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Skinned Mesh 原理解析和一个最简单的实现示例 作者：n5 Email: happyfirecn@ Blog: /n5 2008-10 月 Histroy: Version:1.02 Date:2010-1-1 修改了一些错误（用删除线标出 ），补充了一些材料， ps: 本文以后只维护 CSDN blog 上的版本，请转载者保留原始链 接:/n5/archive/2008/10/19/3105872.aspx Version:1.01 Date:2008-11-01 修改了一些不精确的用语 Version:1.00 Date:2008-10-19 讲述骨骼动画的资料很多，但大部分都是针对 DX8 或 DX9 的 SkinnedMesh 进行讲 解。我觉得对于骨骼动画初学者增加了不必要的负担，还没有理解骨骼动画的实质就已被 DX 复杂的架构搞得晕头转向了。这篇文章把注意力集中在骨骼动画的基本组成结构和原理 上，并实现了一个最简单纯手工的自定义骨骼动画例子帮助理解（使用最简单的 OpenGL 指 令，甚至没有使用矩阵）。这篇文章在我学习理解骨骼动画的过程中逐步完善，是对这个技 术的理解总结，属于学习笔记。学习过程中参考了很多资料，其中给我启发最大的是 Frank Luna 写的 ”Skinned Mesh Character Animation with Direct3D 9.0c ” 。由于本人自身也是初 学者，所以错误和不精确的地方在所难免，欢迎指正和讨论，请发邮件到 happyfirecn@ 或加入3DGameStudy 邮件列表：/3dgamestudymaillist 。 另外文本不涉及任何高级骨骼动画技术，也不涉及 DX 架构的 SkinnedMesh 技术和硬件加 速，但本文中会引用 SkinnedMesh 中的约定俗成的名词，如 Transform Matrix ，Bone Offset Matrix 等。 一） 3D 模型动画基本原理和分类 3D 模型动画的基本原理是让模型中各顶点的位置随时间变化。主要种类有 Morph 动 画，关节动画和骨骼蒙皮动画 (Skinned Mesh) 。从动画数据的角度来说，三者一般都采用 关键帧技术，即只给出关键帧的数据，其他帧的数据使用插值得到。但由于这三种技术的不 同，关键帧的数据是不一样的。 Morph （渐变，变形）动画是直接指定动画每一帧的顶点位置，其动画关键中存储的 是 Mesh 所有顶点在关键帧对应时刻的位置。 关节动画的模型不是一个整体的 Mesh, 而是分成很多部分 (Mesh) ，通过一个父子层 次结构将这些分散的 Mesh 组织在一起，父 Mesh 带动其下子 Mesh 的运动，各 Mesh 中 的顶点坐标定义在自己的坐标系中，这样各个 Mesh 是作为一个整体参与运动的。动画帧 中设置各子 Mesh 相对于其父 Mesh 的变换（主要是旋转，当然也可包括移动和缩放），通 过子到父，一级级的变换累加（当然从技术上，如果是矩阵操作是累乘）得到该 Mesh 在 整个动画模型所在的坐标空间中的变换（从本文的视角来说就是世界坐标系了，下同），从 而确定每个 Mesh 在世界坐标系中的位置和方向，然后以 Mesh 为单位渲染即可。关节动 画的问题是，各部分 Mesh 中的顶点是固定在其 Mesh 坐标系中的，这样在两个 Mesh 结 合处就可能产生裂缝。 第三类就是骨骼蒙皮动画即 Skinned Mesh 了，骨骼蒙皮动画的出现解决了关节动画的 裂缝问题，而且效果非常酷，发明这个算法的人一定是个天才，因为 Skinned Mesh 的原理 简单的难以置信，而效果却那么好。骨骼动画的基本原理可概括为：在骨骼控制下，通过顶 点混合动态计算蒙皮网格的顶