Boneanimation per Vertexshader

Vorwort

Dieser Artikel richted sich an alle, die schon weit Fortgeschritten sind. Ein sicherer Umgang mit Shadern und Vertexbufferobjekten ist hier Vorrausetzung. Bei der Boneanimation per Vertexshader geht es darum, möglichst viel Arbeit auf die Grafikkarte auszulagern. Wer schon immer mal einen hochdetailierten Dinosaurier oder Octobus sein Unwesen treiben lassen will ist hier genau richtig.

Was sind Bones

Bones entsprechen nicht nur Knochen. Mathematisch gesehen repräsenteriert jeder Bone eine Transformationsmatrix, der einen gewichteten Einfluss auf verschiedene Vertices nehmen kann. Da Bones sehr häufig in einem Animationsskelet zusammengefast sind, werden sie durch Gelenke verbunden, die Drehpunkten der Matrizen entsprechen. Sehr häufig werden Bones als Stab oder ähnliches dargestellt, sie können jedoch auch komplexer Formen haben (z.B. das Becken einen Menschen). Bones die durch die durch ein festes Gelenk verbunden sind sollten umbedingt vermiedern werden, da sie nur Resurcen kosten ohne einen Nutzen zu bringen. Grundsätzlich sollte alles was sich unabhängig voneinander bewegen können muss durch einen eigenen Bone dargestellt werden. Neben den nachgebildeten Kochen, gehören auch andere bewegliche Modelteile dazu wie Mimik und Augen.

Woher kommen die Animationsdaten?

Die Animationen können entweder aufgezeichnete Daten sein, durch Inverse Kinematik erzeugt werde oder aus einer Physikengine stammen. Bei einfachen Modellen ist es auch möglich diese Daten per Scripsprache zu erzeugen. In diesem Artikel werden die Bones eher als Schnittstelle dienen.

Limits

Aktuelle Grafikkarten erlauben 256 Uniformvariablend des Typs Float4. Für einen Bone werden 3 Float4 benötigt. Damit lassen sich etwa 80 Bones gleichzeitig verwenden. Wird dies schon beim Entwurf des Modells beachtet, stellt diese Wert kaum ein Limit dar. Bei einem symetrischem Modell lässt sich dieser Wert fast verdoppeln. Wenn die nicht ausreicht macht es Sinn Objekte mit vielen Bones wie Hände oder Gesichter getrennt zu Rendern.