human_sample.cpp 1 /** 2 *** キャラクタアニメーションのための人体モデルの表現 基本処理ライブラリ サンプルプログラム 3 *** Copyright (c) 2015-, Masaki OSHITA ( 4 *** Released

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1 1 /** 2 *** キャラクタアニメーションのための人体モデルの表現 基本処理ライブラリ サンプルプログラム 3 *** Copyright (c) 2015-, Masaki OSHITA ( 4 *** Released under the MIT license 5 **/ 6 7 /** 8 *** 複数の基本デモのアプリケーション 9 *** ( レポート課題の作成 提出が行いやすいように 全てのデモを一つのソースファイルにまとめたもの ) 10 **/ // Windows 関数定義の読み込み 14 #ifdef WIN32 15 #include <windows.h> 16 #endif // GLUT を使用 19 #include <GL/glut.h> // 22 // 行列 ベクトルの表現には vecmath C++ ライブラリ ( を使用 23 // 24 #include <Vector3.h> 25 #include <Point3.h> 26 #include <Matrix3.h> 27 #include <Matrix4.h> 28 #include <Color3.h> // STL を使用 31 #include <vector> 32 #include <string> 33 using namespace std; // 標準算術関数 定数の定義 36 #define _USE_MATH_DEFINES 37 #include <math.h> // ライブラリ クラス定義の読み込み 41 #include "SimpleHuman.h" 42 #include "SimpleHumanGLUT.h" 43 #include "BVH.h" /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 48 // 49 // 動作再生アプリケーション 50 // // 54 // 動作再生アプリケーションクラス 55 // 56 class MotionPlaybackApp : public GLUTBaseApp 57 { 58 protected: 59 // キャラクタ情報 // キャラクタの骨格 62 Skeleton * body; // キャラクタの姿勢 65 Posture * curr_posture; protected: 68 // 動作再生のための変数 // 動作データ 71 Motion * motion; // アニメーション再生中かどうかを表すフラグ 74 bool on_animation; // アニメーションの再生時間 77 float animation_time; // アニメーションの再生速度 80 float animation_speed; // 現在の表示フレーム番号 83 int frame_no; public: 86 // コンストラクタ 87 MotionPlaybackApp(); // デストラクタ 90 virtual ~MotionPlaybackApp(); public: 93 // イベント処理 // 初期化 96 virtual void Initialize(); // 開始 リセット 99 virtual void Start(); // 画面描画 102 virtual void Display(); // キーボードのキー押下 105 virtual void Keyboard( unsigned char key, int mx, int my ); // アニメーション処理 108 virtual void Animation( float delta ); 1

2 public: 111 // 補助処理 // BVH 動作ファイルの読み込み 骨格 姿勢の初期化 114 void LoadBVH( const char * file_name ); // ファイルダイアログを表示して BVH 動作ファイルを選択 読み込み 117 void OpenNewBVH(); 118 }; // 122 // コンストラクタ 123 // 124 MotionPlaybackApp::MotionPlaybackApp() 125 { 126 app_name = "Motion Playback"; 127 body = NULL; 128 curr_posture = NULL; 129 motion = NULL; 130 on_animation = true; 131 animation_time = 0.0f; 132 animation_speed = 1.0f; 133 frame_no = 0; 134 } // 138 // デストラクタ 139 // 140 MotionPlaybackApp::~MotionPlaybackApp() 141 { 142 if ( motion ) 143 delete motion; 144 if ( curr_posture ) 145 delete curr_posture; 146 if ( body ) 147 delete body; 148 } // 152 // 初期化 153 // H3 void MotionPlaybackApp::Initialize() 155 { 156 GLUTBaseApp::Initialize(); // サンプル BVH 動作データを読み込み 159 LoadBVH( "sample_walking1.bvh" ); 160 } // 164 // 開始 リセット 165 // H3 void MotionPlaybackApp::Start() 167 { 168 GLUTBaseApp::Start(); on_animation = true; 171 animation_time = 0.0f; 172 frame_no = 0; Animation( 0.0f ); 175 } // 179 // 画面描画 180 // H3 void MotionPlaybackApp::Display() 182 { 183 GLUTBaseApp::Display(); // キャラクタを描画 186 if ( curr_posture ) 187 { 188 glcolor3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f ); 189 DrawPosture( *curr_posture ); 190 DrawPostureShadow( *curr_posture, shadow_dir, shadow_color ); 191 } // 現在のモード 時間 フレーム番号を表示 194 DrawTextInformation( 0, "Motion Playback" ); 195 char message[64]; 196 if ( motion ) 197 sprintf( message, "%.2f (%d)", animation_time, frame_no ); 198 else 199 sprintf( message, "Press 'L' key to Load a BVH file" ); 200 DrawTextInformation( 1, message ); 201 } // 205 // キーボードのキー押下 206 // H3 void MotionPlaybackApp::Keyboard( unsigned char key, int mx, int my ) 208 { 209 GLUTBaseApp::Keyboard( key, mx, my ); // s キーでアニメーションの停止 再開 212 if ( key == 's' ) 213 on_animation =!on_animation; // w キーでアニメーションの再生速度を変更 216 if ( key == 'w' ) 2

3 217 animation_speed = ( animation_speed == 1.0f )? 0.1f : 1.0f; // n キーで次のフレーム 220 if ( ( key == 'n' ) &&!on_animation && motion ) 221 { 222 on_animation = true; 223 Animation( motion->interval ); 224 on_animation = false; 225 } // p キーで前のフレーム 228 if ( ( key == 'p' ) &&!on_animation && motion && ( frame_no > 0 ) ) 229 { 230 on_animation = true; 231 Animation( - motion->interval ); 232 on_animation = false; 233 } // l キーで再生動作の変更 236 if ( key == 'l' ) 237 { 238 // ファイルダイアログを表示してBVHファイルを選択 読み込み 239 OpenNewBVH(); 240 } 241 } // 245 // アニメーション処理 246 // H3 void MotionPlaybackApp::Animation( float delta ) 248 { 249 // アニメーション再生中でなければ終了 250 if (!on_animation ) 251 return; // 動作データが読み込まれていなければ終了 254 if (!motion ) 255 return; // 時間を進める 258 animation_time += delta * animation_speed; 259 if ( animation_time > motion->getduration() ) 260 animation_time -= motion->getduration(); // 現在のフレーム番号を計算 263 frame_no = animation_time / motion->interval; // 動作データから現在時刻の姿勢を取得 266 motion->getposture( animation_time, *curr_posture ); 267 } // 271 // BVH 動作ファイルの読み込み 骨格 姿勢の初期化 272 // H3 void MotionPlaybackApp::LoadBVH( const char * file_name ) 274 { 275 // BVH 動作データを読み込み 276 BVH * bvh = new BVH( file_name ); // 読み込みに失敗したら終了 279 if (!bvh->isloadsuccess() ) 280 { 281 delete bvh; 282 bvh = NULL; 283 body = NULL; 284 return; 285 } // BVH 動作から骨格モデルと動作データをを生成 288 motion = CoustructBVHMotion( bvh ); 289 if (!motion ) 290 return; 291 body = motion->body; 292 delete bvh; // 姿勢の初期化 295 if ( curr_posture ) 296 delete curr_posture; 297 curr_posture = new Posture(); 298 InitPosture( *curr_posture, body ); // 再生開始 301 Start(); 302 } // 306 // ファイルダイアログを表示してBVH 動作ファイルを選択 読み込み 307 // H3 void MotionPlaybackApp::OpenNewBVH() 309 { 310 #ifdef WIN const int file_name_len = 256; 312 char file_name[file_name_len] = ""; // ファイルダイアログの設定 315 OPENFILENAME open_file; 316 memset( &open_file, 0, sizeof( OPENFILENAME ) ); 317 open_file.lstructsize = sizeof( OPENFILENAME ); 318 open_file.hwndowner = NULL; 319 open_file.lpstrfilter = "BVH Motion Data (*.bvh)\0*.bvh\0all (*.*)\0*.*\0"; 320 open_file.nfilterindex = 1; 321 open_file.lpstrfile = file_name; 322 open_file.nmaxfile = file_name_len; 323 open_file.lpstrtitle = "Select a BVH file"; 324 open_file.lpstrdefext = "bvh"; 3

