21、3D动画导入与实现指南

3D动画导入与实现指南

1. 动画导入概述

在处理3D网格对象时，由于其通常由数百个三角形组成，使用简单的对象变换以外的方式在代码中对其进行动画处理可能会很困难。对于更复杂的运动，可考虑使用专门的3D动画包创建3D动画，将其保存为常见的3D文件格式，然后导入到Flash中使用。Away3D支持导入COLLADA和MD2这两种实时3D动画中广泛使用的文件格式的3D动画，这两种格式都提供网格级别的动画，适用于角色动画等任务。

2. 处理MD2动画

• MD2文件格式特点
  • MD2是一种二进制格式，其中的信息以一个长的索引字节数组形式存储，这种方式是存储原始数据最紧凑的方式之一，对于可能包含大量顶点位置引用的3D动画来说很重要。
  • MD2文件使用基于帧的顶点动画格式，将动画数据存储为一系列关键帧。每个关键帧包含一个位置向量数组，表示该帧模型中每个顶点的位置。关键帧之间的顶点位置变化可以进行插值，以减少动画所需的数据量。通常，MD2动画每秒运行不超过5或6个关键帧。
• 导入MD2文件步骤
  1. 创建文档类定义，继承相关基类：

package flash3dbook.ch09  
{ 
  import away3d.animators.*; 
  import away3d.core.base.*; 
  import away3d.events.*; 
  import away3d.loaders.*; 
  import away3d.loaders.utils.*; 
  import away3d.materials.*;   

  public class UsingMD2Animation extends Chapter09SampleBase  
  { 
    private var _loader : Loader3D; 
    private var _animator : VertexAnimator; 

    public function UsingMD2Animation() 
    { 
      super(); 
    } 

    private function _onLoadSuccess(ev : Loader3DEvent) : void 
    { 
    } 

    protected override function _createScene() : void 
    { 
    } 
  } 
}

2. 在`_createScene`方法中创建MD2解析器并设置材质：

var md2 : Md2 = new Md2(); 
md2.material = new BitmapFileMaterial('../assets/ch09/turtle.jpg');

3. 创建并初始化`Loader3D`对象：

_loader = new Loader3D(); 
_loader.addEventListener(Loader3DEvent.LOAD_SUCCESS, _onLoadSuccess); 
_loader.loadGeometry('../assets/ch09/seaturtle.md2', md2); 
_view.scene.addChild(_loader);

• 播放MD2动画步骤
  1. 在 _onLoadSuccess 方法中获取网格对象和动画库：

var mesh : Mesh = _loader.handle as Mesh; 
mesh.x = 100; 
var animationLibrary : AnimationLibrary = mesh.animationLibrary;

2. 从动画库中提取所需的动画：

_animator = animationLibrary.getAnimation("swim").animator as VertexAnimator;

3. 设置动画配置属性：

_animator.delay = 0; 
_animator.loop = true; 
_animator.fps = 5; 
_animator.interpolate = true;

4. 调用`update`方法控制动画播放：

protected override function _onEnterFrame(ev : Event) : void 
{ 
if (_animator) 
  _animator.update(getTimer()/1000);   
  super._onEnterFrame(ev); 
}

也可以使用`play()`、`stop()`、`gotoAndPlay()`和`gotoAndStop()`等方法控制动画播放。

3. 处理COLLADA动画

• COLLADA文件格式特点
  • COLLADA是一种基于XML的格式，以人类可读的文本形式存储数据。由于其开放的格式策略，它是目前最广泛兼容的交换格式之一，被许多专业3D建模应用程序和3D引擎使用。
  • 由于COLLADA文件本质上是文本文件，可以使用文本编辑器轻松打开和编辑。但文本编码会导致文件大小较大，与MD2和3DS等二进制格式相比，COLLADA文件体积臃肿，下载和解析时间较长，不太适合用于Web。
  • COLLADA文件中的动画数据使用骨骼动画技术存储，通过虚拟骨架根据各个肢体的位置对网格进行动画处理，与顶点动画相比，骨骼动画所需的数据更少且更精确。
• 导入COLLADA文件步骤
  1. 创建文档类定义，继承相关基类：

package flash3dbook.ch09  
{ 
  import away3d.animators.*; 
  import away3d.containers.*; 
  import away3d.events.*; 
  import away3d.loaders.*; 
  import away3d.loaders.utils.*; 

  public class UsingColladaAnimation extends Chapter09SampleBase  
  { 
    private var _loader : Loader3D; 
    private var _animator : BonesAnimator; 

    public function UsingColladaAnimation() 
    { 
      super(); 
    } 

    private function _onLoadSuccess(ev : Loader3DEvent) : void 
    { 
    } 

    protected override function _createScene() : void 
    { 
    } 
  } 
}

2. 在`_createScene`方法中创建COLLADA解析器并加载文件：

var collada : Collada = new Collada(); 
_loader = new Loader3D(); 
_loader.addEventListener(Loader3DEvent.LOAD_SUCCESS, _onLoadSuccess); 
_loader.loadGeometry('../assets/ch09/puma_run.dae', collada); 
_view.scene.addChild(_loader);

