动画

概览

一些挑战

  • 动作不可预测，如何realtime、如何对适配复杂的环境交互
  • 表情细节
  • 不同部位的动作如何融合

3D动画

DoF：Degree of freedom，自由度，刚体6个自由度，三维中的平移和旋转 3+3

几种实现方式：

  • 早期刚体动画：方块，连接处不自然
  • 顶点动画：可模拟布料、流体
  • Morph Animation（顶点影响权重，插值）：一般用于面部动作
  • Skinned Animation（蒙皮动画）：目前常用
  • 基于物理：布娃娃Ragdoll、布料、流体、反向动力IK，有定点如何自然运动

蒙皮动画

mesh、skeleton（分为Joint、Bone）、刷蒙皮（顶点绑定骨骼）、骨骼动画

骨骼可以拓展至衣服、外饰、面部，武器（可以插在手部joint，插槽的概念），但最好定义好基础骨骼

Root joint，一般在模型最底层的中间位置，方便高度等位置表达

数学基础-旋转

三维空间中的旋转可以通过三个轴的旋转叠加出来，欧拉角，一般用于编辑物体，但是

  • 当顺序不同时结果可能不同
  • 难插值
  • 难用于定轴旋转

四元数！

引入，复平面下的角度叠加可以用复数的相乘表示

群论定义在三维空间下的计算

定义了三个虚部 i、j、k，Q = a+b*i+c*j+d*k

将旋转优化为直接的矩阵计算

动画压缩

缩放、等不旋转等骨骼直接不存

利用关键帧插值，Catmull曲线，非常光滑插值很不错，四元数浮点数定点压缩

物理系统

要长脑子了，由于都是物理细节，所以决定跳过！

Actor Shape

  • 球体：球体、小型物体

  • 胶囊体：人物

  • 方块：

  • 凸包：

  • 三角面片：静态物体

  • Height Field：用于地形

物理材质

区别于PBR的光学特性，物理材质表示的是摩擦力、弹性等等

碰撞检测

AABB初筛，选出可能碰撞的物体，再细选BVH或sort and sweep(轴排序)

Minkowki Sum：太抽象了，大概是集合上定义了一个域，结果就是两个碰撞凸包形体的Minkowki和形成的多面体必过原点

碰撞处理

普通处理直接给力，容易起飞

拉格朗日约束，还是很抽象，通过一个个小冲量不断叠加求拉格朗日约束得到合适的反冲力

模拟的不稳定

不同显卡、不同检测条件，两台电脑对同样的输入模拟不同

角色控制

一个反物理系统

一般用胶囊形状，楼梯、斜坡、各种姿态碰撞盒的表示、和周围物体如何交互、摄像机位置等等都需要处理

布娃娃系统

利用关键骨骼挂ragdoll，但要设计正常的joint的约束，一般会物理效果加ragdoll一起用

布料

  • 利用骨骼，移动端常用

  • ragdoll，动力学模拟

  • mesh-based，物理解算，弹簧质点模型

    自穿插问题

粒子系统

渲染

透明物渲染问题，排序问题

声音

声音的采样、编码、压缩

声学渲染

多普勒效应模拟

空间感实现

回声实现

常用中间件：fmod、wwise