COLLADA：逆绑定姿势在错误的空间中？

Question

我正在编写自己的COLLADA导入器。我已经做了很多工作，加载网格和材质等。但是在动画方面，特别是关节旋转方面遇到了问题。

我用于蒙皮网格的公式非常简单：

weighted;
for (i = 0; i < joint_influences; i++)
{
    weighted += 
        joint[joint_index[i]]->parent->local_matrix * 
        joint[joint_index[i]]->local_matrix * 
        skin->inverse_bind_pose[joint_index[i]] * 
        position * 
        skin->weight[j];
}
position = weighted;

就文献而言，这是正确的公式。现在，COLLADA为关节指定了两种旋转类型：本地和全局。您必须将旋转连接在一起，以获取关节的本地变换。

COLLADA文档没有区分关节的本地旋转和全局旋转。但在我看到的大多数模型中，旋转可以具有rotate（全局）或jointOrient（本地）的id。

当我忽略全局旋转，仅使用本地旋转时，我会得到模型的绑定姿势。但是，当我将全局旋转添加到关节的本地变换中时，奇怪的事情开始发生。

这是不使用全局旋转的情况：

这是使用全局旋转的效果：

在这两个截图中，我使用线条来绘制骨架，但在第一个截图中，它是不可见的，因为关节在网格内部。在第二个截图中，顶点分散无序!

为了比较，这才是第二个截图应该呈现的样子:

虽然不易看出，但第二张截图中可以看到关节处于正确的位置。

但现在有个奇怪的事情。如果我忽略COLLADA指定的反向绑定姿势，而是采用关节父级本地变换的逆乘以关节本地变换的方法，我得到以下结果：

在这张截图中，我正在从每个顶点绘制一条线到具有影响力的关节。我得到绑定姿势并不奇怪，因为公式现在变为：

world_matrix * inverse_world_matrix * position * weight

但这让我怀疑 COLLADA 的反向绑定姿势处于错误的空间。

所以我的问题是：COLLADA 指定其反向绑定姿势处于什么空间？如何将反向绑定姿势转换到我需要的空间？

- knight666

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你有读过 COLLADA 1.4.1 规范中的“在 COLLADA 中绑定骨架”一节吗？你的公式似乎有误。 - jterrace

Answer 1

我开始通过将我的值与我从Assimp（一个开源的模型加载器）读取的值进行比较。在代码中单步调试时，我查看了它们构建绑定矩阵及其逆绑定矩阵的位置。

最终，我来到了 SceneAnimator :: GetBoneMatrices ，其中包含以下内容：

<code>// Bone matrices transform from mesh coordinates in bind pose to mesh coordinates in skinned pose
// Therefore the formula is offsetMatrix * currentGlobalTransform * inverseCurrentMeshTransform
for( size_t a = 0; a < mesh->mNumBones; ++a)
{
    const aiBone* bone = mesh->mBones[a];
    const aiMatrix4x4& currentGlobalTransform
        = GetGlobalTransform( mBoneNodesByName[ bone->mName.data ]);
    mTransforms[a] = globalInverseMeshTransform * currentGlobalTransform * bone->mOffsetMatrix;
}
</code>

globalInverseMeshTransform 始终是单位矩阵，因为网格没有进行任何转换。currentGlobalTransform 是绑定矩阵，即关节父级的本地矩阵与关节本地矩阵连接起来得到的结果。mOffsetMatrix 是反向绑定矩阵，直接来自皮肤。

我将这些矩阵的值与我的值进行了比较（是的，我在观察窗口中进行了比较），它们完全相同，可能会有0.0001%的差异，但这是不重要的。 那么为什么Assimp的版本可以工作，而我的版本却不能，即使公式是相同的？

这是我得到的结果：

当Assimp最终将这些矩阵上传到蒙皮着色器时，它们执行以下操作：

helper->piEffect->SetMatrixTransposeArray( "gBoneMatrix", (D3DXMATRIX*)matrices, 60);

等等，他们上传的时候是“转置”的？这不能这么简单吧。不可能。 没错。

我还做错了其他事情：在应用蒙皮矩阵之前，我将坐标转换为正确的系统（厘米到米）。这会导致完全扭曲的模型，因为矩阵是针对原始坐标系设计的。

未来的谷歌搜索者：

- 按接收顺序读取所有节点变换（旋转、平移、缩放等）。 - 将它们连接到关节的本地矩阵上。 - 取关节的父级并将其与局部矩阵相乘。 - 将其存储为绑定矩阵。 - 读取皮肤信息。 - 存储关节的逆绑定姿势矩阵。 - 存储每个顶点的关节权重。 - 将绑定矩阵与逆绑定姿势矩阵相乘，并进行转置，称之为蒙皮矩阵。 - 将蒙皮矩阵与位置乘以关节权重，并加入到加权位置中。 - 使用加权位置进行渲染。

完成！

- knight666

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老问题，但非常有帮助！非常感谢！ - Jas

Answer 2

BTW，如果您在加载矩阵时转置它们而不是在最后转置矩阵（这在动画时可能会有问题），则要以不同的方式执行乘法（您上面使用的方法似乎是在使用 OpenGL 友好矩阵时使用 DirectX 中的蒙皮 - 因此需要转置）。在DirectX中，当它们从文件加载时，我对矩阵进行转置，然后我使用以下方法（在下面的示例中，为简单起见，我仅应用绑定姿势）：XMMATRIX l_oWorldMatrix = XMMatrixMultiply(l_oBindPose, in_oParentWorldMatrix); XMMATRIX l_oMatrixPallette = XMMatrixMultiply(l_oInverseBindPose, l_oWorldMatrix); XMMATRIX l_oFinalMatrix = XMMatrixMultiply(l_oBindShapeMatrix, l_oMatrixPallette);

- WTH