http://3dlearn.googlecode.com/files/ogre skeleton animation.pdf
欢迎指出文中错误
1 前言
骨骼蒙皮动画分两步骤进行:根据时间插值更新骨骼、然后根据骨骼更新每骨骼上的顶点。为了好玩，暂且这样看:在每一个时间点，对每一个骨骼，我们创建一个骨骼魔法，并将骨骼魔法施放到每一个骨头上；有个这些骨骼然后我们开始蒙皮，我们找出每一寸皮肤(一个顶点)，并从骨堆里找出这块皮需要依附的骨头，当然骨头的数量都是有限的，一般就十几或翻倍的数量级，所以骨头还是比价好找的。我们将皮贴到骨头上，贴完所有的皮，我们就得到了一个骨头人鸟。看起来很形象:
下页示意图少儿不宜.
2 类图
<只能看pdf>
3 逻辑切片
不解释.
渲染
Root::renderOneFrame（）
->Root::_updateAllRenderTargets
->RenderSystem::_updateAllRenderTargets()
->RenderWindow::update()
->D3D9RenderWindow::update(bool swap)
->RenderTarget::update()
->Viewport::update()
->Camera::_renderScene()
->SceneManager::_renderScene(Camera* camera, Viewport* vp, bool includeOverlays)
4 更新骨骼
只考虑线性插值更新骨骼的情况.
4.1 创建一个骨骼魔法
创建一根骨头需要的魔法。言归正传，其实就是创建一个TransformKeyFrame对象，看做一个全变换，一个变换只能应用到一个骨骼上。当前动作有24根骨头，在每帧里，你需要对着24根骨头施加24次骨骼魔法，如果美术认为男人应该是23根骨头少画了一根，可以不用纠结，知道这不是bug就行。
一个骨骼文件看起来像这样:
左边定义的是骨头，右边定义的是动作。恩，这里只有18根骨头，可以认为这个不是人类骨骼数据。在程序实现上，事实上考虑的术语叫joint，看起来像只是一个质点，可以这样理解，一个joint是一个空间射线，它表示了一个空间变化，也即一次旋转缩放平移。当然，它是一个矩阵，可以分解成一个平移和一个四元素变换。这时候似乎没有骨骼的长度，可以认为这个joint表示的只是骨头的关节处，骨头的长度隐藏在2个关节之间了。
右边描述的是动作，一个动作是所有的joint在时间轴上的一个个切片组成的。恩，为了便于组织数据，ogre用joint分类关键时间。其实也可以用关键时间来分类joint。恩，这其实也是一个很好的优化方式，如果关键帧分类下省略了joint，就表示这个joint不需要变换，其对应的顶点都不需要进行重新蒙皮计算了。例如一个人在挥手，假设全身只有手在挥舞，当然这动作应看起来像个僵尸。按ogre现在的实现，这个wave下的所有24(为了男女平等考虑男人和女人都是24根骨头)个joint都必须有关键时间，就算关键时间少几处，也会将所有的joint进行插值。这个时候避开某个joint被蒙皮，只有在这个动作下删掉某个joint了。这彻头彻尾就是个机器人鸟。如果用改进的分类方式，在某个关键字里，可以省略一些joint，这样一个人边挥手边轻边摆头还是可以实现的。
创建一个骨头魔法分两步，第一部是取到当前时间点在关键帧中的插值系数，第二部是根据这个插值系数对这个骨头进行插值。
t=(i-k1)/(k2-k1)
可以看到移动和缩放非常好理解，都是进行的一次线性插值。只有旋转使用了四元素的归一化线性插值。两个旋转的插值似乎也只能用四元素插值，矩阵插值听说有这样那样的问题。这个插值有误差，并且不是恒速插值。
核心算法也是基本的线性插值公式，灰常神奇
q1+(q2-q1)*k
4.2 更新动画时间
AnalyzeAnimation.exe!AnalyzeAnimation::frameRenderingQueued
OgreMain_d.dll!Ogre::Root::_fireFrameRenderingQueued
OgreMain_d.dll!Ogre::Root::_fireFrameRenderingQueued
OgreMain_d.dll!Ogre::Root::_updateAllRenderTargets
OgreMain_d.dll!Ogre::Root::renderOneFrame
OgreMain_d.dll!Ogre::Root::startRendering
AnalyzeAnimation.exe!BaseApplication::go
AnalyzeAnimation.exe!WinMain
4.3 骨骼动画的核心玩法（更新骨骼）
OgreMain_d.dll!Ogre::NodeAnimationTrack::applyToNode
OgreMain_d.dll!Ogre::Animation::apply
OgreMain_d.dll!Ogre::Skeleton::setAnimationState
OgreMain_d.dll!Ogre::Entity::cacheBoneMatrices
OgreMain_d.dll!Ogre::Entity::updateAnimation
OgreMain_d.dll!Ogre::Entity::_updateRenderQueue
OgreMain_d.dll!Ogre::RenderQueue::processVisibleObject
OgreMain_d.dll!Ogre::SceneNode::_findVisibleObjects
OgreMain_d.dll!Ogre::SceneNode::_findVisibleObjects
OgreMain_d.dll!Ogre::SceneManager::_findVisibleObjects
OgreMain_d.dll!Ogre::SceneManager::_renderScene
OgreMain_d.dll!Ogre::Camera::_renderScene
OgreMain_d.dll!Ogre::Viewport::update
OgreMain_d.dll!Ogre::RenderTarget::_updateViewport
RenderSystem_Direct3D9_d.dll
