如何做人體骨架模型？ _骨架

本文提供一種將骨架動作矢量映射到人體骨架模型的一種方法，通過輸入各個骨骼的當前方向，反饋給骨架模型，這樣就實現了動畫的效果。實驗開發工具是VC6.0在OpenGL平臺上開發完成。閱讀對象：假定讀者已經熟悉OpenGL編程，就算不熟悉，只要了解基本的旋轉，平移，堆棧操作就好。假定讀者已經了解基本的c++編程,其中需要了解遞歸的算法，遞歸的方法請參考一下數據結構吧。制作過程：第一步， 3D模型準備這一步驟的目的是提供分解的骨骼模型，它需要導出多個組成身體結構的文件，模型可以不用自己制作，只要到網上找找吧，應該很多，最好是是人體模型，如果用動物的模型也可以，不過需要自己定義映射骨架了，比如圖中的骷髏模型是我從人體動畫軟件poser 5.0找到的。然后使用3d max 將身體的各個部位導出為3ds文件，這個步驟很簡單，也不需要有什么3d max的基礎。這里有一個小的技巧就是可以選中多個部分作為一個3ds模型導出，比如我需要將左右肩胛骨與脊椎骨肋骨作為同一個部分導出，這樣可以將它命名為身體軀干(body) 。這樣我們就準備了各個3ds文件了，分別是:身體軀干 BODY.3DS頭部 HEAD.3DS左臂 LSHOULDER.3DS右臂 RSHOULDER.3DS左小臂 LELBOW.3DS右小臂 RELBOW.3DS左大腿 LTHIGH.3DS右大腿 RTHIGH.3DS左小腿 LFEET.3DS右小腿 RFEET.3DS這樣這些組成部分就可以靈活的拼接出一個人體來了。第二步，定義相關的核心數據結構為了得到運動的各個身體部分數據信息，我們需要存儲一些運動信息，主要有：骨骼ID骨骼關節的當前位置；r_x,r_y,r_z骨骼之間的關系，例如手臂是軀干的延伸，而左小臂是左臂的延伸；PID,CID我們可以通過下圖來了解骨骼之間的結構關系存放3ds文件位置；file_name_3ds3ds模型的初始化方向；這個是比較抽象一點的概念，它是指從父節點指向子節點的方向，例如左小臂的初始位置是平放向下，那么對應的矢量就是 (-0.2,-1,0)以下是數據結構部分:class bone{public:int y;int x;int r_z; //現實世界z坐標int r_y;int r_x;int rotated_X; //旋轉后的坐標int rotated_Y;int is_marked; //是否已經標記int PID; //父節點int CID; //子節點，目前針對軸關節和膝蓋有效float start_arc_x,end_arc_x; //相對父節點的x 左右方向轉動角度限制float start_arc_y,end_arc_y; //相對父節點的y 上下方向轉動角度限制float start_arc_z,end_arc_z; //相對父節點的z 前后方向轉動角度限制double LengthRatio;char name[80]; //名稱char file_name_3ds[180]; //3ds文件名稱int ID;bone(int ID,char *name,int PID);virtual ~bone();float bone_init_x,bone_init_y,bone_init_z; //初始化骨骼的矢量方向,3d max 模型};第三步，初始化骨架結構在定義了bone的結構以后，我們定義一個skeleton類來在第一次初始化時加載這些結構， obone = bone (2,"head",1); //定義一個bonestrcpy(obone.file_name_3ds,"head.3DS"); //設置它的3ds文件名obone.bone_init_x = 0; //初始化骨骼的矢量方向obone.bone_init_y = 1;obone.bone_init_z = 0;bonevec.push_back (obone); //放入vector結構,這里用到了STL編程技術中的vector以下是實現的部分代碼：skelecton::skelecton(){float fy = 0.56f ;float ftx = 0.19f;float ffx = 0.08f;bone obone = bone (1,"neck",0);bonevec.push_back (obone);obone = bone (2,"head",1);strcpy(obone.file_name_3ds,"head.3DS");obone.bone_init_x = 0;obone.bone_init_y = 1;obone.bone_init_z = 0;bonevec.push_back (obone);obone = bone (3,"rShoulder",1);bonevec.push_back (obone);obone = bone (4,"lShoulder",1);bonevec.push_back (obone);obone = bone (5,"rElbow",3);strcpy(obone.file_name_3ds,"rShoulder.3DS");obone.bone_init_x = fy;obone.bone_init_y = -1;obone.bone_init_z = 0;obone.CID = 7;bonevec.push_back (obone);obone = bone (6,"lElbow",4);strcpy(obone.file_name_3ds,"lShoulder.3DS");obone.bone_init_x = -fy;obone.bone_init_y = -1;obone.bone_init_z = 0;obone.CID = 8;bonevec.push_back (obone);//.............太長只給出部分的代碼..........................}第四步，學習3ds公共的類CLoad3DS ，可以用來載入顯示模型這個類是公用一個類，詳細的類CLoad3DS的接口信息可以到一個open source項目里參考。http://scourge.sourceforge.nethttp://scourge.sourceforge.net/api/3ds_8h-source.html實際上在使用這個類時候，我做了一些修改，加了得到最大頂點的方法。這個在第五步會說明。我們定義一個OpenGL的類來做模型控制類，負責載入模型， CLoad3DS* m_3ds;int OpenGL::Load3DS(int ID, char *filename){if(m_3ds!=NULL) m_3ds->Init(filename,ID);return 0;}然后在顯示時候調用int OpenGL::show3ds(int ID){m_3ds->show3ds(ID,0,0,0,2);return 0;}第五步，使用遞歸方法分層次載入模型這里是重點的內容了，讓我們思考一些問題，實現骨骼會隨著輸入的方向而改變方向，需要做那些事情呢？首先針對一塊骨骼來考慮：第一，我們需要讓骨骼繞著它的節點旋轉到輸入的方向上第二，我們需要知道骨骼目前節點的位置，才能旋轉。可是我們知道骨骼會跟著它的父骨骼轉動的，例如左小臂會跟著左臂轉動，當身體轉動時左臂也會跟著身體轉動的，這里看起來像是有一個父子連動的關系，所以當前節點的位置會與它的父骨骼有關，父骨骼轉動的角度，子骨骼也必須轉動，所以這里自然想到了遞歸模型了，至于如何存儲這些轉動過程呢，還好openGL提供了glPushMatrix();glPopMatrix();那么所有的子骨骼必須包含在父骨骼的glPushMatrix();glPopMatrix();好了，這個變成//遞歸實現3d現實int skelecton::Render_skeleton_3D(int ID){glPushMatrix(); //開始記錄堆棧joint_point = pgl->get_joint_point(ID); //找到節點位置glTranslatef(joint_point.x,joint_point.y,joint_point.z); //坐標移到節點位置pgl->rotate_bone (vt1,vt2,vto); //旋轉骨骼到指定的方向glTranslatef(-joint_point.x,-joint_point.y,-joint_point.z);//坐標移回來pgl->show3ds(ID); //顯示模型//遍歷子節點for (theIterator = bonevec.begin(); theIterator != bonevec.end(); theIterator++){pbone = theIterator;if((pbone->PID == ID) ){Render_skeleton_3D(pbone->ID); //遞歸調用}}glPopMatrix(); //退出記錄堆棧}剩下需要解決的問題就是如何找到節點位置。尋找節點位置，我們看到上面代碼 get_joint_point(ID)就是找到節點了，其實如果不追求高的準確度，我們可以假設每個模型的最高的點即為骨骼的節點，當然這個假設前提是人體模型是正面站立的，手臂自然垂下，這樣可以近似認為每個模型的最高的點即為骨骼的節點,這樣函數就很簡單了，這個方法是修改了Cload3ds類的方法，如下：Vector3f CLoad3DS::get_joint_point(int j0){CVector3 LastPoint;Vector3f vect;LastPoint.y = -1000 ;if(j0==2) LastPoint.y = 1000 ;//頭部節點朝下// 遍歷模型中所有的對象for(int l = 0; l

如何做人體骨架模型？

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