[D3D] 애니메이션 스키닝

vector·2025년 11월 27일

애니메이션

그동안 해왔던 방식은 스프라이트를 보여주는 방식으로 구현
하지만 3D에서는 각 노드, 뼈를 움직이는 것으로 애니메이션을 구현
뼈를 움직이면, 다른 뼈를 어떻게 처리할지 중요
정점을 사용하게 되면 모든 정점을 움직이기에는 용량이 너무크기 때문에 정점을 뼈대에 따라 움직이게 해준다.
한 정점이 여러 뼈대에 영향을 받을 경우에는 비율을 정해두고 영향을 받도록 설정
-> 스키닝

스키닝

어떠한 뼈에 영향을 받아서 우직일 것인지에 대해 정보
스킨에 대한 정보를 추불 해주기 위해 메쉬를 순회하면서 뼈대가 있다면 본을 순회하고, 연관된 정점과 가중치 정보를 전달해주는 방식
현재 정점이 아닌 뼈대에 정보가 있기에 정보를 추출해서 정점에 파싱 작업이 필요

AsTypes.h

정점마다 뼈번호와 가중치를 저장할 구조체를 선언과이를 파싱해줄 구조체 생성

// Animation

struct asBlendWeight
{
	// index : 0 ~ 3 중 어느 슬롯에 넣을지
	// boneIndex : 본 인덱스
	// weight : 가중치
	void Set(uint32 index, uint32 boneIndex, float weight)
	{
		float i = (float)boneIndex;
		float w = weight;

		switch (index)
		{
		case 0: indices.x = i; weights.x = w; break;
		case 1: indices.y = i; weights.y = w; break;
		case 2: indices.z = i; weights.z = w; break;
		case 3: indices.w = i; weights.w = w; break;
		}
	}

	Vec4 indices = Vec4(0, 0, 0, 0);
	Vec4 weights = Vec4(0, 0, 0, 0);
};

// 정점마다 -> (뼈번호, 가중치)
struct asBoneWeights
{
	// 특정 본의 가중치를 리스트에 추가
	void AddWeights(uint32 boneIndex, float weight)
	{
		if (weight <= 0.0f)
			return;

		// 현재 리스트 중에서, 가중치가 더 큰 위치를 찾아 내림차순 정렬 상태를 유지하도록 삽입
		auto findit = std::find_if(boneWeights.begin(), boneWeights.end(),
			[weight](const Pair& p) {return weight > p.second; });

		boneWeights.insert(findit, Pair(boneIndex, weight));
	}

	// boneWeights 리스트에서 최대 4래를 뽑아서 asBlendWeight로 변환
	asBlendWeight GetBlendWeights()
	{
		asBlendWeight blendWeights;

		for (uint32 i = 0; i < boneWeights.size(); i++)
		{
			if (i >= 4)
				break;

			blendWeights.Set(i, boneWeights[i].first, boneWeights[i].second);
		}

		return blendWeights;
	}

	// (1, 0.3) (2, 0.2) -> 합이 0.5
    // 스키닝에서는 각 정점의 총 합이 1이 되도록 정규화
	void Normalize()
	{
    	// 4개 이상이면 4개까지만 남김 (GPU에서 대부분 4본 제한)
		if (boneWeights.size() >= 4)
			boneWeights.resize(4);

		float totalWeight = 0.f;
		for (const auto& item : boneWeights)
			totalWeight += item.second;

		// 가중치의 합을 1로 만들어주는
		for (auto& item : boneWeights)
			item.second /= totalWeight;
	}

	using Pair = pair<int32, float>;
	vector<Pair> boneWeights;
};

Converter.cpp

본의 정보를 정점 기준으로 다시 모아서 정규화한 뒤, 각 정점의 blendIndices / blendWeights에 스키닝 데이터를 채워 넣는 함수

void Converter::ReadSkinData()
{
	for (uint32 i = 0; i < _scene->mNumMeshes; i++)
	{
		aiMesh* srcMesh = _scene->mMeshes[i];
		if (srcMesh->HasBones() == false)
			continue;

		shared_ptr<asMesh> mesh = _meshes[i];

		vector<asBoneWeights> tempVertexBoneWeights;
		tempVertexBoneWeights.resize(mesh->vertices.size());

		// Bone을 순회하면서 연관된 VertexId, Weight를 구해서 기록한다.
		for (uint32 b = 0; b < srcMesh->mNumBones; b++)
		{
			aiBone* srcMeshBone = srcMesh->mBones[b];
			uint32 boneIndex = GetBoneIndex(srcMeshBone->mName.C_Str());

			for (uint32 w = 0; w < srcMeshBone->mNumWeights; w++)
			{
				uint32 index = srcMeshBone->mWeights[w].mVertexId;
				float weight = srcMeshBone->mWeights[w].mWeight;
				tempVertexBoneWeights[index].AddWeights(boneIndex, weight);
			}
		}

		// 최종결과 계산
		for (uint32 v = 0; v < tempVertexBoneWeights.size(); v++)
		{
			tempVertexBoneWeights[v].Normalize();

			asBlendWeight blendWeight = tempVertexBoneWeights[v].GetBlendWeights();
			mesh->vertices[v].blendIndices = blendWeight.indices;
			mesh->vertices[v].blendWeights = blendWeight.weights;
		}
	}
}

csv파일 생성

저장된 정보를 확인하기 위해 엑셀파일로 저장

Converter.cpp

void Converter::ExportModelData(wstring savePath)
{ // 모델 데이터를 추출해서 그 정보를 가지고 와서 별도의 파일을 만드는
	wstring finalPath = _modelPath + savePath + L".mesh";

	ReadModelData(_scene->mRootNode, -1, -1); // 모델의 모든 노드를 재귀를 통해서 로드하는
	ReadSkinData();

	//Write CSV File
	{
		FILE* file;
		::fopen_s(&file, "../Vertices.csv", "w");

		for (shared_ptr<asBone>& bone : _bones)
		{
			string name = bone->name;
			::fprintf(file, "%d,%s\n", bone->index, bone->name.c_str());
		}

		::fprintf(file, "\n");

		//::fprintf(file, "position.x,position.y,position.z,indices.x,indices.y,indices.z,indices.w,weights.x,weights.y,weights.z,weights.w\n");

		for (shared_ptr<asMesh>& mesh : _meshes)
		{
			string name = mesh->name;
			::printf("%s\n", name.c_str());

			for (UINT i = 0; i < mesh->vertices.size(); i++)
			{
				Vec3 p = mesh->vertices[i].position;
				Vec4 indices = mesh->vertices[i].blendIndices;
				Vec4 weights = mesh->vertices[i].blendWeights;

				::fprintf(file, "%f,%f,%f,", p.x, p.y, p.z);
				::fprintf(file, "%f,%f,%f,%f,", indices.x, indices.y, indices.z, indices.w);
				::fprintf(file, "%f,%f,%f,%f\n", weights.x, weights.y, weights.z, weights.w);
			}
		}

		::fclose(file);
	}

	WriteModelFile(finalPath); // 메모리에 들고 있던 것들을 최종 타일 형태로 만드는
}