例中 characters 目录中两个人物的模型、材质、纹理完全相同的命名规则及档案配置方式，几乎可以直接套用到自己的游戏中，而不太需要了解内部的运作方式。

在 Unity 开启 Asset store，在Asset store 中找出 Character Customization 范例。

虽然，官方这个范例能够直接套用，但制作游戏常会有不同的客制化需求，如果不了解相关原理和流程的话，可能就无法自由灵活的运用，所以，以下将利用这个范例并排除掉 Asset bundle 的部份，直接在场景中完成纸娃娃换装的方法。

首先，先来看看模型的结构，从 Projects 视窗将 CharacterCustomization > characters > Female > Female 拉到场景中，在 Hierarchy 视窗将物件展开来，会发现几个名称相同并使用数字区别的物件，它们分别代表人物各部位的模型，由此可知，整个人物模型档包含多个相同部位的模型，而 Famale_Hips 则是整个人物的骨架结构，人物的动作则是设置在顶层物件(Female)的 Animation，所以这个模型档是个模型资源，而不是实际上要放到在场景中的目标物件。

每个部位有多个模型物件

了解模型档内容後，接下来先建立一个名为 TestChar 的 C# 程式档用来控制换装，为了方便测试，在 Projects 视窗将 CharacterCustomization > characters > Female > Female@walk 的 Animation Wrap Mode 改为 Loop，并在程式档的 Start() 内加入 animation.Play(“walk”)，如此在执行状态将会使人物不断的做走路的动作。

选择 Female@walk

Animation Wrap Mode 选择 Loop

Unity 官方这个范例，说穿了就是将模型档做为来源模型资源，然後再依照需求将各部位重新组合成一个新的目标模型，所以我们直接将人物模型 Female 拉两个到场景中，分别为它们命名为 Source 及 Target，依照以下步骤做些准备动作：

从 Projects 视窗将 CharacterCustomization > characters > Female > Per Texture Materials 依照名称把适当的材质球(Material) 拉给 Source 的每个部位(不包含 Female_Hips 及其子物件)。

Source 物件是做为来源资源使用，实际在场景中不需要运作，所以直接点选 Source 物件并将 Inspector 视窗中 Source 名称栏位前的方框取消勾选来将它关闭。

Source 前面的方框取消勾选，取消勾选后会弹出对话视窗询问是否希望关闭全部的子物件，点击 Deactivate Chidren。把 Target 物件中除了 Famale_Hips 以外的子物件全部删除。把 TestChar 程式档拉给 Target 物件。Source 中的各部位名称应该都要有编号(例如 face-1 )，如果没有的话，加上编号。

完成以上的准备动作，接下来就要开始来写程式了，程式主要工作是先将 Source 中每个物件的 SkinnedMeshRenderer 资料取出储存在 data 变数中，data 的内容则是依照部位分类，接下来在 Target 加入 SkinnedMeshRenderer  ，然后每个部位取出一个指定的资料，利用 CombineInstance class 及 Mesh.CombineMeshes() 将各部位模型合并，同时也重新排列材质，然後依照取出的 SkinnedMeshRenderer 的 bone 的名称，找到与
Target 的 Female_Hips 子物件内名称相对应的物件重建骨架列表，最后将这些重新组合建立的资料给 Target 的 SkinnedMeshRenderer，如此就可完成换装的动作，以下为程式说明：

001

//来源模型资源的物件



002

 



003

　　public Transform source;



004

 



005

　　//目标物件



006

 



007

　　public Transform target;



008

 



009

　　//模型资源资料



010

 



011

　　private Dictionary<string , Dictionary<string,SkinnedMeshRenderer>> data = new Dictionary<string, Dictionary<string,SkinnedMeshRenderer>>();



012

 



013

　　void Start () {



014

 



015

　　//从来源模型资源取出各部位的 SkinnedMeshRenderer



016

 



017

　　SkinnedMeshRenderer[] parts = source.GetComponentsInChildren<SkinnedMeshRenderer>(true);



018

 



