1改进的骨骼蒙皮算法模拟皮肤变形

合集下载

对偶四元数蒙皮算法

对偶四元数蒙皮算法简介对偶四元数蒙皮算法（Dual Quaternion Skinning）是一种用于实现角色动画的皮肤绑定技术。

它通过对角色模型的骨骼进行蒙皮，将骨骼的动作传递给模型的表面，从而实现模型的动态变形。

相比传统的线性插值蒙皮方法，对偶四元数蒙皮算法具有更好的数学性质和动画效果。

背景在计算机图形学中，角色动画是一个重要的研究领域。

角色动画的目标是实现模型的逼真运动和变形，使其能够根据骨骼动作产生相应的形状变化。

蒙皮是实现角色动画的基本技术之一，它通过将模型的顶点与骨骼进行关联，将骨骼的运动传递给模型的表面。

传统的线性插值蒙皮方法存在一些问题，如锚点漂移、体积变化等。

对偶四元数蒙皮算法通过引入对偶四元数（Dual Quaternion）来解决这些问题，并提供了更好的动画效果和数学性质。

对偶四元数对偶四元数是四元数的扩展，它包含两个四元数：一个用于表示旋转，一个用于表示平移。

对偶四元数的数学表示如下：q = q_r + εq_d其中q_r是一个普通的四元数，表示旋转，q_d是一个纯四元数，表示平移，ε是一个无穷小的量。

对偶四元数的加法和乘法运算可以通过普通四元数的加法和乘法运算来定义。

对偶四元数的加法是逐个分量相加，对偶四元数的乘法是通过普通四元数的乘法和加法来计算得到。

对偶四元数蒙皮算法对偶四元数蒙皮算法的核心思想是将模型的顶点从模型空间变换到骨骼空间，并通过对偶四元数来表示顶点在骨骼空间中的位置。

算法的具体步骤如下：1.根据骨骼的层次结构，计算每个骨骼的绑定变换矩阵。

绑定变换矩阵将顶点从模型空间变换到骨骼空间。

2.对每个顶点，将其从模型空间变换到骨骼空间，并计算其在骨骼空间中的位置。

3.对每个顶点，计算其在骨骼空间中的权重。

权重表示该顶点受到每个骨骼影响的程度。

4.对每个顶点，根据其在骨骼空间中的位置和权重，计算其在模型空间中的新位置。

5.对每个顶点，根据其在模型空间中的新位置和权重，计算其在模型空间中的新法向量。

unity 骨骼蒙皮原理

unity 骨骼蒙皮原理Unity是一款强大的游戏引擎，它支持多种开发平台和技术，其中骨骼蒙皮是其重要功能之一。

骨骼蒙皮是一种常见的角色动画技术，通过将3D模型的骨骼与皮肤进行绑定，实现角色的动态变换和变形。

本文将介绍Unity中骨骼蒙皮的原理及其实现方式。

在Unity中，骨骼蒙皮是通过骨骼动画系统来实现的。

骨骼动画系统由两个主要组件组成：骨骼和蒙皮。

骨骼是模型的骨骼结构，它由一系列关节和骨骼连接而成。

蒙皮是模型的皮肤，它定义了模型的外观和形状。

骨骼蒙皮的原理是将骨骼和蒙皮进行绑定，并通过骨骼动画系统来控制骨骼的变换，从而实现模型的动态变形。

具体步骤如下：1. 创建骨骼：首先需要创建模型的骨骼结构。

在Unity中，可以使用骨骼工具或者通过导入模型文件来创建骨骼。

2. 绑定骨骼和蒙皮：将模型的蒙皮与骨骼进行绑定。

在Unity中，可以通过选择模型和骨骼，然后使用"蒙皮"工具来进行绑定。

3. 设置权重：为了实现模型的平滑变形，需要为每个顶点设置与骨骼关联的权重。

权重决定了每个顶点受到骨骼变换的影响程度。

在Unity中，可以使用"蒙皮"工具来设置权重。

4. 控制骨骼变换：通过骨骼动画系统来控制骨骼的变换。

可以通过在时间轴上设置关键帧来控制骨骼的位置、旋转和缩放等属性。

5. 更新蒙皮：当骨骼变换时，需要更新蒙皮以反映模型的变化。

在Unity中，可以通过脚本或动画控制器来实现蒙皮的更新。

骨骼蒙皮在游戏开发中具有广泛的应用。

它可以用于实现角色的动态变形、骨骼动画和物理模拟等效果。

通过调整骨骼和权重的设置，可以实现各种复杂的动画效果，如角色行走、跳跃、攻击等。

此外，骨骼蒙皮还可以与其他技术相结合，如粒子系统、光照和特效等，以增强游戏的视觉效果。

总结来说，Unity中的骨骼蒙皮是一种重要的角色动画技术，通过将骨骼和蒙皮进行绑定，并通过骨骼动画系统来控制骨骼的变换，实现模型的动态变形和动画效果。

动画驱动靠动力--动画生成中的三大关键技术

动画驱动靠动⼒--动画⽣成中的三⼤关键技术动画驱动靠"动⼒"--动画⽣成中的三⼤关键技术■蔡涛⾦刚胡汉平关键技术之⼀：关节动画技术使⽤关节⾻架来表⽰⼈类或者其他⾻架动物的⾝体结构是表演动画技术中最主要的思想，所涉及的技术就是关节动画技术。