4 325 open_file.flags = OFN_PATHMUSTEXIST OFN_FILEMUSTEXIST OFN_HIDEREADONLY; // ファイルダイアログを表示 328 BOOL ret = GetOpenFileName( &open_file ); // ファイルが指定されたら新しい動作を設定 331 if (ret) 332 { 333 // BVH 動作データの読み込み 骨格 姿勢の初期化 334 LoadBVH( file_name ); // 動作再生の開始 337 Start(); 338 } 339 #endif // WIN } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 345 // 346 // キーフレーム動作再生アプリケーション 347 // // 351 // キーフレーム動作再生アプリケーションクラス 352 // 353 class KeyframeMotionPlaybackApp : public MotionPlaybackApp 354 { 355 protected: 356 // 動作再生のための変数 // キーフレーム動作データ 359 KeyframeMotion * keyframe_motion; // キーフレーム動作からの取得姿勢 362 Posture * keyframe_posture; // キーフレーム動作と元の動作を同期して再生するための時間のオフセット 365 float motion_time_offset; protected: 368 // 描画設定 // 元の動作を並べて再生表示 371 bool draw_original_motion; // キーフレームの姿勢を並べて表示 374 bool draw_key_poses; public: 378 // コンストラクタ 379 KeyframeMotionPlaybackApp(); // デストラクタ 382 virtual ~KeyframeMotionPlaybackApp(); public: 385 // イベント処理 // 初期化 388 virtual void Initialize(); // 画面描画 391 virtual void Display(); // キーボードのキー押下 394 virtual void Keyboard( unsigned char key, int mx, int my ); // アニメーション処理 397 virtual void Animation( float delta ); 398 }; // 補助処理 ( グローバル関数 ) のプロトタイプ宣言 // キーフレーム動作から姿勢を取得 404 void GetKeyframeMotionPosture( const KeyframeMotion & motion, float time, Posture & p ); // 408 // コンストラクタ 409 // 410 KeyframeMotionPlaybackApp::KeyframeMotionPlaybackApp() 411 { 412 app_name = "Keyframe Motion Playback"; keyframe_motion = NULL; 415 keyframe_posture = NULL; 416 motion_time_offset = 0.0f; draw_original_motion = true; 419 draw_key_poses = true; 420 } // 424 // デストラクタ 425 // 426 KeyframeMotionPlaybackApp::~KeyframeMotionPlaybackApp() 427 { 428 if ( keyframe_motion ) 429 delete keyframe_motion; 430 if ( keyframe_posture ) 431 delete keyframe_posture; 432 } 4

5 // 436 // 初期化 437 // H3 void KeyframeMotionPlaybackApp::Initialize() 439 { 440 GLUTBaseApp::Initialize(); const char * sample_motions = "sample_walking1.bvh"; 443 const int num_keytimes = 3; 444 const float sample_keytimes[ num_keytimes ] = { 2.35f, 3.00f, 3.74f }; // BVH 動作データを読み込み 447 LoadBVH( sample_motions ); 448 if (!motion ) 449 return; // キーフレームの時刻を設定 452 vector< float > key_times( num_keytimes ); 453 for ( int i=0; i<num_keytimes; i++ ) 454 key_times[ i ] = sample_keytimes[ i ] - sample_keytimes[ 0 ]; // BVH 動作から取得した姿勢をキーフレームの姿勢として設定 457 vector< Posture > key_poses( num_keytimes ); 458 for ( int i=0; i<num_keytimes; i++ ) 459 motion->getposture( sample_keytimes[ i ], key_poses[ i ] ); // キーフレーム動作を初期化 462 keyframe_motion = new KeyframeMotion(); 463 keyframe_motion->init( body, num_keytimes, &key_times.front(), &key_poses.front() ); // キーフレーム動作から取得する姿勢の初期化 466 keyframe_posture = new Posture( body ); // キーフレーム動作と元の動作を同期して再生するための時間のオフセットを設定 469 motion_time_offset = sample_keytimes[ 0 ]; // サンプルBVH 動作に合わせて視点調節 472 camera_yaw += 180.0f; 473 } // 477 // 画面描画 478 // H3 void KeyframeMotionPlaybackApp::Display() 480 { 481 GLUTBaseApp::Display(); // キーフレーム動作から取得した姿勢を描画 484 if ( keyframe_posture ) 485 { 486 glcolor3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f ); 487 DrawPosture( *keyframe_posture ); 488 DrawPostureShadow( *keyframe_posture, shadow_dir, shadow_color ); 489 } // 元のBVH 動作から取得した姿勢を描画 492 if ( draw_original_motion && curr_posture ) 493 { 494 glpushmatrix(); 495 gltranslatef( 1.0f, 0.0f, 0.0f ); glcolor3f( 0.0f, 0.0f, 1.0f ); 498 DrawPosture( *curr_posture ); 499 DrawPostureShadow( *curr_posture, shadow_dir, shadow_color ); 500 glpopmatrix(); 501 } // キーフレーム動作のキー姿勢を描画 504 if ( draw_key_poses && keyframe_posture ) 505 { 506 glpushmatrix(); 507 gltranslatef( - 1.0f, 0.0f, 0.0f ); for ( int i=0; i<keyframe_motion->num_keyframes; i++ ) 510 { 511 glpushmatrix(); 512 gltranslatef( 0.0f, 0.0f, 1.0f * ( i - ( keyframe_motion->num_keyframes - 1 ) * 0.5f ) ); glcolor3f( 0.8f, 0.8f, 0.8f ); 515 DrawPosture( keyframe_motion->key_poses[ i ] ); 516 DrawPostureShadow( keyframe_motion->key_poses[ i ], shadow_dir, shadow_color ); 517 glpopmatrix(); 518 } 519 glpopmatrix(); 520 } // 現在のモード 時間 フレーム番号を表示 523 DrawTextInformation( 0, "Keyframe Motion Playback" ); 524 char message[64]; 525 if ( motion ) 526 sprintf( message, "%.2f (%d)", animation_time, frame_no ); 527 else 528 sprintf( message, "Press 'L' key to Load a BVH file" ); 529 DrawTextInformation( 1, message ); 530 } // 534 // キーボードのキー押下 535 // H3 void KeyframeMotionPlaybackApp::Keyboard( unsigned char key, int mx, int my ) 537 { 538 // 基底クラスの処理を実行 539 MotionPlaybackApp::Keyboard( key, mx, my ); 540 5

6 541 // d キーで描画設定を変更 542 if ( key == 'd' ) 543 { 544 if ( draw_original_motion && draw_key_poses ) 545 draw_key_poses = false; 546 else if ( draw_original_motion &&!draw_key_poses ) 547 { 548 draw_original_motion = false; 549 draw_key_poses = true; 550 } 551 else if (!draw_original_motion && draw_key_poses ) 552 draw_key_poses = false; 553 else 554 { 555 draw_original_motion = true; 556 draw_key_poses = true; 557 } 558 } 559 } // 563 // アニメーション処理 564 // H3 void KeyframeMotionPlaybackApp::Animation( float delta ) 566 { 567 // アニメーション再生中でなければ終了 568 if (!on_animation ) 569 return; // 動作データが読み込まれていなければ終了 572 if (!keyframe_motion ) 573 return; // 時間を進める 576 animation_time += delta * animation_speed; 577 if ( animation_time > keyframe_motion->getduration() ) 578 animation_time -= keyframe_motion->getduration(); 579 frame_no = ( animation_time + motion_time_offset ) / motion->interval; // 動作データから現在時刻の姿勢を取得 582 motion->getposture( animation_time + motion_time_offset, *curr_posture ); // キーフレーム動作データから現在時刻の姿勢を取得 585 GetKeyframeMotionPosture( *keyframe_motion, animation_time, *keyframe_posture ); 586 } // 590 // キーフレーム動作から姿勢を取得 591 // 592 void GetKeyframeMotionPosture( const KeyframeMotion & motion, float time, Posture & p ) 593 { 594 // 指定時刻に対応する区間番号を取得 595 int no = -1; 596 for ( int i=0; i<motion.num_keyframes-1; i++ ) 597 { 598 if ( ( time >= motion.key_times[ i ] ) && ( time <= motion.key_times[ i+1 ] ) ) 599 { 600 no = i; 601 break; 602 } 603 } 604 if ( no == -1 ) 605 return; // レポート課題 // 指定時刻に応じて前後のキー姿勢の補間の割合を計算 610 float s = 0.0f; 611 // s =???; // 前後のキー姿勢を補間 614 // PostureInterpolation(??? ); 615 p = motion.key_poses[ no ]; 616 } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 621 // 622 // 順運動学計算アプリケーション 623 // // 627 // 順運動学計算アプリケーションクラス 628 // ( 動作再生アプリケーションに順運動学計算を追加 ) 629 // 630 class ForwardKinematicsApp : public MotionPlaybackApp 631 { 632 protected: 633 // 順運動学計算結果の変数 // 全体節の位置 向き ( 座標系 ) 636 vector< Matrix4f > segment_frames; // 全関節の位置 639 vector< Point3f > joint_positions; public: 642 // コンストラクタ 643 ForwardKinematicsApp(); public: 646 // イベント処理 // 開始 リセット 6