OgreMain_d.dll!Ogre::RenderTarget::_updateAutoUpdatedViewports
OgreMain_d.dll!Ogre::RenderTarget::updateImpl
OgreMain_d.dll!Ogre::RenderTarget::update
OgreMain_d.dll!Ogre::RenderSystem::_updateAllRenderTargets
OgreMain_d.dll!Ogre::Root::_updateAllRenderTargets --->先更新帧监听，再更新实体
OgreMain_d.dll!Ogre::Root::renderOneFrame
OgreMain_d.dll!Ogre::Root::startRendering
AnalyzeAnimation.exe!BaseApplication::go
AnalyzeAnimation.exe!WinMain
TransformKeyFrame 看做一个全变换.
对骨骼(bone/node)进行变换的流程
输入:节点、时间(省略权值和缩放)
输出:节点的全变换
u 构造出插值关键帧全变换buffer(TransformKeyFrame kf)
u 从关键帧buffer释放一个平移buffer
u 对节点施加平移buffer (省略权值与缩放)
u 从关键帧buffer释放一个旋转buffer
u 对节点施加旋转buffer
u 从关键帧buffer释放一个缩放buffer
u 对节点施加一个缩放buffer
每帧对每一个骨骼(这里蜕化成node)挂4个关键帧buffer，正是骨骼动画的核心玩法。
4.3.1 释放一个关键帧魔法
关键帧魔法需要创建一个特殊的buffer，即关键帧全变换buffer(TransformKeyFrame).
5 蒙皮
Ogre蒙皮算法的核心是对每顶点进行对应骨骼的全变换。
V=M4*V
分两步进行，第一步在Mesh::softwareVertexBlend中准备好计算数据结构的上下文，第二步在softwareVertexSkinning中进行每顶点的蒙皮计算。
处理软件索引顶点混合,本意是用于骨骼动画,但是也可用于其他用途.
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const VertexData* |
sourceVertexData |
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const VertexData* |
targetVertexData |
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const Matrix4* const* |
blendMatrices |
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size_t |
numMatrices, |
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bool |
blendNormals |
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sourceVertexData
顶点，法线，混合索引，混合权重
targetVertexData
目标的顶点，混合版本的法线缓存.需要注意向量的归一化.
blendMatrices
指向一个用于混合的矩阵数组,被sourceVertexData的混合指数索引.
numMatrices
blendMatrices中矩阵数组的数量
blendNormals
true表示法线也同顶点一起混合.
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srcElemPos |
源顶点 |
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srcElemNorm |
源法线 |
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srcElemBlendIndices |
源混合索引 |
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srcElemBlendWeights |
源混合权重 |
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srcPosBuf |
源顶点缓存 |
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srcIdxBuf |
源索引缓存 |
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srcWeightBuf |
源权重缓存 |
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srcNormBuf |
源法线缓存 |
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destElemPos |
目顶点 |
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destElemNorm |
目法线 |
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destPosStride |
目法线跨步 |
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5.2 蒙皮核心算法
核心算法如下
首先对顶点进行计算
ü 找到当前的混合索引值
ü 用这个值索引出混合矩阵M4
ü M4左乘以顶点V1(*)得到V2
ü V2进行加权计算得到V3(=V2*weight)
ü V3归一处理得到V4(=V3.normalized)
然后对法线进行同样过程的计算，只是上面流程中的(*) 处的V1换成法线.如果一个顶点存在多个权重值，需要对每一个权值重复上面的1到4步骤进行累积计算到V3.一次顶点计算完成，即对下一个顶点进行同样的计算过程.所有顶点计算完成，即完成了骨骼蒙皮.