BVH 文件

BVH文件是用于记录人体运动捕获数据的文件格式,包含骨骼和关节旋转信息。文件分为骨架信息和数据块,骨架信息描述关节层次结构,数据块存储每帧的关节运动数据。由于 BVH 使用右手坐标系,而在 DirectX 中通常使用左手坐标系,因此在读取数据时需要进行坐标系转换。渲染时,通过读取骨架和运动数据,计算关节在世界坐标中的位置,形成动画效果。 BVH 的骨架信息由 'HIERARCHY' 开始,包括 'ROOT'、'JOINT'、'OFFSET' 和 'CHANNELS',描述关节的层次和旋转通道。

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BVH(BioVision Hierarchy)是BioVision 等设备对人体运动进行捕获后产生文件格式的文件扩展名,是一种通用的人体特征动画文件格式。文件包含角色的骨骼和肢体关节旋转数据。

动画被分为 蒙皮 和 骨骼动作

BVH文件分为2个主要部分:骨架信息和数据块

骨架信息:按照层级关系,定义了如root leg 等位置和旋转分量,从而形成一个完整的骨架

数据块: 对应上面的骨架各部位标出每帧的数据信息

读取并保存运动数据

骨架层次信息保存了每个节点相对其父节点的位置信息,通过这些数据可以构造出骨架的初始姿态。BVH文件中使用的是右手坐标系,而DirectX中使用的是左手坐标系,在绘制图形的时候,需要将得到的数据坐标系转换成左手坐标系。

骨架中的各个关节节点相对父节点的位置读取并保存好之后,在渲染的时候,从根节点开始,依次求出每个关节在世界坐标中的位置,即可绘制出正确的骨架结构。

读取运动数据,首先从文件中读取运动的总帧数,然后建立动态数组保存运动数据。运动数据的每帧保存的信息是:根节点的平移量(X,Y,Z)+除了site 外所有节点的旋转信息(注意:旋转分量的次序是根据CHANNELS而定,旋转信息使用的是角度值表示的),每帧的旋转角度值,是相对于骨架的初始姿态的。

(世界坐标系是系统的绝对坐标系,在没有建立用户坐标系之前画面上所有点的坐标都是以该坐标系的原点来确定各自的位置的。

摄像机可安放在环境中的任意位置

### 如何解析BVH文件 #### 解析方法概述 BVH 文件是一种用于存储骨骼动画数据的格式,通常由运动捕捉设备生成。要解析这种文件,可以采用专门为此设计的工具或库来完成。这些工具能够帮助开发者轻松读取、修改并导出 BVH 数据。 #### 使用 Python 的 `bvh-python` 库解析 BVH 文件 对于希望利用 Python 来处理 BVH 文件的情况,可以选择名为 **bvh-python** 的模块[^2]。此模块提供了丰富的功能支持,使用户能方便地加载和操作 BVH 动画数据。下面是一段示例代码,演示了如何通过该库打开一个 BVH 文件: ```python from bvh import Bvh with open('example.bvh', 'r') as f: mocap_data = Bvh(f.read()) print(mocap_data.root.name) # 输出根节点名称 for joint_name in mocap_data.get_joints_names(): print(joint_name) # 列举所有关节的名字 ``` 上述脚本展示了基本的操作流程,包括导入必要的类定义、从指定路径加载目标文件以及访问其中的部分属性等内容。 #### 推荐使用的 C++ 库——现代 BVH 建构与遍历库 如果倾向于基于 C++ 开发环境,则可考虑选用 “modern C++ BVH construction and traversal library”。该项目不仅具备高效的构建能力,还优化了光线追踪场景下的性能表现[^3]。尽管它的主要用途集中在加速图形渲染领域内的碰撞检测等方面,但对于需要深入理解内部结构或者定制化扩展的应用场合同样适用。有关更多细节,请参阅官方文档链接:[https://gitcode.com/gh_mirrors/bv/bvh](https://gitcode.com/gh_mirrors/bv/bvh)[^3]。 #### 示例代码片段展示光线跟踪中的应用实例 当涉及到复杂三维模型时,可能还会用到类似于以下这样的实现方式来进行交互测试等任务: ```cpp #include "bvh.h" int main(){ // 创建一个新的BVH对象实例 BVH bvh; // 向树状索引添加具体几何实体描述信息 bvh.addPrimitive(/* 描述特定形状的数据 */); // 完成整个层次关系图谱建立过程 bvh.build(); // 执行射线投射查询动作... } ``` 以上摘录自某份资料里提到的一个典型例子[^1],它简单介绍了怎样初始化一个二叉体积分层(BVH),并向里面填充一些基础构件后再执行进一步计算逻辑。 ---
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