7 649 virtual void Start(); // 画面描画 652 virtual void Display(); // アニメーション処理 655 virtual void Animation( float delta ); 656 }; // 補助処理 ( グローバル関数 ) のプロトタイプ宣言 // 順運動学計算 662 void MyForwardKinematics( const Posture & posture, vector< Matrix4f > & seg_frame_array, vector< Point3f > & joi_pos_array ); // 順運動学計算のための反復計算 ( ルート体節から末端体節に向かって繰り返し再帰呼び出し ) 665 void MyForwardKinematicsIteration( const Segment * segment, const Segment * prev_segment, const Posture & posture, 666 Matrix4f * seg_frame_array, Point3f * joi_pos_array = NULL ); // 671 // コンストラクタ 672 // 673 ForwardKinematicsApp::ForwardKinematicsApp() 674 { 675 app_name = "Forward Kinematics"; 676 } // 680 // 開始 リセット 681 // H3 void ForwardKinematicsApp::Start() 683 { 684 MotionPlaybackApp::Start(); if (!body ) 687 return; // 配列初期化 690 segment_frames.resize( body->num_segments ); 691 joint_positions.resize( body->num_joints ); ForwardKinematics( *curr_posture, segment_frames, joint_positions ); 694 } // 698 // 画面描画 699 // H3 void ForwardKinematicsApp::Display() 701 { 702 GLUTBaseApp::Display(); // キャラクタを描画 705 if ( curr_posture ) 706 { 707 glcolor3f( 1.0f, 1.0f, 1.0f ); 708 DrawPosture( *curr_posture ); 709 DrawPostureShadow( *curr_posture, shadow_dir, shadow_color ); 710 } // 関節 体節の位置 向きを描画 const float axis_length = 0.2f; 716 float line_width; 717 Matrix4f frame; // デプステストを無効にして 前面に上書きする 720 gldisable( GL_DEPTH_TEST ); // 関節点を描画 ( 球を描画 ) 723 for ( int i=0; i<joint_positions.size(); i++ ) 724 { 725 // 関節位置に球を描画 726 const Point3f & pos = joint_positions[ i ]; 727 glcolor3f( 0.0f, 0.0f, 1.0f ); 728 glpushmatrix(); 729 gltranslatef( pos.x, pos.y, pos.z ); 730 glutsolidsphere( 0.025f, 16, 16 ); 731 glpopmatrix(); 732 } // 体節の座標系を描画 ( 座標軸を描画 ) 735 glgetfloatv( GL_LINE_WIDTH, &line_width ); 736 gllinewidth( 2.0f ); 737 for ( int i=0; i<segment_frames.size(); i++ ) 738 { glpushmatrix(); 741 frame.transpose( segment_frames[ i ] ); 742 glmultmatrixf( & frame.m00 ); 743 glbegin( GL_LINES ); 744 glcolor3f( 1.0f, 0.0f, 0.0f ); 745 glvertex3f( 0.0f, 0.0f, 0.0f ); 746 glvertex3f( axis_length, 0.0f, 0.0f ); 747 glcolor3f( 0.0f, 1.0f, 0.0f ); 748 glvertex3f( 0.0f, 0.0f, 0.0f ); 749 glvertex3f( 0.0f, axis_length, 0.0f ); 750 glcolor3f( 0.0f, 0.0f, 1.0f ); 751 glvertex3f( 0.0f, 0.0f, 0.0f ); 752 glvertex3f( 0.0f, 0.0f, axis_length ); 753 glend(); 754 glpopmatrix(); 755 } 756 gllinewidth( line_width ); 7

8 glenable( GL_DEPTH_TEST ); // 現在のモード 時間 フレーム番号を表示 762 DrawTextInformation( 0, "Forward Kinematics" ); 763 char message[64]; 764 if ( motion ) 765 sprintf( message, "%.2f (%d)", animation_time, frame_no ); 766 else 767 sprintf( message, "Press 'L' key to Load a BVH file" ); 768 DrawTextInformation( 1, message ); 769 } // 773 // アニメーション処理 774 // H3 void ForwardKinematicsApp::Animation( float delta ) 776 { 777 MotionPlaybackApp::Animation( delta ); // アニメーション再生中でなければ終了 780 if (!on_animation ) 781 return; if (!curr_posture ) 784 return; // 順運動学計算 787 MyForwardKinematics( *curr_posture, segment_frames, joint_positions ); 788 } // 792 // 順運動学計算 793 // 794 void MyForwardKinematics( const Posture & posture, vector< Matrix4f > & seg_frame_array, vector< Point3f > & joi_pos_array ) 795 { 796 // 配列初期化 797 seg_frame_array.resize( posture.body->num_segments ); 798 joi_pos_array.resize( posture.body->num_joints ); // ルート体節の位置 向きを設定 801 seg_frame_array[ 0 ].set( posture.root_ori, posture.root_pos, 1.0f ); // Forward Kinematics 計算のための反復計算 ( ルート体節から末端体節に向かって繰り返し計算 ) 804 MyForwardKinematicsIteration( posture.body->segments[ 0 ], NULL, posture, &seg_frame_array.front(), &joi_pos_array.front() ); 805 } // 809 // Forward Kinematics 計算のための反復計算 ( ルート体節から末端体節に向かって繰り返し再帰呼び出し ) 810 // H3 void MyForwardKinematicsIteration( 812 const Segment * segment, const Segment * prev_segment, const Posture & posture, 813 Matrix4f * seg_frame_array, Point3f * joi_pos_array ) 814 { 815 const Skeleton * body = posture.body; 816 Joint * next_joint; 817 Segment * next_segment; 818 Matrix4f mat; // 現在の体節に接続している各関節に対して繰り返し 821 for ( int j=0; j<segment->joints.size(); j++ ) 822 { 823 // 次の関節 次の体節を取得 824 next_joint = segment->joints[ j ]; 825 if ( next_joint->segments[ 0 ]!= segment ) 826 next_segment = next_joint->segments[ 0 ]; 827 else 828 next_segment = next_joint->segments[ 1 ]; // 前の体節側 ( ルート体節側 ) の関節はスキップ 831 if ( next_segment == prev_segment ) 832 continue; // 現在の体節の変換行列を取得 835 mat = seg_frame_array[ segment->index ]; // 次の関節 体節の変換行列を計算 // レポート課題 // 次の関節の位置を設定 842 // if ( joi_pos_array ) 843 // joi_pos_array[ next_joint->index ] =???; // 次の体節の変換行列を設定 846 // if ( seg_frame_array ) 847 // seg_frame_array[ next_segment->index ] =???; // 次の体節に対して繰り返し ( 再帰呼び出し ) 850 MyForwardKinematicsIteration( next_segment, segment, posture, seg_frame_array, joi_pos_array ); 851 } 852 } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 857 // 858 // 姿勢補間アプリケーション 859 // // 863 // 姿勢補間アプリケーションクラス 864 // 8

