动画技术论述PPT课件

. 1、第12章动画技术、作为骨骼动画基础的刚体动画皮肤动画、刚体动画皮肤动画、刚体动画皮肤动画、骨骼动画的原理理理解皮肤动画的原理、12.1骨骼动画的1 .为什么使用顶点混合，12.1.1顶点混合的概念，骨骼动画是用于在计算机上模拟和再现动物运动的技术。 骨骼动画由骨骼支撑的顶点运动组成。 如果网格附着在骨骼上，则必须将网格分割为由其他骨骼控制的片段，骨骼移动时网格可能会断开或部分重叠。 要实际应用模型动画，请使用网格与多个骨骼合作。 将蒙皮分割为受不同骨架控制的片段，并在弯曲网格时使用12.1.1顶点混合概念平滑过渡到刚体动画，如机器人、关节断裂和重叠现象1 .为什么使用顶点混合渲染系统在顶点使用附加世界变换矩阵进行变换，得到多个结果，然后执行线性混合。 混合是指根据多个顶点以一定比例计算中间值的权重，混合是指根据多个顶点以一定比例计算中间值。 权重：该比例称为“权重”(weight )，表示一个顶点对结果的影响程度，所有顶点的权重总和为1。混合和权重、12.1骨架动画的基础、2 .顶点权重、12.1.1顶点混合的概念、顶点为Vn、顶点的权重为Wn。 一般由建模软件来计算。 vBlend=V1W1 V2(1.0-W1)/2个影响v blend=v1w1v2w2v3(1.0- (w1w2) )/3个影响v blend=v1w2v2w3v4(1.0- (w1w2w3) )/4个影响，一些权重之和为1.0，因此一个可以用其他权重计算由于DirectX最多支持四个世界顶点的混合，因此每个顶点可以包含2到4个矩阵信息(矩阵索引)和1到3个权重信息。12.1骨架动画基础，2 .顶点权重，12.1.1顶点混合概念，权重信息在美术师设计角色时用建模工具来定义。 水平部分受水平骨影响的权重为1，关节附近的影响程度减少，权重也减少，超过一定范围不受水平骨的影响。 在、12.1骨架动画的基础上，在DirectX中使用顶点混合，12.1.1顶点混合概念、Vn=VTnWn、权重存储和每个顶点受骨骼影响的权重不同。 骨头数量少，在顶点附加一些骨头权重信息很容易。 权重信息保存在顶点，DirectX支持最大顶点的3个权重混合，各权重对应特定的矩阵。 在、12.1骨架动画的基础上，在DirectX中使用顶点混合，12.1.1顶点混合的概念，1 )设定世界变换矩阵。 顶点混合使用附加的世界变换矩阵。 矩阵类型： D3DTS_WORLDMATRIX(n )或D3DTS_WORLDn。 其中n为0到255，矩阵索引可以存储为一个字节。 m _ PD3d设备集传输(d3dts _ world matrix (0)，12.1骨架动画基础，DirectX使用顶点混合，12.1.1顶点混合概念，2 )指定权重数。 d3d device-setrenderstate (d3drs _ vertex blend，D3DVBF_2WEIGHTS )和DirectX最多支持三个权重(四个世界变换矩阵)进行顶点混合。 typedef enum _ d3dvertexblendflags d3dvbf _ disable=0，/关闭D3DVBF_1WEIGHTS=1，/1权重，两个矩阵D3DVBF_2WEIGHTS=2，/2权重，三个矩阵D3DVBF_3WEIGHTS=3 /3在4个权重矩阵D3DVBF_TWEENING=255，D3DRS_TWEENFACTOR中对两个点使用D3DVBF_0WEIGHTS=256/单个矩阵，权重为1.0D3DVERTEXBLENDFLAGS；12.1骨架动画的基础，在DirectX中使用顶点混合，12.1.1顶点混合概念，3 )顶点定义。 权重格式： D3DFVF_XYZB1、D3DFVF_XYZB2或D3DFVF_XYZB3。 中选择所需的墙类型。 顶点必须包含指定顶点混合因子的每个矩阵的权重信息。，# defined3dfvf _ blend vertex (D3 dfvf _ xy B3|D3 dfvf _ normal|D3 dfvf _ tex1) structblendvertex d3d x vector 3v； /位置FLOATblend1； /权重1浮点混合2； /权重2浮点混合3； /权重3D3DXVECTOR3n； /法线FLOATtu、tv /纹理坐标、12.1骨架动画基础、4 .索引顶点混合、12.1.1顶点混合概念、骨架系统复杂时，需要反复切换矩阵，效率低。 DirectX提供了一个矩阵作为索引方法。 正在使用“索引顶点混合”(IndexedVertexBlending )。 请注意，此处的索引是混合的索引，与顶点索引无关。 设备最多可以有255个矩阵，4个字节可以存储四个索引：m _ PD3d设备串行(d3DRS _ indexedvertexblendenable，TRUE )、12.1骨架动画骨架动画也使用关键帧来存储一系列关键帧状态数据，并使用这些数据计算关键帧中间的一些状态以实现平滑动画。 矩阵存储骨骼状态，但插值困难，通常使用缩放、旋转和移动变量进行插值。 