这是⼀项⾮常复杂的⼯作，其中许多运动控制⼿段⾄今尚未解决。

近年来，在动画制作系统中，使⽤⾻架控制三维动画⾓⾊已⾮常流⾏。

在这些系统中，⾓⾊的⾻架定义为⼀系列⾻件，⽽包裹这些⾻件的"⽪肤"则是⼀个顶点⽹。

每个顶点的位置因受到⼀个或多个⾻件运动的影响⽽变化。

因此，只要定义好⾓⾊模型的⾻架动作就可以实现栩栩如⽣的动画了。

被定义为⽪肤顶点的运动则以数学公式的⽅式⽣成。

使⽤关节⾻架系统，动画师可以⾮常容易地设置和控制三维⾓⾊关节旋转点动画，其只需要专注于⾓⾊⾻架的动画，⽽系统可以⾃动建⽴⼀张⼏何"⽪肤"（表⽰这个⾓⾊的外观），并将其附着在⾻架上。

从本质上讲，关节动画系统是分层的，故可以使⽤有效的⽅法控制动画⾓⾊。

实现⾻架动画的算法主要有运动学⽅法和动⼒学⽅法。

1．运动学（Kinematics）⽅法在表演动画系统中，动画⾓⾊的⾻架由⼀些与肢体相对应的⾻件组成，关节是两个⾻件结合的地⽅。

两个⾻件之间的⾓度称做关节⾓。

⼀个关节最多可以有三种⾓度：弯曲⾓、绕曲⾓和扭曲⾓。

在已知关节链中每个关节的⾓度和关节长度的情况下，求解各个关节相对于固定坐标系的位置和⽅向，这种⽅法叫做正运动学（ForwardKinematics）。

虽然在机器⼈学中对类似运动的控制进⾏了⼤量的研究，但对于⼀个缺乏经验的动画师来说，通过设置各个关节的⾓度来产⽣逼真的运动是⾮常困难的。

反运动学（Inverse Kinematics）与正运动学相反，它是在给定链杆末端的位置和⽅向后，计算出各关节的位置与⽅向。

反运动学是⾓⾊动画中的⼀个巨⼤突破，为⾓⾊动画提供了⼀种⽬标导向的⽅法。

骨骼动画具体解释

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。

一种可编辑的三维人体蒙皮网格动画合成方法

ｂｅｄｓｎｎｎｌｏｉｈｍ．ｔｅｍｏｉｎｏｉｔａｍａｕｄｂｒｖｎ．ｅｅｆｃｉｅｅｓｏｓｍｅｈｏｉｅｉｅｙｔｅｂｄｌｎｋｉｉｇａｇｒｔｈｔｏｆｖｒｕｌｒｆｄｂｈｏｙｈｉｉａｉｔｏｆｐｒｉｕｌｒｅｔｏａｔｔｓｏｈｌｔｒｏｓｌＣ＋＋．ｎｍａｉｎｏａｔｃａｍｏｉｎｌｓａｅｎｔｅｐａｆｍｆＶｉｕａｏＫｅｒ：ｖｒｕｌｈｙｗｏｄｓｉｔａｕｍａｎ；ｓｉｎｄｍｅｈ；ａｉａｉｎ；ｍｏｉｄｔｎｇ；ｅｐｅｓｏｉｌｔｏｋｎｅｓｎｍｔｏｔｏｎｅｉｉｘｒｓｉｎｓｍｕａｉｎ
ｎｎｅｏ，ｎｅｏｓｕｔｅｐｒｍｔｏｅｏｉｔｏｏｎｌ．ｙｍｎｐｌｉｇｔｅｓｅｅｎａｄｕｉｇｌｅｒｉｇｍｔｄａｄｔｎｃｎｔｃｄｔａｅｅｍｄｌｆｏｎｍｔｎａｇＢａｉｕａｎｈｋｌｏｎｓｎａｈｈｒｅｈａｒｊｉｅｔｔｎｉ
第２卷第３７期
２１００年３月
计算机应用研究
ＡｐｌａｉｎＲｅｅｒｈｏｏｕｅｓｐｉｔｏｓａｃｆＣｍｐｔｒｃ
Ｖｏ．７Ｎｏ３１２．
Ｍａ．２０ｒ０１
一
种可编辑的三维人体蒙皮网格动画合成方法术
－
ＬｉｎｄｎＩＬａ — ｏｇ，ＦＡＮｎ — ｕ，ＬＩＴｏＶＧｕ — ｕＹａｇｙＥａ，Ｌｏｙｎ