9 865 class PostureInterpolationApp : public GLUTBaseApp 866 { 867 protected: 868 // キャラクタ情報 // キャラクタの骨格 871 Skeleton * body; // キャラクタの姿勢 874 Posture * curr_posture; protected: 877 // 姿勢補間のための変数 // サンプル姿勢 880 Posture * posture0; 881 Posture * posture1; // サンプル姿勢の描画色 884 Color3f posture0_color; 885 Color3f posture1_color; // 姿勢補間の重み 888 float weight; // 現在姿勢の描画色 891 Color3f figure_color; public: 894 // コンストラクタ 895 PostureInterpolationApp(); // デストラクタ 898 virtual ~PostureInterpolationApp(); public: 901 // イベント処理 // 初期化 904 virtual void Initialize(); // 開始 リセット 907 virtual void Start(); // 画面描画 910 virtual void Display(); // マウスドラッグ 913 virtual void MouseDrag( int mx, int my ); public: 916 // 補助処理 // 姿勢更新 919 void UpdatePosture(); 920 }; // 補助処理 ( グローバル関数 ) のプロトタイプ宣言 // 姿勢補間 (2つの姿勢を補間) 926 void PostureInterpolation( const Posture & p0, const Posture & p1, float ratio, Posture & p ); // 931 // コンストラクタ 932 // 933 PostureInterpolationApp::PostureInterpolationApp() 934 { 935 app_name = "Posture Interpolation"; 936 body = NULL; 937 curr_posture = NULL; posture0 = NULL; 940 posture1 = NULL; 941 weight = 0.0f; 942 figure_color.set( 1.0f, 1.0f, 1.0f ); 943 } // 947 // デストラクタ 948 // 949 PostureInterpolationApp::~PostureInterpolationApp() 950 { 951 } // 955 // 初期化 956 // H3 void PostureInterpolationApp::Initialize() 958 { 959 GLUTBaseApp::Initialize(); // アプリケーションのテストに使用するサンプル姿勢 ( 動作データ 時刻 描画色 ) 962 const char * sample_motion = "sample_walking1.bvh"; 963 const float sample_keytimes[ 2 ] = { 3.00f, 3.74f }; 964 const Color3f sample_colors[] = { Color3f( 0.5f, 1.0f, 0.5f ), Color3f( 0.5f, 0.5f, 1.0f ) }; 965 const float sample_orientation[ 2 ] = { 180.0f, 180.0f }; // 動作データの読み込み 骨格 姿勢の初期化 968 BVH * bvh = new BVH( sample_motion ); 969 if ( bvh->isloadsuccess() ) 970 { 971 // BVH 動作から骨格モデルを生成 972 Skeleton * new_body = CoustructBVHSkeleton( bvh ); 9

10 // 姿勢の初期化 975 if ( new_body ) 976 { 977 body = new_body; 978 curr_posture = new Posture(); 979 InitPosture( *curr_posture, body ); 980 } 981 } // サンプル姿勢の初期化 984 if ( body && curr_posture && bvh && bvh->isloadsuccess() ) 985 { 986 // サンプル姿勢を動作データから取得 987 posture0 = new Posture( body ); 988 posture1 = new Posture( body ); 989 GetBVHPosture( bvh, sample_keytimes[ 0 ] / bvh->getinterval(), *posture0 ); 990 GetBVHPosture( bvh, sample_keytimes[ 1 ] / bvh->getinterval(), *posture1 ); 991 posture0_color = sample_colors[ 0 ]; 992 posture1_color = sample_colors[ 1 ]; // 水平方向の回転が指定されていれば回転を適用 995 Matrix3f rot; 996 if ( sample_orientation[ 0 ]!= 0.0f ) 997 { 998 rot.roty( sample_orientation[ 0 ] * M_PI / 180.0f ); 999 posture0->root_ori.mul( rot, posture0->root_ori ); 1000 } 1001 if ( sample_orientation[ 1 ]!= 0.0f ) 1002 { 1003 rot.roty( sample_orientation[ 1 ] * M_PI / 180.0f ); 1004 posture1->root_ori.mul( rot, posture1->root_ori ); 1005 } // サンプル姿勢を描画する位置を設定 ( 現在姿勢の左右に配置 ) 1008 posture0->root_pos.x = -1.0f; 1009 posture0->root_pos.z = 0.0f; 1010 posture1->root_pos.x = 1.0f; 1011 posture1->root_pos.z = 0.0f; // 現在姿勢を初期化 1014 *curr_posture = *posture0; 1015 } 1016 } // 1020 // 開始 リセット 1021 // H3 void PostureInterpolationApp::Start() 1023 { 1024 GLUTBaseApp::Start(); // 重みの初期化 1027 weight = 0.5f; // 姿勢更新 1030 UpdatePosture(); 1031 } // 1035 // 画面描画 1036 // H3 void PostureInterpolationApp::Display() 1038 { 1039 GLUTBaseApp::Display(); // キャラクタを描画 1042 if ( curr_posture ) 1043 { 1044 glcolor3f( figure_color.x, figure_color.y, figure_color.z ); 1045 DrawPosture( *curr_posture ); 1046 DrawPostureShadow( *curr_posture, shadow_dir, shadow_color ); 1047 } // サンプル姿勢を描画 1050 if ( posture0 ) 1051 { 1052 glcolor3f( posture0_color.x, posture0_color.y, posture0_color.z ); 1053 DrawPosture( *posture0 ); 1054 DrawPostureShadow( *posture0, shadow_dir, shadow_color ); 1055 } 1056 if ( posture1 ) 1057 { 1058 glcolor3f( posture1_color.x, posture1_color.y, posture1_color.z ); 1059 DrawPosture( *posture1 ); 1060 DrawPostureShadow( *posture1, shadow_dir, shadow_color ); 1061 } // 現在のモード 補間重みを表示 1064 DrawTextInformation( 0, "Posture Interpolation" ); 1065 char message[ 64 ]; 1066 sprintf( message, "Weight: %.2f", weight ); 1067 DrawTextInformation( 1, message ); 1068 } // 1072 // マウスドラッグ 1073 // H3 void PostureInterpolationApp::MouseDrag( int mx, int my ) 1075 { 1076 // 左ボタンの左右ドラッグに応じて重みを計算 1077 if ( drag_mouse_l ) 1078 { 1079 // 重み計算 1080 weight += (float) ( mx - last_mouse_x ) * 2.0f / win_width; 10

11 1081 if ( weight < 0.0f ) 1082 weight = 0.0f; 1083 if ( weight > 1.0f ) 1084 weight = 1.0f; // 姿勢更新 1087 UpdatePosture(); 1088 } GLUTBaseApp::MouseDrag( mx, my ); 1091 } // 1095 // 姿勢更新 1096 // H3 void PostureInterpolationApp::UpdatePosture() 1098 { 1099 if (!curr_posture!posture0!posture1 ) 1100 return; // 姿勢補間 1103 PostureInterpolation( *posture0, *posture1, weight, *curr_posture ); // 腰の水平位置は原点に固定 1106 curr_posture->root_pos.x = 0.0f; 1107 curr_posture->root_pos.z = 0.0f; // 重みに応じて描画色を設定 1110 figure_color.scaleadd( weight, posture1_color - posture0_color, posture0_color ); 1111 } // 1115 // 姿勢補間 (2つの姿勢を補間) 1116 // 1117 void PostureInterpolation( const Posture & p0, const Posture & p1, float ratio, Posture & p ) 1118 { 1119 // 2つの姿勢の骨格モデルが異なる場合は終了 1120 if ( ( p0.body!= p1.body ) ( p0.body!= p.body ) ) 1121 return; // 骨格モデルを取得 1124 const Skeleton * body = p0.body; // 2つの姿勢の各関節の回転を補間 1127 for ( int i = 0; i<body->num_joints; i++ ) 1128 { 1129 // レポート課題 1130 } // 2つの姿勢のルートの向きを補間 1133 // レポート課題 // 2つの姿勢のルートの位置を補間 1136 // レポート課題 p = p0; } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 1145 // 1146 // 動作遷移 接続アプリケーション 1147 // // 1151 // 動作のメタ情報を表す構造体 1152 // 1153 struct MotionInfo 1154 { 1155 // 動作情報 1156 Motion * motion; // 動作の開始 終了時刻 ( 動作のローカル時間 ) 1159 float begin_time; 1160 float end_time; // 動作接続 遷移のためのブレンド区間の終了 開始時刻 ( 動作のローカル時間 ) 1163 //( begin_time <= blend_end_time < blend_begin_time <= end_time ) 1164 float blend_end_time; 1165 float blend_begin_time; // キーフレーム配列 [ キーフレーム番号 ] 1168 vector< float > keytimes; // 描画色 1171 Color3f color; 1172 }; // 動作のメタ情報を初期化 1176 void InitMotionInfo( MotionInfo * info, Motion * m = NULL ); // サンプル動作セットの読み込み 1179 Skeleton * LoadSampleMotions( vector< MotionInfo * > & motion_list, Skeleton * body = NULL ); // 1184 // 動作遷移 接続アプリケーションクラス 1185 // 1186 class MotionTransitionApp : public GLUTBaseApp 1187 { 1188 protected: 11

