226

Глава 7

Создание данных костей

Яне хочу бить мертвую лошадь, поэтому я упомяну только те части данных,

окоторых я не рассказывал ранее. Кроме положения и ориентации кости степень разрешения вращения определяет, насколько ваш меш сохраняет свою начальную форму со временем. Чем меньше значение степени разрешения, тем сильнее может искажаться тело. Чем больше разрешение, тем тело становится устойчивее к искажениям.

Ярасскажу о степени разрешения немного позже; а пока, я хочу поговорить о других вещах, таких как вычисление начальной ориентации, размера ограничивающего параллелепипеда каждой кости, локальных точек, формирующих углы ограничивающего параллелепипеда, коэффициента restitution и векторов родительского смещения.

Вы уже читали практически обо всех этих переменных, но я ничего не говорил

овычислении размера ограничивающего параллелепипеда и начальной ориентации каждой кости. Я начну с вычисления ориентации.

Помните, давно, в разделе "Расположение и ориентация твердых тел", я сказал, что можно использовать кватернион для ориентации твердого тела? Если в качестве источника кукольных костей вы используете иерархию фреймов, вам необходимо перейти от матрицы преобразования к кватерниону. Как же это сделать?

Здесь приходит на помощь D3DX! Используя комбинированную матрицу преобразования фрейма, вы можете вызвать функцию D3DXQuatemionRotationMatrix, которая преобразует матрицу в кватернион! Например, у вас есть указатель на фрейм D3DXFRAME_EX pFrame. Для создания кватерниона вы можете использовать следующий код:

//pFrarae = указатель на фрейм

//quatOrientation = результирующий кватернион D3DXQuaternionRotationMatrix(&quatOrientation, \

&m_Frame->matCombined); D3DXQuaternionInverse(&quatOrientation, &quatOrientation);

Вы заметите, что при преобразовании матрицы в кватернион я добавил вызов функции D3DXQuaternionInverse, которая обращает кватернион. Причиной является то, что кватернионы используют правостороннюю систему координат. Т. к. Direct3D (и мы вместе с ним) использует левостороннюю систему координат, кватернион должен быть соответственно преобразован (обращен).

После того как вы получили начальную ориентацию, с которой можете работать, вы можете вычислить размеры ограничивающего параллелепипеда кости; создайте набор точек, представляющих углы ограничивающего параллелепипеда и точки соединения (точки, присоединяющие кость к родителю); установите массу и коэффи-

Созданиекукольнойанимации

циент ограничения; создайте обратный тензор инерции. Исходный код, о котором я говорю, находится в функции cRagdoll::Create. Пожалуйста, проконсультируйтесь с подробно комментированным исходным кодом, чтобы увидеть, как устанавливаются соответствующие данные при создании кукольных костей.

А пока что позвольте мне объяснить, как вычислять размеры ограничивающих параллелепипедов.

Вычисление ограничивающего параллелепипеда кости

Для создания класса кости твердого тела, представляющего каждую кость, сначала необходимо получить обратную матрицу преобразования кости, используя функцию скелетного меша ID3DXSkinInfo::GetBoneOffsetMatrix. Эта обратная матрица преобразования кости ориентирует вершины скелетного меша относительно центра меша (в противоположность центру фрейма).

Помните, в главе 4 я объяснял, как должны быть расположены вершины скелетного меша относительно центра меша, чтобы они корректно вращались относительно центра кости? Весь процесс преобразования вершин заключается в наложении обратной матрицы преобразования с последующим поворотом кости и наложении преобразования перемещения, скомбинированного с родительским преобразованием фрейма.

После того как вы получили обратную матрицу преобразования кости, необходимо перебирать все вершины, присоединенные к ней. При этом каждую перебираемую вершину необходимо преобразовывать, используя обратное преобразование кости. Используя координаты только что преобразованной вершины, вы можете вычислить расширение ограничивающего параллелепипеда (который, в конце концов, будет содержать все вершины и точки соединения костей).

Функция cRagdoll::GetBoundBoxSize вычисляет ограничивающий параллелепипед. В качестве ее параметров задаются указатель на структуру фрейма (который представляет собой кость) и два вектора, содержащие размер ограничивающего параллелепипеда и смещение его центра относительно точки присоединения к родительской кости.

void cRagdoll::GetBoundingBoxSize(D3DXFRAME_EX *pFrame, D3DXVECTOR3 *vecSize,

D3DXVECTOR3 *vecJointOffset)

{

228

Глава 7

Ярасскажу о векторах размера и смещения немного позже. А пока, поместите

вначале функции GetBoundingBoxSize код, создающий и очищающий пару векторов, которые будут содержать координаты расширений твердого тела и в последствии будут использованы для создания восьми угловых точек твердого тела.

//Установить минимальные и максимальные координаты по умолчанию D3DXVECTOR3 vecMin = D3DXVECTOR3(0.0f, 0.0f, 0.0f);

D3DXVECTOR3 vecMax = D3DXVECTOR3(0.0f, 0.0f, 0.0f);

Первой задачей GetBoundingBoxSize является поиск кости, имеющей такое же имя, как и заданный фрейм. Эта кость, точнее интерфейс объекта кости скелетного меша (ID3DXSkinInfo), делает запрос о вершинах, присоединенных к ней.