基于Maya的骨骼驱动改进蒙皮变形技术

（用正螺旋面的函数方程取代原有图形，如图３示。２）所的曲面方程，并且修改了两个变量名，
及其取值范围，可得如下内容形式：
ｓｅ＿ｖｒ＝ｔｔｐａｌ
三、结束语
通过上述方法，笔者发现要迅
点，而且需要手工调整某些参数。
本文提出向关节添加辅助骨骼
ｌｗｒｉｔ＝０ｏｅｌｍｉ２
作效率，并使ＭｓｅＣＭａｒ在辅助设计与位置，将从根骨节点至节点ＪｔＡ的位置制造方面发挥了更大的作用。图
栏目主持：黎艳本文索引号：１４２投稿信箱：ｌ＠ＩｄＣｍｃｌｃ．．ｏｙａＯ
ａｇｅ＝ｒｄａｓｎｌｓａｉｎ
介绍了早期的三维骨骼驱动蒙皮
变形技术。Ｊｓｎａｏ讨论了ＬＳＢ的严
ｌｗｒｉｔ＝０２ｏｅｌｍｉ１．５ｕｐｒｉｉ１ｐｅ —ｌｍｔｓｅ＿ａ２＝ｔｔｐｖｒ
ｘ＊ｏ（）＝ａｃｓｔ
Ｉｗｒｉｔ＝０ｏｅｌｍｉ２ｕｐｒｉｉ２＝３０ｐｅ —ｌｍｔ６
ｇｏｅｒ＝ｎｒｓＳｒｅｍｔｙｕｂＵｆ
—
ｅｉ等＼面是由垂直于Ｚ的直母线陷。Ｌｗｓ人认为蒙皮变形属于曲轴
在增加了蒙皮ｃｍ＼ｈｏｓｒａｅＮｘ２
ｍｎＳｄ－ｉｓＦｌｔＧｔｑ调用文变形的自由度，当然也大大增加权ｅｕＡｄｎ＼ｐｏ＼ｅｅｎ
件，运行 “ ｌｔｉ”便可等到所要的重设置的难度。Ｌｄｓａ提出骨骼Ｐｏｔａｉｌｖ混合（ｏｅＢｅｄｎ）Ｂｎｌｎｉｇ的算法，这种方法只能用于由两个关节控制的顶

智能蒙皮：战鹰的“智能皮肤”

智能蒙皮：战鹰的“智能皮肤”诸如美国动作电影《特种部队：眼镜蛇的崛起》里面使用的隐身衣或将成为现实。

但这次不是个人穿的隐身衣，而是通过采纳智能材料为战鹰披上新衣。

这种新装不仅可以有效降低战机的雷达反射面积，起到很好的隐身效果，而且可以对机体及外部环境的各种状态参数实时感知，就犹如战鹰的“皮肤”一般。

据媒体报道，美国国家航空航天局和美国空军联合支持的“系统研发型飞行器”项目在智能材料上获得了重大进展。

这种利用超材料设计的技术就是智能蒙皮（Smart Skin）。

利用智能蒙皮技术，可以通过共性设计有效削减飞机的天线尺寸，并可以采纳低成本的新型材料提高飞机的隐身和气动形状效果，对缩减飞机性能起到了重要作用。

智能材料极大改善战鹰性能智能蒙皮通过将各类传感器和芯片高度集成在蒙皮内部，从而形成了机体对自身感知的简单神经网络，可以将采集到的各类信息实时传输给飞机的“大脑”——飞行掌握计算机，从而有效提高战机对各类信息的整合处理力量。

1985年，美国空军首次提出了“智能蒙皮”技术。

与此同时，上个世纪80年月末，法国也开头研发一种“智能蒙皮”天线系统。

这种系统由法国国家航空空间讨论院牵头组织，主要方向是将雷达天线集成在飞机的蒙皮系统内部。

由美国诺斯罗普公司和TRW公司联合研制的“智能蒙皮”新型天线，采纳了将不同种类复合材料压制成薄片技术，从而使其与标准天线相比通信距离提高了5倍以上。

这种新型天线全部嵌套在飞行器表面，可以有效削减飞机飞行重量和阻力，同时降低雷达反射面积。

在此基础上，美国国防部高级讨论方案局制定了无线电频率“多功能机构孔径”方案，将推动智能蒙皮天线技术持续进展。

智能蒙皮具有独特的优点和技术优势：由于采纳了光纤技术和传感器技术代替一般电缆连接，节约了大量的飞机内部空间，减轻了飞机重量，简化了飞机设计方案；智能蒙皮可以有效提高飞机对自身状态的感知力量，实现对飞机内外部的实时监控和评估，因而极大地提高了飞机的牢靠性和可用性；智能蒙皮还可以极大提高将来飞机的隐身力量，将有效提高飞机的生存力量。