12 1189 // キャラクタ情報 // キャラクタの骨格 1192 Skeleton * body; // キャラクタの姿勢 1195 Posture * curr_posture; protected: 1198 // 動作データの情報 // 動作データリスト ( 動作遷移 補間用の複数の動作 ) 1201 vector< MotionInfo * > motion_list; protected: 1204 // 動作再生のための変数 // 現在の再生動作データ 1207 Motion * curr_motion; // アニメーション中かどうかを表すフラグ 1210 bool on_animation; // アニメーションの再生時間 1213 float animation_time; // アニメーションの再生速度 1216 float animation_speed; // 現在の表示フレーム番号 1219 int frame_no; // 現在姿勢の描画色 1222 Color3f figure_color; protected: 1225 // 動作再生 ( 動作遷移 接続 ) の入力 // 現在の再生動作番号 1228 int curr_motion_no; // 次の再生動作番号 1231 int next_motion_no; // 次の再生動作実行待ちの再生動作番号 1234 int waiting_motion_no; // 動作接続 ( 位置 向き合わせ ) を適用するかどうかの設定 1237 bool enable_connection; // 動作遷移 ( 前後の動作のブレンディング ) を適用するかどうかの設定 1240 bool enable_transition; protected: 1243 // 動作接続のための変数 // 現在の再生動作の位置 向きを合わせるための変換行列 1246 Matrix4f curr_motion_mat; // 現在の動作の再生開始時刻 ( グローバル時刻 ) 1249 float curr_start_frame; protected: 1252 // 動作遷移のための変数 // 動作遷移のブレンド中かどうかのフラグ 1255 bool on_motion_transition; // 次の再生動作の位置 向きを合わせるための変換行列 1258 Matrix4f next_motion_mat; // 次の動作の姿勢 ( 動作遷移時のブレンド用 ) 1261 Posture * next_motion_posture; public: 1265 // コンストラクタ 1266 MotionTransitionApp(); // デストラクタ 1269 virtual ~MotionTransitionApp(); public: 1272 // イベント処理 // 初期化 1275 virtual void Initialize(); // 開始 リセット 1278 virtual void Start(); // 画面描画 1281 virtual void Display(); // マウスクリック 1284 virtual void MouseClick( int button, int state, int mx, int my ); // キーボードのキー押下 1287 virtual void Keyboard( unsigned char key, int mx, int my ); // キーボードの特殊キー押下 1290 virtual void KeyboardSpecial( unsigned char key, int mx, int my ); // アニメーション処理 1293 virtual void Animation( float delta ); public: 1296 // 補助処理 12

13 // 次の動作を変更 1299 void SetNextMotion( int no = -1 ); // 動作再生処理 ( 動作接続を考慮 動作遷移は考慮しない ) 1302 void AnimationWithConnection( float delta ); // 動作再生処理 ( 動作接続 遷移を考慮 ) 1305 void AnimationWithConnectionTransition( float delta ); 1306 }; // 補助処理 ( グローバル関数 ) のプロトタイプ宣言 // 姿勢補間 (2 つの姿勢を補間 ) 1312 void PostureInterpolation( const Posture & p0, const Posture & p1, float ratio, Posture & p ); // 変換行列の水平向き ( 方位角 ) 成分を計算 1315 float ComputeOrientation( const Matrix3f & ori ); // 2 つの姿勢の位置 向きを合わせるための変換行列を計算 1318 //(next_frame の位置 向きを prev_frame の位置向きに合わせるための変換行列 trans_mat を計算 ) 1319 void ComputeConnectionTransformation( const Matrix4f & prev_frame, const Matrix4f & next_frame, Matrix4f & trans_mat ); // 姿勢の位置 向きに変換行列を適用 1322 void TransformPosture( const Matrix4f & trans, Posture & posture ); // 1327 // 動作のメタ情報を初期化 1328 // H3 void InitMotionInfo( MotionInfo * info, Motion * m ) 1330 { 1331 info->motion = m; 1332 info->begin_time = 0.0f; 1333 info->end_time = info->motion? info->motion->getduration() : 0.0f; 1334 info->blend_end_time = info->begin_time; 1335 info->blend_begin_time = info->end_time; 1336 } // 1340 // サンプル動作セットの読み込み 1341 // 1342 Skeleton * LoadSampleMotions( vector< MotionInfo * > & motion_list, Skeleton * body ) 1343 { 1344 // アプリケーションのテストに使用する動作データの定義 (BVH ファイル名 キー時刻 描画色 ) 1345 // 各歩行動作の 右足が地面から離れる 右足が着く 左足が離れる 左足が着く 右足が離れるの 5 つのキー時刻を設定 1346 const int num_motions = 2; 1347 const int num_keytimes = 5; 1348 const char * sample_motions[ num_motions ] = { 1349 "sample_walking1.bvh", 1350 "sample_walking2.bvh" }; 1351 const float sample_keytimes[ num_motions ][ num_keytimes ] = { 1352 { 2.35f, 3.00f, 3.08f, 3.68f, 3.74f }, 1353 { 1.30f, 2.07f, 2.12f, 2.88f, 2.94f } 1354 }; 1355 const Color3f sample_colors[] = { 1356 Color3f( 0.5f, 1.0f, 0.5f ), Color3f( 0.5f, 0.5f, 1.0f ), 1357 }; MotionInfo * info = NULL; // 動作データの読み込み 動作情報の設定 1362 for ( int i=0; i<num_motions; i++ ) 1363 { 1364 // BVH 動作ファイルの読み込み 1365 BVH * new_bvh = new BVH( sample_motions[ i ] ); 1366 if (!new_bvh!new_bvh->isloadsuccess() ) 1367 continue; // 骨格モデル 動作情報の生成 ( 骨格モデルの生成は最初の一度のみ ) 1370 Motion * new_motion = CoustructBVHMotion( new_bvh, body ); 1371 if (!new_motion ) 1372 continue; 1373 if (!body ) 1374 body = new_motion->body; // 動作のメタ情報の設定 1377 info = new MotionInfo(); 1378 InitMotionInfo( info, new_motion ); 1379 for ( int j=0; j<num_keytimes; j++ ) 1380 info->keytimes.push_back( sample_keytimes[ i ][ j ] ); 1381 info->begin_time = info->keytimes[ 0 ]; 1382 info->blend_end_time = info->keytimes[ 1 ]; 1383 info->blend_begin_time = info->keytimes[ info->keytimes.size() - 2 ]; 1384 info->end_time = info->keytimes[ info->keytimes.size() - 1 ]; 1385 info->color = sample_colors[ i ]; // 動作リストに追加 1388 motion_list.push_back( info ); 1389 } return body; 1392 } // 1396 // コンストラクタ 1397 // 1398 MotionTransitionApp::MotionTransitionApp() 1399 { 1400 app_name = "Motion Transition"; body = NULL; 1403 curr_posture = NULL; 1404 curr_motion = NULL; 13

