モーションを 4 方向ブレンドする

ozz-animation で被弾モーションを 4 方向ブレンドする

はじめに

スケルタルアニメーションのランタイムに ozz-animation を使っています。

今回のテーマは 方向つきモーションのブレンドです。敵が攻撃を受けたとき、攻撃が来た方向に応じて「前によろける／後ろにのけぞる／左右に振られる」を切り替えたい。ただし前後左右の4本だけを離散的に切り替えると、斜めから殴られたときに不自然になります。

そこで、前後左右4本の被弾モーションを1つの方向ベクトルから求めた重みで合成し、斜め方向を隣接2方向の中間として表現します。Unity の 2D ブレンドスペース（Simple Directional）の4点版のようなものです。ozz 側は ozz::animation::BlendingJob がそのまま使えるので、実装は思ったより小さく収まりました。

[動画] モーションブレンドを2D入力で制御している様子

全体の流れ

ozz のポーズ計算は「サンプル → ブレンド → モデル空間化」のジョブを毎フレーム流すだけです。方向ブレンドを入れても、この流れにレイヤーが増えるだけで構造は変わりません。

1. 4 本のアニメを 同じ正規化時刻（ratio）でそれぞれ SamplingJob でサンプル
2. 方向ベクトルから求めた重みを付けて BlendingJob で 1 つのローカルポーズに合成
3. LocalToModelJob でモデル空間の行列列へ変換

方向 → 重みの計算

キャラのローカル空間（x=右+、z=前+）の方向ベクトルを、front / back / left / right の 4 重みに変換します。やることは正規化した成分をそのまま各軸の重みにするだけです。

// 方向 → 重み (front back left right の順)
static void WeightsFor(const Vector2& localDir, float outW[4]) {
    Vector2 d = localDir;
    const float len = d.Length();
    if (len < 1e-4f) {
        outW[0] = 1.0f;                  // ゼロベクトルは前扱い
        outW[1] = outW[2] = outW[3] = 0.0f;
        return;
    }
    d /= len;
    outW[0] = std::max(0.0f,  d.y);   // front
    outW[1] = std::max(0.0f, -d.y);   // back
    outW[2] = std::max(0.0f, -d.x);   // left
    outW[3] = std::max(0.0f,  d.x);   // right
}

たとえば右斜め前（d = (0.707, 0.707)）なら front = 0.707、right = 0.707、残りは 0。相反する方向（front と back）が同時に正になることはないので、常に「隣接 2 方向の合成」になります。重みの合計は 1 になりませんが、正規化はブレンド側でまとめて行うのでここでは気にしません。

BlendingJob で合成する

アニメーションコントローラ側には「複数アニメを重み付きで同時再生するブレンドセット」を追加しました。毎フレームの更新はこうなります。

// 全レイヤーを同じ正規化時刻でサンプルし重み合成して current ポーズにする
float weightSum = 0.0f;
for (const auto& layer : m_blendSet) weightSum += layer->weight;

std::vector<ozz::animation::BlendingJob::Layer> layers;
for (auto& layer : m_blendSet) {
    SampleAnim(layer->anim, currentRatio, layer->locals, layer->context);

    ozz::animation::BlendingJob::Layer l;
    // 合計 0 なら等分にフォールバック (rest pose 落ちを防ぐ)
    l.weight = (weightSum > 0.0f)
        ? layer->weight / weightSum
        : 1.0f / static_cast<float>(m_blendSet.size());
    l.transform = ozz::make_span(layer->locals);
    layers.push_back(l);
}

ozz::animation::BlendingJob blend;
blend.layers    = ozz::make_span(layers);
blend.rest_pose = m_skeleton->joint_rest_poses();
blend.output    = ozz::make_span(m_localTransforms);
blend.threshold = 0.1f;
blend.Run();

ポイントは 3 つです。

• 各レイヤーに専用の SamplingJob::Context とローカルポーズバッファを持たせる。Context はアニメごとのキャッシュなので使い回せません
• 全レイヤーを同じ ratio でサンプルする。4 本の被弾モーションは同じ尺で作ってあり、時間管理は先頭レイヤーを代表にしています。尺がバラバラだと足の接地などが合わなくなるので、素材側で揃えるのが楽です
• 重みの合計が 0 のときのフォールバックを入れる。BlendingJob は合計重みが threshold を下回ると rest pose（バインドポーズ）へ落ちる仕様なので、一瞬 T ポーズが挟まる事故を防ぎます

使う側

呼び出し側は薄いヘルパにまとめました。攻撃が来たワールド方向を敵のローカル空間へ落として渡すだけです。

// 初期化 (4 方向ぶんのアニメを登録)
m_hitBlend.Init(&m_animController,
                { "HitBack_F", "HitBack_B", "HitBack_L", "HitBack_R" });

// 被弾時: 攻撃が来た方向を敵ローカル空間 (x=右 z=前) へ変換して再生
const Vector3 hitFrom = -knockbackDir;   // 敵から見た攻撃者側の方向
const Vector2 localDir(hitFrom.Dot(right), hitFrom.Dot(fwd));
m_hitBlend.Play(localDir, 0.05f, /*isLoop=*/false);

再生開始後も SetDirection() で重みだけ差し替えられるので、移動モーション（Walk の 8 方向ストレイフなど）にもそのまま流用できます。今回は被弾リアクション用に単発再生で使っています。

おわりに

• 方向ブレンド自体は「正規化した方向成分 → レイヤー重み」の数行で実装可能
• 4 点で足りなければ重み関数を差し替えるだけで 8 方向にも拡張できる

環境: C++20 / DirectX 11 / ozz-animation