unity 变装原理

unity 变装原理
Unity中实现角色变装的原理主要涉及到角色模型的骨骼动画和蒙皮技术。

首先，Unity3D支持Skin动画，这是通过骨骼动画来实现的。

在制作模型动画时，需要使用Skin而不是Physique，因为Physique 动画在Unity中可能会出现严重变形。

模型的骨骼动画制作完成后，可以通过插件（如3dsmax的插件PhyToSkin）将模型从Physique转换为Skin，以避免出现变形问题。

在转换之前，为了避免出错，需要先隐藏骨骼，然后对绑定了骨骼的模型进行单独转换。

其次，蒙皮矩阵是实现角色变装的关键技术。

蒙皮矩阵能把网格顶点从原来位置（绑定姿势）变换至骨骼的当前姿势。

顶点在变换前后都在模型变换空间中，这样就可以实现角色的各种动作和表情。

最后，将制作好的模型和动画导出到Unity中。

在导出模型时，需要确保导出的模型已经绑定了骨骼。

在导出设置中，可以根据需要选择是否导出Animation，以及3dsmax和Unity3D中的单位关系。

以上就是在Unity中实现角色变装的基本原理和步骤。

需要注意的是，不同模型和动画的制作方法可能会有所不同，具体实现时需要根据实际情况进行调整和优化。

Blender中的蒙皮和变形技巧

Blender中的蒙皮和变形技巧Blender是一款功能强大的开源三维建模软件。

在Blender中，蒙皮和变形是非常重要的技巧，它们用于将模型的外表与骨骼结合起来，实现动画效果。

本文将介绍在Blender中进行蒙皮和变形的一些技巧和方法。

首先，我们需要了解什么是蒙皮。

蒙皮是指将一个三维模型与骨骼系统相连，使得模型能够根据骨骼的动作而产生变形。

在Blender中，进行蒙皮操作的前提是已经创建好了一个完整的骨骼系统，可以通过在3D视图中点击"Armature"来添加一个骨骼。

接下来，选中你要进行蒙皮的模型，在"Object Data Properties"面板中切换到"Vertex Groups"选项卡。

点击"+"按钮来创建一个新的顶点组，用来将模型的顶点与骨骼关联起来。

然后，在"Edit Mode"下选择顶点，点击"Assign"按钮将选中的顶点添加到当前的顶点组中。

通过这种方式，你可以将各个部位的顶点分别加入到相应的顶点组中。

在将所有需要的顶点与骨骼关联之后，我们需要调整权重来控制各个骨骼对模型的影响程度。

在"Object Data Properties"面板的"Vertex Groups"选项卡中，选择一个顶点组，右侧会显示出与之关联的骨骼。

通过调整权重值，可以控制骨骼对该顶点组中各个顶点的影响程度。

你可以使用"Normalize"按钮来自动归一化各个骨骼的权重，确保它们的总和为1。

完成蒙皮设置之后，我们可以开始进行模型的变形操作。

在"Pose Mode"下，通过旋转、平移或缩放骨骼，可以控制模型的形状。

Blender提供了多种变形工具，如"Armature Deform"、"Lattice"、"Mesh Deform"等，在不同的情况下可以选择合适的工具进行使用。

Maya蒙皮教程

Maya蒙⽪教程Maya蒙⽪教程(⼀)在我们拿到模型与指定好的⾻骼控制器前提下，⾸先选择所有关节⾻骼然后选择模型执⾏以下命令：Skin→BindSkin →SmoothBind 模型被以平滑蒙⽪⽅式赋予⾻骼物体，如图：(打开smooth Bind 选项可以进⾏参数设置：如下图1，Bind to: Joint hierarchy=对所有⾻骼进⾏蒙⽪selected joints=对所选⾻骼进⾏蒙⽪<⼀般选择这个>2，Max influences: <设置每个点所受⾻骼数>其余基本上默认就可以了（⼆）刷权重⼀般有两种⽅法: ⽤刷⼦，或修点1，刷⼦：执⾏Skin→Edit Smooth Skin→Paint Skin Weights Tool命令，并打开对话框，在Influence卷展栏中，显⽰所有的关节名称，如图在Influence选项组中，随意选取⼀块⾻骼，在场景视图中可以观测到受⾻骼影响的范围，颜⾊越⽩，受影响的⼒度越⼤，如图：Paint Skin WeightsTool为改变关节的影响⼒度提供了⼀种直观的⽅法。

图Tool Settings对话框在Paint operation 选项中Add 单选按钮可以增加对邻近关节区域的影响⼒度；Scale 单选按钮可以减⼩对远离关节区域的影响⼒度；Smooth 单选按钮可以平滑关节的影响⼒度。

2，调点法选择模型按F8进⼊点模式，执⾏Window→General Editors →Component Editor可以在图中选项栏进⾏点的权重修改。

在刷权重的过程中经常会出现⽔管现象，如图所以在⼀些关节地⽅需要特别注意，保持形体，⽐如：⼿腕,脚踝,⼿指关节处和胳膊与腿的关节点。

3ds max8的skin蒙皮流程

使用3ds max 8 的skin 修改器的蒙皮流程 By Jerry1 首先在max 窗口中根据角色的位置，建立Bipe 骨骼。

2 在动画面板中设置bipe 的各项参数，使其与角色匹配。

注意，要在bipe 的figure 模式下设置bipe 参数。

3 在Front和Right视图中将bipe对齐角色的四肢和关节。

小技巧：可以将角色模型用半透明显示（Alt+X）后，然后冻结模型，这样方便bipe对齐。

4 完成bipe对齐后，一定要退出figure模式。

5为角色模型添加skin修改器6在封套参数卷展中，点击Add按钮，添加bipe作为模型的骨骼。

7小技巧：选择所有bipe，右键进入属性设置。

将bipe都改成用box显示。

这样可以方便后面的bipe动作姿态调整。

8 单独显示角色，在Envolope（封套）层级下，对bipe骨骼产生的封套进行设置。

9下面是几个重要封套的设定示意图，请参考。

头部封套锁骨封套上臂封套前臂封套手部胸部spine2封套盆骨封套大腿封套小腿封套脚跟封套前脚掌封套10 现在把封套镜像到另外一边，因为我们只设定了身体一半的封套。

