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游戏引擎 浅入浅出
Introduction
Introduction
前言
前言
1. 游戏引擎框架介绍
1. 游戏引擎框架介绍
1.1 Unity的组成
1.2 游戏引擎组成
2. Opengl开发环境搭建
2. Opengl开发环境搭建
2.1 Opengl到底是什么
2.2 搭建Opengl开发环境
2.3 使用VisualStudio开发
3. 绘制多边形
3. 绘制多边形
3.1 画个三角形
3.2 画个正方形
3.3 画个立方体
4. 着色器
4. 着色器
4.1 Unity Shader和OpenGL Shader
4.2 顶点着色器
4.3 片段着色器
5. 绘制贴图
5. 绘制贴图
5.1 颜色和贴图
5.2 贴图文件介绍
5.3 CPU与GPU的通信方式
5.4 使用stb_image解析图片
5.5 绘制带贴图的立方体盒子
5.6 压缩纹理
5.7 图片压缩工具
5.8 使用压缩纹理
5.9 DXT压缩纹理扩展
6. 索引与缓冲区对象
6. 索引与缓冲区对象
6.1 顶点索引
6.2 缓冲区对象
6.3 OpenGL Core Profile
6.4 顶点数组对象
7. 绘制Mesh和材质
7. 绘制Mesh和材质
7.1 导出Mesh文件
7.2 使用Mesh文件
7.3 Shader文件创建与使用
7.4 创建材质
7.5 使用材质
7.6 MeshRenderer
8. 绘制静态模型
8. 绘制静态模型
8.1 Blender安装与配置
8.2 Blender制作模型
8.3 Blender Python设置开发环境
8.4 Blender Python创建物体
8.5 Blender Python导出顶点数据
8.6 加载导出的Mesh
9. 基于组件开发
9. 基于组件开发
9.1 基于RTTR实现反射
9.2 实现GameObject-Component
10. 相机
10. 相机
10.1 最简单的相机
10.2 多相机渲染
10.3 相机排序
10.4 CullingMask
11. 控制系统
11. 控制系统
11.1 键盘控制
11.2 鼠标控制
12. 拆分引擎和项目
12. 拆分引擎和项目
13. 绘制文字
13. 绘制文字
13.1 TrueType简介
13.2 绘制单个字符
13.3 绘制多个文字
13.4 彩色字
14. GUI
14. GUI
14.1 正交相机
14.2 UIImage
14.3 UIMask
14.4 UIText
14.5 UIButton
15. 播放音效
15. 播放音效
15.1 播放2D音效
15.2 播放3D音效
15.3 使用FMOD Studio音频引擎
16. Profiler
16. Profiler
16.1 初识easy_profiler
16.2 集成easy_profiler
17. 嵌入Lua
17. 嵌入Lua
17.1 Sol2与C++交互
17.2 更加友好的Lua框架设计
17.3 引擎集成sol2
17.4 调试Lua
18. 骨骼动画
18. 骨骼动画
18.1 Blender制作骨骼动画
18.2 Blender导出骨骼动画
18.3 解析骨骼动画
18.4 矩阵的主序
19. 骨骼蒙皮动画
19. 骨骼蒙皮动画
19.1 骨骼蒙皮动画实现
19.2 骨骼权重
19.3 Blender蒙皮刷权重
19.4 Blender导出蒙皮权重
19.5 加载权重文件
20. 解析FBX文件
20. 解析FBX文件
20.1 导出Mesh
20.2 导出骨骼动画
20.3 导出权重
20.4 渲染骨骼蒙皮动画
21. 多线程渲染
21. 多线程渲染
21.1 GLFW多线程渲染
21.2 基于任务队列的多线程渲染
21.3 完全异步的多线程模型
21.4 引擎支持多线程渲染
22. Physx物理引擎
22. Physx物理引擎
22.1 Physx实例-小球掉落
22.2 物理材质
22.3 碰撞检测
22.4 连续碰撞检测
22.5 场景查询
22.6 引擎集成Physx
23. 经典光照
23. 经典光照
23.1 环境光
23.2 漫反射光照模型
23.3 镜面高光光照模型
23.4 高光贴图
23.5 Shader结构体
23.6 Uniform Buffer Object
23.7 方向光
23.8 点光源
23.9 多光源
24. 引擎编辑器的实现
24. 引擎编辑器的实现
24.1 分析Godot引擎编辑器
24.2 FBO RenderTexture GameTurbo DLSS
24.3 ImGui介绍与使用
24.4 分离引擎核心层和应用层
24.5 使用ImGui实现引擎编辑器
24.6 Hierarchy与Inspector面板
24.7 Geometry Buffer
25. Shadow Mapping
25. Shadow Mapping
25.1 深度图
25.2 简单阴影
88. VSCode扩展开发与定制
88. VSCode扩展开发与定制
88.1 第一个VSCode扩展程序
88.2 从源码编译VSCode
88.3 打包VSCode内置扩展
88.4 打包LuaHelper到Code-OSS
89. Doxygen生成API文档
89. Doxygen生成API文档
90. GPU分析工具
90. GPU分析工具
90.1 RenderDoc分析不显示bug
98. SubstancePainter插件开发
98. SubstancePainter插件开发
98.1 SP插件开发环境
98.2 开发SP功能性插件
98.3 开发SP渲染插件
99. Toolbag插件开发
99. Toolbag插件开发
99.1 插件开发环境
99.2 API介绍
99.3 命令行调用Toolbag
99.4 更多实现
99.5 代码参考
附录1. Wwise音频引擎
附录1. Wwise音频引擎
1.1 Wwise名词概念
1.2 Wwise制作音效导出SoundBank
1.3 集成Wwise
1.4 封装Wwise播放3D音效
1.5 Wwise性能分析器介绍
1.6 猎人开发后记
代码资源下载
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目录
<< 18.1 Blender制作骨骼动画
