前言

最近业务中用到Ogre做基于3D关键点虚拟角色骨骼驱动，但是遇到两个问题：

• 身体、头、眼睛、衣服等mesh的骨骼是分开的，但是骨骼结构都是一样的，需要设置共享骨骼
• 驱动的时候可以直接修改骨骼旋转量，或者将旋转量存到动画帧里面去，后者会根据播放时间间隔自动插帧

国际惯例，参考博客：

Ogre3D 实现角色换装

【Ogre-windows】旋转矩阵及位置解析

Ogre 换装系统 shareSkeletonInstanceWith

代码实现

下面分别包括：共享骨骼、关节驱动、动画帧驱动、遇到的坑

其中关节驱动和动画帧驱动方法所创建的运动为左小腿伸直弯曲，再伸直弯曲，再回到伸直弯曲，如此反复。

共享骨骼

核心函数是shareSkeletonInstanceWith，能够指定将谁的骨骼共享给谁

但是需要注意，共享与被共享的骨骼具有同样的拓扑结构，不然会报错。

如果想强制共享，那就需要使用_notifySkeleton，官方描述如下：

Internal notification, used to tell the Mesh which Skeleton to use without loading it. 
@remarks
This is only here for unusual situation where you want to manually set up a Skeleton. Best to let OGRE deal with this, don't call it yourself unless you really know what you're doing.

意思就是说，告诉一个mesh用另一个骨骼，但是不要轻易去用它，因为很容易出现问题，待会实验就知道了。

额外代码就不贴了，源码看文末就行。

首先读取三个模型：两个Sinbad.mesh和一个jaiqua.mesh

//主模型
ent = scnMgr->createEntity("Sinbad.mesh");
SceneNode* node = scnMgr->getRootSceneNode()->createChildSceneNode();
node->attachObject(ent);
// 副模型1
ent1 = scnMgr->createEntity("jaiqua.mesh");
SceneNode* node1 = node->createChildSceneNode();
node1->setPosition(10, 0, 0);
node1->attachObject(ent1);//副模型2
ent2 = scnMgr->createEntity("Sinbad.mesh");
SceneNode* node2 = node->createChildSceneNode();
node2->setPosition(-10, 0, 0);
node2->attachObject(ent2);

然后共享骨骼：

ent1->shareSkeletonInstanceWith(ent);
ent2->shareSkeletonInstanceWith(ent);

会发现报错：

case Exception::ERR_RT_ASSERTION_FAILED:    throw RuntimeAssertionException(number, desc, src, file, line);

就是因为jaiqua.mesh与Sinbad.mesh的骨骼不一样，所以对于jaiqua.mesh必须增加：

ent1->getMesh()->_notifySkeleton(const_cast<SkeletonPtr&>(ent->getMesh()->getSkeleton()) );

如此便能成功运行了，如下图所示，左到右分别是：副模型2、主模型、副模型1；由于副模型1和主模型具有不同的骨骼，所以无法正常驱动。

共享骨骼的作用就在于：有时候同一个模型，分成了几部分设计，比如头和身体是分开的，便于将表情驱动和肢体驱动分开，但是它俩在设计的时候都是完整的人体骨骼，所以需要共享骨骼做一个同步。

修改关节旋转的驱动

动画帧驱动方法

分为两种，一种是一边创建一边播放，另一种是创建完毕再播放

先创建再播放

首先要知道你想创建的动画时长、帧率、播放速度，我这里为了测试帧的插值效果，创建了6s的动画帧序列，首先初始化：

anim = skel->createAnimation("myanim", 6);
anim->setInterpolationMode(Animation::IM_SPLINE);
tracksnew = anim->createNodeTrack(lknee->getHandle(), lknee);
createAnim(); //创建动画帧//animation play
as = ent->getAnimationState("myanim");
as->setEnabled(true);
as->setLoop(false);

接下来就是创建动画帧，具体的创建方法，在之前的博客已经介绍过，这里直接贴代码：

void MyTestApp::createAnim() {for (int i = 0; i < 6; i++) {TransformKeyFrame *newKF = tracksnew->createNodeKeyFrame(i);Quaternion quat;quat.FromAngleAxis(Degree(i%2? 0.0f: -90.0f), Vector3::UNIT_X);newKF->setRotation( quat);prev_rotate = quat;}ent->refreshAvailableAnimationState();
}