11 我们先对bipe 设置一些肢体变化的极限动作pose ，以便我们观察蒙皮效果。

设置好动作的关键帧镜像右边的封套到右边12 这时我们再显示角色模型，可以看到现在的蒙皮效果很糟糕，因为随着肢体的运动，关节处的模型变形扭曲严重。

需要进一步调整封套对点的权重影响。

13通过不断的调整封套权重，关节的变形效果比较满意。

具体的封套的权重调整步骤，请参考课堂的教师示范。

14在对每个关节的点进行调整得到合理的关节模型变形后，蒙皮工作结束。

附：skin 修改器的常用参数含义镜像封套和点权重面板封套设定面板镜像封套镜像权重点镜像平面微编辑封套点辅助选择命令点可选封套可选封套截面可选权重面板（重要）封套对所选点的绝对权重设置封套对所选点的排除和包含设置所选点的权重设置窗口某个封套对所选点的权重，增加或减少某个封套对所选点的权重，设定为: 0 0.1 0.5 0.75 1。

gpuskinning 极限

gpuskinning 极限GPUSkinning（GPU骨骼动画渲染技术）是一种在计算机图形学中广泛应用的技术，它利用计算机的显卡资源来加速骨骼动画的渲染，使得动画的表现更加流畅和真实。

本文将对GPUSkinning技术进行深入研究和探讨，介绍其原理、应用领域以及未来的发展趋势。

一、GPUSkinning技术的原理GPUSkinning技术通过在显卡上执行动画计算，将传统的CPU计算过程转移到GPU上，从而大大提高了动画的渲染效率。

其原理主要包括以下几个方面：1. 骨骼动画的数据存储：通过使用顶点缓冲对象（VBO）来存储骨骼动画的数据，其中包括顶点坐标、顶点权重和顶点索引等信息。

2. GPU着色器的运行：通过编写GPU着色器程序，实现对模型顶点的实时计算和变换。

在每一帧的渲染过程中，GPU着色器会根据骨骼动画数据对顶点进行相应的变换和形变操作。

3. 动画数据的传输：通过使用Uniform Buffer Object（UBO）等显存传输技术，将动画数据从CPU传输到GPU，保证动画数据的高效传输和使用。

二、GPUSkinning技术的应用领域GPUSkinning技术在游戏开发、动画制作等领域有着广泛的应用。

以下是几个常见的应用领域：1. 游戏开发：在游戏中使用GPUSkinning技术可以加快动画的渲染速度，提高游戏画面的流畅性和视觉效果。

尤其是在大规模角色动画的渲染中，GPUSkinning技术能够显著降低CPU的计算负载，提高游戏的性能。

2. 视频特效制作：在电影、动画片等视频特效制作中，GPUSkinning技术可以高效地实现角色的动画渲染，打造更加逼真和精彩的画面效果。

通过GPU的并行计算能力，可以在短时间内完成复杂的动画渲染，提高制作效率和质量。

3. 虚拟现实技术：在虚拟现实领域，GPUSkinning技术可以为用户提供更加真实和流畅的虚拟体验。

通过对角色和物体的动画渲染，能够创造出逼真的虚拟场景，增强用户的沉浸感和参与度。

浅谈Maya骨骼邦定及蒙皮

毕业设计论文浅谈Maya人物骨骼邦定及蒙皮——短片《纸想对你说》创作教学单位:广播电影电视管理干部学院专业名称:动画系班级名称:09数字动画学号:2009052121学生姓名:指导教师:摘要：三维动画在国内的迅速发展开来，三维动画越来越成为大家所喜爱的动画片。

具有独特的视觉效果和换面的冲击力和真实自然的动作，而要做到运动自然，就必须充分研究人体、动物等的运动规律，以及支配他们运动的骨骼系统。

所以在以完美和真实为最终追求的三维动画中，一套好的骨骼装配有着其不可替代的作用。

关键词:maya动画；骨骼；蒙皮一部好的三维动画片需要流畅的动画,良好的骨骼建立邦定有着决定性的作用,建立一整套的骨骼需要了解人体的结构和运动规律.大家所看到动画片里面的人物或者物体的变形是隐藏背后的绑带起着重要的作用。

邦定的时候根据动作需要的表现来用需要的邦定解决问题.从而创建精确灵活的人物动画。

通过毕业设计《纸想对你说》的创作，进一步的了解与掌握三维动画的骨骼装配及动作调试各个技术要点，骨骼装配及动作调试在三维动画创作过程中所占的重要地位，以及短片《纸想对你说》中的骨骼装配技巧与运用。

