骨骼蒙皮动画(Skinned_Mesh)的原理解析(二).doc

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1、专业.专注骨骼蒙皮动画(SkinnedMesh)的原理解析（二）2）蒙皮信息和蒙皮过程2-1）Skininfo的定义上文曾讨论过，SkinnedMesh中Mesh是作为皮肤使用，蒙在骨骼之上的。为了让普通的Mesh具有蒙皮的功能，必须添加蒙皮信息，即Skininfo。我们知道Mesh是由顶点构成的，建模时顶点是定义在模型自身坐标系的，即相对于Mesh原点的，而骨骼动画中决定模型顶点最终世界坐标的是骨骼，所以要让骨骼决定顶点的世界坐标，这就要将顶点和骨骼联系起来，Skininfo正是起了这个作用。下面是

2、DEMO中顶点类的定义的代码片段：#defineMAX_BONE_PER_VERTEX4      //用来设置可同时影响该顶点的最大骨骼数classVertex{floatm_x,m_y,m_z;//localposinmeshspacefloatm_wX,m_wY,m_wZ;//blendedvertexpos,inworldspace//skininfointm_boneNum;       //影响该顶点的骨骼数目Bone*m_bones[MAX_BONE_PER_VERTEX]; //指向这

3、些骨骼的指针floatm_boneWeights[MAX_BONE_PER_VERTEX]; //这些骨骼作用于该点的权重};顶点的Skininfo包含影响该顶点的骨骼数目，指向这些骨骼的指针，这些骨骼作用于该顶点的权重(Skinweight)。由于只是一个简单的例子，这儿没有考虑优化，所以用静态数组存放骨骼指针和权重，且实际引擎中Skininfo的定义方式不一定是这样的，但基本原理一致。.学习参考.专业.专注MAX_BONE_PER_VERTEX在这儿用来设置可同时影响顶点的最大骨骼数，实际上由于这

4、个DEMO是手工进行VertexBlending并且也没用硬件加速，可影响顶点的骨骼数量并没有限制，只是恰好需要一个常量来定义数组，所以定义了一下。在实际引擎中由于要使用硬件加速，以及为了确保速度，一般会定义最大骨骼数。另外在本DEMO中，Skininfo是手工设定的，而在实际项目中，一般是在建模软件中生成这些信息并导出。Skininfo的作用是使用各个骨骼的变换矩阵对顶点进行变换并乘以权重，这样某块骨骼只能对该顶点产生部分影响。各骨骼权重之和应该为1。Skininfo是针对顶点的，然而在使用Skin

5、info前我们必须要使用BoneOffsetMatrix对顶点进行变换，下面具体讨论BoneoffsetMatrix。（写下这句话的时候我感觉有些不妥，因为实际是先将所有的矩阵相乘最后再作用于顶点，这儿是按照理论上的顺序进行讲述吧，请不要与实际情况混淆，其实他们也并不矛盾。而且在我们的DEMO中由于没有使用矩阵，所以变换的顺序和理论顺序是一致的）2-2）BoneOffsetMatrix的含义和计算方法上文已经说过：“骨骼动画中决定模型顶点最终世界坐标的是骨骼，所以要让骨骼决定顶点的世界坐标”，现在让我

6、们看下顶点受一块骨骼的作用时的坐标变换过程：meshvertex(definedinmeshspace)------>Bonespace------>World从这个过程中可看出，需要首先将模型顶点从模型空间变换到某块骨骼自身的骨骼空间，然后才能利用骨骼的世界变换计算顶点的世界坐标。BoneOffsetMatrix的作用正是将模型从顶点空间变换到骨骼空间。那么BoneOffsetMatrix如何得到呢？下面具

7、体分析：Meshspace是建模时使用的空间，mesh中顶点的位置相对于这个空间的原点定义。比如在3d.学习参考.专业.专注max中建模时（视xy平面为地面，+z朝上），可将模型两脚之间的中点作为Mesh空间的原点，并将其放置在世界原点，这样左脚上某一顶点坐标是（10，10，2），右脚上对称的一点坐标是（-10，10，2），头顶上某一顶点的坐标是（0，0，170）。由于此时Mesh空间和世界空间重合，上述坐标既在Mesh空间也在世界空间，换句话说，此时实际是以世界空间作为Mesh空间了。在骨骼动画中，

8、在世界中放置的是骨骼而不是Mesh，所以这个区别并不重要。在3dmax中添加骨骼的时候，也是将骨骼放入世界空间中，并调整骨骼的相对位置使得和mesh相吻合（即设置骨骼的TransformMatrix），得到骨架的初始姿势以及相应的TransformMatrix(按惯例模型做成两臂侧平举直立，骨骼也要适合这个姿态)。由于骨骼的TransformMatrix（作用是将顶点从骨骼空间变换到上层空间）是基于其父骨骼空间的，只有根骨骼的Transform是基于世界