18.3 解析骨骼动画 >>
## 18.2 Blender导出骨骼动画 ```text 「游戏引擎 浅入浅出」是一本开源电子书,PDF/随书代码/资源下载: https://github.com/ThisisGame/cpp-game-engine-book ``` 要导出哪些数据呢? 我们制作骨骼动画的时候,是先用父节点做大的摆动,然后再调整子节点。 子节点的坐标,是叠加了父节点的。 所以我们要导出节点间的父子关系,子节点相对父节点的位移。 以及每一帧父节点的移动,子节点的移动。 ### 1. 编写Blender代码 在Blender中可以很方便的用Python进行插件开发,具体如何运行插件代码在之前的<第8章:绘制静态模型>已经介绍过了。  我编写了一小段代码,将骨骼动画数据导出到自定义的格式。 代码文件位于:`files\skeleton_animation\export_skeleton_animation.py` ```py import bpy import json import os import struct from mathutils import Matrix from math import radians # 矩阵 class EngineMatrix: matrix = [] def __init__(self , blenderMatrix): self.matrix = [] for i in range(4): self.matrix.append([]) for j in range(4): self.matrix[i].append(blenderMatrix[j][i]) #调换y和z self.matrix[3][1] , self.matrix[3][2] = self.matrix[3][2] , self.matrix[3][1] def write_to_file(self , file): for i in range(4): for j in range(4): file.write(struct.pack('f' , self.matrix[i][j])) # 存储骨骼动画片段 class EngineAnimation: # 存储骨骼名字 [bone_name , bone_name , ...] bones=[] # 存储骨骼父子关系,数组下标表示第几个Bone [[1],[]] bonesChildren = [] # 存储骨骼 T-POSE,数组下标表示第几个Bone ["Bone.Matrix","Bone.001.Matrix"] boneTPoses = [] # 存储骨骼关键帧数据,外面数组下标表示第几帧,里面数组下表表示第几个Bone [["Bone.Matrix","Bone.001.Matrix"] , ["Bone.Matrix","Bone.001.Matrix"]] frames = [] def __init__(self): self.bonesChildren = {} self.boneTPoses = {} self.frames = {} def to_json(self): return json.dumps(self, default=lambda o: o.__dict__, sort_keys=True, indent=4) # 获取骨骼index def get_bone_index(self , boneName): return self.bones.index(boneName) def write_to_file(self , filePath): with open(filePath , "wb") as f: #写入文件头 f.write("skeleton_anim".encode()) #写入骨骼数量 f.write(struct.pack('H',len(self.bones))) #写入骨骼名字 for boneName in self.bones: f.write(struct.pack('H',len(boneName))) f.write(boneName.encode()) #写入骨骼父子关系 for boneChildren in self.bonesChildren: f.write(struct.pack('H',len(boneChildren))) for boneIndex in boneChildren: f.write(struct.pack('H',boneIndex)) #写入骨骼T-POSE for boneTPose in self.boneTPoses: boneTPose.write_to_file(f) # 写入关键帧帧数 f.write(struct.pack('H',len(self.frames))) #写入关键帧数据 for frame in self.frames: for boneMatrix in frame: boneMatrix.write_to_file(f) f.close() print("---------- EXPORT SKELETON ANIMATION ------------") engineAnimation=EngineAnimation() print("---------- SET POSE MODE ------------") if bpy.ops.object.mode_set.poll(): bpy.ops.object.mode_set(mode='POSE') armature_obj = bpy.data.objects["Armature"] print("---------- EXPORT BONE ------------") for i in range(0, len(bpy.context.visible_pose_bones)): bone = bpy.context.visible_pose_bones[i] engineAnimation.bones.append(bone.name) print("---------- EXPORT BONES CHILDREN ------------") engineAnimation.bonesChildren= [None] * len(bpy.context.visible_pose_bones) for i in