Question

我正在写一个.smd导入器，而且我被困在骨骼动画部分。问题是我不确切知道它是如何工作的。我正在使用此this来编写导出器，但它没有显示如何使用存储在文件中的信息。

我想所有具有相同骨骼id的顶点都应该被分组，平移和旋转，因为你无法旋转每个顶点。但我不知道我是否正确，即使我是，我仍然不知道如何通过脚本来做到这一点......

所以问题是：我如何使用存储在文件中的骨架动画信息？

Answer 1

我并不熟悉SMD格式，但这里有......

注意：此答案假设您知道如何为对象/节点构建复合变换。这是结合其平移，旋转和缩放的矩阵（虽然看起来在SMD中没有使用比例）。此外，使用矩阵乘法，矩阵求逆和矩阵*向量乘法。

骨骼和动画

模型的骨骼节点形成一棵树;每个骨骼都有一个父骨骼，除了根骨骼（nodes部分）。每个节点都有自己的局部变换（位置和旋转）。

局部节点变换：节点的局部变换是从其位置和旋转构造的4×4矩阵，它将点从其局部空间转换到其父节点的空间：如果表示节点空间中的位置的向量，则将其与矩阵相乘导致父对象空间中的该向量。有关如何执行此操作的详细信息，请参阅this link。 Google a bit了解更多信息。

在SMD中，骨骼变换仅在动画中的关键帧中定义（skeleton部分）。 A＆＃34;参考＆＃34; SMD文件有一帧动画;模型的参考位置中每个骨骼节点的位置和旋转。

动画SMD文件具有包含多个帧的动画序列，每个帧指定（某些）骨骼的不同变换。在播放动画时，您可以根据帧的时间和当前场景/游戏时间在帧之间进行插值，并为每个骨骼进行变换（位置+旋转）。

获取静止骨骼变换

在预处理中（当加载网格时），你需要计算所谓的＆＃34; at-rest＆＃34;骨转换。这些是每个骨骼的模型到骨骼空间变换，当它位于参考位置时。这就是原因：

所有顶点位置都在模型空间中定义，但最终必须从骨骼空间开始进行顶点变换，因为您希望顶点随单个骨骼移动。因此，必须首先将顶点位置转换为骨骼空间。这是静止骨骼变换的用武之地。

因此，我们正在寻找的静止变换将顶点从模型空间转换为骨骼空间。将所有骨骼放在参考位置。从根节点开始遍历树，并连接变换矩阵。因此，例如，对于上臂节点，您将获得变换：

transform = root * spine * shoulderR * upperArmR

然而，这是从上臂空间到模型空间的转换。因此，只需反转矩阵即可获得静止骨骼变换。为每个骨骼执行此操作并存储这些矩阵。

请注意，静止变换不会随时间而变化;它们根据模型的参考位置进行修复。

顶点/骨骼关联

每个顶点与一个或多个骨骼节点相关联。对于每个这样的关联，顶点具有相应的权重。通常，所有权重总和为1。在SMD中，这些关联在triangles段中定义。根据您链接的页面，格式为：

triangles
my_material
bone_id    x y z    nx ny nz    u v    bone_links

这定义了(x, y, z)处的顶点，并将其与骨骼bone_id（我假设的权重为1）进行了初步关联。 bone_links部分可以（排序）覆盖它并指定多个关联，如下所示：

bone_links = num_links bone_id[0] weight[0] bone_id[1] weight[1] ... etc.

如果权重不等于1，则剩余权重与原始bone_id的关联。

因此，与骨骼0,1和2相关联的示例顶点将是：

0    x y z   nx ny nz   u v    3   0 0.15  1 0.35  2 0.5

顶点转换

这里我们最终根据当前骨骼变换确定顶点的位置。如前所述;根据当前时间和动画，您可以确定（插入）当前骨骼变换。对于每个骨骼，计算骨骼到世界的变换。示例（我们之前看到过）：

boneToWorld = root * spine * shoulderR * upperArmR

现在，对于与单个骨骼相关联的顶点，下面给出了它的动画/蒙皮位置：

vertexPosAnimated = boneToWorld * boneAtRest * vertexPosModel

这首先将顶点位置从模型空间（vertexPosModel）转换为与其相关联的骨骼空间（此变换不随时间变化）。然后，使用骨骼的当前位置，顶点再次从骨骼转换为模型空间。这允许它随着变换的变化与骨骼一起移动。

观察到，当骨骼当前处于静止位置时，boneAtRest与boneToWorld相反，因此boneToWorld * boneAtRest是单位矩阵，因此顶点位置保持不变，这是正确的！

最后，由于顶点可以与多个骨骼相关联，而不是上面的，我们计算每个相关骨骼的上述加权和。例如，对于与3个骨骼关联的顶点：

vertexPosAnimated =
    boneToWorld[0] * boneAtRest[0] * vertexPosModel * weight[0] +
    boneToWorld[1] * boneAtRest[1] * vertexPosModel * weight[1] +
    boneToWorld[2] * boneAtRest[2] * vertexPosModel * weight[2];

最后的想法

这些是一些广泛的描述，我甚至没有讨论着色器的实现（如果这是你将要做的事情），但我认为我已经涵盖了所有的原则，并且它已经是一个很长的答案。

我过去发现3D引擎开发有用的一件事是M3G文档（旧的Java Mobile 3D API）。 SkinnedMesh上的条目基本上描述了我在这里发布的内容。

此外，尝试理解使用 at-rest 骨骼变换将顶点从模型转换为骨骼空间的概念，然后再使用其当前变换返回。这是整个事情的关键。

祝你好运！

从.smd模型导入3D骨架动画

1 个答案:

骨骼和动画

获取静止骨骼变换

顶点/骨骼关联

顶点转换

最后的想法