注意创建完毕，要刷新一下动画的状态，不然修改无法生效。

最后在frameRenderingQueued里面设置一下播放间隔：

as->addTime(0.033333);

表示每次播放接下来的0.0333帧数据，如果没有，就会自动插值出来。

一边创建一边播放

同样先在setup里面初始化动画，但是记得刷新

// create animation
anim = skel->createAnimation("myanim", 6);
anim->setInterpolationMode(Animation::IM_SPLINE);
tracksnew = anim->createNodeTrack(lknee->getHandle(), lknee);
ent->refreshAvailableAnimationState();//animation
as = ent->getAnimationState("myanim");
as->setEnabled(true);
as->setLoop(false);

接下来直接在渲染主线程里面去写入动画帧，一边渲染一边写

// frame rendering
int i = 0;
bool MyTestApp::frameRenderingQueued(const FrameEvent &evt){   i++;TransformKeyFrame *newKF = tracksnew->createNodeKeyFrame(i);Quaternion quat;quat.FromAngleAxis(Degree(i%2? 0.0f: -90.0f), Vector3::UNIT_X);newKF->setRotation(quat);ent->refreshAvailableAnimationState();std::cout << as->getTimePosition() << std::endl;as->addTime(0.033333);return true;
}

这里需要注意一个问题，渲染是从第0帧开始的，但是你直接修改第0帧，这个数值在渲染进行结束前是无法生效的，也就是说在渲染线程里面修改的帧必须在当前帧渲染完毕才能生效，所以你修改的帧必须在当前渲染帧的后面，所以上述代码，直接修改的第1帧，并不是跟先创建动画后播放一样修改的第0帧。

直接修改关节旋转

非常简单，跟创建动画序列无任何关系，只需要在setup中，将相关关节的setManuallyControlled设置为true

SkeletonInstance *skel = ent->getSkeleton();
lshoulder = skel->getBone("Humerus.L"); lshoulder->setManuallyControlled(true);
lknee = skel->getBone("Calf.L"); lknee->setManuallyControlled(true);

然后再在渲染线程中修改骨骼旋转

int i = 0;
bool MyTestApp::frameRenderingQueued(const FrameEvent &evt){   i++;Quaternion quat;quat.FromAngleAxis(Degree(i%2? 0.0f: -90.0f), Vector3::UNIT_X);lknee->setOrientation(quat);return true;
}

因为这个渲染速度太快了，所以必须用断点才能看清每一帧的驱动效果，视频后半段是取消断点，一直驱动的结果

很容易发现，这种方法虽然简单，但是共享骨骼会失效，所以一旦使用此种方法驱动两套一样的骨骼，必须手动同步，把两套骨骼的所有关节setManuallyControlled设置为true，记住要删掉共享骨骼的代码先

for (int j = 0; j < skel->getNumBones(); j++) {skel->getBone(j)->setManuallyControlled(true);skel2->getBone(j)->setManuallyControlled(true);}

然后每次修改，都要同步每个关节遍历一遍，将两个骨骼对应关节同步好

for (int j = 0; j < skel->getNumBones(); j++) {	skel2->getBone(j)->setOrientation(skel->getBone(j)->getOrientation());}

这样就可以同步运动啦，同样没有帧间平滑

注意坑

一定不要在帧动画驱动方法中，将骨骼的setManuallyControlled设置为true了，不然每一帧都是基于上一帧的结果驱动，正常的骨骼动画应该是类似于BVH动画，每一帧都应该是独立的，且基于初始姿态的变换，比如A-pos或者T-pos，假设动画帧驱动的方法开启了手动控制，那么动画结果就是：

后记

本篇博文记录了工作中遇到了多个骨骼共享同一套动作的方法，同时这种方法都支持实时驱动，比如通过3D关键点计算得到旋转量以后，立马渲染出来。

后续应该会更新unity和Unreal Engine里面的肢体驱动方法，主要是将引擎与python通过socket通信传递深度学习提取的3D关键点，然后使用FABRIK或者其它动力学方法驱动虚拟角色，有兴趣可以关注一下。

本博文同步更新到微信公众号中，有兴趣可关注一波，代码在微信公众号简介的github找得到，有问题直接公众号私信。