骨骼动画的基本原理【注：自撰技术文档】

最近有人问我怎样实现骨骼动画，于是我就想起了我以前写的这篇文章，贴上来给大家看看。

一、文章编写目的写这篇文章，是给程序员看的。

目的在于给程序员介绍骨骼动画的原理、数据结构和程序实现的粗略方法。

骨骼动画的应用面很多，主要用在3D角色动画，不过现在也很多人用于2D动画。

下面的内容不会直接的把程序列出，只会阐述原理，关键的步骤是使用矩阵做坐标系变换。

原理明白之后，不管2D或者3D应该都能自己编写。

二、什么是骨骼动画传统的动画，一般是对一个物体对象进行位移、旋转、缩放、变形，然后把关键帧的信息记录下来，在播放的时候按照关键帧时间对物体对象进行位移、旋转、缩放、变形，并在关键帧与关键帧之间做插值运算。

骨骼动画的特点是，需要做动画的物体对象本身不记录位移、旋转、缩放、变形信息，而是通过了第三方的“骨骼”物体记录动画信息，然后物体对象本身只记录受到骨骼物体影响的权重。

在播放的时候，通过骨骼物体的关键帧和物体对象记录的权重，让动画重现。

三、骨骼动画的好处相对于传统动画，骨骼动画似乎多了2个记录：骨骼物体和权重。

按道理来说，这种骨骼动画的资源容量和运行效率应该不如传统的动画，那为什么还要做骨骼动画呢？好处有以下几点：1、骨骼动画是影响到顶点级别的动画，而且可以多根骨骼根据权重影响同一个顶点，不论是2D或者3D使用，都可以让动画做得更丰富。

2、做到了对象和动画分离，我们只需要记录了物体对于骨骼的蒙皮权重，就可以单独的去制作骨骼的动画，在保证蒙皮信息和骨骼信息一致的情况下，还可以多个物体之间共享动画。

3、相对于2D的逐帧动画大大的节省资源容量。

4、3D角色动画离不开骨骼动画。

更多内容，请访问Unity3D技术社区【狗刨学习网】四、美术层面理解骨骼动画由于骨骼动画一般是由美术人员，更准确的是由动画师来制作的，所以相对于程序员来说，美术人员接触的机会比较多。

