清源游民　gameogre@gmail.com
概述
動畫，總的來講，在計算機發展的各個階段，與藝術家們快速瀏覽一系列彼此稍微不同的圖片從而產生運動的幻覺的行為沒有什么不同。1872年，Eadweard Muybridge給奔跑的馬拍了一組連續的照片，從而證明了馬在奔跑時會四腳同時離地。這是一系列的圖片流可以產生運動幻覺的最早的文檔化的記錄。
現在在Ogre中，不必小題大作地裝配一些設備來創造這種運動幻覺了。只需要每幀少量地移動或變形場景中的數據，幻覺就產生了。它確實只是幻覺。ogre不跟蹤對象的速度，加速度，或是角色的胳膊是在抬起
或是叉著腰。ogre逐幀來處理位置與朝向。ogre能為你做的是幫你重新播放這些動畫。這些動畫可以是用離線工具制作的，或是運行時產生的，或僅是為了實現相機漫游而填充了一系列位置的曲線。
場景的每幀都會被重畫，兩幀之間沒有什么會被保存下來。ogre中的動畫僅僅是根據關于任意變量（通常
是時間）的函數，來定位與定向角色。每一幀，在ogre動畫系統的控制之下，場景中的實體與動畫被稍稍
移動或產生變形，然后場景被重畫。這種產生動畫的方式，與華納兄弟的動畫團隊做卡通動畫沒什么同。
一行畫24個卡通兔，彼此稍微不同，然后在1秒鐘的時間連續播放。
Ogre中的動畫類型
根據控制物體的不同方式分為兩種：基于關鍵幀的動畫，控制器。
抽象地來看，ogre中的動畫是相關tracks的集合。track是作為時間函數存儲的一組數據值。一對“track值”與"時間點“，構成了關鍵幀(keyframe)，更好的一種說法是，在時間軸線上對對象全部或部分的位置，朝向，縮放，進行采樣。根據動畫的類型，ogre支持好幾種關鍵幀。"關鍵幀”這個名稱來源于手工制作動畫的時代（像上面提到的制作卡通兔動畫），首席藝術家會給他的下級提供一組關鍵的幀。這些幀給出了場景中角色的位置，然后下級藝術家們根據這些畫出幀之間角色的位置。在ogre中，你就是首席藝術家，需要提供這些關鍵幀，ogre是你的下級，它幫你完成幀之間的過渡。
ogre中支持的track有下面這幾種類型（一個track中的所有關鍵幀必須有一致的類型）:
NumericAnimaitonTrack(NumericKeyFrame):
關鍵幀包含一個AnyNumeric類型的標量值。Any是ogre中定義的結構，和COM中的variant　類型一樣，允許數據類型的多態化。AnyNumeric限定了可能的數據類型只能是數字的(實數，整數)。
NodeAnimationTrack(TransformKeyFrame):
關鍵幀包含兩個3維向量，一個四元數，分別表示結點的位置，縮放與朝向。
VertexAnimationTrack(VertexMorphKeyFrame,VertexPoseKeyFrame):
關鍵幀包含或是引用在一個特定時間點上（在pose 動畫中）頂點位置和混合權重(VertexPoseKeyFrame)。
動畫狀態
程序與ogre中的動畫主要的交互是通過動畫狀態來完成的(animation state)。在建模工具中，可以為骨骼或頂點網格沿時間軸線定義多個動畫，導出時每個動畫都可以定義一個名字，通過這個名字來定位Entity中同的動畫。通過動畫狀態可以訪問動畫的許多屬性：長度，當前位置,動畫名，是否循環，有否有效，權重（用于混合動畫）。權重根據混合動畫的類型進行不同的處理。
混合權平均：
告訴ogre做這種混合時，所有權重之和為1。如果不是1，ogre會進行正規化處理，使得它們的總和為1。這種方式只對骨骼動畫有效，它也是默認的混合方式。