《纸想对你说》骨骼邦定和蒙皮检查模型在《纸想对你说》创作过程中，人物的模型，需要对关节运动的地方布线合理匀称.当人物需要做动作的时候有的时候不好的布线会产生错误的变形和穿插.所以邦定前一定能够要仔细观察关节运动的地方的布线是否合理,是否有破面和穿插面的困扰.一旦邦定后就无法调节面和线的穿插问题.良好的模型需要有匀称的布线,合理的布线,以及精确的定位.尤其注意肩部和腿部的布线是否合理，他们的动作幅度较大.布线要密集一些。

这些需要配合好建模人员，组员之间的配合相当重要，经常在一起讨论动画片中遇到的问题并解决。

模型位置模型的位子应该在Y轴上,不要让其产生偏离,同时通道栏要归零:如下图所示检查模型布线情况比如，在《纸想对你说》创作过程中，主人的模型，检查膝关节的布线，弯曲模型的布线密集的地方需要呈现出扇形,这样调节动作的时候不会出现穿插和不匀称的变形检查模型的布线时，不仅仅是要看关节地方是否有3条布线.更重要的是结合想要动作的幅度来进行有针对性的合理布线.适应于要求的变形动画为佳。

houdini 骨骼解算

Houdini骨骼解算Houdini是一款强大的三维计算机图形软件，广泛应用于电影、游戏和动画制作等领域。

在Houdini中，骨骼解算（Skeleton Solving）是一个重要的技术，它用于创建和控制角色的骨骼动画。

本文将详细介绍Houdini骨骼解算的原理和应用。

1. 骨骼解算的基本概念骨骼解算是指将角色的骨骼结构应用于角色模型，使其能够进行自然、流畅的动作。

在Houdini中，骨骼解算主要包括以下几个方面的内容：骨骼绑定（Skeleton Binding）骨骼绑定是将角色模型与骨骼结构连接起来的过程。

在Houdini中，可以使用骨骼绑定工具将角色模型的顶点与骨骼关联，从而实现骨骼的控制。

蒙皮（Skinning）蒙皮是将角色模型的顶点与骨骼关联后，通过插值算法计算出每个顶点受各个骨骼影响的程度，并将其转换为权重值。

这些权重值决定了顶点在动画过程中的形变情况。

动画控制（Animation Control）动画控制是通过对骨骼的变换来实现角色动作的控制。

在Houdini中，可以使用关键帧动画或者动力学模拟等方式来控制角色的骨骼动画。

骨骼解算器（Skeleton Solver）骨骼解算器是Houdini中用于解算骨骼动画的核心组件。

它能够根据给定的骨骼结构和动画控制方式，计算出每一帧骨骼的变换矩阵，从而实现角色动作的流畅过渡。

2. Houdini骨骼解算的原理Houdini的骨骼解算原理基于逆向动力学（Inverse Kinematics，简称IK）和正向动力学（Forward Kinematics，简称FK）的组合应用。

逆向动力学（IK）逆向动力学是一种从末端效应器（End Effector）反向计算骨骼关节角度的方法。

在Houdini中，逆向动力学主要用于控制角色的末端效应器，例如手部或脚部的位置和方向。

逆向动力学的计算过程通常包括以下几个步骤：1.设定末端效应器的目标位置和方向。

2.从末端效应器开始，逐个反向计算骨骼关节的旋转角度。

骨骼蒙皮2d算法

骨骼蒙皮2D算法简介骨骼蒙皮2D算法是一种用于实现2D角色动画的技术。

它通过将角色的骨骼与皮肤进行绑定，实现角色的自然变形和动作表现。

本文将介绍骨骼蒙皮2D算法的基本原理、实现方式以及应用场景。

基本原理骨骼蒙皮2D算法基于骨骼动画的原理，将角色划分为多个骨骼节点，并在每个节点上绑定一个或多个皮肤。

每个骨骼节点都有一个变换矩阵，用于控制皮肤的位置、旋转和缩放。

通过对骨骼节点的变换矩阵进行操作，可以实现角色的自由变形和动作表现。

骨骼蒙皮2D算法的核心是通过权重和插值来计算每个像素点受到哪些骨骼节点的影响。

对于每个像素点，通过计算其与骨骼节点的距离和权重，可以得到该像素点受到骨骼节点影响的程度。

通过对所有受影响的骨骼节点进行插值，可以得到最终的像素点位置。

实现方式骨骼蒙皮2D算法的实现可以分为以下几个步骤：1.创建骨骼：将角色划分为多个骨骼节点，并构建它们之间的层次关系。

每个骨骼节点都有一个变换矩阵，用于控制皮肤的变形。

2.绑定皮肤：将每个骨骼节点与相应的皮肤进行绑定。

皮肤可以是角色的各个身体部位，如头、手、脚等。

每个皮肤都有一个初始的顶点位置。

3.计算权重：对于每个像素点，计算其与各个骨骼节点的距离，并根据距离计算权重。

距离越近，权重越大。

4.插值计算：根据权重和骨骼节点的变换矩阵，对每个像素点的位置进行插值计算。

通过插值，可以得到最终的像素点位置。

5.渲染：将计算得到的像素点位置应用到皮肤上，实现角色的变形和动作表现。

应用场景骨骼蒙皮2D算法在游戏开发中有广泛的应用场景，特别是在2D角色动画方面。

1.角色动画：通过骨骼蒙皮2D算法，可以实现角色的自由变形和动作表现。

角色可以根据骨骼节点的变换矩阵进行各种动作，如走、跑、跳等，实现更加生动的角色动画效果。

2.物理模拟：骨骼蒙皮2D算法可以与物理引擎结合使用，实现更加真实的物理模拟效果。

通过对骨骼节点施加力或碰撞检测，可以实现角色的受力和碰撞反应。

3.角色定制化：通过骨骼蒙皮2D算法，可以实现角色的定制化。

houdini 肌肉解算

houdini 肌肉解算1.引言1.1 概述Houdini是一款流行的三维动画软件，具有强大的肌肉解算功能。

肌肉解算是在角色动画中非常重要的一部分，它能够模拟出真实的肌肉运动和变形效果，使得角色的动作更加逼真和生动。

在Houdini中，肌肉解算通过一系列数学计算和仿真算法来实现。

它可以根据角色的骨骼结构和肌肉系统，自动计算肌肉的收缩和伸展，以及相应的皮肤变形效果。

通过对肌肉的约束和约定，Houdini可以精确地模拟出角色在不同动作和姿势下肌肉的运动方式和形状变化。

Houdini肌肉解算的应用场景非常广泛。

首先，它在电影和游戏行业中被广泛应用，用于制作逼真的人物角色动画。

通过合理设置肌肉系统，可以使得角色的动作更加自然流畅，增加观众的沉浸感。

其次，Houdini 的肌肉解算功能也被广泛用于医学模拟和生物力学研究中。

通过模拟人体肌肉的运动和变形情况，可以更好地理解和研究人体的运动机制和力学特性。

总之，Houdini肌肉解算是一项非常有价值和创新的技术。

它不仅可以帮助动画制作人员创作出逼真的角色动画，还可以在医学和生物力学领域发挥重要作用。

未来，随着计算机技术的不断发展和创新，Houdini肌肉解算技术也将得到进一步的完善和应用扩展。

文章结构部分可以按照以下方式进行编写：文章结构：本文将按照以下结构进行讨论：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 Houdini肌肉解算的基本概念2.2 Houdini肌肉解算的应用场景3. 结论3.1 总结Houdini肌肉解算的优势3.2 展望Houdini肌肉解算的未来发展在引言部分，我们将对Houdini肌肉解算的概述进行介绍，并明确本文的结构和目的。