14 1405 on_animation = true; 1406 animation_time = 0.0f; 1407 animation_speed = 1.0f; 1408 frame_no = 0; next_motion_posture = NULL; enable_connection = true; 1413 enable_transition = true; 1414 } // 1418 // デストラクタ 1419 // 1420 MotionTransitionApp::~MotionTransitionApp() 1421 { 1422 for ( int i=0; motion_list.size(); i++ ) 1423 { 1424 delete motion_list[ i ]->motion; 1425 delete motion_list[ i ]; 1426 } 1427 motion_list.clear(); if ( next_motion_posture ) 1430 delete next_motion_posture; 1431 if ( curr_posture ) 1432 delete curr_posture; 1433 if ( body ) 1434 delete body; 1435 } // 1439 // 初期化 1440 // H3 void MotionTransitionApp::Initialize() 1442 { 1443 GLUTBaseApp::Initialize(); // サンプル動作セットの読み込み 1446 if ( motion_list.size() == 0 ) 1447 body = LoadSampleMotions( motion_list ); // 姿勢の初期化 1450 if ( body ) 1451 { 1452 if ( curr_posture ) 1453 delete curr_posture; 1454 if ( next_motion_posture ) 1455 delete next_motion_posture; curr_posture = new Posture( body ); 1458 InitPosture( *curr_posture, body ); 1459 next_motion_posture = new Posture( body ); 1460 } 1461 } // 1465 // 開始 リセット 1466 // H3 void MotionTransitionApp::Start() 1468 { 1469 GLUTBaseApp::Start(); // 動作データが正しく初期化されていなければ終了 1472 if ( motion_list.size() == 0 ) 1473 { 1474 curr_motion = NULL; 1475 curr_motion_no = -1; 1476 return; 1477 } curr_motion_no = 0; 1480 next_motion_no = -1; 1481 waiting_motion_no = -1; 1482 figure_color = motion_list[ curr_motion_no ]->color; Point3f init_pos( 0.0f, 0.0f, 0.0f ); 1485 Matrix3f init_ori; 1486 init_ori.roty( 180.0f * M_PI / 180.0f ); 1487 curr_motion_mat.set( init_ori, init_pos, 1.0f ); if ( motion_list.size() > 0 ) 1490 curr_motion = motion_list[ curr_motion_no ]->motion; 1491 else 1492 { 1493 curr_motion = NULL; 1494 curr_motion_no = -1; 1495 } animation_time = 0.0f; 1498 frame_no = 0; curr_start_frame = animation_time; 1501 on_motion_transition = false; Animation( 0.0f ); 1504 } // 1508 // 画面描画 1509 // H3 void MotionTransitionApp::Display() 1511 { 1512 GLUTBaseApp::Display(); 14

15 // キャラクタを描画 1515 if ( curr_posture ) 1516 { 1517 glcolor3f( figure_color.x, figure_color.y, figure_color.z ); 1518 DrawPosture( *curr_posture ); 1519 DrawPostureShadow( *curr_posture, shadow_dir, shadow_color ); 1520 } // 現在のモード 現在 次の再生動作 時間 フレーム番号を表示 1523 char message[ 64 ]; 1524 DrawTextInformation( 0, "Motion Transition" ); 1525 if ( curr_motion_no!= -1 ) 1526 { 1527 if ( ( next_motion_no!= -1 ) && ( next_motion_no!= curr_motion_no ) ) 1528 sprintf( message, "%s -> %s", motion_list[ curr_motion_no ]->motion->name.c_str(), motion_list[ next_motion_no ]->motion->name. c_str() ); 1529 else 1530 sprintf( message, "%s", motion_list[ curr_motion_no ]->motion->name.c_str() ); 1531 DrawTextInformation( 1, message ); 1532 } 1533 if ( curr_motion ) 1534 sprintf( message, "%.2f (%d)", animation_time, frame_no ); 1535 else 1536 sprintf( message, "Failed to open the sample motions" ); 1537 DrawTextInformation( 2, message ); // 動作接続 遷移の設定を表示 1540 if (!enable_connection!enable_transition ) 1541 { 1542 if (!enable_connection &&!enable_transition ) 1543 sprintf( message, "Connection: Off, Transition: Off" ); 1544 else if (!enable_connection ) 1545 sprintf( message, "Connection: Off" ); 1546 else if (!enable_transition ) 1547 sprintf( message, "Transition: Off" ); 1548 DrawTextInformation( 3, message ); 1549 } 1550 } // 1554 // マウスクリック 1555 // H3 void MotionTransitionApp::MouseClick( int button, int state, int mx, int my ) 1557 { 1558 GLUTBaseApp::MouseClick( button, state, mx, my ); // 左ボタンが押されたら 次の再生動作を変更 1561 if ( ( button == GLUT_LEFT_BUTTON ) && ( state == GLUT_DOWN ) ) 1562 { 1563 SetNextMotion(); 1564 } 1565 } // 1569 // キーボードのキー押下 1570 // H3 void MotionTransitionApp::Keyboard( unsigned char key, int mx, int my ) 1572 { 1573 GLUTBaseApp::Keyboard( key, mx, my ); // s キーでアニメーションの停止 再開 1576 if ( key == 's' ) 1577 on_animation =!on_animation; // w キーでアニメーションの再生速度を変更 1580 if ( key == 'w' ) 1581 animation_speed = ( animation_speed == 1.0f )? 0.1f : 1.0f; // n キーで次のフレーム 1584 if ( ( key == 'n' ) &&!on_animation && curr_motion ) 1585 { 1586 on_animation = true; 1587 Animation( curr_motion->interval ); 1588 on_animation = false; 1589 } // p キーで前のフレーム 1592 if ( ( key == 'p' ) &&!on_animation && curr_motion && ( frame_no > 0 ) ) 1593 { 1594 on_animation = true; 1595 Animation( - curr_motion->interval ); 1596 on_animation = false; 1597 } // d キーで動作接続 遷移の設定を変更 1600 if ( key == 'd' ) 1601 { 1602 if ( enable_connection && enable_transition ) 1603 enable_transition = false; 1604 else if ( enable_connection &&!enable_transition ) 1605 enable_connection = false; 1606 else if (!enable_connection &&!enable_transition ) 1607 { 1608 enable_connection = true; 1609 enable_transition = true; 1610 } if (!enable_transition ) 1613 on_motion_transition = false; 1614 } 1615 } // 1619 // キーボードの特殊キー押下 15

16 1620 // H3 void MotionTransitionApp::KeyboardSpecial( unsigned char key, int mx, int my ) 1622 { 1623 // カーソル上キーが押されたら 次の再生動作を変更 1624 if ( key == GLUT_KEY_UP ) 1625 { 1626 SetNextMotion(); 1627 } 1628 } // 1632 // アニメーション処理 1633 // H3 void MotionTransitionApp::Animation( float delta ) 1635 { 1636 // アニメーション再生中でなければ終了 1637 if (!on_animation ) 1638 return; // 動作再生処理 ( 動作接続を考慮 動作遷移は考慮しない ) 1641 if ( enable_connection &&!enable_transition ) 1642 AnimationWithConnection( delta ); 1643 // 動作再生処理 ( 動作接続 遷移を考慮 ) 1644 else 1645 AnimationWithConnectionTransition( delta ); // 注視点を更新 1648 view_center.set( curr_posture->root_pos.x, 0.0f, curr_posture->root_pos.z ); 1649 } // 1653 // 次の動作を変更 1654 // H3 void MotionTransitionApp::SetNextMotion( int no ) 1656 { 1657 if ( motion_list.size() == 0 ) 1658 return; // 次の動作が指定されなかった場合は 現在の再生動作の次の番号の動作を次の動作とする 1661 if ( no < 0 ) 1662 no = ( curr_motion_no + 1) % motion_list.size(); 1663 else 1664 no = no % motion_list.size(); // 動作遷移中は次の動作の変更はできないため 待ち動作として設定 1667 if ( on_motion_transition ) 1668 { 1669 waiting_motion_no = no; 1670 return; 1671 } // 次の動作を設定 1674 next_motion_no = no; 1675 } // 1679 // 動作再生処理 ( 動作接続を考慮 動作遷移は考慮しない ) 1680 // H3 void MotionTransitionApp::AnimationWithConnection( float delta ) 1682 { 1683 // 時間を進める 1684 animation_time += delta * animation_speed; // 現在の再生動作が設定されていなければ終了 1687 if (!curr_motion ) 1688 { 1689 frame_no = 0; 1690 return; 1691 } // 現在 次の再生動作の情報を取得 1694 Motion * next_motion = NULL; 1695 MotionInfo * curr_motion_info = NULL; 1696 MotionInfo * next_motion_info = NULL; 1697 if ( next_motion_no == -1 ) 1698 next_motion_no = curr_motion_no; 1699 curr_motion_info = motion_list[ curr_motion_no ]; 1700 next_motion_info = motion_list[ next_motion_no ]; 1701 next_motion = next_motion_info->motion; // 現在の動作の開始 終了時刻を取得 ( 動作のローカル時間 ) 1704 float curr_motion_begin_time = curr_motion_info->begin_time; 1705 float curr_motion_end_time = curr_motion_info->end_time; // 次の動作の開始時刻を取得 ( 動作のローカル時間 ) 1708 float next_motion_begin_time = next_motion_info->begin_time; // 現在の動作の開始からの経過時間を計算 1711 float local_time = animation_time - curr_start_frame; // 現在のフレーム番号を計算 ( 表示用 ) 1714 frame_no = local_time / curr_motion->interval; // 現在の動作の終了時刻を超えたら 次の動作へ動作接続 1717 if ( local_time > curr_motion_end_time - curr_motion_begin_time ) 1718 { 1719 // 現在の動作の終了姿勢 位置 向き ( ワールド座標系 ) を取得 1720 Matrix4f curr_end_frame; 1721 curr_motion->getposture( curr_motion_end_time, *curr_posture ); 1722 TransformPosture( curr_motion_mat, *curr_posture ); 1723 curr_end_frame.set( curr_posture->root_ori, curr_posture->root_pos, 1.0f ); // 次の動作の開始姿勢 位置 向き ( 動作データのワールド座標系 ) を取得 1726 Matrix4f next_begin_frame; 1727 next_motion->getposture( next_motion_begin_time, *next_motion_posture ); 16