保存运动数据的数据类型。 矢量：存储比例和移动量。 四元数：存储旋转量。12.1骨架动画基础、12.1.2运动插值、1 .向量线性插值、向量插值相对简单，插值方法可分为线性插值和二次曲线插值算法。V=Vn*t Vn 1*(1-t )，d3d x vector3* d3d XVI ec3 lerp (d3d x vector3*端口，CONSTD3DXVECTOR3*pV1，CONSTD3DXVECTOR3*pV2，FLOATs/插值系数t )；骨骼动画也是利用以往的二维动画那样的关键帧来实现的，由于一个模型的皮肤顶点数据量很大，因此无法记录每帧的皮肤顶点的坐标信息，因此我们存储较少数量的骨骼的每帧的顶点变化信息，在再生时将各骨骼分为多个部分、12.2刚体动画、12.2.1骨骼模型配置、1 .为什么使用骨骼动画、实际使用骨骼存储动画信息。 皮肤位置由骨头驱动，骨头运动是引起动物运动的关键。 动画数据只存储每个骨骼的运动信息。 动画设计师可以特别从事动画设计，并且可以使用运动捕捉和三维建模工具创建动画序列。骨骼动画思想简单，自然界大部分动物都有骨骼，身体毛皮肉依赖骨骼。 骨骼开始运动时，依赖骨骼的肉和骨骼一起运动。 在三维图形编程领域中，角色的身体由网格表示，网格由多个三角形构成，三角形由定点构成，为了在现实世界中模仿角色自身的运动，需要在角色网格中添加骨骼并确认它们的顶点与其骨骼连接如果、，每个骨骼都包含完整的坐标系，并且网格位于该坐标系下方，并且顶点作为局部坐标系存储，则在渲染时必须转换为世界坐标系。 骨骼包括变换矩阵，用于在将名称和顶点转换为数学模型时将其从本地空间转换为父节点空间。 那么，必须使子节点的所有顶点与该矩阵一致，将父节点乘以父节点的父节点，到达根节点。 最终，可以将模型中的所有顶点转换为世界空间。从，12.2刚体动画，12.2.1骨骼模型的构成，3 .骨骼的数学模型，MCM2=MTM2*MTM1，bone2向世界坐标系的变换矩阵为：其中，从bone1的坐标系向世界坐标系的变换矩阵为MTM1， 从bone2的坐标系到bone1的坐标系的变换矩阵为MTM2， MCM3=MTM3*MCM2、12.2刚体动画、12.2.1骨骼模型的构成、3 .骨骼的数学模型、12.2刚体动画、12.2.2动画信息、1 .动画序列、骨骼的状态由自己的变换矩阵决定， 为了实现骨骼动画，改变变换矩阵(通过两个关键帧之间的插值计算获得)并继续渲染。 每个关键帧都包含每个骨骼的状态信息，并且可以进行排列。 阵列元素包括状态信息(位移、缩放和旋转角度)和时间。 由于每个骨骼的状态信息是相对于父节点的信息，因此每个骨骼的运动信息可以单独存储，具体取决于实际帧数。 每个骨骼对应一个数组。12.2刚体动画、12.2.2动画信息、1 .动画序列、骨骼系统支持多个动画。 只要在播放时能够切换不同的动画序列即可。 对于DirectX :实现动画序列的接口是ID3DXAnimationSet。 单个骨架动画控制的界面是id3dxkeyfragmentpolator。 内置缩放、平移和旋转关键帧。 动画控制界面： ID3DXAnimationController。 负责骨骼、皮肤和动画信息的管理。 无法直接用于三角形渲染，因为、12.2刚性动画、12.2.2动画信息、2 .动画播放、状态信息相对于父节点。 必须计算骨骼的世界变换矩阵。 首先，根据动画序列中每个骨骼的相关帧信息来计算当前时间状态，该状态以向量和四元数形式被存储并变换为矩阵，然后需要使用这些矩阵来逐次更新所有骨骼节点的本地父节点空间变换矩阵。 Directx使用动画控制器实现从本地到父节点的空间变化，根据动画序列中各骨骼的关键帧信息更新骨骼相对变换矩阵，生成骨骼节点的世界变换矩阵(递归函数)，12.3外观， .总结(理论课)，本章主要介绍骨骼动画的基本原理。 骨骼动画的基础刚体动画蒙皮动画、测验(主题部分)、单项问题1 .通过以下选项理解顶点混合是正确的。 a .顶点混合是指结合几个顶点，减少三角形的面数b。 顶点混合是指结合几个矩阵来减少计算量c。 顶点混合是一个顶点经过多个不同的变换得到平均值d。 顶点混合是指对一个顶点进行一些不同的变换，以获得加权平均值。 2.DirectX的一个顶点最多支持多少权重？ ()在A.2B.8C.3D.2553.DirectX中使用索引顶点混合时，最多有多少权重和矩阵索引？ () a.4，4 b.4，3 c.3，4 d.3，255多选题4 .关于插值方法，以下说法错误。 a .二次曲线插值最好使用平滑的b .四元数线性插值，Q=Q1*w1 Q2*(1-W1)C个顶点的所有权重之和为1D .骨架动画中的插值求矩阵权重的平均混合矩阵，小测试(答案部分)，单选问题1 .下列选项a .顶点混合是指结合几个顶点，减少三角形的面数b。 顶点混合是指结合几个矩阵来减少计算量c。 顶点混合是一个顶点经过多个不同的变换得到平均值d。 顶点混合是指对一个顶点进行一些不同的变换，以获得加权平均值。 2.DirectX的一个顶点最多