理解glTF jointMatrix

Question

我阅读了glTF的github 教程中的Skins部分，但没有理解jointMatrix是如何工作的。

在本教程中，它被定义为

jointMatrix(j) =
  globalTransformOfNodeThatTheMeshIsAttachedTo^-1 *
  globalTransformOfJointNode(j) *
  inverseBindMatrixForJoint(j);

我被globalTransform和取消的航班搞糊涂了。在我看来，jointMatrix就像

jointMatrix(j) =
  jointSpaceToModelSpace(j) *
  jointTransform(j) *
  modelSpaceToJointSpace(j);

在顶点着色器中

// assume 'joint' is a matrix computed from weighted aggregation of all jointMatrix(j)
vertex_world_space = model-view-proj * joint * vertex_model_space;

我的问题是

• 为什么jointMatrix是这样定义的？
• 我的版本怎么了？

Answer 1

要记住的一件事是，顶点着色器是在蒙皮网格节点的上下文中执行的，而不是骨架根或关节。这意味着模型视图矩阵可能处于“无意义”的位置:这个皮肤上的节点可能已经被赋予了一个转换，但它不会受到影响，因为它的所有顶点都是由关节控制的。由于这个原因，glTF验证器甚至会警告皮肤节点不是根节点，因为应用到皮肤本身的转换是不操作的。

因此，皮肤中任何特定顶点所需的步骤如下：

1. 撤销皮肤的世界到节点的转换，如果有的话。
2. 应用关节的世界到联合的转换。
3. 松开关节的“休息”位置。

这三个步骤对应于教程中列出的三个步骤。

让我们谈谈第三个问题。每个关节都有一个“休息”的位置。例如，手臂骨可能位于皮肤原始形状的左臂(绑定姿势)，而腿骨则可能位于右腿。这些骨头不是原处，而是散落在模型周围。但是我们不希望它们在休息的时候拉点，例如，手臂骨头可能在原点的上方和左边，但是当它静止时，不应该拉任何顶点到左边。

因此，每个关节都有一个“逆约束矩阵”，它消除了关节在其自身休息位置上自然会产生的影响。当关节移动时，它相对于自己的休息位置移动，而增量(步骤2和步骤3之间的差异)将被应用于目标顶点。

如果皮肤本身试图移动，什么都不会发生。这样的转换在教程的着色器结束时应用于u_modelViewMatrix，而该转换的逆变换在步骤1中应用，因此它们会抵消掉。如果您想移动整个蒙皮网格，当然正确的方法是重新定位整个骨架，而不是皮肤节点。移动根节点将在步骤2中对网格中的所有顶点应用新的转换。