17 1728 next_begin_frame.set( next_motion_posture->root_ori, next_motion_posture->root_pos, 1.0f ); // 現在の動作の終了姿勢と次の動作の開始姿勢の姿勢の位置 向きを合わせるための変換行列を計算 1731 //(next_begin_frame の位置 向きを curr_end_frame の位置向きに合わせるための変換行列 trans_mat を計算 ) 1732 ComputeConnectionTransformation( curr_end_frame, next_begin_frame, next_motion_mat ); // 現在の動作を次の動作に切り替え 1735 curr_motion = next_motion; 1736 curr_motion_no = next_motion_no; 1737 curr_start_frame = curr_start_frame + curr_motion_end_time - curr_motion_begin_time; 1738 curr_motion_begin_time = next_motion_begin_time; 1739 curr_motion_mat = next_motion_mat; 1740 local_time = animation_time - curr_start_frame; // 次の動作の設定をクリア 1743 next_motion_no = -1; 1744 } // 現在の動作から現在時刻の姿勢を取得 1747 curr_motion->getposture( local_time + curr_motion_begin_time, *curr_posture ); // 変換行列を適用 1750 TransformPosture( curr_motion_mat, *curr_posture ); // 姿勢の描画色を設定 1753 figure_color = curr_motion_info->color; 1754 } // 1758 // 動作再生処理 ( 動作接続 遷移を考慮 ) 1759 // H3 void MotionTransitionApp::AnimationWithConnectionTransition( float delta ) 1761 { 1762 // 時間を進める 1763 animation_time += delta * animation_speed; // 現在の再生動作が設定されていなければ終了 1766 if (!curr_motion ) 1767 { 1768 frame_no = 0; 1769 return; 1770 } // 現在 次の再生動作の情報を取得 1773 Motion * next_motion = NULL; 1774 MotionInfo * curr_motion_info = NULL; 1775 MotionInfo * next_motion_info = NULL; 1776 if ( next_motion_no == -1 ) 1777 next_motion_no = curr_motion_no; 1778 curr_motion_info = motion_list[ curr_motion_no ]; 1779 next_motion_info = motion_list[ next_motion_no ]; 1780 next_motion = next_motion_info->motion; // 現在の動作の開始時刻 終了時刻 ブレンド開始時刻を取得 ( 動作のローカル時間 ) 1783 float curr_motion_begin_time = curr_motion_info->begin_time; 1784 float curr_motion_end_time = curr_motion_info->end_time; 1785 float curr_motion_blend_begin_time = curr_motion_info->blend_begin_time; // 次の動作の開始時刻 ブレンド終了時刻を取得 ( 動作のローカル時間 ) 1788 float next_motion_begin_time = next_motion_info->begin_time; 1789 float next_motion_blend_end_time = next_motion_info->blend_end_time; // 現在の動作の開始からの経過時間を計算 1792 float local_time = animation_time - curr_start_frame; // 現在のフレーム番号を計算 ( 表示用 ) 1795 frame_no = local_time / curr_motion->interval; // 動作接続 遷移の動作ブレンドの開始 1798 if (!on_motion_transition && ( local_time > curr_motion_blend_begin_time - curr_motion_begin_time ) ) 1799 { 1800 // 現在の動作 次の動作の位置 向きを合わせる時刻を決定 ( それぞれの動作のローカル時刻 ) 1801 float curr_motion_time = curr_motion_end_time; 1802 float next_motion_time = next_motion_begin_time; // レポート課題 1805 // curr_motion_time =???; 1806 // next_motion_time =???; // 現在の動作の終了姿勢 位置 向き ( ワールド座標系 ) を取得 1809 Matrix4f curr_end_frame; 1810 curr_motion->getposture( curr_motion_time, *curr_posture ); 1811 TransformPosture( curr_motion_mat, *curr_posture ); 1812 curr_end_frame.set( curr_posture->root_ori, curr_posture->root_pos, 1.0f ); // 次の動作の開始姿勢 位置 向き ( 動作データのワールド座標系 ) を取得 1815 Matrix4f next_begin_frame; 1816 next_motion->getposture( next_motion_time, *next_motion_posture ); 1817 next_begin_frame.set( next_motion_posture->root_ori, next_motion_posture->root_pos, 1.0f ); // 現在の動作の終了姿勢と次の動作の開始姿勢の姿勢の位置 向きを合わせるための変換行列を計算 1820 //(next_begin_frame の位置 向きを curr_end_frame の位置向きに合わせるための変換行列 trans_mat を計算 ) 1821 ComputeConnectionTransformation( curr_end_frame, next_begin_frame, next_motion_mat ); // 動作ブレンドを開始 1824 on_motion_transition = true; 1825 } // 動作接続 遷移の動作ブレンドの完了 1828 if ( local_time - ( curr_motion_end_time - curr_motion_begin_time ) >= next_motion_blend_end_time - next_motion_begin_time ) 1829 { 1830 // 現在の動作を次の動作に切り替え 1831 curr_motion = next_motion; 1832 curr_motion_no = next_motion_no; 1833 curr_motion_info = next_motion_info; 1834 curr_start_frame = curr_start_frame + curr_motion_end_time - curr_motion_begin_time; 1835 curr_motion_begin_time = next_motion_begin_time; 17

