探索TimelinePlayableAPI，让Timeline为所欲为

简介

之前快速地学习了一下Timeline，需要详细回顾的兄弟可以回头看我的上一篇，快速了解Timeline。这里我们做快速的回顾，Timeline主要分为TimelineInstance和TimelineAsset，可以用Timeline PlayableDirector控制播放哪一个TimelineAsset 今天我们再来看看Timeline中的Track，并且动手实现一个老年迪斯科场景。

一图流

TimelinePlayableAPI-Xmind

Track

Timeline可以添加很多Track来对不同的对象做控制。

Animation Track

在Clip上控制动画，可以在有Animator组件但是没有AnimatorController的情况下直接播放动画。
Audio Track

在Clip上控制音频播放。
Activtion Track

在Clip上控制物体是否在场景中Active，GameObject.SetActive()的作用
Control Track

在Clip上可以控制和时间相关的元素，可以控制粒子系统，克隆物体，控制另一个timeline等。厉害的是我们放在Control Track上的例子特效，可以随意地拖动Timeline来预览效果，对特效兄弟来说是应该很强大很爽的地方。
Playable Track

控制继承自BasicPlayableBehaviour的clip （在2017.4.0f1版本里原先的BasicPlayableBehaviour因为性能原因已经被弃用，建议采用PlayableAsset和PlayableBehaviour）

如何有了这篇文章

虽然上面提供的几个track已经有很强大的功能了，但是实际操作中我们会发现这些远远不够，官方的Mannul上也没有更多的介绍，有效的资料是少之又少。那么官方演示的demo里的对话系统是怎么通过Timeline实现的呢？于是我开始寻找，在Youtube上找到了Unite Europe2017上的演讲视频，Extending Timeline with your own playables。研究了一番，里面的例子就是LightControl将自己的理解分享给大家。让大家都能在Timeline里为所欲为。

深度理解Timeline

视频截图

Timeline是建立在Playables API上的PlayableGraph系统，在这套系统中Timeline相当于是一个函数的作用，我们从Assset传入InputData，Timeline处理后输出OutputData到对应的Component。这套系统中有4个关键部分，Data，Clip，Mixer，Track 我希望我的这张图可以帮助大家快速对应和理解这4个部分。

Timeline也一个Templete，可以方便快速地被复用。

The Data

用来存放数据，需要被序列化。继承自PlayableBehaviour

  [System.Serializable]
  public class LightData : PlayableBehaviour{
	
      public float range;
      public Color color;
      public float intensity;
      [HideInInspector]
      public Transform lookTarget;

      public override void OnPlayableCreate(Playable playable){

          var duration = playable.GetDuration();

          if(Mathf.Approximately((float)duration, 0)){
              throw new UnityException("A Clip Cannot have a duration of zero");
          }

      }
  }

The Clip

也就是asset，继承自PlayableAsset。因为是asset，所以不能直接与场景中的物体关联，需要关联场景中的物体时要用ExposedReference来声明，并且通过Resolve方法赋值。

  [System.Serializable]
  public class LightClip : PlayableAsset {

      public LightData templete = new LightData();
      public ExposedReference<Transform> lookTarget;

      // Factory method that generates a playable based on this asset
      public override Playable CreatePlayable(PlayableGraph graph, GameObject go) {
          var playable = ScriptPlayable<LightData>.Create(graph, templete); 
          LightData clone = playable.GetBehaviour();
          clone.lookTarget = lookTarget.Resolve(graph.GetResolver());
          return playable;
      }

  }

The Mixer

Mixer控制当前Track中所有的clip的行为，根据每个clip不同的输入权重，计算需要的结果。 Mixer在Timeline中算是最重要的部分了。

  public class LightMixer : PlayableBehaviour {

      private float m_defaultRange = 1;
      private float m_defaultIntensity = 1;
      private Color m_defaultColor = Color.white;
      private Quaternion m_defaultRotation = Quaternion.identity;
      private Light m_trackBinding;		

      private bool m_isFirstFrameProcess = true;

      // Called when the owning graph starts playing
      public override void OnGraphStart(Playable playable) {
      }

      // Called when the owning graph stops playing
      public override void OnGraphStop(Playable playable) {

          m_isFirstFrameProcess = false;
          if(m_trackBinding == null)
              return;
          m_trackBinding.range = m_defaultRange;
          m_trackBinding.color = m_defaultColor;
          m_trackBinding.intensity = m_defaultIntensity;
          m_trackBinding.transform.rotation = m_defaultRotation;

      }

      // Called when the state of the playable is set to Play
      public override void OnBehaviourPlay(Playable playable, FrameData info) {
      }