range(0, len(bpy.context.visible_pose_bones)): bone = bpy.context.visible_pose_bones[i] engineAnimation.bonesChildren[engineAnimation.get_bone_index(bone.name)] = [] for child in bone.children: engineAnimation.bonesChildren[engineAnimation.get_bone_index(bone.name)].append(engineAnimation.get_bone_index(child.name)) print("---------- EXPORT T-POS ------------") engineAnimation.boneTPoses = [None] * len(bpy.context.visible_pose_bones) for i in range(0, len(bpy.context.visible_pose_bones)): bone = bpy.context.visible_pose_bones[i] matrix_local = armature_obj.data.bones[bone.name].matrix_local @ Matrix.Rotation(radians(-90), 4, "X") engineAnimation.boneTPoses[engineAnimation.get_bone_index(bone.name)]=EngineMatrix(matrix_local) print("---------- EXPORT FRAME ------------") print("bpy.context.scene.frame_start:"+str(bpy.context.scene.frame_start)) print("bpy.context.scene.frame_end:"+str(bpy.context.scene.frame_end)) engineAnimation.frames = [None] * (bpy.context.scene.frame_end - bpy.context.scene.frame_start + 1) frame_index = 0 for frame in range(bpy.context.scene.frame_start, bpy.context.scene.frame_end + 1): bpy.context.scene.frame_set(frame) print("---------- FRAME:"+str(frame)) engineAnimation.frames[frame_index] = [None] * len(bpy.context.visible_pose_bones) for i in range(0, len(bpy.context.visible_pose_bones)): bone = bpy.context.visible_pose_bones[i] matrix_basis = armature_obj.pose.bones[bone.name].matrix_basis # print(matrix_basis) engineAnimation.frames[frame_index][engineAnimation.get_bone_index(bone.name)]=EngineMatrix(matrix_basis) frame_index = frame_index + 1 print("---------- WRITE FILE ------------") blender_project_dir = os.path.dirname(bpy.data.filepath) if os.path.exists(blender_project_dir+"/export")==False: os.mkdir(blender_project_dir+"/export") engineAnimation.write_to_file(blender_project_dir+"/export/export.skeleton_anim") print("---------- EXPORT SUCCESS ------------") # print(engineAnimation.to_json()) ``` 值得注意的是,从Blender2.8之后,矩阵乘法用 `@` 替代 `*`,我在这上面浪费不少时间。 ```bash Blender 2.80: Python API Changes https://wiki.blender.org/wiki/Reference/Release_Notes/2.80/Python_API#Matrix_Multiplication ``` ### 2. 导出文件格式 执行上面代码后,得到了文件`export.skeleton_anim`。<a id="antiCollectorAdTxt" href="https://github.com/ThisisGame/cpp-game-engine-book">「游戏引擎 浅入浅出」是一本开源电子书,PDF/随书代码/资源下载: https://github.com/ThisisGame/cpp-game-engine-book</a>  文件结构如下:  下一篇就按照这个文件结构来进行解析,并播放骨骼动画。 ### 3. 其他 有一些东西需要注意: 1. 绕Z轴旋转,从Y转向X,角度是负数。  2. Blender是行主序,和数学上的表现一致,可以直接用作代数运算。 3. GLM是列主序,Blender导出到GLM要转换。 4. Blender T-Pos是Z朝上,导出到GLM要转换。 参考了以下文章: ```bash https://docs.blender.org/api/2.93/bpy.context.html#bpy.context.visible_objects https://gamedev.stackexchange.com/questions/44058/exporting-bind-and-keyframe-bone-poses-from-blender-to-use-in-opengl ```
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18.3 解析骨骼动画 >>