18 1836 curr_motion_mat = next_motion_mat; 1837 local_time = animation_time - curr_start_frame; // 次の動作の設定をクリア 1840 next_motion_no = -1; 1841 if ( waiting_motion_no!= -1 ) 1842 { 1843 next_motion_no = waiting_motion_no; 1844 waiting_motion_no = -1; 1845 } // 動作ブレンドを終了 1848 on_motion_transition = false; 1849 } // 現在の動作から現在時刻の姿勢を取得 1852 curr_motion->getposture( local_time + curr_motion_begin_time, *curr_posture ); // 変換行列を適用 1855 TransformPosture( curr_motion_mat, *curr_posture ); // 動作接続 遷移のためのブレンド中は 次の動作の姿勢とブレンド 1858 if ( on_motion_transition && enable_transition ) 1859 { 1860 // 次の動作のローカル時間での時刻を計算 1861 float next_local_time = local_time - ( curr_motion_end_time - curr_motion_begin_time ) + next_motion_begin_time; // 次の動作から現在時刻の姿勢を取得 1864 next_motion->getposture( next_local_time, *next_motion_posture ); // 変換行列を適用 1867 TransformPosture( next_motion_mat, *next_motion_posture ); // ブレンド比率を計算 1870 float blend_ratio = 0.0f; // レポート課題 // 前後の動作の姿勢をブレンド 1876 PostureInterpolation( *curr_posture, *next_motion_posture, blend_ratio, *curr_posture ); // 姿勢の描画色を設定 1879 figure_color.scaleadd( blend_ratio, next_motion_info->color - curr_motion_info->color, curr_motion_info->color ); 1880 } 1881 else 1882 { 1883 // 姿勢の描画色を設定 1884 figure_color = curr_motion_info->color; 1885 } 1886 } // 1890 // 変換行列の水平向き ( 方位角 ) 成分を計算 1891 // 1892 float ComputeOrientation( const Matrix3f & ori ) 1893 { 1894 Vector3f fig_ori; 1895 ori.getcolumn( 2, &fig_ori ); 1896 return atan2( fig_ori.x, fig_ori.z ) * 180.0f / M_PI; 1897 } // 1901 // 2つの姿勢の位置 向きを合わせるための変換行列を計算 1902 // (next_frame の位置 向きを prev_frame の位置向きに合わせるための変換行列 trans_mat を計算 ) 1903 // 1904 void ComputeConnectionTransformation( const Matrix4f & prev_frame, const Matrix4f & next_frame, Matrix4f & trans_mat ) 1905 { 1906 // レポート課題 trans_mat.setidentity(); } // 1914 // 姿勢の位置 向きに変換行列を適用 1915 // 1916 void TransformPosture( const Matrix4f & trans, Posture & posture ) 1917 { 1918 // 変換行列を適用 1919 Matrix3f rot; 1920 trans.get( &rot ); 1921 posture.root_ori.mul( rot, posture.root_ori ); 1922 trans.transform( &posture.root_pos ); 1923 } /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 1928 // 1929 // 動作補間アプリケーション 1930 // // 1934 // 動作補間アプリケーションクラス 1935 // 1936 class MotionInterpolationApp : public GLUTBaseApp 1937 { 1938 protected: 1939 // キャラクタ情報 // キャラクタの骨格 1942 Skeleton * body;

19 1944 // キャラクタの姿勢 1945 Posture * curr_posture; protected: 1948 // 動作再生のための変数 // アニメーション中かどうかを表すフラグ 1951 bool on_animation; // アニメーションの再生時間 1954 float animation_time; // アニメーションの再生速度 1957 float animation_speed; protected: 1960 // 動作データの情報 // 動作データ情報 ( 動作補間に用いる2つの動作 ) 1963 MotionInfo * motions[ 2 ]; protected: 1966 // 動作補間のための変数 // 動作補間の重み 1969 float weight; // サンプル動作からの取得姿勢 1972 Posture * motion_posture[ 2 ]; // 現在姿勢の描画色 1975 Color3f figure_color; protected: 1978 // 動作接続のための変数 // 繰り返し動作の再生開始時刻 1981 float cycle_start_time; // サンプル動作の位置 向きを合わせるための変換行列 1984 Matrix4f motion_trans_mat[ 2 ]; public: 1987 // コンストラクタ 1988 MotionInterpolationApp(); // デストラクタ 1991 virtual ~MotionInterpolationApp(); public: 1994 // イベント処理 // 初期化 1997 virtual void Initialize(); // 開始 リセット 2000 virtual void Start(); // 画面描画 2003 virtual void Display(); // マウスドラッグ 2006 virtual void MouseDrag( int mx, int my ); // キーボードのキー押下 2009 virtual void Keyboard( unsigned char key, int mx, int my ); // アニメーション処理 2012 virtual void Animation( float delta ); 2013 }; // 補助処理 ( グローバル関数 ) のプロトタイプ宣言 // 2つの姿勢の位置 向きを合わせるための変換行列を計算 2019 //(next_frame の位置 向きを prev_frame の位置向きに合わせるための変換行列 trans_mat を計算 ) 2020 void ComputeConnectionTransformation( const Matrix4f & prev_frame, const Matrix4f & next_frame, Matrix4f & trans_mat ); // 姿勢の位置 向きに変換行列を適用 2023 void TransformPosture( const Matrix4f & trans, Posture & posture ); // 2028 // コンストラクタ 2029 // 2030 MotionInterpolationApp::MotionInterpolationApp() 2031 { 2032 app_name = "Motion Interpolation"; body = NULL; 2035 curr_posture = NULL; 2036 on_animation = true; 2037 animation_time = 0.0f; 2038 animation_speed = 1.0f; motions[ 0 ] = NULL; 2041 motions[ 1 ] = NULL; 2042 weight = 0.0f; 2043 motion_posture[ 0 ] = NULL; 2044 motion_posture[ 1 ] = NULL; 2045 } // 2049 // デストラクタ 2050 // 2051 MotionInterpolationApp::~MotionInterpolationApp() 19

20 2052 { 2053 for ( int i=0; i<2; i++ ) 2054 { 2055 if ( motions[ i ] ) 2056 { 2057 if ( motions[ i ]->motion ) 2058 delete motions[ i ]->motion; 2059 delete motions[ i ]; 2060 } 2061 } if ( curr_posture ) 2064 delete curr_posture; 2065 if ( body ) 2066 delete body; 2067 } // 2071 // 初期化 2072 // H3 void MotionInterpolationApp::Initialize() 2074 { 2075 GLUTBaseApp::Initialize(); // サンプル動作セットの読み込み 2078 if (!motions[ 0 ] ) 2079 { 2080 vector< MotionInfo * > motion_list; 2081 body = LoadSampleMotions( motion_list ); 2082 motions[ 0 ] = motion_list[ 0 ]; 2083 motions[ 1 ] = motion_list[ 1 ]; 2084 } // 姿勢の初期化 2087 if ( body ) 2088 { 2089 if ( curr_posture ) 2090 delete curr_posture; 2091 if ( motion_posture[ 0 ] ) 2092 delete motion_posture[ 0 ]; 2093 if ( motion_posture[ 1 ] ) 2094 delete motion_posture[ 1 ]; curr_posture = new Posture( body ); 2097 InitPosture( *curr_posture, body ); 2098 motion_posture[ 0 ] = new Posture( body ); 2099 motion_posture[ 1 ] = new Posture( body ); 2100 } 2101 } // 2105 // 開始 リセット 2106 // H3 void MotionInterpolationApp::Start() 2108 { 2109 GLUTBaseApp::Start(); weight = 0.0f; on_animation = true; 2114 animation_time = 0.0f; cycle_start_time = 0.0f; // 各サンプル動作の接続のための変換行列を計算 2119 Matrix4f init_frame; 2120 init_frame.setidentity(); 2121 Matrix4f motion_start_frame; 2122 for ( int i=0; i<2; i++ ) 2123 { 2124 // 動作データが読み込まれていなければスキップ 2125 if (!motions[ i ]!motions[ i ]->motion!curr_posture ) 2126 continue; // 動作データから開始姿勢を取得 位置 向きを取得 2129 motions[ i ]->motion->getposture( motions[ i ]->keytimes[ 0 ], *motion_posture[ i ] ); 2130 motion_start_frame.set( motion_posture[ i ]->root_ori, motion_posture[ i ]->root_pos, 1.0f ); // 変換行列を計算 2133 ComputeConnectionTransformation( motion_start_frame, motion_start_frame, motion_trans_mat[ i ] ); 2134 } Animation( 0.0f ); 2137 } // 2141 // 画面描画 2142 // H3 void MotionInterpolationApp::Display() 2144 { 2145 GLUTBaseApp::Display(); // キャラクタを描画 2148 if ( curr_posture ) 2149 { 2150 glcolor3f( figure_color.x, figure_color.y, figure_color.z ); 2151 DrawPosture( *curr_posture ); 2152 DrawPostureShadow( *curr_posture, shadow_dir, shadow_color ); 2153 } // 現在のモード 補間重みを表示 2156 DrawTextInformation( 0, "Motion Interpolation" ); 2157 char message[ 64 ]; 2158 sprintf( message, "%.2f", animation_time ); 2159 DrawTextInformation( 1, message ); 20