[前言：在Ogre的Facial Demo中采用了頂點(diǎn)動畫(確切點(diǎn)說是Pose Animation)讓面部產(chǎn)生面部表情及發(fā)音動畫，本文簡單介紹了頂點(diǎn)動畫的概念，并結(jié)合Facial Demo，探討如何實(shí)現(xiàn)Pose Animation。]


         頂點(diǎn)動畫是直接使用頂點(diǎn)讓網(wǎng)格(mesh)產(chǎn)生動畫的一種方式。每一組動作在頂點(diǎn)動畫中對應(yīng)一個(gè)頂點(diǎn)數(shù)據(jù)實(shí)體。頂點(diǎn)動畫被存儲在.mesh文件中，因?yàn)樗c網(wǎng)格的頂點(diǎn)緊密相連。實(shí)際上，頂點(diǎn)動畫分為兩種子類型。

1、Morph Animation(變形動畫)

         變形動畫依靠在每個(gè)關(guān)鍵幀中及其之間保存和插入頂點(diǎn)絕對位置的快照(snapshot)。當(dāng)骨骼動畫不能恰當(dāng)處理動畫對象時(shí)，變形動畫會比較有用。在分物體必須從根本改變動畫部分的結(jié)構(gòu)和形狀時(shí)，骨骼動畫就不適合了。

由于絕對位置數(shù)據(jù)的使用，不可能在同樣的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)中混合多于一個(gè)的變形動畫；如果你想使用動畫混合，你應(yīng)該使用骨骼動畫，因?yàn)樗行?。如果你激活了在同一個(gè)頂點(diǎn)數(shù)據(jù)中包含的多個(gè)動畫，只有最后一個(gè)有效。也就是說動畫狀態(tài)的"weight"選項(xiàng)不能被用于變形動畫。

變形動畫與骨骼動畫能夠組合應(yīng)用(參考 Ogre Manual 8.3.3 Combining Skeletal and Vertex Animation)。同時(shí)，變形動畫也能在使用頂點(diǎn)渲染器(shader)的硬件中實(shí)現(xiàn)(參考Ogre Manual Morph Animation in Vertex Programs)

2、Pose Animation(姿態(tài)動畫)

          姿態(tài)動畫允許將多個(gè)潛在地不同效果等級的頂點(diǎn)姿態(tài)(vertex poses)混合成最終的頂點(diǎn)狀態(tài)。該動畫通常用于面部動畫，在這種動畫中每一個(gè)面部表情被作為一個(gè)獨(dú)立的動畫，我們可以將一個(gè)表情混合在另外一個(gè)上，如果每個(gè)姿態(tài)只影響面部的一部分，也可以組合所有的表情。

         為了產(chǎn)生姿態(tài)動畫，需要引用預(yù)先包含在mesh中的一套動作集，這些動作集采用與源頂點(diǎn)的偏移量來表示。但是并不要求每一個(gè)頂點(diǎn)都有偏移量，當(dāng)用軟件處理這些數(shù)據(jù)時(shí)，沒有偏移量的頂點(diǎn)會被忽略掉。如果用硬件處理的話，沒有偏移量的頂點(diǎn)會自動被填充為0。

          一旦定義好了姿態(tài)，你就可以在動畫中引用他們。每一個(gè)姿態(tài)動畫跡(pose animation track)對應(yīng)著一個(gè)單獨(dú)的幾何數(shù)據(jù)集合(或者是與物體網(wǎng)格對應(yīng)的，或者是其中一個(gè)子網(wǎng)格的)，在動畫中的每個(gè)關(guān)鍵幀可以引用一個(gè)或多個(gè)姿態(tài)(pose)，且每一個(gè)有其相應(yīng)的影響值(influence)。你能定義許多關(guān)鍵幀，使用多種姿態(tài)的混合，從而產(chǎn)生多個(gè)部位協(xié)調(diào)運(yùn)動的動畫。

         應(yīng)該小心多個(gè)姿態(tài)同時(shí)應(yīng)用的情況。當(dāng)在硬件中處理姿態(tài)動畫的時(shí)候(參考Ogre Manual Pose Animation in Vertex Programs)，每個(gè)激活的動作都需要額外的頂點(diǎn)緩沖器加入到渲染器(shader)中，如果采用軟件來處理動畫，你處理的激活姿態(tài)越多消耗的時(shí)間也就越長。也就是說，在一個(gè)關(guān)鍵幀中如果有兩個(gè)姿態(tài)，在下一幀中也有兩個(gè)，那么在它們過渡之間實(shí)際上就有4個(gè)激活的關(guān)鍵幀。

         你可以綜合應(yīng)用姿態(tài)動畫和骨骼動畫，參考 Ogre Manual 8.3.3 Combining Skeletal and Vertex Animation，你也可以采用硬件加速那些混合頂點(diǎn)渲染器(shader)的應(yīng)用程序(參考Ogre Manual Pose Animation in Vertex Programs)。

3、Pose Animation xml結(jié)構(gòu)

