CSharpGL(50)使用Assimp載入骨骼動畫

在（http://ogldev.atspace.co.uk/www/tutorial38/tutorial38.html）介紹了C++用Asismp庫載入骨骼動畫的原理和流程。

在（http://wiki.jikexueyuan.com/project/modern-opengl-tutorial/tutorial45.html）是其中文版譯文。

本文用CSharpGL藉助Assimp庫實現載入和渲染骨骼動畫的功能。

下載

CSharpGL已在GitHub開源，歡迎對OpenGL有興趣的同學加入（https://github.com/bitzhuwei/CSharpGL

在.NET下使用Assimp

三維模型解析庫Assimp本身是用C++編寫的，所幸有一個C#的封裝（https://github.com/assimp/assimp-net）。使用此封裝即可直接在CSharpGL中呼叫Assimp了。

將Assimp32.dll、Assimp64.dll和AssimpNet.dll都放到專案所在目錄下，在Reference中新增對AssimpNet.dll的引用即可。

渲染骨骼動畫

Assimp載入模型後得到的資料結構如下：

1 public sealed class Scene
2 {
3     public
 
 Animation[] Animations { get; }
4     public Material[] Materials { get; }
5     public Mesh[] Meshes { get; }
6     public Node RootNode { get; }
7 }

按我的理解，其中的RootNode就是骨骼的根結點。整個骨骼構成一個樹結構。每個結點都包含一個mat4 Transform矩陣，用於描述自己相對於父結點的方位變化。子結點代表的骨骼，其絕對方位由根結點的Transform逐步地乘到自己的Transform來得到。“絕對方位”指的就是在Model Space中的方位。

如圖所示，紅色的小方塊描述了骨骼所在的絕對位置（這裡的骨骼對應人體的關節）。從紅到白漸變的線條描述了骨骼之間的父子關係，紅色一端為父結點，白色一端為子結點。兩腳之間的那個紅色小方塊，就是根結點RootNode。用半透明方式渲染的兩臂水平擺放的，就是模型的預設位置。

上圖這個模型，只有一個“拿起燈左右檢視”的動作（Animation）。其他模型可能有多個動作，它們構成一個數組（Assimp.Animation[]）。每個Animation都指定了這個模型的所有骨骼在所有關鍵幀上的Transform值。這樣，通過按時間順序依次經歷各個關鍵幀（更準確地說，是在2個相鄰的關鍵幀之間插值），就可以得到骨骼在各個時刻的Transform。再讓模型的頂點依附於骨骼而動，就實現了骨骼動畫。

模型上的一個頂點，要記錄自己都依附於哪幾個骨骼，自己對這幾個骨骼依附的權重分別是多少（權重之和為1）。然後，就可以從預設的初始位置（用半透明方式渲染的兩臂水平擺放的那個位置）變換到骨骼要求的位置。

頂點的這一變換過程我還沒弄明白。這裡需要的Offset Matrix到底是什麼。據我查資料，外加計算，Offset Matrix就是那個讓骨骼結點變換到絕對方位的矩陣的逆矩陣。但是總覺得有點想不通的地方，確不知道是哪裡。

 （暫留空白，來日補充。） 

總結

骨骼動畫的原理網上有很多介紹了。我還沒有透徹理解，所以不對本文的原理部分負責。