DirectX12（D3D12）基础教程（十七）——让小姐姐翩翩起舞（3D骨骼动画渲染【2】）

目录

• 3、Assimp的导入标志
• 4、 格（Mesh）
• 5、骨骼动画基础

3、Assimp的导入标志

??一般的模型文件中，大多数情况下在建模时默认都保存成了OpenGL的右手坐标系，即z轴坐标垂直屏幕向外。而在D3D中习惯是左手坐标系，即z轴垂直屏幕向里。左右手坐标系区别如下图所示：

??关于 格，这里需要大家进一步理解下面几点：

??1、并不是说“2D面”就一定是平面，这里“2D”的含义是说仅用2个坐标就可以表示这个“面”上任意一点，但这个坐标往往不是简单的平面上的2D坐标。这也是纹理贴图坐标仅用UV两个坐标即可表示的原因。当然这个理解起来有点抽象，它隐藏了“2D面”可能是一个曲面甚至是闭合曲面的前提条件。用两个坐标即可表示任意2D面，其实是一个“拓扑表示”。形象的理解，比如地球上任意一点，在规定了南北极、赤道、本初子午线的条件下，都可以只用经纬度两个坐标就可以定义地球上任意一点，当然前提是已知地球是一个球体，如果假设地球是个“甜甜圈”形状，那么就需要另外规定坐标系统了，此时经纬度的含义（坐标函数）也就完全变了。

5、骨骼动画基础

??搞明白了“2D面” 格模拟3D物体的原理之后，接着让我们来思考怎么能让这个“静态”的 格进一步能够像真实世界中的物体那样动起来。这里的运动主要分为两大类，一类是说让 格整体动起来，比如汽车的前进、飞机的飞行等，这类运动主要靠常规的位移矩阵变换即可实现，如果加上物理模拟的考量，比如速度、加速度等，这类运动基本就是“刚体运动”，本章就不讨论了。而另一类运动就是需要 格自身进行一些“变形”运动了，比如，3D虚拟人物的走路动作、跑步动作、甚至射击、搏击动作等等，这类动作往往牵扯到 格内顶点的变换。当然还有一类比较特殊的动画，经常用于模拟漫天飞雪、火焰等等，被称之为“粒子”动画，严格来说，它只是说一次控制的小对象比较多，并且还要控制

??所谓 格内顶点的变换，说白了就是 格自身要发生某种“变形”，即 格上至少有一点相对于其它点要发生明显的位置改变。这类运动，根据采用的技术手段不同又可以分为两大类：一类就是本章将要重点介绍的依托“骨骼”的变形运动；另一类就是基于目标 格进行插值变换的变形运动，多用于人物面部表情变化，后续我们再介绍。

??“骨骼动画”在具体表示上就是让 格上的顶点分组绑定到虚拟的类似骨骼状排列的具有树状结构的空间点（称为“骨骼”）上，当该“骨骼”依照时间点做相应变动时（就是依照时间轴生成变换矩阵），就会影响绑定到该点上的顶点以一个权重值（Weight）做相应的变动。最终所有骨骼都“动”起来之后，整个 格就依照规则“动”起来。从这个比较绕的描述上来看，其实骨骼动画主要有几个要素： 格、骨骼绑定、时间轴、骨骼变换矩阵、关联顶点及权重、变换顶点。基本的过程就是：骨骼绑定->根据动画序列遍历骨架生成每个骨骼（或关节）变换的矩阵->用变换矩阵变换受影响的顶点。

??由此也可以看出，骨骼动画中虚拟的骨骼实质上并不会形成类似“ 格”那种最终可见的像素，本质上它最终就是一组组时间轴上的变换矩阵，但是为了建模的方便，很多3D动画建模软件中，都会将虚拟骨骼的局部坐标系原点链接起来加以显示，形成可视化的骨骼形象。这些原点通常是骨骼系统中的关节点，实质上骨骼能够自由运动的坐标系参考点就是诸多的关节点，所以以关节点作为局部坐标系的原点来表达骨骼的变换是具有天然的描述简单易理解的优势的。

??另外通常因为 格一般是3维结构，并且在动画中都必须要使用时间轴，所以有些时候有些夸张的宣传会将3D动画宣传为4D动漫，其实这种说法也比较合适，至少这提醒了我们，在计算骨骼动画的时候，必须要严格考虑时间轴的问题，即需要4D的思考能力，但这与4D向量啥的没有任何关系，这里只是说3D的 格+1D的时间轴变换=动画。（迪士尼乐园里的4D与这里说的不同，是将加入的真实环境反馈包括力反馈、水雾反馈、声音反馈等称之为4D动漫。）