基於OpenGL的角色動畫實現

我的本科畢設做的是一個BVH檔案解析，角色關節也是一個多叉樹，層次變換樹。孩子節點依賴於結點的變換。中的角色以軀幹Torso為根節點，脖子和頭屬於一個子樹；左右手臂、左右腿分別屬於四個子樹，所以是一個五叉層次變換樹。尤其強調的是手臂支援三個維度運動，所以需要需要增加x，y，z的三層虛節點。右手臂的子樹為：

Torso/RShoulderX / RShoulderY/RShoulderZ
(RUpperArm) / RLowerArm

骨架建模：多層變換樹的構建

1.  SkelArc是骨架分支類，其內部有一個SkelNode
2.  SkelNode為骨架結點類， 其內部有一個Shape元素 用來渲染結點的圖形樣式，其內部還有一個vector<SkelArc*>。即一個結點的下面又可以添加多個分支。

基於SkelArc和SkelNode可以構建一個層次樹。

程式中humanskeleton::buildSkeleton 函數用來建立骨架。

Skeleton體系中定義了NodeVisitor和ArcVisitor的虛基類，通過訪問器模式修改層次樹的資料。

主要畫面格磁碟機：骨架動畫的實現

虛基類Framer，主要儲存骨架的各個分支的旋轉角度，update函數表示更新幀資料，FKramer表示前向動力學，IKFramer表示逆向動力學。

FKFramer::update(std::map<std::string, double> & angles) 函數根據時間對主要畫面格資料進行插值處理，將插值結果儲存到angles中傳出。angles中儲存SkelArc名字到旋轉角度的映射。

人物角色定義：骨架+幀磁碟機

Animation類內部的Actor是角色類，其內部包含了三個資料成員：    

• Skeleton* skeleton_;  骨架系統
• Framer* framer_;  幀磁碟機
• angles_t angles_;  骨架分支的角度映射表

Animation類中定義兩個SkelArc的訪問器：

• ActorInitializer： 初始化骨架各個分支的旋轉角度
• ActorUpdater：更新骨架分支的旋轉角度

最後說明一下Animation和Actor的關係，Animation可以對應多個Actor，本文代碼一個Animation裡面添加了兩個Actor，每個Actor包含一個Skeleton和一個Framer。

代碼下載

參考

1，Computer
Animation http://dgraves.org/coursework/cs266

2，Human Motion Simulation Philip Yen, Spring 1998

http://www.nbb.cornell.edu/neurobio/land/OldStudentProjects/cs490-97to98/yen/