Qt 3D Animation C++ Classes

详细说明

该模块仍处于开发阶段，但已作为技术预览版提供。这意味着它尚不稳定，可能会发生变更，且仅作为便利功能提供。

#include <Qt3DAnimation>

要链接相应的 C++ 库，请在您的 qmake 项目文件中添加以下内容：

QT += 3danimation

类、类型和函数均声明在Qt3DAnimation 命名空间下。

概述

Qt 3D 动画模块新增了对指定和使用动画的支持，这些动画可应用于模拟中对象的属性。目前该模块支持基于关键帧的动画。也就是说，属性在特定时间点被“关键帧化”，回放时，属性值通过在关键帧内的已知值之间进行插值来计算。Qt 3D 动画模块中的所有动画评估都在Qt 3D 线程池中进行。这使得动画能够流畅运行，并可扩展以实现高吞吐量。

动画数据

关键帧动画数据既可以通过Qt 3D 动画API（如Qt3DAnimation::QKeyFrameData）以编程方式创建，也可以来自Blender、Maya或3D Studio Max等数字内容创作（DCC）工具。Qt 3D 为Blender提供了动画数据导出示例脚本。 目前，Qt 3D 动画支持的格式是一种基于JSON的简单格式。这使得开发人员和美术人员都能轻松处理动画数据。后续将添加更多针对运行时处理进行优化的格式。

可以使用Qt3DAnimation::QAnimationClipLoader 类从文件中加载关键帧动画数据。若要通过编程方式指定动画数据，请使用Qt3DAnimation::QAnimationClip 类。

默认情况下，关键帧数据采用三次贝塞尔曲线定义。这使得仅凭少量关键帧数据点即可生成平滑的动画。其他插值类型将在后续版本中添加。

播放动画

除了包含关键帧的动画数据外，Qt 3D Animation 还提供了用于播放动画并将生成的属性值映射到模拟中对象属性的 API。目前有两种播放动画的方式：

• Qt3DAnimation::QClipAnimator
• Qt3DAnimation::QBlendedClipAnimator

这两种方式均作为Qt3DCore::QComponent 的子类实现，这意味着Qt3DCore::QEntity 对象可以聚合这些类型的对象，从而为模拟实体添加动画功能。

简单的动画播放

Qt3DAnimation::QClipAnimator 类允许每次播放一个Qt3DAnimation::QAbstractAnimationClip 。要向实体添加动画，只需将Qt3DAnimation::QClipAnimator 类的实例添加到实体的components 属性中即可。

Qt 3D 动画模块在处理QPropertyAnimation 和AbstractAnimation 时采用了略有不同的方法。在那些动画框架中，动画同时指定了动画值以及目标对象和属性。而Qt 3D 中的动画组件将这两个正交的概念分开了。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 ）。

这使得动画值的计算成为可能，但要将这些值映射到对象的属性上，还需要更多信息。这通过Qt3DAnimation::QChannelMapper 实现，其中包含一个Qt3DAnimation::QChannelMapping 对象列表。 通过使用Qt3DAnimation::QChannelMapping ，可以将动画片段中的特定通道映射到目标对象的命名属性上。通过这种方式将动画数据与属性映射分离，同一动画可以应用于多个对象，而无需创建动画数据或对象的多份副本。此外，这还使得动画数据能够轻松地重新定位到其他对象上。

混合动画播放

Qt3DAnimation::QBlendedClipAnimator 组件通过在将属性更改应用到目标属性之前，将多个动画片段混合在一起，从而超越了Qt3DAnimation::QClipAnimator 所能实现的功能。该动画组件与标准的Qt3DAnimation::QClipAnimator 组件一样，仍需要一个通道映射器。但是，它不需要指定单个动画片段，而是需要将blendTree 属性设置为指向混合树的根节点。

混合树是一种数据结构，它表示动画片段如何根据混合树节点上的属性进行聚合或混合。当前支持的混合树节点集包括：

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

源动画片段输入通过Qt3DAnimation::QClipBlendValue 类的实例，作为混合树中的叶节点进行指定。这些动画片段可以通过多种方式进行组合。 目前，Qt3D 动画模块提供了线性插值（LERP）和加法混合操作。未来将逐步添加更多混合节点类型，预计至少会包括一个通用 LERP 节点和一个质心 LERP 节点。

以以下混合树为例：

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

假设Clip0 表示一个时长为3秒的行走动画循环，而Clip1 表示一个时长为2秒的奔跑动画循环。它们都是Lerp 混合节点的输入（也是其依赖项）。Lerp 节点的计算结果取决于Lerp 节点的blendFactor 属性。该属性可以绑定到人形角色实体的速度上，例如。随着角色速度的增加，动画会逐渐从Clip0 中的行走动画淡入Clip1 中的奔跑动画。

此外，假设Clip2 代表某种可叠加的变体动画（例如挥动手臂或摇头）。该叠加片段的叠加量可通过Additive 混合节点上的additiveFactor 属性进行控制。

在评估混合树时，会使用归一化时间（或相位），以便不同时长的片段能够无缝混合。例如，尽管“行走”和“奔跑”动画片段的长度不同，但只要动画师在制作时确保脚步落地的位置在相同相位处对齐，它们就能被完美地插值。

这意味着混合后片段的时长实际上取决于树中各节点的混合因子。仅以上述示例中的Lerp 节点为例：当Lerp 节点的混合因子为0时，仅使用Clip0中的行走动画，因此时长为3秒。 当混合因子为1时，最终时长将为2秒。对于中间值混合因子，时长将在3秒和2秒之间进行线性插值。

通过定义自定义混合树，您可以完全掌控如何组合一组输入动画片段。混合树可通过混合节点上的属性进行配置。另请注意，混合节点本身的属性只是标准属性，因此如果需要，这些属性也可以由其他动画驱动。

参考

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