如何使用 assimp 在 C++ 中旋转蒙皮模型的骨骼？

Posted 2023-03-23

【中文标题】如何使用 assimp 在 C++ 中旋转蒙皮模型的骨骼？

【英文标题】：How to rotate a skinned model's bones in c++ using assimp?

【发布时间】：2015-05-24 21:53:14

【问题描述】：

我可以使用 assimp 通过在关键帧之间进行插值来加载蒙皮模型的动画。现在，我一直在尝试从用户定义的变换矩阵中定向或定位骨骼，而不仅仅是从动画文件中加载它。例如，将手臂旋转一定角度，该角度将由用户指定。我将模型加载为绑定姿势：

void recursion(aiNode* gNode)

 std::string gNodeName(gNode->mName.data);
 if(boneMapping.find(gNodeName) != boneMapping.end())
 
  //if node corresponds to a bone,
  Matrix4f boneMatrix = IdentityMatrix;
  aiNode* tempNode = gNode;
     //find combined transform of a bone
     while(tempNode != NULL)
     
        Matrix4f NodeMatrix(tempNode->mTransformation);
        boneMatrix =  NodeMatrix * boneMatrix;
        tempNode = tempNode->mParent;
     

     pBoneData[boneId].FinalTransform = GlobalInverseTransform * boneMatrix * pBoneData[boneId].OffsetMatrix;
  
 for(int i = 0; i < gNode->mNumChildren; i++)
  //repeat this process for child nodes
    recursion(gNode->mChildren[i]);
 

为了使用变换矩阵定位模型的其中一个网格，我尝试搜索与网格的父骨骼对应的骨骼名称，然后将其节点矩阵替换为所需的矩阵。然而，这根本不起作用，因为它在不同的网格上使骨骼变形。

右侧的模型处于 T 姿势，我打算通过将颈部骨骼旋转 45 度角来修改它，但它保持不变，并且腿部变形，如左侧模型所示。因此，任何指向现有文章或答案的链接都可能非常有用。

【问题讨论】：

'boneId' 是骨骼的 boneIndex，如果有人想知道的话

运气好吗？如果有效，请将问题标记为已回答。

【参考方案1】：

我认为这一行中乘法矩阵的顺序是错误的：

boneMatrix =  NodeMatrix * boneMatrix;

应该是：

boneMatrix = boneMatrix * NodeMatrix;

在 OpenGL 中，乘法的顺序是相反的。

虽然我觉得这种方法不合适：

while(tempNode != NULL)

    Matrix4f NodeMatrix(tempNode->mTransformation);
    boneMatrix =  NodeMatrix * boneMatrix;
    tempNode = tempNode->mParent;

您将局部变换乘以骨骼空间中的骨骼矩阵，而不是世界空间中的骨骼矩阵。这就是你的角色出现变形的原因。

我使用 assimp 和 OpenGL 为我的动画项目解决了这个问题。我使用了一种稍微不同的方法，将所有 assimp 信息保存到我自己的数据结构中。 （骨骼和骨头）。从你的代码和你使用的数据结构来看，我猜你的代码是基于这个tutorial。

这是我使用的代码，我相信你可以用它来与你的实现进行比较：

glm::mat4 getParentTransform()

    if (this->parent)
        return parent->globalTransform;
    else 
        return glm::mat4(1.0f);


void updateSkeleton(Bone* bone = NULL)
 
    bone->globalTransform =  bone->getParentTransform() // This retrieve the transformation one level above in the tree
    * bone->transform //bone->transform is the assimp matrix assimp_node->mTransformation
    * bone->localTransform;  //this is your T * R matrix

    bone->finalTransform = inverseGlobal // which is scene->mRootNode->mTransformation from assimp
        * bone->globalTransform  //defined above
        * bone->boneOffset;  //which is ai_mesh->mBones[i]->mOffsetMatrix


    for (int i = 0; i < bone->children.size(); i++) 
        updateSkeleton (&bone->children[i]);
    

编辑：

对于从 Assimp 到 glm 的矩阵转换，我使用了这个函数：

inline glm::mat4 aiMatrix4x4ToGlm(const aiMatrix4x4* from)

    glm::mat4 to;


    to[0][0] = (GLfloat)from->a1; to[0][1] = (GLfloat)from->b1;  to[0][2] = (GLfloat)from->c1; to[0][3] = (GLfloat)from->d1;
    to[1][0] = (GLfloat)from->a2; to[1][1] = (GLfloat)from->b2;  to[1][2] = (GLfloat)from->c2; to[1][3] = (GLfloat)from->d2;
    to[2][0] = (GLfloat)from->a3; to[2][1] = (GLfloat)from->b3;  to[2][2] = (GLfloat)from->c3; to[2][3] = (GLfloat)from->d3;
    to[3][0] = (GLfloat)from->a4; to[3][1] = (GLfloat)from->b4;  to[3][2] = (GLfloat)from->c4; to[3][3] = (GLfloat)from->d4;

    return to;

希望对你有帮助。

【讨论】：

感谢您的回复。是的，我遵循了您上面提到的教程，它使用了与您类似的方法。但是 assimp 矩阵是行主矩阵，而 opengl 使用列主矩阵。您是否在两者之间进行了转换以生成相同类型的所有矩阵？

是的，我做到了，我将编辑我的答案，添加来自 assimp 的转换矩阵，以便您进行比较

只是为了确定，您已将 node->mTranformation 更改为 glm::mat4 对吗？

是的，为了使用 glm，我转换了 assimp 矩阵。尽管您使用相同的方法将矩阵转换为 Matrix4f

另外，它不会将骨骼从当前的“骨骼”转换到层次结构的底部。例如，如果“骨骼”位于根骨骼附近，它不会转换层次结构中位于其下方的所有骨骼吗？