Timeline扩展功能实践指南

Timeline功能随Unity 2017.1发布后，收到了大量相关反馈，我们发现很多开发者不仅仅希望只把Timeline用作简单的序列工具。我们分享过文章《为Timeline创造性地设计脚本》，介绍如何利用Timeline的非常规用途。

本文将介绍使用Timeline来推动对话、支持分支功能以及连接游戏的AI系统。

关于Timeline

什么是Timeline？Timeline是一个线性编辑工具，用于序列化不同元素，包括动画剪辑、音乐、音效、摄像机画面、粒子特效以及其它Timeline。它大体上和Premiere®、After Effects®或Final Cut®类似，不同之处在于它为实时播放而设计。

Timeline一开始就以可扩展性为主要目标而设计，开发团队在设计该功能时考虑到，除了内置剪辑和轨道外，用户还会创建自制剪辑和轨道，所以用户提出了很多有关在Timeline使用脚本的问题。

Playable API

Playables API是一组强大的API，它能让你读取和混合多个数据源。例如：动画、音频等，并通过输出内容进行播放。该系统提供精准的程序控制，它的性能开销较低，并且针对性能进行了优化。

Timeline是基于Playables API实现的。当开始播放Timeline时，会构建一个由Playables节点组成的视图。它们会以PlayableGraph树形结构进行组织。

如果想要在场景中可视化PlayableGraph，例如：Animator和Timeline，你可以下载PlayableGraph Visualizer工具，本文将使用该工具可视化自定义剪辑的视图。更多关于Playable API和Animator相关视图的信息，请阅读：《 Timeline功能亮点Playable API》。

演示项目

下文将展示四个简单示例，介绍如何使用Timeline的扩展功能。首先会介绍在Timeline添加脚本的最简单方法。然后再逐步增加更多概念，充分使用Timeline的更多功能。

本文所有示例内容，请访问点击［阅读原文］访问Unity官方论坛进行下载。

请注意，项目中将使用前缀来区分每个示例中的各个类，例如：“Simple_”、“Track_”和“Mixer_”等。在后文代码中，为提高可读性则省略了这些前缀。

示例1：自定义剪辑

第一个示例非常简单，目标是修改Light组件上的颜色和亮度属性，该组件带有自定义剪辑。

创建自定义剪辑需要二个脚本：

• 一个用于存放数据：从PlayableAsset继承

• 另一个用于处理逻辑：从PlayableBehaviour继承

Playable API的核心原则是分离逻辑和数据。所以首先需要创建PlayableBehaviour，使用该API编写行为，代码如下：

public class LightControlBehaviour : PlayableBehaviour

{

   public Light light = null;

   public Color color = Color.white;

   public float intensity = 1f;

    public override void ProcessFrame(Playable playable, FrameData info, object playerData)

   {

       if (light != null)

       {

           light.color = color;

           light.intensity = intensity;

       }

   }

}

该代码实现了什么功能呢？首先它确定需要修改Light组件的哪些属性。而且PlayableBehaviour 拥有名为ProcessFrame 的方法可供重写。

每次更新时都会调用ProcessFrame。在该方法中，你可以设置Light组件的属性，然后为自定义剪辑创建PlayableAsset，代码如下：

public class LightControlAsset : PlayableAsset

{

   public ExposedReference<Light> light;

   public Color color = Color.white;

   public float intensity = 1.0f;

   public override Playable CreatePlayable (PlayableGraph graph, GameObject owner)

   {

       var playable = ScriptPlayable<LightControlBehaviour>.Create(graph);

       var lightControlBehaviour = playable.GetBehaviour();

       lightControlBehaviour.light = light.Resolve(graph.GetResolver());

       lightControlBehaviour.color = color;

       lightControlBehaviour.intensity = intensity;

       return playable;  

   }

}

PlayableAsset有二个目的。首先它包含剪辑数据，因为它会在Timeline资源中序列化。其次它会构建PlayableBehaviour ，最后呈现为Playable视图。

第一行代码如下：

var playable = ScriptPlayable<LightControlBehaviour>.Create(graph);

该代码会新建Playable，为它附加自定义行为LightControlBehaviour，然后可以在PlayableBehaviour设置光的属性。

那么代码中ExposedReference的作用是什么？由于PlayableAsset 是个资源，它不能直接引用场景中的对象。此时ExposedReference 会充当一个约定，表示在调用CreatePlayable时会解析一个对象。

