你能从 gltf 文件中得到一个明确的骨架吗?

Can you get an explicit skeleton out of a gltf file?

出于调试目的,我想渲染蒙皮网格的骨架。然而,在 glTF 中,它们似乎是以一种非常抽象的方式定义的。也就是说,没有“骨架”,即一组由线连接的顶点。换句话说,这没有明确定义:

相反,“骨架”实际上是一组节点,仅指定将相关顶点的位置转换为关节位置的矩阵。

是否仍然可以提取关节的位置?也许通过反转 inverseBindmatrix 或类似的东西?

TL;DR 我有一个 gltf 模型,我想像在 blender 中一样渲染它的骨架。

我确定您不是在寻找“大部分”或“kinda-sorta”的答案,但确实存在一些复杂因素。

我将从基本策略开始:glTF 是一种 last-mile 格式,一种 GPU-ready 格式,旨在以最少的麻烦将数据泵入渲染 API。因此,glTF 对“艺术家资产交换”类型的功能没有同情心,这些功能对 end-user 客户来说毫无意义。在这种情况下,我们有这种哲学的牺牲品:骨头的长度。

骨骼的原点和方向是 well-known。它们是 glTF 场景层次结构中的(通常为空)节点,事实上,当皮肤与关节列表一起出现时,我们才知道它们算作“骨骼”,这表明哪些节点实际上是骨骼。作为 glTF 节点意味着骨骼与其父节点具有已知关系,以变换矩阵的形式,或者更可能以节点上的平移、旋转和缩放参数的形式。这为您提供了骨骼的起源和方向。它甚至可以是动画的,就像任何 glTF 节点都可以应用动画一样(但只有在使用 TRS 时,而不是矩阵)。

但是在 glTF 中不需要骨骼的长度。为什么不?因为为了快速渲染模型,需要骨骼对周围顶点的影响。这是通过 JOINTS_0WEIGHTS_0 访问器(顶点属性)完成的,因此每个顶点都知道哪些骨骼可以影响它,以及影响的程度。骨骼的“长度”对于艺术家来说是一个有用的可视化参数,但在顶点着色器中不需要计算皮肤的最终位置。给定的 3D 应用程序可能会使用骨骼长度来帮助计算或播种顶点关节权重,但一旦计算出这些权重,它们就可以 hand-tweaked 并更改,原始骨骼长度没有实际意义。

inverseBindMatrix 基本上保持绑定姿势。它是骨骼相对于根(不是父级)的原始 rest/bind 位置的倒数。以那个手臂骨为例,它有一些 non-zero +X 位置。但是当它以自己的静止位置坐在那里时,它应该对皮肤基本上没有影响,它不应该将皮肤从原来的位置拉得更远+X。手臂骨骼远离模型原点的事实使其想要将其他顶点拉得更远,而 inverseBindMatrix 就是为了 un-do 这种效果。因此,当骨骼处于静止状态(处于绑定姿势)时,骨骼及其 inverseBindMatrix 将相互完美抵消。随着骨骼开始远离该姿势,它开始施加影响。

值得一提的是,Blender glTF 导入器有一些花哨的恶作剧可以在导入 glTF 时 best-effort 猜测骨骼长度。但它也导入了原始顶点权重,因此,骨骼长度只是为了美工的视觉效果,对皮肤没有影响。