DirectX9.0c SDK学习笔记（一）

      Direct9.0c SDK中提供了一个叫DXviewer的*.x格式文件查看器的源码，代码给出了基于DXUT框架的模型显示接口使用方法，

对于我想编写一个动作捕捉的上位程序是大有助益的。

 

     

      我的想法是基于这个显示框架，实现实时导入经过四元数运算修改骨骼动画之后的*.x文件。而这就需要研究*.x模型文件的骨骼

动画部分的数据格式，经过查找资料，详细解释如下：

      

骨骼在.X文件里面用模板Frame来定义。

看看带骨骼的.X文件，一般的结构是:

Frame Frame1

{

 FrameTransformMatrix

 {

 }

 Mesh Mesh1

 {

 }

}

      FrameTransformMatrix 表示了骨骼相对模型中心的变化矩阵，假如我们人的中心位置是在躯体的中心（大概是胃的位置),手臂的骨骼离那个位置是有一些偏移的，这个矩阵就是用来计算这个偏移信息的。

Mesh1是表示附属在Frame1上的模型顶点信息。比如我们手臂的骨头动了，附在上面的皮肤和肉都要动，在3D里面这些是用三角形来表示的。因此Mesh1表示Frame1影响到得顶点的信息。

要想产生动画, 光有骨骼还不行，必须得有描述这些骨骼在某一时候如何运动的信息。在.X文件里面，这些运动信息用模板AnimationSet来描述。

AnimationSet walk

{

 Animation Animation1

 {

 {Frame1}

 AnimationKey

 {

 }

 }

 

 Animation Animation2

 {

 {Frame2}

 AnimationKey

 {

 }

 }

}

    以上是AnimationSet一般结构。要想产生walk（走路）的动作，要让脚动，有时候手也要动。Animation就记录了运动的骨骼的信息。在这个动作里面，走路要动的骨骼是Frame1，和Frame2。

    那么怎么知道Animation里面骨骼在某个时候怎么运动呢？这些信息就放在AnimationKey里面。下面是AnimationKey的一个实例

AnimationKey AnimationKey1

{

   4;

   6;

   0;16;0.881635,-0.111735,0.458514,0.000000,0.114895,0.993153,0.021101,0.000000,-0.457732,0.034078,0.888437,0.000000,-0.303751,9.349454,-0.603032,1.000000;;,

   160;16;0.881635,-0.112752,0.458265,0.000000,0.114895,0.993104,0.023303,0.000000,-0.457733,0.032108,0.888510,0.000000,-0.304559,9.352407,-0.603871,1.000000;;,

   320;16;0.881635,-0.113764,0.458015,0.000000,0.114896,0.993050,0.025496,0.000000,-0.457733,0.030146,0.888579,0.000000,-0.305481,9.355353,-0.604827,1.000000;;,

   480;16;0.881635,-0.114774,0.457763,0.000000,0.114896,0.992992,0.027686,0.000000,-0.457733,0.028186,0.888643,0.000000,-0.306449,9.358295,-0.605831,1.000000;;,

   640;16;0.881634,-0.115785,0.457509,0.000000,0.114896,0.992928,0.029878,0.000000,-0.457733,0.026225,0.888703,0.000000,-0.307393,9.361239,-0.606811,1.000000;;,

   800;16;0.881634,-0.116798,0.457252,0.000000,0.114897,0.992859,0.032076,0.000000,-0.457733,0.024258,0.888759,0.000000,-0.308247,9.364190,-0.607697,1.000000;;,

}

    4表示变化信息是矩阵(0:旋转,1:平移,2:缩放) 6表示下面有6个关键帧。第一个关键帧中的0:表示起始时间，16表示矩阵是4*4的，接下来就是变化矩阵的信息了。

    这里就有问题了，我们只知道时间点0, 160, 320, 480, 640, 800处的变化信息，那么在100或是200的时间点上骨骼怎么运动呢?这就需要对关键帧进行线性插值。比如时间t1处变化矩阵是mat1, 时间t2处变化矩阵是mat2, 当t1<=t<t2时，mat = mat1+(mat2-mat1)*t/(t2-t1)。把100代入到上面的公式用AnimationKey1数据表示：mat=mat1+(mat2-mat1)*100/160, mat1,mat2是已知的，所以就可以得到mat。

就这样，walk这个动作的所有信息就可以表示了。

 

    以上讲的骨骼(Frame)只包含了一个受影响的Mesh的顶点信息，这样的话，一个顶点只能受一块骨头影响，这样明显不符合实际情况（比如人的上臂和下臂过渡区得皮肤，明显要同时受到上臂骨骼和下臂骨骼的影响）。

如果一个顶点只受一个骨骼影响，比较明显的情况就是在两块骨头的过渡区间会产生撕裂现象。蒙皮动画就是为解决这个问题而产生的。下面是对蒙皮信息的定义:

SkinWeights

{

     "Bip01_L_Clavicle";

     2;

     150,

     3512;

     0.303157,

     0.601147;

     1.253361,-0.000002,0.254069,0.000000,-0.218659,-0.223923,1.078679,0.000000,0.058231,-1.440720,-0.287275,0.000000,-8.131670,62.204407,-2.611076,1.000000;;

}

SkinWeights

{

     "Bip01_Neck";

     2;

     150,

     2100;

     0.696843,

     0.601147;

     1.253361,-0.000002,0.254069,0.000000,-0.218659,-0.223923,1.078679,0.000000,0.058231,-1.440720,-0.287275,0.000000,-8.131670,62.204407,-2.611076,1.000000;;

}

    第一个蒙皮该信息表示 索引值为2,150号的顶点受到骨骼Bip01_L_Clavicle的影响，影响的权重是0.303157,0.601147; 这里解释一下权重的概念。DX9最多支持一个顶点受到4个骨骼影响，

假设一个顶点受到4个骨骼影响，骨骼对应的矩阵分别是mat1,mat2,mat3,mat4. 权重是w1,w2,w3,w4。那个最终顶点变换矩阵就是mat1*w1+mat2*w2+mat3*w3+mat4*w4。必须满足w1+w2+w3+w4=1

由上面的信息看出 150号顶点只受到Bip01_L_Clavicle，Bip01_Neck两个骨骼的影响(应为0.303157+0.696843=1).至于最后一个变换矩阵，还需下一步具体研究。