骨骼動畫原理

骨骼動畫技術後於幀動畫技術出現

最開始，骨骼動畫僅用於非實時渲染的建模領域，如3dmax這類建模軟體之中，以方便美工的建模。後來，cpu從渲染中解放後，骨骼動畫才用於實時渲染的遊戲中。

頂點動畫：早期的3d模型動畫，就是把每幀的頂點資料輸出到檔案中，所以3d模型的乙個動作就是一系列的模型，這樣做的目的主要是硬體資源有限，沒有多餘的時間去計算頂點。

骨骼動畫

隨著動畫越來越精細，將每幀的頂點資料輸出到檔案資料量太大。人們想出一種辦法，將3d模型抽象為一些關鍵點的集合，整個模型的運動可以當做是這些關鍵點的運動，而模型的頂點只是受這些關鍵點的影響而已。這些關鍵點就稱為骨骼

骨骼動畫原理

骨骼動畫的想法**於人體骨骼。

例如說，人的上肢所有肌肉和**都受上肢骨胳的影響，而人的踝關節則分別承受小腿骨胳和腳骨的影響。

根據這個我們可以將骨骼動畫理解為兩個概念：

骨骼：用以控制蒙皮的一種抽象的概念，如人體骨骼控制**。

蒙皮：被骨骼控制、並顯示在外的因素，如人體的**被骨骼所影響。

骨骼動畫原理：蒙皮（skinmesh）

在最終的渲染結果中，蒙皮將完全顯示出來，蒙皮實際上就是頂點、法線和紋理座標等將被渲染的元素。

而其中，最關鍵的當然是頂點，頂點將直接被骨頭牽扯運動，因而使得整個模型呈現骨骼所決定的樣子。

骨骼動畫原理：骨骼（skeleton）

o骨骼是一種抽象的概念，在最終的渲染結果中，它不可見。

o類如人體骨骼、骨骼是若干骨頭（bone）成樹狀的集合體，而每塊骨頭又分別與若干數量的蒙皮頂點關聯。

o當骨頭運動的時候，與之關聯的所有蒙皮頂點也會受骨骼的影響而運動。

骨骼動畫原理：權重

骨頭與蒙皮頂點的關聯需要考慮到每塊骨頭對蒙皮頂點的影響。

儘管大部分情況下，乙個頂點將僅僅被乙個骨頭的影響，但是關節處的頂點往往被多根骨頭影響，例如踝關節，可能會分別受小腿骨50%和腳骨50%的影響，這種影響叫作權重（weight）。

在這種情況下，我們稱踝關節的這些頂點，受小腿骨影響的權重是50%，受腳骨影響的權重也是50%。

骨骼動畫原理：演算法

骨頭究竟如何對頂點施加影響呢？

現實世界中，每一塊骨頭都可以位移、旋轉，受這些骨頭影響的表皮細胞也會跟隨骨頭同時按權重做位移旋轉。

在3d中，這種影響對於蒙皮頂點而言也是一樣的。

那麼實際上，每根骨頭最終將被換算成乙個矩陣，這個矩陣記錄了旋轉，平移資訊，我們用這個矩陣來對蒙皮頂點進行影響。

在骨頭中，一般使用四元數來獲得旋轉時的精確性，這樣，骨頭一般記錄表示旋轉的四元數和表示位移的乙個向量，最後，將四元數和向量換算成骨頭的矩陣，並用頂點與這個矩陣乘法以進行影響。

參考文章

骨骼動畫公式

本節你將回顧一些骨骼動畫用到的概念和數學公式。乙個骨骼動畫是由許多關鍵幀組成的，每個關鍵幀儲存了乙個bone的配置 朝向和位置 和bone對應的時間。在每個時間間隔，你使用乙個或多個關鍵幀改變bone的配置。圖11 7展示了一張如圖11 3中的骨骼的動畫，當left shoulder bone的朝向...

骨骼動畫換裝

之前看過好多有關骨骼動畫換裝的文章，雖然給予很大幫助，然而自己也是費了很大勁，最終也是自己解決了問題，我把自己的解決方式分享出來，希望對你有所幫助 void changearmaturebone cocostudio armature armature const char bonename coc...

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