Humanoid（人形）

• Humanoid 概要
• BaseModel（基础模型）
• HumanoidComponent
• UniHumanoid

Humanoid 概要

概要

VRM 的 Humaniod，主要根据能否接受运动捕捉中的 Forward kinematics(FK/正向运动学) 的运动作为标准来决定。

假设一帧的 动作(姿势) 由以下的信息来表示。：

• hips(髋骨) 的移动值
• 各骨骼的旋转值

为了让一个 Gltf Scene（Unity Hierarchy）接收这些数据并再现相同的姿势，需要满足以下条件：

• 明确 Gltf Node（Unity GameObject）和骨骼（如髋骨、脊柱、胸部等）之间的对应关系。
• 骨骼的父子关系统一。
• 接收动作前的姿势是统一的 => T-Pose。

备注
更具体地说，如果骨骼的长度不同，姿势就会有些偏差。针对这种问题的解决方案，我们称之为重定向，但在VRM中并没有专门的规范。如果 股骨、膝盖、脚踝 到 脚跟 的比例不一样，就会导致站立时脚跟在地面产生一些滑移。】

因为是以 Unity 的 HumanoidAvatar 为基础决定的，所以基本上是一样的。

https://docs.unity3d.com/Manual/AvatarCreationandSetup.html

此外，为了简化程序处理，VRM 的 Humanoid 规范增加了以下内容

• 所有的 Gltf Node (Unity GameObject) 的旋转设置为0时，就会变成初始姿势。
• 缩放值不变

备注
特别是缩放是一个很复杂的问题，如果缩放中心不是原点、存在负缩放、以及XYZ轴分别有不同的缩放的话，编写程序时处理这些问题非常麻烦。

 

T-Pose

对手腕和手指的初始姿态进行了规范。

• 手心朝下
• 大拇指水平放置，在 XZ平面上(从上方看) 与 Z轴夹角呈45度

 

Unity 的 Humanoid

在 Unity 中，有一个名为“Avatar”的对象。你可以将其设置为“Humanoid”模式。虽然 Avatar 是 Unity  的一个对象，但 Humanoid Avatar 的设置界面是 fbx importer(fbx导出器) 的一部分。因此，你不能从非 fbx 的数据创建包含 Humanoid Avatar 的模型。但是，由于存在能够从程序中创建 Humanoid Avatar 的功能，使得 UniVRM 能够创建 Humanoid Avatar。humanoid component

 

与 BVH 的兼容性

与初始姿势为 T-Pose 的 BVH 文件兼容。 

• 将位移数据赋予 hips。 
• 以 hips 为起始，逐级为子节点设置局部旋转值。

 

详情

骨骼列表与 Unity 文档中的 HumanBodyBones 相同。

• 对象节点的选择，与蒙皮（例如 GLTF 的 skin 和 joint，Unity 的 SkinnedMeshRenderer 等）无关
  意思可能是，选择使用哪些骨骼时，可以不考虑这些骨骼是否参与蒙皮处理。
  
• 需要包含必要的骨骼
• 骨骼父子关系遵守 Humanoid 的定义（例如，LowerLeg 的第一个父级骨骼是 UpperLeg）
• 将“hips”作为 Root(根节点)，建立以下父子关系。括号内为非必需骨骼。

  • hips - spine - chest - (upper chest) - neck - head

    • 从 head 向左 - (eye)

    • 从 head 向右 - (eye)

    • 从 chest 或 upper chest 向左 - (shoulder) - upper arm - lower arm - hand - (fingers)

    • 从 chest 或 upper chest 向右 - (shoulder) - upper arm - lower arm - hand - (fingers)

    • 从 hips 向左 - upper leg - lower leg - foot - (toes)

    • 从 hips 向右 - upper leg - lower leg - foot - (toes)

  • 允许在骨骼间插入与 Humanoid 骨骼无关的节点（如 LowerLeg 的父节点为 empty，而 empty 的父节点为 UpperLeg）。

  • 非必需的骨骼可以跳过（如 UpperArm的 父节点不是 shoulder 而是 chest）。

 

相关问题

• https://github.com/vrm-c/vrm-specification/issues/87

 

参考

• Mecanim Humanoids
• 从 Blender 导出与 Unity 的 Humanoid 兼容的 fbx 文件

 