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1. 游戏引擎框架介绍
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1.1 Unity的组成
1.2 游戏引擎组成
2. Opengl开发环境搭建
2. Opengl开发环境搭建
2.1 Opengl到底是什么
2.2 搭建Opengl开发环境
2.3 使用VisualStudio开发
3. 绘制多边形
3. 绘制多边形
3.1 画个三角形
3.2 画个正方形
3.3 画个立方体
4. 着色器
4. 着色器
4.1 Unity Shader和OpenGL Shader
4.2 顶点着色器
4.3 片段着色器
5. 绘制贴图
5. 绘制贴图
5.1 颜色和贴图
5.2 贴图文件介绍
5.3 CPU与GPU的通信方式
5.4 使用stb_image解析图片
5.5 绘制带贴图的立方体盒子
5.6 压缩纹理
5.7 图片压缩工具
5.8 使用压缩纹理
5.9 DXT压缩纹理扩展
6. 索引与缓冲区对象
6. 索引与缓冲区对象
6.1 顶点索引
6.2 缓冲区对象
6.3 OpenGL Core Profile
6.4 顶点数组对象
7. 绘制Mesh和材质
7. 绘制Mesh和材质
7.1 导出Mesh文件
7.2 使用Mesh文件
7.3 Shader文件创建与使用
7.4 创建材质
7.5 使用材质
7.6 MeshRenderer
8. 绘制静态模型
8. 绘制静态模型
8.1 Blender安装与配置
8.2 Blender制作模型
8.3 Blender Python设置开发环境
8.4 Blender Python创建物体
8.5 Blender Python导出顶点数据
8.6 加载导出的Mesh
9. 基于组件开发
9. 基于组件开发
9.1 基于RTTR实现反射
9.2 实现GameObject-Component
10. 相机
10. 相机
10.1 最简单的相机
10.2 多相机渲染
10.3 相机排序
10.4 CullingMask
11. 控制系统
11. 控制系统
11.1 键盘控制
11.2 鼠标控制
12. 拆分引擎和项目
12. 拆分引擎和项目
13. 绘制文字
13. 绘制文字
13.1 TrueType简介
13.2 绘制单个字符
13.3 绘制多个文字
13.4 彩色字
14. GUI
14. GUI
14.1 正交相机
14.2 UIImage
14.3 UIMask
14.4 UIText
14.5 UIButton
15. 播放音效
15. 播放音效
15.1 播放2D音效
15.2 播放3D音效
15.3 使用FMOD Studio音频引擎
16. Profiler
16. Profiler
16.1 初识easy_profiler
16.2 集成easy_profiler
17. 嵌入Lua
17. 嵌入Lua
17.1 Sol2与C++交互
17.2 更加友好的Lua框架设计
17.3 引擎集成sol2
17.4 调试Lua
18. 骨骼动画
18. 骨骼动画
18.1 Blender制作骨骼动画
18.2 Blender导出骨骼动画
18.3 解析骨骼动画
18.4 矩阵的主序
19. 骨骼蒙皮动画
19. 骨骼蒙皮动画
19.1 骨骼蒙皮动画实现
19.2 骨骼权重
19.3 Blender蒙皮刷权重
19.4 Blender导出蒙皮权重
19.5 加载权重文件
20. 解析FBX文件
20. 解析FBX文件
20.1 导出Mesh
20.2 导出骨骼动画
20.3 导出权重
20.4 渲染骨骼蒙皮动画
21. 多线程渲染
21. 多线程渲染
21.1 GLFW多线程渲染
21.2 基于任务队列的多线程渲染
21.3 完全异步的多线程模型
21.4 引擎支持多线程渲染
22. Physx物理引擎
22. Physx物理引擎
22.1 Physx实例-小球掉落
22.2 物理材质
22.3 碰撞检测
22.4 连续碰撞检测
22.5 场景查询
22.6 引擎集成Physx
23. 经典光照
23. 经典光照
23.1 环境光
23.2 漫反射光照模型
23.3 镜面高光光照模型
23.4 高光贴图
23.5 Shader结构体
23.6 Uniform Buffer Object
23.7 方向光
23.8 点光源
23.9 多光源
24. 引擎编辑器的实现
24. 引擎编辑器的实现
24.1 分析Godot引擎编辑器
24.2 FBO RenderTexture GameTurbo DLSS
24.3 ImGui介绍与使用
24.4 分离引擎核心层和应用层
24.5 使用ImGui实现引擎编辑器
24.6 Hierarchy与Inspector面板
24.7 Geometry Buffer
25. Shadow Mapping
25. Shadow Mapping
25.1 深度图
25.2 简单阴影
88. VSCode扩展开发与定制
88. VSCode扩展开发与定制
88.1 第一个VSCode扩展程序
88.2 从源码编译VSCode
88.3 打包VSCode内置扩展
88.4 打包LuaHelper到Code-OSS
89. Doxygen生成API文档
89. Doxygen生成API文档
90. GPU分析工具
90. GPU分析工具
90.1 RenderDoc分析不显示bug
98. SubstancePainter插件开发
98. SubstancePainter插件开发
98.1 SP插件开发环境
98.2 开发SP功能性插件
98.3 开发SP渲染插件
99. Toolbag插件开发
99. Toolbag插件开发
99.1 插件开发环境
99.2 API介绍
99.3 命令行调用Toolbag
99.4 更多实现
99.5 代码参考
附录1. Wwise音频引擎
附录1. Wwise音频引擎
1.1 Wwise名词概念
1.2 Wwise制作音效导出SoundBank
1.3 集成Wwise
1.4 封装Wwise播放3D音效
1.5 Wwise性能分析器介绍
1.6 猎人开发后记