混合權累積：
ogre只是簡單地把所有引用權重的效果進行累加，不會再平衡。這種方式只對頂點動畫有效（pose, morph),用到骨骼動畫時也可以。
動畫狀態也是也給動畫“加時間”推動它向前變化的地方。基本上總是給一個時間增量，意味著從上次調用到現在增長了的時間。本質上，加一個時間增量與直接設定時間位置沒有什么不同。
骨骼動畫
骨骼動畫是最常用的動畫類型。網格(mesh)中的頂點被綁定到骨骼上，如同我們身體的肌肉綁定到骨上。
不同的是，計算機動畫中的“骨頭”不是真實存在的。它們用一些（無對應實體）變換來表示骨頭的位置，朝向與縮放，經常是用矩陣來表示。骨骼動畫的關鍵幀，僅是相對于骨骼恢復位置的偏移。它們被組合起來形成了沿著時間軸線上某一給定點的骨骼。
Ogre中的骨骼是有層次關系的，如腳骨與脛骨相連，脛骨又與膝蓋骨相連。在這種層次關系下，除了root外，每個骨頭都有父親。但并不限于只有一個root,這種層次關系僅僅是用來傳遞轉換(自上而下)。改變一根骨頭會影響它所有孩子的位置。反向的運動ogre不支持：當一個骨頭運動時，它不會影響父輩。
頂點綁定
頂點被綁定到骨骼時會指定一個權重，權重說明了骨頭運動對頂點的影響效果。典型的是把一個頂點綁
定到多個骨頭，賦于不同的權重。ogre僅支持每頂點四個骨頭，但每個骨頭可以與任意多個頂點關聯。
頂點動畫
與通過計算動畫骨骼，再根據骨骼位置計算頂點位置的動畫方式不同。頂點動畫直接對頂點進行動畫操作。它是資源密集型的解決方案，對于每個動畫位置都要轉送完整的頂點數據的拷貝。有時這種方式是維一的辦法，例如實現逼真的面部表情動畫。
頂點動畫在動畫track這個層次上被管理、操縱。這意味著我們可以對角色的頭，臉部分使用復雜的pose動畫，而角色的剩余部分使用相對簡單的morph動畫。但是不能對相同的頂點使用不同的動畫類型。頂點動畫在引用一組頂點集時，要么全部引用，要么一個也不引用。這意味著，在網格級別上來看，所有的共享幾何(shared geometry)構成了頂點動畫的頂點數據。在子網格級別上來看，所有子網格的頂點構成了頂點動畫的頂點數據。舉例來講，一個子網格的某些頂點參與morph動畫，而剩余頂點參與pose動畫，這種情況是不允許的。
變形動畫(Morph Animation)
變形動畫是兩種頂點動畫技術中最簡單最直觀的一種。實際的頂點位置做為"快照"被保存。這與前面說到
的卡通兔動畫的過程是一樣的。這種方法比較消耗資源，但是計算效率最高。關鍵之間數據通過插值得。
主要的缺點是不能混合多個變形動畫，因為他們保存的是頂點的絕對位置。當然，如果有兩個動畫，它們
影響的頂點沒有交集，那么確實可以對這兩個動畫進行混合。
姿勢動畫(Pose Animation)
模型的各種姿勢被保存在動畫tracks中。這些姿勢可以被混合來創建更復雜的動畫。頂點的位置是相對于
復原位置的偏移量，而不是頂點的絕對位置。而且只有變化的數據才被保存。因此，它不僅更靈活，而且
對資源使用也更高效。
pose動畫的關鍵幀引用一個或多個pose tracks，每個引用對姿勢有一個影響權重。權重決定了當pose被混合時每個頂點偏移對最終的頂點位置產生多大的影響。不必在每一幀都引用一個pose。在實踐中，pose混合會碰到一些限制：每個附加的pose需要更多的處理時間。
混合動畫
不能混合pose與morph動畫到一起，也不能混合多個morph動畫。
當混合骨骼動畫與頂點動畫時，ogre將首先計算/混合頂點動畫，然后應用骨骼變形到混合頂點上。