这篇文章是给程序员看的，不过在从数据级别操作骨骼动画之前，最好还是先了解一下美术层面制作骨骼动画的方法。

动设计中的角色骨骼动与变形技术在动画设计中，角色骨骼动与变形技术是非常重要的一种技术手段。

它通过对角色的骨架进行调整来实现角色的自然动作和变形，大大提升了动画的逼真度和表现力。

本文将详细介绍角色骨骼动与变形技术的原理和应用。

一、角色骨骼动与变形技术的原理在传统的动画制作中，角色的动作和变形是由动画师一帧一帧绘制完成的，耗时费力。

而角色骨骼动与变形技术则能够通过数学模型和计算机算法实现角色的动作和变形，极大地减少了制作成本和时间。

角色骨骼动与变形技术的原理主要基于以下几个要素：1. 骨骼结构：角色的骨骼结构是由一系列的骨骼节点构成的，每个节点有自己的位置和旋转信息。

这些节点组成了一个层级结构，根据节点之间的连接关系形成一个骨架。

2. 权重绑定：角色的骨骼与角色模型的各个顶点进行关联，通过权重绑定的方式确定每个顶点受到哪些骨骼的影响，进而确定顶点的运动方式。

3. 动画关键帧：角色的动作是通过关键帧的方式描述的，每个关键帧包含了角色在某个时间点上的位置和姿态信息。

4. 插值计算：通过对关键帧之间的插值计算，可以得到每一帧的角色位置和姿态信息，进而实现动画的平滑过渡。

角色骨骼动与变形技术在动画制作中有着广泛的应用，下面将介绍其中的几个方面。

1. 角色动作制作角色动作制作是角色骨骼动与变形技术的主要应用之一。

通过设置关键帧和插值计算，动画师可以制作出各种各样的角色动画，包括行走、跳跃、奔跑等各种动作。

同时，还可以通过改变骨骼节点的位置和旋转来制作更加复杂的动作，如角色的挥动手臂、转动腰部等。

2. 角色变形角色的变形是角色骨骼动与变形技术的另一个重要应用领域。

通过调整角色骨骼节点的位置和旋转，可以实现角色的各种变形效果，如人物的拉伸、收缩、扭曲等。

这为角色的表现力提供了更多可能性。

3. 特殊效果制作角色骨骼动与变形技术还可以用于制作各种特殊效果，如爆炸、变身等。

通过调整角色的骨骼节点，可以高效地制作出各种精彩的特效，增加动画的视觉冲击力和观赏性。

⾻骼动画具体解释近期，再次研究其⾻骼动画，发现这篇⽂章讲的相当不错，通俗易懂，⾮常好的学习资源。

⾻骼蒙⽪动画(Skinned Mesh)的原理解析（⼀）⼀）3D模型动画基本原理和分类3D模型动画的基本原理是让模型中各顶点的位置随时间变化。

主要种类有Morph动画，关节动画和⾻骼蒙⽪动画(Skinned Mesh)。

从动画数据的⾓度来说，三者⼀般都採⽤关键帧技术，即仅仅给出关键帧的数据，其它帧的数据使⽤插值得到。

但因为这三种技术的不同，关键帧的数据是不⼀样的。

Morph（渐变，变形）动画是直接指定动画每⼀帧的顶点位置，其动画关键中存储的是Mesh全部顶点在关键帧相应时刻的位置。

关节动画的模型不是⼀个总体的Mesh,⽽是分成⾮常多部分(Mesh)，通过⼀个⽗⼦层次结构将这些分散的Mesh组织在⼀起，⽗Mesh带动其下⼦Mesh的运动，各Mesh中的顶点坐标定义在⾃⼰的坐标系中，这样各个Mesh是作为⼀个总体參与运动的。

动画帧中设置各⼦Mesh相对于其⽗Mesh的变换（主要是旋转，当然也可包含移动和缩放），通过⼦到⽗，⼀级级的变换累加（当然从技术上，假设是矩阵操作是累乘）得到该Mesh在整个动画模型所在的坐标空间中的变换（从本⽂的视⾓来说就是世界坐标系了，下同），从⽽确定每⼀个Mesh在世界坐标系中的位置和⽅向，然后以Mesh为单位渲染就可以。

关节动画的问题是，各部分Mesh中的顶点是固定在其Mesh坐标系中的，这样在两个Mesh结合处就可能产⽣裂缝。

第三类就是⾻骼蒙⽪动画即Skinned Mesh了，⾻骼蒙⽪动画的出现攻克了关节动画的裂缝问题，并且效果很酷，发明这个算法的⼈⼀定是个天才，由于Skinned Mesh的原理简单的难以置信，⽽效果却那么好。

⾻骼动画的基本原理可概括为：在⾻骼控制下，通过顶点混合动态计算蒙⽪⽹格的顶点，⽽⾻骼的运动相对于其⽗⾻骼，并由动画关键帧数据驱动。

⼀个⾻骼动画通常包含⾻骼层次结构数据，⽹格(Mesh)数据，⽹格蒙⽪数据(skin info)和⾻骼的动画(关键帧)数据。

本文由ｓｈｉｌｘｆｌｙ贡献 ｄｏｃ１。

骨骼动画的基本原理 Ｔｕｅｓｄａｙ，　Ａｕｇｕｓｔ　３１，　２０１０　Ｂｙ　Ｌｉｘｉｎｇ　Ｓｈｉ 一、３ＤＳ　ＭＡＸ　建模软件的骨骼动画制作过程　首先，在　３ＤＳ　ＭＡＸ　中绘制角色的网格模型，然后，创建角色的脊椎关节。

一般是　在角色模型的背部曲线上依次单击鼠标，　创建出一根根骨骼。

　先创建的骨骼为随后创建　的骨骼的父骨骼，而后者为前者的子骨骼，如此形成一条具有父子层次关系的骨骼链。

　用同样的方法，可建立更多的骨骼链。

单击“Ｓｅｌｅｃｔ　ａｎｄ　Ｌｉｎｋ”工具按钮，将各条骨骼　链连接在一起，建立起角色的完整骨骼架构。

　接着，进行曲面与骨骼的绑定。

选择某部分的角色曲面，利用“Ａｄｄ”按钮添加该　曲面的各个骨骼。

　单击“Ｄｕｍｍｙ”命令按钮，在骨骼位置上创建虚拟物体，即控制手柄，这样就可　以利用这个控制手柄对骨骼进行旋转，从而测试出角色动画的效果。

　从以上　３ＤＳ　ＭＡＸ　建模软件中骨骼动画制作的基本流程可以了解到，骨骼和蒙皮顶　点的关系、　骨骼之间的父子关系的构成方法以及如何利用骨骼的运动来带动蒙皮顶点的　运动。

　二、．Ｘ　文件中骨骼动画的存储方式与　Ｄｉｒｅｃｔ３Ｄ　对模型的控制原理 ｙ　ｚ　ｘ　关节点１　（骨骼１的坐标系）　机器手网格　骨骼１　（骨骼２的坐标系）　骨骼２　（骨骼３的坐标系）　关节点２ （世界坐标系） 皮　肤　网　格　、　关　节　点　、　骨　骼　以　及　相　关　坐　标　系 关节点３ 骨骼３ 如　３　个部分。

　次在上　、前　和手　的　Ｍｅｓｈ　部选定骨骼，形成　中的　３　条骨骼。

　中，骨　骼　１　是骨骼　２　的父骨骼，骨骼　２　是骨骼　３　的父骨骼。

　角色网格的　一个顶点　有一个　部坐标，这　顶点　部坐标构成．Ｘ　文件的　Ｍｅｓｈ　对　的　。

　在角色网格中　点击鼠标，　为角色网格　置一系　的骨骼。

　鼠标的首次点击位置 １　，　上角　顶　的坐标系为世界坐标系。