理解glTF jointMatrix

Question

我阅读了 glTF github tutorial 中的皮肤部分，但未能理解 jointMatrix 的工作原理。

教程中定义为

jointMatrix(j) =
  globalTransformOfNodeThatTheMeshIsAttachedTo^-1 *
  globalTransformOfJointNode(j) *
  inverseBindMatrixForJoint(j);

我对 globalTransform 和取消感到困惑。在我看来，jointMatrix 类似于

jointMatrix(j) =
  jointSpaceToModelSpace(j) *
  jointTransform(j) *
  modelSpaceToJointSpace(j);

并且在顶点着色器中

// assume 'joint' is a matrix computed from weighted aggregation of all jointMatrix(j)
vertex_world_space = model-view-proj * joint * vertex_model_space;

我的问题是

为什么 jointMatrix 是这样定义的？
我的版本有什么问题？

Answer 1

要记住的一件事是顶点着色器是在蒙皮网格节点的上下文中执行的，而不是骨架根或关节。这意味着模型视图矩阵可能处于“无意义”的位置：这个蒙皮节点可能已经进行了变换，但它不会受此影响，因为它的所有顶点都由关节控制。如果蒙皮节点不是根节点，glTF 验证器甚至会发出警告，因为这个原因，因为应用于蒙皮本身的变换是空操作。

因此，皮肤中任何特定顶点所需的步骤是：

撤消皮肤的世界到节点转换（如果有）。
应用关节的世界到关节转换。
取消关节的“静止”位置。

这三个步骤与您在教程中列出的三个步骤相对应。

说说第三个吧。每个关节都有一个“休息”位置。例如，手臂骨骼可能静止在皮肤原始形状（绑定姿势）的左臂中，而腿骨可能位于右腿中。这些骨骼不位于原点，它们散布在模型周围。但是我们不希望它们在静止位置时拉动顶点，例如，手臂骨骼可能在原点的上方和左侧，但在静止时不应将任何顶点拉动到左上方。

所以每个关节都有一个“反向绑定矩阵”，可以消除关节在其自身静止位置自然产生的影响。当关节移动时，它会相对于其自身的静止位置移动，而该增量（步骤 2 和步骤 3 之间的差异）将应用于目标顶点。

如果皮肤本身试图移动，则什么也不会发生。这样的变换在教程着色器的末尾应用于 u_modelViewMatrix，并且在步骤 1 中应用了该变换的逆，因此它们相互抵消。如果您想移动整个蒙皮网格，当然正确的方法是重新定位整个骨架，而不是蒙皮节点。移动根关节会在步骤 2 中对网格中的所有顶点应用新的变换。

理解glTF jointMatrix

Understand glTF jointMatrix

skeletal-animation

gltf