規范的pose與骨骼動畫混合的程序,會混合全身體的骨骼動畫與復雜的面部表情。例如，可以對角色的面部頂點使用pose動畫，而角色的剩余部分(包括頭)使用相對簡單的骨骼動畫。
混合兩個骨骼動畫對于動畫之間的切換是最有用的。例如角色可能在循環地執行"跑步"這個動畫，一會兒
他可能要停下來（執行"idle"動畫），那么這時需要對兩個動畫進行混合。
Morph與骨骼動畫的混合，對于給骨骼動畫的角色增加"外皮"網格變形是很合適的。例如,將一個衣服動畫與角色實際的骨骼運動動畫混合，這樣就避免了對衣服進行實時模擬的高額代價。
硬件vs軟件
應用硬件加速時最應該記住的是：硬件動畫網格數據不能被CPU使用。這相當重要！假如你依賴網格數據
進行別的計算(體積陰影計算，物理模擬），一旦頂點變形計算被移到GPU中，頂點就永遠消失了，不在代碼中使用了，假如需要變形之后的頂點數據，那么你還得用CPU進行與GPU同樣的計算！這確實也可以做到,告訴ogre做吧：　Entity::addSoftwareAnimationRequest()。
硬件加速的骨骼動畫與頂點動畫混合，會在頂點程序中執行混合。假如你剛才還沒有注意到上面曾經提到
過的執行順序的話，現在又有機會讓你意識到這點：先頂點，然后骨骼。這同樣也意味著，所有的動畫技術都應該是基于硬件加速的，不能讓硬件加速的骨骼動畫與基于軟件的頂點動畫混合。
使用GPU加速骨骼動畫時，應該考慮到：骨骼動畫算法的本質上要求，在計算每個頂點時，骨架中所有骨頭的數據必須都被提供。老舊的硬件僅僅支持24　bones或更少的skinning通道。這時應把mesh分為幾段，在多個通道中skin它們。ogre只會把submesh引用到的bones發送到skinning shader,而不是骨骼中所有的bones,這使得多個skinnig pass成為可能。
在CPU中對morph動畫頂點進行插值的主要優點是利用了GPU并行計算的本質。morph計算起來也不復雜，
主要的輸入是兩個頂點位置與一個插值因子，頂點程序產生插值后的頂點位置做為輸出。
pose動畫與morph類似，而且有與骨骼動畫類似的限制：它提供給程序的pose數目如何進行傳遞。
標簽點
標簽本身不是動畫的一部分，但它們常被用于聯結任意對象（例如武器）到存在的動畫模型上。標簽點
的概念比較簡單：它是骨架中一塊特殊的骨頭，它能在運行時，控制綁定對象的位置與朝向。不必事先
創建標簽點，可以在運動期attched一個可移動對象到骨架中一個命名的骨頭上。Entity有這樣一個方法：
attachObjectToBone();一旦物體被綁到骨頭上，它就會隨著標簽點移動。需要知道的是，對象并不是真正
地被attched到標簽點上。它被attched到用那個骨骼的Entity上。
動畫與控制器
兩者都是基于一個一維的變量來控制對象的狀態，把變量輸入一個函數產生輸出。對于動畫來說，輸入變量是時間，而對于控制器來說，輸入變量是任何你想要的東西。
動畫的特點：
通過插值函數計算給定時間點上track值來產生輸出，從而改變頂點位置。
動畫被認為是個封閉的系統：你設置輸入值，ogre 使用它來更新相關對象的屬性。
插值函數較為固定：要么線值，要么三次樣條插值。
動畫有ogre提供的許多工具的支持。
控制器的特點：
對于輸出的計算更為靈活，工作函數需要提供，因此有更多選擇。
控制器可以形成一個鏈，一個輸出可作為另一個輸入。
控制器自己不移動任何東西，對于輸出可以不做任何事情。ogre用控制器來驅動紋理動畫。
控制器自動逐幀更新，然而必須手工添加代碼使每幀的動畫向前變化。