基于OpenGL的角色动画实现

我的本科毕设做的是一个BVH文件解析，角色关节也是一个多叉树，层次变换树。孩子节点依赖于结点的变换。上图中的角色以躯干Torso为根节点，脖子和头属于一个子树；左右手臂、左右腿分别属于四个子树，所以上图是一个五叉层次变换树。尤其强调的是手臂支持三个维度的运动，所以需要需要增加x，y，z的三层虚节点。右手臂的子树为：

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

骨架建模：多层变换树的构建

1.  SkelArc是骨架分支类，其内部有一个SkelNode
2.  SkelNode为骨架结点类， 其内部有一个Shape元素 用来渲染结点的图形样式，其内部还有一个vector<SkelArc*>。即一个结点的下面又可以添加多个分支。

基于SkelArc和SkelNode可以构建一个层次树。

程序中humanskeleton::buildSkeleton 函数用来创建骨架。

Skeleton体系中定义了NodeVisitor和ArcVisitor的虚基类，通过访问器模式修改层次树的数据。

关键帧驱动器：骨架动画的实现

虚基类Framer，主要保存骨架的各个分支的旋转角度，update函数表示更新帧数据，FKramer表示前向动力学，IKFramer表示逆向动力学。

FKFramer::update(std::map<std::string, double> & angles) 函数根据时间对关键帧数据进行插值处理，将插值结果存储到angles中传出。angles中保存SkelArc名字到旋转角度的映射。

人物角色定义：骨架+帧驱动器

Animation类内部的Actor是角色类，其内部包含了三个数据成员：    

• Skeleton* skeleton_;  骨架系统
• Framer* framer_;  帧驱动器
• angles_t angles_;  骨架分支的角度映射表

Animation类中定义两个SkelArc的访问器：

• ActorInitializer： 初始化骨架各个分支的旋转角度
• ActorUpdater：更新骨架分支的旋转角度

最后说明一下Animation和Actor的关系，Animation可以对应多个Actor，本文代码一个Animation里面添加了两个Actor，每个Actor包含一个Skeleton和一个Framer。

代码下载

参考

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/