      // Called when the state of the playable is set to Paused
      public override void OnBehaviourPause(Playable playable, FrameData info) {
            
      }

      // Called each frame while the state is set to Play
      public override void PrepareFrame(Playable playable, FrameData info) {
      }

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

          m_trackBinding = playerData as Light;		
          if(m_trackBinding == null)
              return;

          if(!m_isFirstFrameProcess){
              m_isFirstFrameProcess = true;
              m_defaultRange = m_trackBinding.range;
              m_defaultColor = m_trackBinding.color;
              m_defaultIntensity = m_trackBinding.intensity;
              m_defaultRotation = m_trackBinding.transform.rotation;
          }

          int inputCount = playable.GetInputCount();
          float blendRange = 0;
          Color blendColor = Color.clear;
          float blendIntensity = 0;
          Quaternion blendRotation = Quaternion.identity;

          float totalWeight = 0;
          float greatestWeight = 0;
          int currentInputs = 0;

          for(int i = 0; i < inputCount; i++){
              ScriptPlayable<LightData> playableInput = (ScriptPlayable<LightData>)playable.GetInput(i);
              LightData input = playableInput.GetBehaviour();

              float inputWeight = playable.GetInputWeight(i);
              blendRange += input.range * inputWeight;
              blendColor += input.color * inputWeight;
              blendIntensity += input.intensity * inputWeight;
              if(input.lookTarget != null && inputWeight > 0)
                  blendRotation *= Quaternion.LookRotation((input.lookTarget.position - m_trackBinding.transform.position) * inputWeight); 
              totalWeight += inputWeight;

              if(inputWeight > greatestWeight)
                  greatestWeight = inputWeight;
                
              if(!Mathf.Approximately(inputWeight, 0f))
                  currentInputs++;
          }

          m_trackBinding.range = blendRange + m_defaultRange * (1 - totalWeight);
          m_trackBinding.color = blendColor + m_defaultColor * (1 - totalWeight);
          m_trackBinding.intensity = blendIntensity + m_defaultIntensity * (1 - totalWeight);
          m_trackBinding.transform.rotation =  blendRotation;
      }

  }

The Track

把Mixer计算的结果输出，可以指定输出到绑定的物体上。继承自TrackAsset。有好几个特性可以绑定，

TrackColor : 定义在编辑器中Track的标识颜色
BindingObejctType : 当前Track上的Mixer输出后的数据要传递的对象类型
TrackClipType : 当前Track上的Clip的类型

  [TrackColor(1f, 0f, 0f)]
  [TrackClipType(typeof(LightClip))]
  [TrackBindingType(typeof(Light))]
  public class LightContorlTrack : TrackAsset {

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

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

      }

  }

实践

通过上面的探究，我们要做老年disco效果，那就来定制一个自己的track，专门用来控制Light，我们叫LightControl

创建一个新的场景添加两个角色，一红一蓝
新建一个ParticleSytem，烘托一下Disco的气氛
创建一个新的Timeline，DiscoTimeline
在DiscoTimeline上新建2个AnimationTrack，一个控制蓝角色的动画，一个控制红角色的动画
在DiscoTimeline新建一个ControlTrack，控制刚才创建的ParticleSystem
在场景中新建一个SpotLight和一个PointLight
在DiscoTimeline中新建一个TrackGroup，命名为PlayableLight
在DiscoTimeline中新建我们的LightControl Track，将SpotLight与这个Track绑定，命名为SpotLight
在DiscoTimeline中新建我们的LightControl Track，将PointLight与这个Track绑定，命名为PointLight
将我们自定义的Clip添加2段到SpotLightTrack上，在一个Clip上的LookAtTarget上绑定蓝角色，另一个Clip上的LookAtTarget绑定到红角色
将我们自定义的Clip添加2段到PointLightTrack上，设置变换的灯光颜色和强度。

最后的Timeline就是这样

Play and Enjoy It

结尾

关于Playable API比较有趣的是，Playable使用C#结构体而非C++对象来保存对象。使用结构体的目的是避免分配GC所需的内存。这样用起来可能稍微有点复杂，但由于该API承载了未来的很多功能，所以必须注重性能问题。

掌握了Timeline的系统设计理念后，我们基本上就能掌握Timeline，实现自己想要的效果了，希望大家能打开脑洞，用Timeline创造出更多好玩的东西来。另外视频中提到的PreviewMode我还没有非常明白，就先不写出来了，如果有兄弟知道的话，希望你能不吝赐教。

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深度理解Timeline

实践

结尾

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