019

　　foreach(SkinnedMeshRenderer part in parts){



020

 



021

　　//利用 ? 字元分隔档名做为资料结构的 key，档名为 部位?编号 储存为 [部位][编号]=SkinnedMeshRenderer资料



022

 



023

　　string[] partName = part.name.Split('?');



024

 



025

　　// 在 data 加入资料



026

 



027

　　if(!data.ContainsKey(partName[0])) data.Add(partName[0] , new Dictionary<string,SkinnedMeshRenderer>());



028

 



029

　　data[partName[0]].Add(partName[1],part);



030

 



031

　　}



032

 



033

　　//目标物件加入 SkinnedMeshRenderer



034

 



035

　　SkinnedMeshRenderer targetSmr = target.gameObject.AddComponent<SkinnedMeshRenderer>();



036

 



037

　　//从目标物件取得骨架资料 (Female_Hips 的全部物件)



038

 



039

　　Transform[] hips = target.GetComponentsInChildren<Transform>();



040

 



041

　　/** 开始 重组模型 */



042

 



043

　　//初始化资料列表



044

 



045

　　List<CombineInstance> combineInstances = new List<CombineInstance>();



046

 



047

　　List<Material> materials = new List<Material>();



048

 



049

　　List<Transform> bones = new List<Transform>();



050

 



051

　　foreach(KeyValuePair<string , Dictionary<string,SkinnedMeshRenderer>> _part in data){



052

 



053

　　//从资料中取得各部位指定编号的 SkinnedMeshRenderer



054

 



055

　　SkinnedMeshRenderer smr = new SkinnedMeshRenderer();



056

 



057

　　switch(_part.Key){



058

 



059

　　case “eyes”:



060

 



061

　　smr = _part.Value[“1”];



062

 



063

　　break;



064

 



065

　　case “face”:



066

 



067

　　smr = _part.Value[“1”];



068

 



069

　　break;



070

 



071

　　case “hair”:



072

 



073

　　smr = _part.Value[“1”];



074

 



075

　　break;



076

 



077

　　case “pants”:



078

 



079

　　smr = _part.Value[“1”];



080

 



081

　　break;



082

 



083

　　case “shoes”:



084

 



085

　　smr = _part.Value[“1”];



086

 



087

　　break;



088

 



089

　　case “top”:



090

 



091

　　smr = _part.Value[“1”];



092

 



093

　　break;



094

 



095

　　}



096

 



097

　　//准备要组合的 Mesh



098

 



099

　　CombineInstance ci = new CombineInstance();



100

 



101

　　ci.mesh = smr.sharedMesh;



102

 



103

　　combineInstances.Add(ci);



104

 



105

　　//排列新的材质列表



106

 



107

　　materials.AddRange(smr.materials);



108

 



109

　　//取得相对应名称的骨架物件来建立新的骨架列表



110

 



111

　　foreach(Transform bone in smr.bones){



112

 



113

　　foreach(Transform hip in hips){



114

 



115

　　if(hip.name != bone.name) continue;



116

 



117

　　bones.Add(hip);



118

 



119

　　break;



120

 



121

　　}



122

 



123

　　}



124

 



125

　　}



126

 



127

　　//合并 Mesh 并写入至 Target 的 SkinnedMeshRenderer



128

 



129

　　targetSmr.sharedMesh = new Mesh();



130

 



131

　　targetSmr.sharedMesh.CombineMeshes(combineInstances.ToArray() , false , false);



132

 



133

　　// Target 的 SkinnedMeshRenderer 写入新骨架列表



134

 



135

　　targetSmr.bones = bones.ToArray();



136

 



137

　　// Target 的 SkinnedMeshRenderer 写入新材质列表



138

 



139

　　targetSmr.materials = materials.ToArray();



140

 



141

　　/** 重组模型 结束 */



142

 



143

　　//指定播放走路动作



144

 



145

　　animation.Play(“walk”);



146

 



147

　　}



148

写完程式后，记得把场景中的 Source 及 Target 两个物件分别拉给附属在 Target 物件上的 TestChar script 的 source 及 target 栏位；

