Question

我迷失了骨骼动画。我已经读过一些有关这方面的事情，但他们仍然是我不明白的一件事。这是我的结论。我看到了3种用骨骼制作网格物体的方法：

我有一个Mesh类，它包含顶点，顶点缓冲区，索引缓冲区和纹理着色器，以及变换矩阵。我可以为每个骨骼使用class，增加重量，我可以轻松地为模型制作动画。但这意味着使用太多的内存，因为存储的某些内容在必须只使用一次时会被使用。
使用顶点着色器。在输入顶点参数中添加权重和骨骼索引，并使用矩阵数组作为全局变量，因此在着色器中我只需要使用骨骼矩阵。这个解决方案对我来说似乎更有效，但我记得在directx 11教程（来自Rastertek）上他说HLSL应该很快，因为它花了很多时间，我认为这太重了。无论如何，这是我将尝试的解决方案，至少知道它是否有效。
对每个骨骼使用矩阵和逆矩阵。至于阅读，这是采取的方式。但这是我不理解的方式。为什么这里使用矩阵求逆，以及矩阵如何“链接”到顶点。我的意思是如果我移动右手骨骼的矩阵，在代码中说什么只会使用右手顶点？

所以我的问题是：

第二种方式可行吗？或者对于具有一些网格和动画的GPU来说太多了？
有人可以解释矩阵链接到顶点的方式以及为什么使用矩阵求逆？或者给我一些关于此的事。

我希望你能理解我，因为我不确定我解释得好。请原谅我的英语，我尽我所能。提前谢谢。

Answer 1

如果模型中只有刚性部件，第一种方法可以工作。只要有可变形的零件，就会出现孔洞或其他文物。例如。如果你有一个手臂的模型，你旋转前臂，肘部会有一个洞，弯曲处会有重叠的三角形。

对于第二种方法 - 好吧，我真的不知道你打算怎么做。像素着色器肯定是错误的地方。需要完成的所有事情都可以在顶点着色器中完成。

这使我们接近3。

我承认基于骨架的动画有点难以理解。让我们考虑上面的例子：一个由上臂和前臂组成的手臂模型。对于这个模型，我们需要两块骨头：一个从肩部到肘部，一个从肘部到手部。

每个顶点应链接到至少一个骨骼。这是通过顶点权重完成的。让我们假设有一些仅受肩部影响的肩顶点。肘顶点受到两个骨骼的影响，手顶点仅受前臂骨骼的影响。这会产生以下权重：

bone:               | upper arm bone | forearm bone
--------------------+----------------+--------------
shoulder vertices:  |       1        |       0
elbow vertices:     |       0.5      |       0.5
hand vertices:      |       0        |       1

首先要做的是计算所有骨骼的位置和方向。这是通过每个骨骼的矩阵完成的。通常动画师负责计算这些矩阵。该矩阵将骨骼从某个参考位置放置到其当前位置。所有骨骼的参考位置都相同，可以自由选择。

接下来要做的是计算得到的顶点位置。我们知道顶点与它们的骨骼一起移动。因此，我们需要骨骼的局部坐标系中的顶点位置。但是，通常顶点位置在绑定姿势的世界坐标中给出。这就是逆矩阵的用途。它将顶点从世界空间（绑定姿势）转换为骨骼的局部空间。每个骨骼都有一个逆矩阵。

当我们在骨骼的局部系统中有顶点时，我们必须根据骨骼的运动来变换它们。对于肩顶点和手顶点，此任务是微不足道的。我们可以使用骨骼的矩阵并将它们乘以逆矩阵。

对于肘顶点，这并不容易。事实上，有多种方法可以计算转换。我们需要将两个骨骼的变换与给定的权重混合在一起。最简单的方法是将矩阵乘以它们的权重并将它们加在一起。这给出了可用于变换顶点位置的最终变换。

步骤是（仅针对一个影响骨骼）：

将顶点位置从绑定姿势转换为局部骨骼系统。
使用动画师计算骨骼变换矩阵。
使用骨骼矩阵将顶点位置从局部骨骼系统转换为动画位置。

如果影响骨骼不止一个，则必须混合基质。骨骼和顶点的链接是通过顶点权重实现的。通常，顶点不会为所有骨骼保存权重。相反，影响骨骼的最大数量限于例如然后顶点存储前4个影响最大的骨骼的索引及其权重。

Directx 11骨骼动画

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