Animação de personagens

1. Fluxo de trabalho para animação utilizando Unreal Engine

A animação de personagens consiste em associar um esqueleto com pontos de controle a uma malha 3D, o objeto então pode ser adicionado a uma sequencia de animações.

Figura: A malha envolve a estrutura do esqueleto.

Figura: Adicionamos uma pose a uma linha de tempo para simular movimento.

Motion Matching in Unreal Engine. https://www.researchgate.net/publication/337228005_Motion_Matching_in_Unreal_Engine/

O Unreal Engine fornece um fluxo de trabalho simples para construção de animações utilizando Skeletal Mesh importadas de aplicativos 3D para uso em jogos. Atualmente, apenas uma única animação para cada Skeletal Mesh pode ser exportada / importada em um único arquivo.

Abaixo uma visão geral técnica do uso do processo de construção de animações.

Importar	Malha	Animação	Classe
1. Arquivo FBX	2. Skeletal Mesh	4. Sequence	7. Character
	3. Skeletal	5. Anim Graph

2. Arquivo FBX

Embora o formato FBX seja proprietário, muitos aplicativos de modelagem e animação que não são da Autodesk podem abrir arquivos FBX. Isso permite que os criadores compartilhem modelos 3D entre si usando o formato FBX, que é eficiente porque armazena modelos como dados binários. Os arquivos .OBJ, .DXF, .3DS e .DAE (COLLADA) podem ser convertidos em arquivos FBX, usando o Autodesk FBX Converter (disponível para Windows e Mac, mas sem suporte a partir de 2013) ou Autodesk Viewer (Web).(fileinfo)

Figura: Exportando um modelo 3D do Autodesk Maya para o Unreal.

3. Skeleton

Skeleton ou Esqueleto da malha importada no arquivo FBX contendo controle de movimentação e Sockets para colar outros objetos e ossos virtuais.

Sockets - Ponto de controle do esqueleto, permitindo colar outros objetos no ponto;

Virtual Bones - Adiciona um osso que não está na malha original;

Retargeting - Permite que as animações sejam reutilizadas entre os personagens que usam o mesmo recurso Skeleton;

Physics - Controle de física e animação dos ossos.

Figura: Ao abrir um objeto do tipo esqueleto é fornecido um editor específico para a manipulação esse tipo de objeto.

3.1. Animation Editors

Figura: O Skeletal Mesh Animation System no Unreal Engine é composto por editores de recursos de animação especializados que apresentam ferramentas de animação robustas que você pode usar ao trabalhar com Skeletal Meshes e outros recursos de animação. Com esses editores de animação, você pode criar animações de personagens, interações dentro dos níveis e outros comportamentos processuais. [UNREAL ENGINE,Animation]

4. Skeletal Mesh

Skeletal Mesh ou Malha do esqueleto cobre os ossos para gerenciamento de LOD e clothing (roupas).

Figura: Com este editor podemos manipular a malha do esqueleto.

4.1. Skeletal Mesh Editor

Figura: O modo Skeletal Mesh Editor é onde você pode encontrar as ferramentas para manipular e visualizar os ativos do Skeletal Mesh. É semelhante ao Static Mesh Editor. No Editor de malha esquelética, você pode fazer alterações na malha poligonal atribuindo materiais, adicionando elementos de vestuário, configurando LODs (nível de detalhe) e visualizando quaisquer Alvos Morph aplicados à malha. [UNREAL ENGINE,Skeletal Mesh]

5. Anim Graph

Editor para implementação das animações utilizando codificação visual.

Event Graph - Código Blueprint onde deverão ser processadas todas as variáveis de inicialização para controle de fluxo das animações;

Anim Graph - Nós de representação de máquinas de estado do personagem, State Machine;

• Slots - Permite adicionar uma camada de funcionalidade ao fluxo;

• Layerd Blend por bone - Permite diversas formas de mixar animações no fluxo;

• Pose Caching - Permite reutilizar a informação de um determinado “estado”;

• Final posse - Sequence recorder e Animation Sharing manager.

Figura: Adicionamos toda a lógica de animação dos objetos utilizando um apresentação um fluxo de estados ou poses.

5.1. Animation Blueprint Editor

O Animation Blueprint Editor compartilha funcionalidade semelhante ao Blueprint Editor, mas contém recursos, ferramentas e janelas diferentes para auxiliar na criação de scripts de animação de personagens. [UNREAL ENGINE, Skeletal Mesh Editor]

6. Sequence

Editor que permite a edição e montage de animações.

Blend Space - Combina um grupo de animações com duas dimensões podendo usar variáveis;

Blend Space 1D - Combina grupo de animações com uma dimensão podendo usar variáveis;

Montages - Expõe a animação para o Blueprint;

Pose Assets - Permite gravar uma nova posse do Character;

Notify Animations - Adiciona uma etiqueta na Timeline da animação.

Figura: Podemos sequenciar animações associadas a variáveis possibilitando um fluxo de animações.

6.1. Animation Sequence Editor

Figura: O Animation Sequence Editor fornece acesso a vários recursos centrados em animação disponíveis para Skeletal Meshes no Unreal Engine. No Animation Sequence Editor, você pode editar e visualizar sequências de animação, montagens, curvas e muito mais. [UNREAL ENGINE, Animation Sequence]

7. Organizando pastas de bibliotecas

Neste capítulo vamos preparar e organizar os objetos e elementos necessários, como por exemplo, arquivos FBX, malhas e esqueletos e suas animações. Vamos também importar personagens do site Mixano.

Figura: Podemos baixar vários modelos e importar para o nosso projeto.