程式动作都在 Start() 内进行，是因为最初目标物件并没有模型等资料，所以要先依照指定的各部位资料把人物建立出来并使它动作，而 smr = _part.Value[“1”]; 的 “1” 则是表示指定此部位的 “1” 模型资料，所以只要改变各部位的这个值，就能为人物配置不同的造型，当然，前题是来源模型资源必须要有这个编号的物件才行；以上程式码主要是测试及解说流程用，在实作上应该把标示 /** 重组模型 */ 这一段程式独立出来，在需要换装时，给予各部位指定编号来执行。

以上是 Unity 官方范例中处理换装的方法，它把各部位模型、材质等资料重新组合合并成单一的模型并重建骨架列表，如此即使看起来人物身上有其中一个部位被置换了，仍能持续正常动作；当查看 Target 物件时会发现它的子物件仍然维持不变，只有 Target 物件本身在 Inspector 视窗中的 Component 多出了 Skinned Mesh Renderer 及各部位的 Material，如果查看 SkinnedMeshRenderer 的 Mesh 栏位 也会发现看不到任何的 Mesh。

Target 物件的内容

这种做法的来源模型与材质数量必须相对应，否则模型的贴图将会变得不正常，也就是说如果裤子的 material 有两个，其他部位的 materail 只有一个，那麽结果模型上的贴图将与预期的不同；为了使各部位的 material 使用上更为弹性，前面的程式将做些修改，使它的各部位都是独立的 GameObject，如下所示：

001

//来源模型资源的物件



002

 



003

　　public Transform source;



004

 



005

　　//目标物件



006

 



007

　　public Transform target;



008

 



009

　　//模型资源资料



010

 



011

　　private Dictionary<string , Dictionary<string,Transform>> data = new Dictionary<string, Dictionary<string,Transform>>();



012

 



013

　　//目标物件的骨架



014

 



015

　　private Transform[] hips;



016

 



017

　　//目标物件各部位的 SkinnedMeshRenderer 资料(参照)



018

 



019

　　private Dictionary<string , SkinnedMeshRenderer> targetSmr = new Dictionary<string, SkinnedMeshRenderer>();



020

 



021

　　void Start () {



022

 



023

　　//从来源模型资源取出各部位的 SkinnedMeshRenderer



024

 



025

　　SkinnedMeshRenderer[] parts = source.GetComponentsInChildren<SkinnedMeshRenderer>(true);



026

 



027

　　foreach(SkinnedMeshRenderer part in parts){



028

 



029

　　//利用 ? 字元分隔档名做为资料结构的 key，档名为 部位?编号 储存为 [部位][编号]=Transform资料



030

 



031

　　string[] partName = part.name.Split('?');



032

 



033

　　// 在 data 加入资料



034

 



035

　　if(!data.ContainsKey(partName[0])){



036

 



037

　　data.Add(partName[0] , new Dictionary<string,Transform>());



038

 



039

　　//建立新的 GameObject 并使用部位名称来命名，指定为目标物件的子物件



040

 



041

　　GameObject partObj = new GameObject();



042

 



043

　　partObj.name = partName[0];



044

 



045

　　partObj.transform.parent = target;



046

 



047

　　//为新建立的 GameObject 加入 SkinnedMeshRenderer，并将此 SkinnedMeshRenderer 存入 targetSmr



048

 



049

　　targetSmr.Add(partName[0] , partObj.AddComponent<SkinnedMeshRenderer>());



050

 



051

　　}



052

 



053

　　data[partName[0]].Add(partName[1],part.transform);



054

 



055

　　}



056

 



057

　　//从目标物件取得骨架资料 (Female_Hips 的全部物件)



058

 



059

　　hips = target.GetComponentsInChildren<Transform>();



060

 



061

　　/** 开始 重组模型 */



062

 



063

　　foreach(KeyValuePair<string , Dictionary<string,Transform>> _part in data){



064

 



065

　　switch(_part.Key){



066

 



