そういえば、PS4の『Destiny』のベータテスト、始まってましたな。
いま、PS4つけてダウンロード中です。約13G。
明日は定休日だし、ちょっと遊んでみようと思う。
さて、以前、C++で解析した3DアニメーションのロジックをC#に移植している。
せっかく学んだことの理解を深めるという意味合いと、C#での3Dアニメーションのグラフィックスパイプラインを押さえておこうと。
なので、ボーンの表示とFKによるアニメーションまでできたら満足して終わりそう。
IKやスキンメッシュの移植は、余力があれば挑戦するかも。
今日は、VMDデータの読み込みまでやってみた。
データフォーマットはこちらのサイトを参考にさせていただいた。
ベジエ補完を実現するクラスがC#に用意されてなさそうなのな。
結局、C++のソースを流用して作った。
C#でのVMDデータの読み込みソースはこんな感じになる。
エラー処理とかは割愛。データも構造体にせず、VMDフォーマットに近い形で持つようにした。
キーフレームは、ボーンごとの配列にまとめてある。
（ほんとはさらにフレーム番号でソートかけないとダメなんだけどめんどくさ自明なので割愛）
using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;
using System.IO;
class VmdData
{
//ボーン名に対応するインデックスの辞書
Dictionary<string, int> boneDictionary;
//VMDヘッダ情報
public string vmdHead;
//モデル名
public string modelName;
//フレーム数
UInt32 frameCount;
//キーフレーム配列をボーン毎にまとめた配列
List<List<VmdFrame>> keyFrames = new List<List<VmdFrame>>();
/// =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-
/// 指定したファイルパスのVMDファイルを読込む
/// =-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-
public static VmdData load(string filePath)
{
//インデックス
int bonIndex = 0;
//辞書にない場合、このインデックスから辞書に追加していく
int lastBoneIndex = 0;
VmdData vmdData = new VmdData();
vmdData.boneDictionary = new Dictionary<string, int>();
FileStream stream = File.Open(filePath, FileMode.Open);
//先頭から
stream.Seek(0, SeekOrigin.Begin);
//バイナリ形式
BinaryReader reader = new BinaryReader(stream);
// 30 bytes char[30] "Vocaloid Motion Data 0002\0" の文字列
vmdData.vmdHead = Encoding.Default.GetString(reader.ReadBytes(30));
// 20 bytes char[20] "初音ミク\0"などのモデル名の文字列
vmdData.modelName = Encoding.Default.GetString(reader.ReadBytes(20));
// 4 bytes unsigned long フレームデータ数
UInt32 frameCount = reader.ReadUInt32();
vmdData.frameCount = frameCount;
for (int index = 0; index < frameCount; index++)
{
VmdFrame keyFrame = new VmdFrame();
// 15 bytes char[15] "頭\0"などのボーン名の文字列
keyFrame.boneName = Encoding.Default.GetString(reader.ReadBytes(15));
// 4 bytes unsigned long フレーム番号
keyFrame.frameNo = reader.ReadUInt32();
// 4 bytes float ボーンのX軸位置。位置データがない場合は0
keyFrame.localPosX = reader.ReadSingle();
// 4 bytes float ボーンのX軸位置。位置データがない場合は0
keyFrame.localPosY = reader.ReadSingle();
// 4 bytes float ボーンのX軸位置。位置データがない場合は0
keyFrame.localPosZ = reader.ReadSingle();
// 4 bytes float ボーンのクォータニオンのX。データがない場合は0
keyFrame.localRotX = reader.ReadSingle();
// 4 bytes float ボーンのクォータニオンのX。データがない場合は0
keyFrame.localRotY = reader.ReadSingle();
// 4 bytes float ボーンのクォータニオンのX。データがない場合は0
keyFrame.localRotZ = reader.ReadSingle();
// 4 bytes float ボーンのクォータニオンのX。データがない場合は0
keyFrame.localRotW = reader.ReadSingle();
// 64 bytes char[64] 補間パラメータ
byte[] parameters = reader.ReadBytes(64);
keyFrame.bezier_x = new Bezier(parameters[0], parameters[4], parameters[ 8], parameters[12]);
keyFrame.bezier_y = new Bezier(parameters[1], parameters[5], parameters[ 9], parameters[13]);
keyFrame.bezier_z = new Bezier(parameters[2], parameters[6], parameters[10], parameters[14]);
keyFrame.bezier_r = new Bezier(parameters[3], parameters[7], parameters[11], parameters[15]);
if (vmdData.boneDictionary.ContainsKey(keyFrame.boneName))
{
bonIndex = vmdData.boneDictionary[keyFrame.boneName];
vmdData.keyFrames[bonIndex].Add(keyFrame);
}
else
{
bonIndex = lastBoneIndex;
lastBoneIndex++;
vmdData.boneDictionary[keyFrame.boneName] = bonIndex;
vmdData.keyFrames.Add(new List<VmdFrame>());
vmdData.keyFrames[bonIndex].Add(keyFrame);
}
}
stream.Close();
return vmdData;
}
}
こっちが、ベジエ補完用のクラス。
using Microsoft.Xna.Framework;
class Bezier
{
public Vector2 p1;
public Vector2 p2;
public Bezier(byte x1, byte y1, byte x2, byte y2)
{
p1.X = x1 / 127.0f;
p1.Y = y1 / 127.0f;
p2.X = x2 / 127.0f;
p2.Y = y2 / 127.0f;
}
/// X = (1 - t)^3*p0_x + 3*(1 - t)^2*t*p1_x + 3*(1 - t)*t^2*p2_x + t^3*p3_x
/// Y = (1 - t)^3*p0_y + 3*(1 - t)^2*t*p1_y + 3*(1 - t)*t^2*p2_y + t^3*p3_y
/// 0 ≦ t ≦ 1
/// (X, Y) = (0, 0), (X, Y) = (1, 1)を通る
/// 規格化されたベジェ曲線を考える → p0_x = p0_y = p3_x = p3_y = 0
/// t = x からtを変化させ、x = XとなるときのYを求める
public float GetY(float x)
{
float t = x;
float max_t = 1.0f;
float min_t = 0.0f;
float val1 = 0.0f;
float val2 = 0.0f;
float val3 = 0.0f;
// 計算繰り返し回数
const int N = 8;
for (int i = 0; i < N; i++)
{
float it = 1.0f - t;
val1 = 3.0f * t * it * it;
val2 = 3.0f * t * t * it;
val3 = t * t * t;
float x_diff = x - (val1 * p1.X) - (val2 * p2.X) - val3;
if (System.Math.Abs(x_diff) < 1e-6)
{
// 誤差が定数以内なら終了
break;
}
if (x_diff > 0)
{
// 範囲を変更して再計算
min_t = t;
t = ((max_t - t) / 2.0f) + t;
}
else
{
max_t = t;
t = ((t - min_t) / 2.0f) + min_t;
}
}
return ((val1 * p1.Y) + (val2 * p2.Y) + val3);
}
}
カテゴリー: csharp