// Обрабатывать вершины кости, если кость задана if(pFrame->Name) {

//Получить указатель на интерфейс ID3DXSkinInfo ID3DXSkinInfo *pSkin = pMesh->pSkinInfo;

//Найти кость с таким же именем, как и у фрейма DWORD BoneNum = -1;

for(DWORD i=0;i<pSkin->GetNumBones();i++) { if(!strcmp(pSkin->GetBoneName(i), pFrame->Name)) { BoneNum = i;

break;

}

}

// Обработать вершины, если кость была найдена if(BoneNum != -1) {

После того как вы обнаружили ID3DXSkinInfo для интересующей кости, вы можете сделать ей запрос о количестве присоединенных к ней вершин и создать массивы DWORD и вещественных чисел для хранения индексов вершин и их весов.

// Получить количество присоединенных вершин

DWORD NumVertices = pSkin->GetNumBoneInfluences(BoneNum); if(NumVertices) {

// Получить влияния костей

DWORD *Vertices = new DWORD[NumVertices]; float *Weights = new float[NumVertices];

pSkin->GetBoneInfluence(BoneNum, Vertices, Weights);

Созданиекукольнойанимации

После того как вы получили индексы вершин, хранящиеся в буфере Vertices (который вы заполняете с помощью функции GetBoneInfluence), вы можете начать просматривать вершины, преобразовывать их с помощью обратного преобразования кости и использовать преобразованные вершины для вычисления размера ограничивающего параллелепипеда.

// Получить тип данных вершин

DWORD Stride = D3DXGetFVFVertexSize( \ pMesh->MeshData.pMesh->GetFVF());

// Получить обратную матрицу преобразования смещения кости D3DXMATRIX *matInvBone = \

pSkin->GetBoneOffsetMatrix(BoneNum);

//Заблокировать буфер вершин и просмотреть все вершины,

//присоединенные к кости

char *pVertices; pMesh->MeshData.pMesh->LockVertexBuffer( \

D3DLOCK_READONLY, (void**)&pVertices); for(i=0;i<NumVertices;i++) {

// Получить указатель на координаты вершин D3DXVECTOR3 *vecPtr = \

D3DXVECTOR3*)(pVertices+Vertices[i]*Stride);

// Преобразовать вершины на преобразование смещения кости D3DXVECTOR3 vecPos;

D3DXVec3TransformCoord(&vecPos, vecPtr, matInvBone);

// Получить минимальные/максимальные значения vecMin.x = min(vecMin.x, vecPos.x);

vecMin.y = min(vecMin.y, vecPos.y); vecMin.z = min(vecMin.z, vecPos.z);

vecMax.x = max(vecMax.x, vecPos.x); vecMax.y = max(vecMax.y, vecPos.y); vecMax.z = max(vecMax.z, vecPos.z);

}

pMesh->MeshData.pMesh->UnlockVertexBuffer();

// Освободить ресурсы delete [] Vertices; delete [] Weights;

}

}

}

В конце выполнения этого кусочка кода в созданных в начале функции векторах (vecMin и vecMax) будут храниться размеры ограничивающего параллелепипеда. Массив индексов вершин освобождается (как и весов вершин), и обработка продолжается нахождением точек присоединения кости к родителю и потомкам.

230

Глава7

// Учесть точки присоединения потомков в размерах if(pFrame->pFrameFirstChild) {

//Получить обратное преобразование кости для расположения

//дочерних соединений

D3DXMATRIX matInvFrame;

D3DXMatrixInverse(&matInvFrame,NULL,&pFrame->matCombined); // Перебрать все дочерние фреймы, присоединенные к текущему D3DXFRAME_EX *pFrameChild = \

D3DXFRAME_EX*)pFrame->pFrameFirstChild; while(pFrameChild) {

//Получить координаты вершины фрейма и преобразовать их D3DXVECTOR3 vecPos;

vecPos = D3DXVECTOR3(pFrameChild->matCombined._41, pFrameChild->matCombined._42, pFrameChild->matCombined._43);

D3DXVec3TransformCoord(&vecPos, &vecPos, &matInvFrame);

//Получить минимальные/максимальные значения

vecMin.x = min(vecMin.x, vecPos.x); vecMin.y = min(vecMin.y, vecPos.y); vecMin.z = min(vecMin.z, vecPos.z);

vecMax.x = max(vecMax.x, vecPos.x); vecMax.y = max(vecMax.y, vecPos.y); vecMax.z = max(vecMax.z, vecPos.z);

// Перейти к следующей дочерней кости

pFrameChild = (D3DXFRAME_EX*)pFrameChild->pFrameSibling;

}

}

Обычно для учета точек соединения берутся координаты присоединенной кости в мировом пространстве и преобразуются на обратную матрицу кости. После чего полученные координаты сравниваются с координатами, хранящимися в векторах vecMin и vecMax.

Теперь вы можете закончить функцию, сохранив размер параллелепипеда. Если его размер слишком мал, то он устанавливается в минимальное значение (при помощи макросаMINIMUM_BONE_SIZE,который устанавливает в 1.0)

//Установить размер ограничивающего параллелепипеда vecSize->x = (float)fabs(vecMax.x - vecMin.x); vecSize->y = (float)fabs(vecMax.y - vecMin.y); vecSize->z = (float)fabs(vecMax.z - vecMin.z);

//Убедиться, что каждая кость имеет минимальный размер if(vecSize->x < MINIMUM_BONE_SIZE) {

vecSize->x = MINIMUM_BONE_SIZE;

vecMax.x = MINIMUM_BONE_SIZE*0.5f;

}