Qt 3D Animation C++ Classes

详细说明

本模块仍在开发中，但可作为技术预览版使用。这意味着它是不稳定的，有可能发生变化，并且仅作为一种便利提供。

#include <Qt3DAnimation>

要链接到相应的 C++ 库，请在您的 qmake 项目文件中添加以下内容：

QT += 3danimation

类、类型和函数在Qt3DAnimation 命名空间下声明。

概述

Qt 3D 动画模块增加了对指定和使用动画的支持，这些动画可应用于仿真中对象的属性。最初，该模块支持基于关键帧的动画。也就是说，属性值是在特定时间的 "关键 "值，当回放时，属性值是通过在关键帧内的已知值之间进行内插计算得出的。Qt 3D 动画模块中的所有动画评估都在Qt 3D 线程池中进行。这使得动画运行流畅，并可扩展至高吞吐量。

动画数据

关键帧动画数据可以通过Qt 3D Animation API（如 Qt3DAnimation::QKeyFrameData）以编程方式创建，也可以来自数字内容创建（DCC）工具，如 Blender、Maya 或 3D Studio Max。Qt 3D 提供了一个 Blender 动画数据导出脚本示例。Qt 3D Animation 目前使用的格式是一种基于 JSON 的简单格式。这使开发人员和艺术家都能轻松处理动画数据。稍后将添加更多针对运行时使用进行了优化的格式。

关键帧动画数据可通过Qt3DAnimation::QAnimationClipLoader 类从文件加载。要以编程方式指定动画数据，请使用Qt3DAnimation::QAnimationClip 类。

默认情况下，关键帧数据使用立方贝塞尔曲线指定。这样就可以通过少量关键帧数据点创建流畅的动画。稍后还将添加其他插值类型。

播放动画

除了包含关键帧的动画数据外，Qt 3D Animation 还提供了播放动画和将生成的属性值映射到模拟对象属性的 API。目前有两种播放动画的方法：

• Qt3DAnimation::QClipAnimator
• Qt3DAnimation::QBlendedClipAnimator

这两种方法都是作为Qt3DCore::QComponent 的子类实现的，这意味着这些类型的对象可以通过Qt3DCore::QEntity 对象聚合，从而为模拟实体添加动画功能。

简单动画播放

Qt3DAnimation::QClipAnimator 类允许一次播放单个Qt3DAnimation::QAbstractAnimationClip 。要为实体添加动画，只需在实体的components 属性中添加Qt3DAnimation::QClipAnimator 类的实例即可。

Qt 3D 动画模块采用的方法与QPropertyAnimation 和AbstractAnimation 略有不同。在这些动画框架中，动画既指定了动画值，也指定了目标对象和属性。Qt 3D 中的动画组件则将这两个正交概念分开。例如，Qt3DAnimation::QClipAnimator 组件有一个clip 属性，用于指定动画数据（Qt3DAnimation::QAnimationClip 或Qt3DAnimation::QAnimationClipLoader ）。

这样就可以计算出动画值，但还需要更多信息才能将这些值映射到对象的属性上。这可以通过包含Qt3DAnimation::QChannelMapping 对象列表的Qt3DAnimation::QChannelMapper 来实现。Qt3DAnimation::QChannelMapping 用于将动画剪辑中的特定通道映射到目标对象的指定属性上。通过这样分离动画数据和属性映射，同一动画可以应用于多个对象，而无需拥有多份动画数据或对象。此外，动画数据还可以轻松地重新定向到其他对象。

混合动画播放

Qt3DAnimation::QBlendedClipAnimator 组件在将属性更改应用到目标属性之前，可将多个动画片段混合在一起，从而超越Qt3DAnimation::QClipAnimator 的功能。动画播放器组件与标准的Qt3DAnimation::QClipAnimator 组件一样，仍然需要一个通道映射器。不过，有必要将blendTree 属性设置为指向混合树的根节点，而不是指定单个动画片段。

混合树是一种数据结构，表示动画片段如何根据混合树节点上的属性聚合或混合在一起。目前支持的混合树节点包括

• Qt3DAnimation::QClipBlendValue
• Qt3DAnimation::QLerpClipBlend
• Qt3DAnimation::QAdditiveClipBlend

使用Qt3DAnimation::QClipBlendValue 类的实例，将源动画剪辑输入指定为混合树中的叶节点。这些动画片段可以多种方式组合。目前，Qt3D 动画模块提供线性插值（LERP）和加法混合操作。随着时间的推移，将添加更多的混合节点类型。预计将至少包括一个广义的 LERP 节点和一个重心 LERP 节点。

以下面的混合树为例：

Clip0----
        |
        Lerp Node----
        |           |
Clip1----           Additive Node
                    |
            Clip2----

假设Clip0 代表一个持续时间为 3 秒的行走动画周期，而Clip1 代表一个持续时间为 2 秒的运行动画周期。它们都是Lerp 混合节点的输入（和依赖关系）。评估Lerp 节点的结果取决于Lerp 节点的blendFactor 属性。例如，这可以与人形字符实体的速度绑定。随着人物速度的增加，动画会从Clip0 中的行走动画逐渐过渡到Clip1 中的奔跑动画。

此外，我们假设Clip2 代表一些可添加的变化动画（例如挥动手臂或摇头）。可通过Additive 混合节点上的additiveFactor 属性来控制添加剪辑的数量。

在评估混合树时，会使用归一化时间（或相位），这样不同持续时间的片段就能顺利混合在一起。例如，尽管行走和奔跑动画片段的长度不同，但只要动画制作者创建的脚步下落片段的相位一致，这些片段就可以很好地插补在一起。

这意味着，混合片段的持续时间实际上是树中各节点混合因子的函数。在上述示例中，仅考虑Lerp 节点，当Lerp 节点的混合因子为 0 时，仅使用片段 0 中的行走动画，因此持续时间为 3 秒。如果混合因子为 1，则持续时间为 2 秒。对于中间混合因子，持续时间将在 3 秒和 2 秒之间线性插值。

通过定义您自己的混合树，您可以完全控制如何组合输入的动画片段。混合树可以通过混合节点上的属性进行配置。还需注意的是，混合节点上的属性本身只是标准属性，因此如果需要的话，这些属性反过来也可以由其他动画驱动。

参考资料

• Qt 3D Animation C++ Classes
• Qt 3D 示例