<mesh>

         <submeshes>

                   <submesh material="子網(wǎng)格材質(zhì)" ...>

                            <faces count="面數(shù)">

                                     <face ... />

                            </faces>

                            <geometry vertexcount="頂點(diǎn)數(shù)">

                                     <vertexbuffer ...>         // 頂點(diǎn)緩沖器內(nèi)容

                                               <vertex>

                                                        <position 頂點(diǎn)位置>

                                                        <normal 頂點(diǎn)法向量>

                                                        <texcoord 紋理坐標(biāo)>

                                               </vertex>

                   </submesh>

         </submeshes>

         <submeshnames>         // 主要是為pose和animation提供索引號

                   <submeshname name="子網(wǎng)格的名字" index="子網(wǎng)格的索引號(從0開始)">

         </submeshnames>

         <poses> // 這些參數(shù)主要是對手調(diào)動畫有效

                   <pose target="submesh or mesh" index="對應(yīng)哪個(gè)網(wǎng)格的姿態(tài)" name="姿態(tài)的名字">

                            <poseoffset index="頂點(diǎn)索引" x y z相對偏移量 />

                   </pose>

         </poses>

         <animations>        // 下面這些動畫對于自動播放動畫有效

                   <animation name="動畫名字" length="幀長度">

                            <tracks>         // 動畫跡

                                     <track target="submesh or mesh" index="姿態(tài)索引號" type="動畫類型，這里是pose">

                                               <keyframes> // 關(guān)鍵幀

                                                        <keyframe time="時(shí)間">

                                                                 <poseref poseindex="pose索引" influence="影響值[0-1]" />

                                                        </keyframe>

                                               </keyframes>

                                     <track>

                            </tracks>

                   </animation>

         </animations>

</mesh>
4、如何實(shí)現(xiàn)

4.1 建模工具對Pose Animation的支持

         Facial Demo中所用的頭部模型是由SoftImage授權(quán)使用的XSI面部動畫模型，不是所有的導(dǎo)出工具都支持Pose Animation，目前有 SoftImage XSI 5.0 Exporter v1.2.3、oFusion Pro for 3ds max、Maya Ogre導(dǎo)出器支持。

4.2 關(guān)鍵頂點(diǎn)的尋找

         通過分析xml中的poseoffset偏移量，可以看到許多非常小的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是由模型導(dǎo)出工具產(chǎn)生的，其實(shí)它們完全可以被忽略掉。通過實(shí)驗(yàn)，我將原來604個(gè)頂點(diǎn)的poseoffset數(shù)據(jù)減少為75個(gè)，而且效果和原來相差不大，說明這75個(gè)poseoffset對應(yīng)的頂點(diǎn)是該動畫的關(guān)鍵頂點(diǎn)。

4.3 在程序中如何讀取Pose Animation

         下面是包括在場景創(chuàng)建函數(shù)createScene中創(chuàng)建動畫的代碼：

       // 載入包含pose animation的mesh

       MeshPtr mesh = MeshManager::getSingleton().load("aaa.mesh", ResourceGroupManager::DEFAULT_RESOURCE_GROUP_NAME);

       // 創(chuàng)建動畫將其命名為smile，并將長度初始化為0

       Animation* anim = mesh->createAnimation("smile", 0);

       // 創(chuàng)建頂點(diǎn)動畫跡，這里只有針對索引值為0的Pose動畫，故第一個(gè)參數(shù)為1[1]

       // 這些動畫pose被定義在<poses>標(biāo)簽中

       VertexAnimationTrack* track = anim->createVertexTrack(1, VAT_POSE); 

       // 創(chuàng)建手動動畫，并將關(guān)鍵幀起始位置置為0

       manualKeyFrame = track->createVertexPoseKeyFrame(0);

       // 創(chuàng)建手動動畫所用到的poses引用，并初始化為0

       manualKeyFrame->addPoseReference(0, 0.0f);

       // 創(chuàng)建物體（這里是Dr. Bunsen的頭像）

        Entity* head = mSceneMgr->createEntity("Head1", "aaa.mesh");

       // 從mesh中得到名為action的動畫參數(shù)（在<animations>標(biāo)簽中定義）

       actionAnimState = head->getAnimationState("action");

       // 是否允許自動播放該動畫

       actionAnimState->setEnabled(true);

       // 獲取先前從mesh文件中得到的動畫smile，并將關(guān)鍵幀起始位置置為0

       manualAnimState = head->getAnimationState("smile");

       manualAnimState->setTimePosition(0);
下面在是每一幀渲染開始都會調(diào)用的frameStarted函數(shù)中自動播放動畫代碼：

       // 根據(jù)自上一幀以來所消耗的秒數(shù)來修改調(diào)整關(guān)鍵幀位置

       actionAnimState->addTime(evt.timeSinceLastFrame);

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[1] Ogre API指出createVertexTrack第一個(gè)參數(shù)的含義為： Handle to give the track,  used for accessing the track later. Must be unique within this Animation, and is used to
 identify the target. For example when applied to a Mesh, the handle must reference the
 index of the geometry being modified; 0 for the shared geometry, and 1+ for SubMesh 
geometry with the same index-1.