Para configurar e adicionar os pacotes necessários para as animações, vamos criar o projeto AulaAnimação com Blueprint ThirdPerson e adicionar Animation Starter Pack e logo em seguida preparamos e organizamos as pastas.

Nota: Utilize a estrutura de pastas definidas em Organizando as Pastas.

Mova todas as pastas de bibliotecas externas para a pasta ExampleContent, como por exemplo ThirdPerson.

cp /Mannequim/Character/Mesh/Sk_Mannequim  /Characteres/Mannequim/Mesh
cp /Mannequim/Character/Mesh/SK_Mannequin_PhysicsAsset  /Characteres/Mannequim/Mesh
cp /Mannequim/Character/Mesh/UE4_Mannequin_Skeleton  /Characteres/Mannequim/Mesh
cp /Mannequim/Animations/  /Character/Mannequim/Animations

7.1. Classe do personagem Base

Podemos utilizar um personagem base para servir de Referência ou classe pai para outros personagens, para tal criamos a Classe BP_PlayerBase (Blueprint classe Character) em /Core/Character para ser nossa classe principal.

Em seguida copiamos todos elementos do Eventh Graph de ThirdPersonCharacter para BP_PlayerBase, adicionamos e alinhamos os componentes em BP_PlayerBase:

Spring Arm - (Location=0.0,0.0,8.4), habilite a opção Use Pawn Control Rotation;

Camera. - Camera principal do personagem;

Mesh - (Location=0.0,0.0,-89) (Rotation=-0,0,270).

Adicionamos as variáveis para determinar as características do personagem, como por exemplo, vida, velocidade de movimentação e outros.

Categoria	Variável	Valor
Character	fHealth (float)	100
	sSound (Sound Cue)
	tImage (Texture 2D)
	cColor (Color)
Character\Movement	fWalkSpeed (float)	300
	fCrouchSpeed (float)	150
	fRunSpeed(float)	600
	bIsRunning (Boolean)	false
	bIsCrouch (Boolean)	false
Character\Action	bActionLeftAttack (Boolean)	false
	bActionRightAttack (Boolean)	false
	bIsShooting (Boolean)	false
	bIsHoldingWeapon (Boolean)	false
	bIsAim (Boolean)	false
	bIsReloadWeapon (Boolean)	false

7.2. Classe do Humano

Esta classe irá utilizar o esqueleto e animações do Mannequim (Unreal Mannequim) para representar um humano.

Vamos criar a Classe BP_Human (Blueprint classe BP_CharacterBase) em /Characters/Human; usando o Menu Context > Blueprint > All Classes > BP_CharacterBase, logo em seguida atualizamos a Mesh para Sk_Mannequim;

7.3. Classe Mutante ou Mutant

Para esta classe vamos importar o esqueleto e animações.

Criemos o objeto BP_Mutant do tipo BP_CharacterBase e adicionamos o esqueleto e animação do personagem criados anteriormente, abaixo as propriedades que devem ser atualizadas.

Skeletal Mesh: Mutant;

Animation Mode: Use Animation Bluerint;

Anim Class: ABP_Mutant_C;

Em CharacterMomement atualize os valores para determinar a velocidade de movimentação do personagem, interessante notar que a velocidade de movimento do Mutante é diferente que a do Mannequim:

Max Walk Speed: 110;

Max Walk Speed Crouched: 110 ou

(Show InHerited Variables) > fWalkSpeed = 110;

(Show InHerited Variables) > fRunSpeed = 220;

Informação: Para testar a movimentação crie um level de teste e configure World Settings para Default Pawn = BP_Mutant.

7.3.1. Vídeo Classe do Mutant

8. Ambiente e controle

Neste capítulo vamos implementar os controles do personagem e criar um level para testes, para tal criamos os seguintes objetos Blueprint:

• BP_GameModeBase do tipo Game Mode Base;

• BP_PlayerController do tipo Player Controller.

Criamos um Level do tipo Default de nome LevelTest e salve na pasta Projeto/Maps.

Em World Settings configuramos:

GameMode Override - BP_GameModeBase;

Default Pawn Class - BP_PlayerBase.

9. Animações e esqueleto do Mutant

A seguir vamos preparar o personagem Mutant, baixando e logo em seguida importando para dentro do Unreal Engine.

O personagem Mutant e suas animações estão disponíveis no o site Mixano.com, então vamos baixar o personagem com os seguintes parâmetros.

1. Character : Mutant

2. Animations:

• Mutant Walking (In place = true)

• Mutant Idle

• Mutant Run (In place = true)

• Mutant Jumping

Observação: Neste exemplo utilizaremos a opção In Place = true para exemplificar uma animação sem root bone.

9.1. Vídeo Baixando personagem

Para importar a Mesh e Skeletal baixada anteriormente para dentro do Unreal, na pasta configurada para o personagem, vamos seguir os passos abaixo:

1. Crie a pasta /Projeto/Characteres/Mutant/Mesh;

2. Copie o arquivo mutant.fbx para a pasta criada no passo anterior;

3. Importe o arquivo com a opção Import All:

Figura: Opções para importar o objeto do tipo FBX.

Para importar as animações do personagem seguimos os passos abaixo:

1. Crie a pasta /Projeto/Characteres/Mutant/animations;

2. Copie os arquivos para pasta criada no passo anterior:

• Mutant_Run.fbx;

• Mutant_Idle.fbx;

• Mutant_Walking.fbx.

3. Desmarque a opção Import Mesh para que a malha não seja importada novamente;

4. Escolha o esqueleto do personagem com SKeleton.

9.2. Vídeo Importando personagem