Advanced Animation Technology

如何把 DCC 中的动画放在游戏引擎里顺利播放

Animation Blending

动画混合

对于每个骨骼线性插值

• Align Blend Timeline.人物走路和跑步的步频要一致，频率一致

Blend Space

• 1D Blend Space，多个动画动作插值出当前动作

• 2D Blend Space，不能把所有动画都计算

  • Delaunay Triangulation ，2D 空间的三角划分

  • 使用重心坐标采样三个点

• 

Applauding on Different Poses

• 部分混合，需要融合两个动画的不同部分

• 需要骨骼 mask 分层

• 

Additive Blending

• Blending 做完后再加一个旋转分量，比如人头朝向相机，

• 需要谨慎使用

ASM （Animation State machine）

动画状态机

一个起跳可以拆成三个动画

• Jump begin

• In the air

• Jump end

状态机元素

• node 链

• blendspace

• clip

• 最终产出一个骨骼姿势

动画切换之间要一个 blend 过度，大约 0.2 秒

• no cross fade

• smooth transition

• frozen transition

Cross Fade Curve

• linear

• eazyin, eazyout

Animation State Machin in Unreal

• Action State Machine

• Transition Rule

• State Node with Blend Space

• 动画节点不止是 Clip，还可以用动画蓝图

Layered ASM 多层动画状态机

image.png

手部执行攻击动画，下身执行移动动画

Animation Blend Tree

动画节点树，将所有 Clip 按照权重混合

Unreal Animation Blueprint

image.png

需要定义动画树的控制变量

• 各个动画 Clip 通过中间节点混合

• 通过外部变量来控制中间节点的功能

IK

反向动力学

• IK (Inverse Kinematics)

• FK (Forward Kinematics)

Two Bones IK

3D space

image.png

Complexity of Multi-Joint IK Solving

Constraints of joints

image.png

Heuristics Algorithm

• CCD （Cyclic Coordinate Decent） 迭代

• FABRIK (Forward And Backward Reaching Inverse Kinematics)

Multiple End-Efectors

多控制点

Jacobian Matrix 雅可比矩阵

approaching to target step

Other IK

• Physics-based

• PBD

• Fullboody

IK is still Challenge

• Self collisioin avoidace

• IK with predication during moving

• Natural human behaviour

Facial Animation

Facial Action Coding System

• 表情系统，46 个表情单元，Action Units Combination

• 28 Core Action Unit，28 个核心表情单元，删去了对称的表情

• Key Pose Blending，简单的对表情过度进行线性叠加，称为 Morph Target Animation，

• 大的动作，眼球，捏脸，用骨骼动画

表情动画系统

• Morph Target Animation，

• Bone Animation

• UV Texture Facial Animation

• Muscle Model Animation

Shade Animation Among Charactor

• 动画重定向

  • source charactor -> target animation

  • 需要应用的是动画相对父节点的位移，local space trans

• Align movement by pelvis height

  • 需要骨骼动画频率一致

  • 两个角色体型差很多的情况下

• Lock Feet by IK after Retargeting

  • 使用 IK 把脚锁在地面

• Retargeting with Different Skeleton Hierarchy

  • 骨骼无法一一对应

  • Easy Solution

  • Morph Animation Retargeting problem