从Sprite3D理解3D骨骼动画原理

为了能够更好的使用cocos为我们提供的Sprite3D，我和大家分享一下Sprite3D中关于骨骼动画原理的部分，本文使用cocos2d-x 3.2版本，这是cocos首次出现3D骨骼动画的版本，相对与本文写出来时候最新的3.5版本，由于没有其他比如灯光等功能，3D骨骼动画模块读起来要更加的清晰。如果文章有纰漏或者错误的地方，也请大家指教。
目前引擎支持3种动画格式，分别是.obj，.c3b，.c3t，由于.obj没有骨骼，.c3b是二进制，而.c3t是json格式，所以本文就用官方test中自带的orc.c3t的创建以及渲染作为例子。

第一步：读取文件，得到数个struct，以下说明是对这些struct的说明：

注释：拿orc.c3t来举例说明一下，得到的attribs数组分别是代表：

1、顶点在模型坐标系下的位置信息（VERTEX_ATTRIB_POSITION）2、顶点的法线（VERTEX_ATTRIB_NORMAL）3、顶点的纹理坐标（VERTEX_ATTRIB_TEX_COOD）4、作用于该顶点的某骨骼，对该顶点最终位置的权重（VERTEX_ATTRIB_BLEND_WEIGHT）5、影响该顶点的骨骼在骨骼数组中的索引（VERTEX_ATTRIB_BLEND_INDEX）

所以一个顶点共计要16个float变量来表示，所以vertex数组中的顶点数目就是数组大小除以16，而每个面需要3个顶点，所以面的数目我们也能确定了。至于indices数组，就是这些个顶点的索引了。

第二步：根据以上解析出来的数据结构，在Sprite3D中创建Mesh类对象和MeshSkin类对象，下面说明一下这两个类的作用：

注释：这里说一下_matrixPalette这个成员变量。在Mesh::buildBuffer()后，已经将所有的顶点传递给了GPU，所以接下来的问题就是如何将这些顶点坐标，由其初始状态的模型坐标系下的坐标，跟随对应骨骼，变换至当前模型坐标系下的坐标。而这些变换的矩阵，就是使用_matrixPalette来传递的。引擎使用3个Vec4来表示这样一个矩阵，而_matrixPalette就表示了所有_skinBones的这个变换矩阵。而具体每个skinBone的这个4x3矩阵的计算则在MeshSkin::updateJointMatrix函数中：

第三步：构建渲染指令，传递相应数据至GPU进行绘制：

我们来分析一下对应的ccShader_3D_PositionTex.vert文件，看看经过这些步骤以后，shader是如何使用这些数据的：

总结：本文忽略了很多细节，只重点讲解了三个关于骨骼动画原理的部分，希望能对关于这部分有兴趣的朋友有所帮助，也特别希望有前辈能指出问题，或者进行补充。下次有时间我会加上animation部分，谢谢。