Continuo descrevendo o algoritmo de animação do esqueleto conforme ele é implementado no Flame Steel Engine.
Como o algoritmo é o mais complexo de todos que implementei, podem aparecer erros nas notas sobre o processo de desenvolvimento. No artigo anterior sobre esse algoritmo, cometi um erro; o array de ossos é transferido para o shader para cada malha separadamente, e não para o modelo inteiro.
Hierarquia de nós
Para que o algoritmo funcione corretamente é necessário que o modelo contenha uma conexão entre os ossos entre si (gráfico). Vamos imaginar uma situação em que duas animações são reproduzidas simultaneamente – – pule e levante a mão direita. A animação de salto deve levantar o modelo ao longo do eixo Y, enquanto a animação de levantar o braço deve levar isso em consideração e subir com o modelo enquanto ele salta, caso contrário o braço permanecerá no lugar por conta própria.
Descreveremos a conexão dos nós para este caso – o corpo contém a mão. Ao elaborar o algoritmo, o gráfico ósseo será lido, todas as animações serão levadas em consideração com as conexões corretas. Na memória do modelo, o gráfico é armazenado separadamente de todas as animações, apenas para refletir a conectividade dos ossos do modelo.
Interpolação na CPU
No último artigo descrevi o princípio de renderização de animação esquelética – “matrizes de transformação são transferidas da CPU para o shader a cada quadro de renderização.”
Cada quadro de renderização é processado na CPU; para cada osso da malha, o mecanismo recebe a matriz de transformação final usando interpolação de posição, rotação e zoom. Durante a interpolação da matriz óssea final, uma passagem é feita através da árvore de nós para todas as animações de nós ativos, a matriz final é multiplicada pelas matrizes pai e, em seguida, enviada para renderização ao sombreador de vértice.
Os vetores são usados para interpolação de posição e a ampliação é usada para rotação, porque; eles são muito fáceis de interpolar (SLERP), ao contrário dos ângulos de Euler, e também são muito fáceis de representar como uma matriz de transformação.
Como simplificar a implementação
Para facilitar a depuração do vertex shader, adicionei uma simulação do vertex shader na CPU usando a macro FSGLOGLNEWAGERENDERER_CPU_BASED_VERTEX_MODS_ENABLED. O fabricante de placas de vídeo NVIDIA possui um utilitário para depurar código de shader Nsight, talvez ele também possa simplificar o desenvolvimento de algoritmos complexos de shader de vértices/pixels, mas nunca consegui testar sua funcionalidade. A simulação na CPU foi suficiente.
No próximo artigo pretendo descrever a mistura de múltiplas animações e preencher as lacunas restantes.
Fontes
https://www.youtube.com/watch?v= f3Cr8Yx3GGA