• 播放COLLADA动画步骤
  在 _onLoadSuccess 方法中提取动画对象并播放：

var container : ObjectContainer3D = _loader.handle as ObjectContainer3D; 
container.scale(50); 
container.x = 50; 
container.y = -50; 
container.rotationY = 135; 
var animationLibrary : AnimationLibrary = container.animationLibrary; 
_animator = animationLibrary.getAnimation("default").animator as BonesAnimator;  
_animator.play();

4. 两种动画格式对比

格式	文件大小	动画方式	适用场景
MD2	较小，二进制格式	基于帧的顶点动画	适合简单单一网格的动画，如角色简单动作
COLLADA	较大，文本格式	骨骼动画	适合复杂模型的动画，可实现更精细的肢体动作

5. 流程图

graph TD;
    A[开始] --> B[选择动画格式];
    B --> C{MD2格式};
    C -- 是 --> D[创建MD2解析器和Loader3D对象];
    D --> E[加载MD2文件并设置材质];
    E --> F[提取动画数据并配置属性];
    F --> G[播放MD2动画];
    C -- 否 --> H{COLLADA格式};
    H -- 是 --> I[创建COLLADA解析器和Loader3D对象];
    I --> J[加载COLLADA文件];
    J --> K[提取动画对象并播放];
    H -- 否 --> L[结束];

6. 编程式骨骼动画实现

在之前的示例中，动画循环是在外部建模应用程序中预定义的，加载后可进行的修改有限。在某些情况下，例如游戏需要对模型的移动进行更精细的控制，以实现更具交互性的动画效果，这时可以采用编程式的动画方法，直接控制顶点的移动，而不是依赖导入的动画序列。

以下是一个示例说明如何对COLLADA模型进行编程式动画设置：
假设预定义的角色坠落动画结束时模型平躺在地面上，但如果角色撞到盒子，其身体应变形以贴合盒子的形状，产生不同的动画结果。这种效果通常可以使用为骨骼动画创建的相同骨架来实现，因为与基于关键帧顶点的动画相比，这种格式需要编程式动画处理的单个元素数量要少得多。

7. 编程式骨骼动画的优势

优势	说明
精细控制	可以直接控制顶点的移动，实现更个性化的动画效果，满足特定场景的需求。
交互性强	能够根据用户的操作或环境的变化实时调整动画，增强用户体验。
减少数据量	与一些复杂的顶点动画相比，骨骼动画所需的数据量相对较少，更易于管理和处理。

8. 编程式骨骼动画实现步骤

虽然文中未给出具体的编程式骨骼动画代码，但可以总结出一般的实现步骤：
1. 加载模型 ：使用前面提到的方法加载COLLADA模型文件。

var collada : Collada = new Collada(); 
_loader = new Loader3D(); 
_loader.addEventListener(Loader3DEvent.LOAD_SUCCESS, _onLoadSuccess); 
_loader.loadGeometry('../assets/ch09/puma_run.dae', collada); 
_view.scene.addChild(_loader);

2. 获取骨架信息 ：在模型加载成功后，从 AnimationLibrary 中获取骨架相关信息。

private function _onLoadSuccess(ev : Loader3DEvent) : void 
{
    var container : ObjectContainer3D = _loader.handle as ObjectContainer3D; 
    var animationLibrary : AnimationLibrary = container.animationLibrary;
    // 后续可从animationLibrary中获取骨架和动画信息
}

3. 控制骨骼移动 ：根据具体需求，通过代码控制骨骼的位置、旋转等属性，从而实现顶点的移动和模型的变形。

// 示例代码，假设获取到了某个骨骼对象bone
bone.position.x = 10; // 移动骨骼的x位置
bone.rotation.y = 45; // 旋转骨骼的y轴

4. 更新动画 ：在每一帧中更新动画状态，确保模型的变形能够实时显示。

protected override function _onEnterFrame(ev : Event) : void 
{ 
    // 更新骨骼的位置和旋转等属性
    // 调用相关方法更新模型的显示
}

9. 总结

通过以上内容，我们了解了两种常见的3D动画文件格式（MD2和COLLADA）的特点、导入方法以及动画播放的实现方式。同时，还探讨了编程式骨骼动画的概念和实现步骤，为实现更复杂、更具交互性的3D动画提供了思路。

在实际应用中，选择合适的动画格式和实现方法取决于具体的需求。如果是简单的单一网格动画，MD2格式可能是一个不错的选择；而对于复杂模型的精细动画，COLLADA格式则更具优势。编程式骨骼动画则为需要高度定制化和交互性的场景提供了强大的工具。

10. 流程图总结

graph TD;
    A[开始编程式骨骼动画] --> B[加载COLLADA模型];
    B --> C[获取骨架信息];
    C --> D[控制骨骼移动];
    D --> E[更新动画状态];
    E --> F{是否继续更新};
    F -- 是 --> D;
    F -- 否 --> G[结束];

希望这些内容能帮助你更好地理解和实现3D动画，根据不同的场景选择合适的方法，创造出更精彩的动画效果。