067

　　case “eyes”:



068

 



069

　　ChangePart(“eyes” , “1”);



070

 



071

　　break;



072

 



073

　　case “face”:



074

 



075

　　ChangePart(“face” , “1”);



076

 



077

　　break;



078

 



079

　　case “hair”:



080

 



081

　　ChangePart(“hair” , “1”);



082

 



083

　　break;



084

 



085

　　case “pants”:



086

 



087

　　ChangePart(“pants” , “1”);



088

 



089

　　break;



090

 



091

　　case “shoes”:



092

 



093

　　ChangePart(“shoes” , “1”);



094

 



095

　　break;



096

 



097

　　case “top”:



098

 



099

　　ChangePart(“top” , “1”);



100

 



101

　　break;



102

 



103

　　}



104

 



105

　　}



106

 



107

　　/** 重组模型 结束 */



108

 



109

　　//指定播放走路动作



110

 



111

　　target.animation.Play(“walk”);



112

 



113

　　}



114

 



115

　　private void ChangePart(string part , string item){



116

 



117

　　//从资料中取得各部位指定编号的 SkinnedMeshRenderer



118

 



119

　　SkinnedMeshRenderer smr = data[part][item].GetComponent<SkinnedMeshRenderer>();



120

 



121

　　//取得相对应名称的骨架物件来建立新的骨架列表



122

 



123

　　List<Transform> bones = new List<Transform>();



124

 



125

　　foreach(Transform bone in smr.bones){



126

 



127

　　foreach(Transform hip in hips){



128

 



129

　　if(hip.name != bone.name) continue;



130

 



131

　　bones.Add(hip);



132

 



133

　　break;



134

 



135

　　}



136

 



137

　　}



138

 



139

　　// 更新指定部位 GameObject 的 SkinnedMeshRenderer 内容



140

 



141

　　targetSmr[part].sharedMesh = smr.sharedMesh;



142

 



143

　　targetSmr[part].bones = bones.ToArray();



144

 



145

　　targetSmr[part].materials = smr.materials;



146

 



147

　　}



148

在建立 data 变数内容时，同时为每个部位建立 GameObject，另外也把变更部位内容的程式码独立出来为 ChangePart 方法，如此在每次需要变更该部位时，只要指定部位名及编号就可以直接为该部位换装，而不需要将每个部位都重建；因为每个部位都是 GameObject 实体，我们在 Hierarchy 或 Scene 视窗中点选该部位也可以清楚的从 Inspector 视窗中看到此部位内容，正因如此，每个部位就可以自由配置 Material 的数量了。

从以上程式中会发现换装除了把 Mesh 和 Material 从来源取出给目标置换之外，有个关键的地方是重建骨架列表，为什麽要重建骨架列表呢？最主要是变更 Mesh 之後的 SkinnedMeshRenderer.bones 及 SkinnedMeshRenderer.sharedMesh.bindposes 数量有可能会不同而产生错误讯息 Number of bind poses doesn't match number of bones in skinned mesh，即使数量相同而没有错误讯息，SkinnedMeshRenderer.sharedMesh.bindposes
内的 Matrix4x4[] 资料也会因为数值不正确而发生执行期模型扭曲成奇怪形状的问题；这部份可以将 Female 模型档汇入到 3DS Max 中查看，以鞋子为例，在 Modify 视窗中，可以很明显看出 shoes-1 和 shoes-2 的 Bones 列表内容是不同的，所以在为模型物件变更 Mesh 的同时必须重建骨架列表。

以上的说明主要是用于了解换装所需要的做法，实作时，不太可能把游戏中的角色全身各部位的模型资料全部都载入做为来源资料，例如游戏中的武器有100种，角色背包中有3种武器，但为了换装却把100种武器都载入到游戏中，而实际上此角色最多也只能变换背包中的3种武器而已，这样无疑是浪费了97种武器所占用的资源；所以在了解如何换装後，实作时应该尽量像官方范例那样把来源资源包装起来，只取出需要的资源来进行换装。