BVH动捕文件导入到E3D骨骼树

BVH动捕文件导入到E3D骨骼树

1. BVH动捕文件

BVH动作捕捉文件有两部分组成，第一部分描述了静止状态下角色的基本骨骼结构，角色通常处于Apose，Tpose或Ipose姿态下．文本用树状结构描述了各个关节点的相对位置(OFFSET xyz)，连接两关节点的边即是一块骨头(bone)．根节点通常选在髋部的中心位置处，向下左右分别长出两下肢，向上长出脊椎/胸椎/脖子/头部，在胸椎处左右分别长出两上肢．　BVH文件的第二部分是每一帧动作的关节旋转数据，每个关节一般有Zrotation/Xrotaion/Yrotation三个数据，分别对应顺序旋转的三个欧拉角, 在第一部分描述的静止状态的基础上，再加上这些旋转变换就可以还原角色此时的姿态．另外，根节点相比其他节点还会多出Xposition/Yposition/Zposition三个数据，这样可以让角色进行位置的移动，比如整体的前进,后退,跳跃等． 需要注意的是：作为生物的骨骼，一个关节只能连接一块骨头，即有公共节点的多块骨头应该作为一个整体考虑，他们共用一组旋转数据．比如连接根节点的三个bone和连接胸椎节点的三个bone．

2. E3D骨骼矩阵树

E3D骨骼矩阵树(E3D_BMatrixTree)包含了一个角色的所有骨头(E3DS_BMTreeNode骨骼节点)，并将他们以简单的数状结构链接在一起，每一块骨头(E3DS_BMTreeNode)包含了以下数据：
float blen; 骨头的长度
E3D_Vector bv; 骨头的方向矢量(静止状态下)
E3D_RTMatrix pmat; 骨头的静态矩阵(静止状态下，相对其父节点的位置/姿态变换矩阵. 决定了角色的初始姿态．）
E3D_RTMatrix amat; 骨头的动态矩阵(动态状态下，相对于静止状态的位置/姿态变换矩阵）
E3D_RTMatrix gmat; 骨头的世界矩阵(相对于世界坐标系，gmat=amat＊pmat＊(parent->gmat))
E3D_AnimQuatrices animQts; 骨头的动画帧数据，记录了Ｎ组包含时间的四元数Qts矩阵．
可以通过对animQts插值得到某一时刻t下的amat, 然后更新gmat=amat＊pmat＊(parent->gmat), 最后通过gmat就可以将这个骨头在对应三维位置处渲染出来．

3. 由BVH动捕文件生成E3D骨骼树

E3D骨骼树以每一块骨头作为树的节点，而BVH动捕文件以骨关节作为树的节点，两者有一定的区别，在转换的时候需要通过前后的关节数据来生成一个骨骼节点．弄清了拓扑结构后，就可以将每一帧数据中所有关节的顺序旋转角转换成四元数，最后把结果和时间量t一起保存到对应骨头(E3DS_BMTreeNode)的animQts数组中．
另外，E3D和BVH都是右手坐标系，尽管相对单元骨骼来说其XYZ方向会不同，但是由于所有旋转矩阵都是相对的，因此不会影响最后转换结果．
Refrence BVH files at:

1. https://github.com/BandaiNamcoResearchInc/Bandai-Namco-Research-Motiondataset
2. https://wiki.secondlife.com/wiki/Internal_Animations
3. https://pages.cs.wisc.edu/~pingelm/ComputerAnimation/Motions/bvh/
4. mixamorig in https://www.mixamo.com
   
   

更多https://github.com/widora/wegi/blob/master/cpptest/e3d_animate.h　+e3d_animate.cpp