然后，我们将进入正文部分，首先介绍Houdini肌肉解算的基本概念，包括其运作原理、关键技术等方面的内容。

紧接着，我们将探讨Houdini肌肉解算的应用场景，包括电影特效、游戏开发等领域，展示其在实际应用中的价值和作用。

c4d蒙皮的用法

c4d蒙皮的用法Cinema 4D（简称C4D）是一款功能强大的三维建模、动画和渲染软件，广泛应用于广告、电影、游戏等领域。

在C4D中，蒙皮（Skin）是一种将骨骼与模型进行绑定的技术，使得骨骼的运动能够带动模型产生相应的变形。

本文将详细介绍C4D蒙皮的用法。

一、准备工作1. 创建骨骼：首先需要创建一个骨骼系统，包括骨骼、关节等元素。

可以通过C4D自带的“骨骼工具”来创建一个简单的骨骼系统。

2. 创建模型：接下来需要创建一个模型，这个模型将作为骨骼系统的载体。

可以使用C4D自带的“立方体”工具来创建一个立方体模型。

3. 将模型转换为可编辑对象：为了让模型能够被骨骼系统影响，需要将其转换为可编辑对象。

选中模型，然后点击顶部菜单栏的“对象”>“转换为可编辑对象”。

二、绑定骨骼与模型1. 选择骨骼和模型：在C4D的工具栏中，选择“骨骼工具”，然后在视图中点击并拖动鼠标，创建一个骨骼系统。

接着，选中刚刚创建的骨骼系统和立方体模型。

2. 添加骨骼到模型：在顶部菜单栏中，点击“运动图形”>“蒙皮”>“添加骨骼”。

这时，会弹出一个对话框，让你选择要添加的骨骼。

勾选上刚刚创建的骨骼系统，然后点击“确定”。

3. 调整权重：在添加骨骼后，模型的各个部分会被自动分配到骨骼上。

但是，默认的权重可能并不理想，需要进行手动调整。

在顶部菜单栏中，点击“运动图形”>“蒙皮”>“权重编辑器”。

这时，会弹出一个窗口，显示了骨骼与模型之间的权重关系。

可以通过拖动窗口中的权重滑块来调整权重。

三、设置关键帧动画1. 为骨骼设置关键帧：在时间线上选择一个关键帧，然后点击顶部菜单栏的“运动图形”>“蒙皮”>“为骨骼设置关键帧”。

这时，可以移动时间线，观察模型随着骨骼运动的变化。

在合适的位置，为骨骼设置一个关键帧。

2. 为模型设置关键帧：同样地，可以为模型的旋转、缩放等属性设置关键帧。

这样，当骨骼运动时，模型不仅会发生形状变化，还会发生旋转、缩放等动作。

3DMAX中的蒙皮和骨骼动画技术

3DMAX中的蒙皮和骨骼动画技术在3DMAX中的蒙皮和骨骼动画技术3DMAX是一款被广泛应用于三维建模和动画制作的软件。

在三维模型的制作过程中，蒙皮和骨骼动画技术是非常重要的环节。

本文将深入探讨3DMAX中的蒙皮和骨骼动画技术，以及它们在三维建模和动画制作中的应用。

一、蒙皮技术蒙皮是将骨骼系统和三维模型相结合的过程。

通过给模型的顶点分配骨骼的权重值，可以实现模型在骨骼动画的驱动下产生相应的形变效果。

在3DMAX中，蒙皮可以通过"Skin"工具来完成。

1. 蒙皮的建立在3DMAX中，首先需要在模型上创建骨骼系统。

骨骼系统应该根据模型的结构来设计，并灵活地设置骨骼关节。

然后，选择模型和骨骼系统，使用"Skin"工具将它们关联起来。

这样，模型的顶点就可以通过骨骼的运动来驱动。

2. 权重的调整在蒙皮建立之后，需要对模型上的顶点进行权重的调整。

权重值决定了一个顶点受到骨骼影响的程度。

通常情况下，接近骨骼的顶点受骨骼影响较大，远离骨骼的顶点受骨骼影响较小。

在3DMAX中，可以通过"Vertex Weight Table"进行权重的调整，通过不断调整权重值，使得模型在运动时呈现出更加自然的形变效果。

3. 蒙皮的优化在进行蒙皮时，可能会出现一些不理想的形变效果。

为了解决这些问题，可以使用3DMAX中的一些蒙皮工具进行优化。

比如，可以使用"Paint Weights"工具对模型的顶点进行手动调整，也可以使用"Weighted Vertex Proximity"工具将模型的顶点与骨骼之间的关系进行自动调整。

二、骨骼动画技术骨骼动画技术是通过对骨骼系统进行运动控制，使模型产生相应的动画效果。

在3DMAX中，可以通过设置关键帧来控制骨骼的运动。

1. 关键帧的设置在骨骼动画中，关键帧是非常重要的概念。

通过设置关键帧，可以确定某一时刻骨骼的位置、旋转等参数。

unity gpu skin 原理

unity gpu skin 原理
Unity GPU Skin是一种在Unity引擎中实现的骨骼动画渲染技术，它运用了GPU的并行处理能力来加速骨骼动画的计算和渲染。

该技术的原理如下：1. 骨骼动画：骨骼动画是基于骨骼和权重的动画技术，通过对骨骼进行变换和插值，根据权重将骨骼对网格的影响传递给顶点，从而实现模型的动画效果。