现在可以在时间轴中添加Playable Track，并右键点击该新轨道添加自定义剪辑。将Light组件指定给该剪辑并查看结果。

在这种情况下，内置Playable Track是个通用轨道，它能接收简单的Playable剪辑，例如：刚创建的剪辑。对于较复杂的情况，需要在专用轨道上托管剪辑。

示例2：自定义轨道

第一个示例的特点是每次添加自定义剪辑时，都要指定Light组件到每个剪辑上，如果剪辑数量较多，该过程非常麻烦。可以使用轨道的Bound（绑定）对象解决该问题。

轨道结构图

轨道上可以绑定对象或组件，这意味着该轨道上的每个剪辑可以直接在绑定对象上操作。这是个很常见的行为，同时也是Animation、Activation和Cinemachine轨道的工作方式。

如果想要修改多个剪辑上的Light属性，可以创建自定义轨道，将Light组件作为绑定对象。创建自定义轨道需要扩展TrackAsset的脚本，代码如下：

[TrackClipType(typeof(LightControlAsset))]

[TrackBindingType(typeof(Light))]

public class LightControlTrack : TrackAsset {}

这段代码有二个属性：

• TrackClipType 指定该轨道将接受的PlayableAsset 类型。本例指定自定义LightControlAsset。

• TrackBindingType 指定轨道要求绑定的类型，例如游戏对象、组件或资源。本例为Light组件。

现在还需要对PlayableAsset和PlayableBehaviour 稍作修改，从而使它们适用于轨道上。下面注释掉了不必要代码行，以供参考。

public class LightControlBehaviour : PlayableBehaviour

{

   //public Light light = null;

   public Color color = Color.white;

   public float intensity = 1f;

   public override void ProcessFrame(Playable playable, FrameData info, object playerData)

   {

       Light light = playerData as Light;

       if (light != null)

       {

           light.color = color;

           light.intensity = intensity;

       }

   }

}

PlayableBehaviour 目前不需要Light变量。本示例中，ProcessFrame 方法直接提供轨道的绑定对象，只需将该对象转换为合适类型即可。

public class LightControlAsset : PlayableAsset

{

   //public ExposedReference<Light> light;

   public Color color = Color.white;

   public float intensity = 1f;

   public override Playable CreatePlayable (PlayableGraph graph, GameObject owner)

   {

       var playable = ScriptPlayable<LightControlBehaviour>.Create(graph);

       var lightControlBehaviour = playable.GetBehaviour();

       //lightControlBehaviour.light = light.Resolve(graph.GetResolver());

       lightControlBehaviour.color = color;

       lightControlBehaviour.intensity = intensity;

       return playable;   

   }

}

PlayableAsset 不需要为Light组件保留ExposedReference 。该引用将由轨道托管，并直接交给PlayableBehaviour。

我们可以在Timeline中添加LightControl 轨道，并给它绑定Light组件。现在给该轨道添加的每个剪辑都将根据该Light组件进行操作。

如果使用Graph Visualizer展示该视图，效果如下：

上图中剪辑显示为右边名字相同的五个方块。可以把每个方块看作轨道。然后所有轨道都进入紫色方块表示的Timeline中。

请注意，Playable粉色方块实际上是Unity创建的Playable混合器。所以它和剪辑的颜色相同。混合器的概念将在示例3中说明。

示例3：用混合器混合剪辑

Timeline支持重叠剪辑，从而在剪辑之间创建混合效果或交叉渐变效果。自定义剪辑也支持混合效果。为了启用混合功能，需要创建混合器，它能访问所有剪辑数据，然后混合数据。

混合器由PlayableBehaviour派生，就像前面使用的LightControlBehaviour。实际上混合器还使用ProcessFrame 函数。关键区别在于，该Playable会通过重写CreateTrackMixer函数在轨道脚本中声明为混合器。

LightControlTrack脚本代码如下：

[TrackClipType(typeof(LightControlAsset))]

[TrackBindingType(typeof(Light))]

public class LightControlTrack : TrackAsset

{

    public override Playable CreateTrackMixer(PlayableGraph graph, GameObject go, int inputCount) {

        return ScriptPlayable<LightControlMixerBehaviour>.Create(graph, inputCount);

    }

}

创建该轨道的Playable Graph后，它还会创建一个新行为即混合器，并将该行为连接到轨道上的所有剪辑。

你还要将逻辑从PlayableBehaviour 上移动到该混合器中。因此PlayableBehaviour中的代码较少。

public class LightControlBehaviour : PlayableBehaviour

{

    public Color color = Color.white;

    public float intensity = 1f;

}

该代码只包含运行时中来自PlayableAsset 的数据。而混合器将拥有ProcessFrame 函数中的所有逻辑：

public class LightControlMixerBehaviour : PlayableBehaviour

{

    // 注意：该函数会在运行时和编辑时调用。在设置属性数值时要注意这一点。

    public override void ProcessFrame(Playable playable, FrameData info, object playerData)

    {

        Light trackBinding = playerData as Light;

        float finalIntensity = 0f;

        Color finalColor = Color.black;

        if (!trackBinding)

            return;

        int inputCount = playable.GetInputCount (); //get the number of all clips on this track

        for (int i = 0; i < inputCount; i++)

