关于 骨骼动画之理解蒙皮算法

把三维骨骼顶点联系至骨骼的位置的过程，称为蒙皮。

蒙皮用的网格是通过顶点联系上骨骼，每个顶点可以绑定一个或者多个骨骼（一般最多允许4根骨骼）。若某顶点只绑定至一根骨骼，它就会完全跟随该骨骼移动。若绑定至多个骨骼，该顶点的位置就等于把它逐一绑定绑定个别骨骼，在通过权重加权平均。

能把网格顶点从原来位置（绑定姿势）变换至骨骼的当前姿势的矩阵称为蒙皮矩阵。

蒙皮矩阵不是基变更变换（change of basis）。

基的变更：把物体从一个坐标系转换到另外一个坐标系的过程，明显，蒙皮矩阵并不是基的变更。

蒙皮矩阵把顶点变形至新位置，顶点在变换前后都在模型变换空间中。

求蒙皮矩阵时的一个诀窍是：顶点绑定到关节的位置时，在该关节空间中是不变的（其实变的只是骨骼，所以才叫骨骼动画）。具体可以参考以下从《游戏引擎架构》书籍的截图：







通俗点一点理解就是：模型加载到内存中的位置是在模型空间中的坐标（并不是其绑定的骨骼坐标系下）在做骨骼动画时，动的其实是骨骼，而绑定到该骨骼的顶点会跟随骨骼做动画，所以顶点相对于骨骼位置是不变的（在关节空间下是不变的，变的只是骨骼的位置），因此可以利用这个特性，求出蒙皮矩阵。

一．骨骼文件

在skeleton文件中，保存着骨骼的绑定姿势下的骨骼坐标和骨骼动画数据，应该会有以下类似数据：



在第一部分数据中，骨骼的绑定数据中的position/rotation/scale都是相对于父骨骼的坐标，在读取数据后，需要求出绑定姿势的世界坐标变换；第二部分表示骨骼之间的父子关系；第三部分是具体的骨骼动画，其中的position是在父空间下，rotation/scale都是相对于节点自己的坐标系下。

一．软件蒙皮算法流程

1. 应用动画

2. 蒙皮应用

2.1 计算蒙皮矩阵：根据以上的计算公式：New V = Bind V * BindMatrixInverse * C BindMatrix；附上Ogre的蒙皮矩阵算法： 



以上矩阵就是Ogre计算从绑定姿势下转换到当前姿势下的变换矩