2. GPU 并行计算：GPU具有大规模的并行处理单元，可以同时执行大量的计算任务。

在Unity GPU Skin中，利用GPU的并行计算能力对骨骼动画进行加速处理。

3. GPU蒙皮计算：蒙皮是指将骨骼的变换应用到网格顶点上的过程。

传统的蒙皮计算是在CPU上进行的，而Unity GPU Skin通过将蒙皮计算移至GPU上进行并行处理，可以大大提高计算性能。

4. GPU渲染：除了加速蒙皮计算，Unity GPU Skin还可以通过GPU的并行渲染能力来加速骨骼动画的渲染。

它利用GPU 对顶点的并行处理能力，将蒙皮后的顶点数据发送给GPU进行渲染，从而提高渲染性能。

总结起来，Unity GPU Skin利用GPU的并行计算和渲染能力来加速骨骼动画的计算和渲染过程，通过将蒙皮计算和渲染工作移至GPU上进行并行处理，提高了骨骼动画的性能和表现效果。

基于有界双调和权的人体局部网格变形方法

Keywords: mesh deformation; bounded biharmonic weights; dual quaternions; skinning; human body model
收稿日期：2019-06-17；定稿日期：2019-09-20 基金项目：国家自然科学基金项目(61371142)；北京市自然科学基金青年项目(4194076) 第一作者：童立靖(1972)，男，安徽马鞍山人，副教授，博士，硕士生导师。主要研究方向为计算机图形学、计算机视觉等。E-mail：ljtong@
(School of Information, North China University of Technology, Beijing 100144, China)
Abstract: In order to improve local deformation quality of 3D human body model in motion, a local human body mesh deformation method combining bounded biharmonic weights with dual quaternion blending skinning is proposed. Firstly, the 3D human body model is tetrahedralized. Then the bone control unit of the model is set up. Next, the bounded biharmonic weights of each bone control unit for the movement deformation of each vertex in the human body local model is calculated by minimizing the sum of Laplacian energy and the boundary constraints of the weight setting. After that, the mesh vertexes of the 3D human body model are bound to the bone control unit, and the motion parameters of each bone control unit are converted to double quaternions. Finally, in the double quaternion operation space, the motion deformation of the 3D local model driven by bone control units is calculated with the bounded biharmonic weights, in order to achieve the blending skinning combining the dual quaternion with the bounded biharmonic weights in motion state. The experimental results show that this method enables the local model of 3D human body to be more smoothly and more naturally deformed in motion.