        {

            float inputWeight = playable.GetInputWeight(i);

            ScriptPlayable<LightControlBehaviour> inputPlayable = (ScriptPlayable<LightControlBehaviour>)playable.GetInput(i);

            LightControlBehaviour input = inputPlayable.GetBehaviour();

            finalIntensity += input.intensity * inputWeight;

            finalColor += input.color * inputWeight;

        }

        trackBinding.intensity = finalIntensity;

        trackBinding.color = finalColor;

    }

}

混合器可以访问轨道上的所有剪辑。本示例中，需要查看剪辑当前参与混合的所有亮度数值和颜色，所以要使用for循环在它们之中迭代。每次循环都要访问输入内容（GetInput(i)），并使用每个剪辑的权重（GetInputWeight(i)）来构建最终数值，从而获得该剪辑对混合内容的贡献量。

假设要混合二个剪辑：一个剪辑贡献红色，另一个剪辑贡献白色。当混合内容为四分之一时，颜色由0.25 * Color.red + 0.75 * Color.white计算而来，这样会得到稍淡一点的红色。

在循环结束时，要将整体结果应用到绑定的Light组件。得到如下内容：

可以看出，红色方块表示你编写的混合器Playable，你可以完全控制它。这和示例2相反，示例2的混合器是由Unity默认提供的。

因为该视图处于混合中间，第二和第三个绿色方块都有白线连接着混合器，表示它们各自权重约有0.5。

请注意，不管何时在混合器实现混合，逻辑内容都取决于开发者。混合二个颜色很简单，但混合AI系统中二个代表不同AI状态的剪辑会产生什么结果呢？是否会在UI出现二行对话？如何在定格动画中混合二个静态姿势呢？

或许混合不是连续的，但它是以“阶梯式”进行的，所以姿势会以离散增量相互变形，例如：0, 0.25, 0.5, 0.75, 1。有了这个功能强大的系统，便可以得到各种有趣的情景。

示例4：为自定义剪辑设置动画

作为本指南最后一部分，我们首先来回顾一下前面的示例，然后使用“模板”来实现另一种移动数据的方式。该方法的优点是，它能让你设置模板属性的关键帧，从而可以在Timeline中为自定义剪辑创建动画。

在前面示例中有一个Light组件的引用，指向PlayableAsset和PlayableBehaviour上的颜色和亮度。该数据在PlayableAsset 的检视窗口上设置，然后在创建视图时，会在运行时复制到PlayableBehaviour 中。

该方法能有效处理数据，但会复制之后需要一直保持同步的数据。但复制这些数据很容易产生错误。或者你也可以通过在PlayableAsset创建引用，从而使用PlayableBehaviour 的“模板”概念。

因此首先如下重写LightControlAsset ：

public class LightControlAsset : PlayableAsset

{

    public LightControlBehaviour template;

    public override Playable CreatePlayable (PlayableGraph graph, GameObject owner) {

        var playable = ScriptPlayable<LightControlBehaviour>.Create(graph, template);

        return playable;

    }

}

LightControlAsset 现在只有对LightControlBehaviour的引用，而不是包含它的数据。代码量比之前更少。

LightControlBehaviour 保持原样即可：

[System.Serializable]

public class LightControlBehaviour : PlayableBehaviour

{

    public Color color = Color.white;

    public float intensity = 1f;

}

对该模板的引用会在选中Timeline剪辑时，自动产生如下检视窗口：

完成该脚本后，就可以开始设置动画了。

请注意，如果创建新剪辑，你将在轨道标题栏看到红色的圆形按钮。它表示该剪辑现在不需要添加Animator就可以设置关键帧。你只需点击该红色按钮，选取剪辑，定位创建该关键帧的播放头位置，然后修改该属性数值即可。

你也可以点击白色的方形按钮，展开Curves视图来查看关键帧创建的曲线。

这样做还有的优点是你可以双击Timeline剪辑，让Unity打开Animation面板，然后将该剪辑链接到Timeline。你可以注意到，当下图的按钮出现时，这些剪辑将被链接。

这样在对Timeline和Animation窗口进行处理时，播放头将保持同步，从而完全控制关键帧。你可以在Animation窗口修改动画，在更便捷的环境中处理关键帧。

在该视图中，你可以充分使用动画曲线和摄影表（Dopesheet），来优化自定义剪辑的动画。

请注意，在通过这种方法设置动画时，会创建动画剪辑。可以在Timeline资源下找到这些剪辑。

结语

我们希望本文能作为实用向导指南，介绍通过Timeline可以实现的诸多功能，从而让你使用脚本将Timeline提升到新的水平。我们也希望大家使用Timeline创作出更多优秀的作品！

更多Unity最新最全面的功能介绍尽在Unity官方中文论坛(UnityChina.cn)！

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