BaseModel（基础模型）

满足以下条件的 GameObject 可以导出为 VRM 格式：

• 附加了 Animator 组件。
• Animator 组件设置了 HumanoidAvatar

 

FBX

要满足上述条件，请在 fbx importer 的 rig 设置中将模型设置为 humanoid。fbx 的 prefab 在设置为 humanoid 后，会附加Animator 组件，并且会设置 HumanoidAvatar。

要让 fbx 转化为 Humanoid，需要满足以下2个条件

• 需要有必要的骨骼
• 确保骨骼父子关系正确

此外

• 骨骼的名称可以自由设定。

参考

从 Blender 导出与 Unity 的 Humanoid 兼容的 fbx 文件

 

在场景中加工 FBX

不会产生问题的：

• 在 FBX Prefab 内添加子 GameObject
• 在 FBX Prefab 内禁用某些 GameObject

有时可能会遇到问题：

• 删除 FBX Prefab 内的 GameObject
• 移动 FBX Prefab 内的 GameObject（包括移动、旋转、缩放、改变父对象）

出现问题的原因

• HumanoidAvatar 与 GameObject 层级结构不一致。

HumanoidAvatar 记录了以下信息：

• 原始姿态
• Human Bone（如 hips 等）与 GameObject 的对应关系

如果对这此进行了更改，则需要重新创建。可以在下面的 HumanoidComponent 中来创建。

 

从 GameObject 手动创建 HumanoidAvatar

可以不依赖 fbx importer 来创建 HumanoidAvatar。

 HumanoidComponent

使用这个的话，

• 人型 GLTF
• 在场景上用立方体堆成的人形

对于像这样的 Hierarchy(层级结构)，可以后续追加创建 HumanoidAvatar。创建了 HumanoidAvatar 的游戏对象（无论在场景还是作为 Prefab）都可以被导出为 VRM 格式。

 

 

HumanoidComponent

HumanoidComponent

UniVRM-0.60.0

即使没有fbx文件，也可以直接从场景创建 humanoid avatar。

使用方法

准备一个有 Humanoid Bone 的场景。

举个例子

https://github.com/KhronosGroup/glTF-Sample-Models/tree/master/2.0/RiggedFigure/glTF-Binary

接下来使用上面链接的资源来演示。

首先，请将 RiggedFigure.glb 导入到 Asset 文件夹中。使用 UniVRM 的 glb 导入功能，会生成一个prefab(预制件)。

在一个新的场景中将 RiggedFigure 的 prefab 实例化。

请使用 AddComponent 添加 Humanoid 组件。(MeshUtility.Humanoid。这包含在UniVRM中。)

正确配置骨骼。

按下 Create UnityEngine.Avatar 按钮

将创建一个新的 humanoid avatar。

保持这样，可以将其设置为 T-Pose 并进行 VRM 化。

UniHumanoid

Unity humanoid 工具与 BVH 导入器。

BVH runtime loader​

var context = new BvhImporterContext();
context.Parse(path);
context.Load(); // create Skeleton hierarchy and mesh for visualize
GameObject root = context.Root;

 

RuntimeLoader​

• Scenes/RuntimeBvhLoader.unity

 

RuntimeLoader 和 PoseTransfer​

加载 BVH 文件，并将姿势转移到任何具有人形特征的模型上。

• Scenes/PoseTransfer.unity

加载 BVH 文件并创建带有 AnimationClip 的预制件

Drop bvh file to Assets folder. Then, AssetPostprocessor import bvh file.

将 BVH 文件拖动到 Assets 文件夹。然后，AssetPostprocessor 将导入 BVH 文件。

• 创建一个 hierarchy(层级)预制件
• 创建一个 humanoid Avatar
• 创建一个 legacy 模式的 AnimationClip
• 为 preview(预览)创建一个蒙皮网格

将预制体在场景中实例化。

这个 object 可以处理了.

 

骨骼映射​

这段 script(脚本)可以帮助你从现有的 GameObject hierarchy(游戏对象层级)中创建一个 human avatar。首先，你需要将这个脚本附加到具有 Animator(动画控制器)的 root GameObject(根游戏对象上)。

然后按照下面进行配置

• 将模型位置设置到原点
• 模型朝向 +Z 轴
• 模型根节点没有旋转 Quaternion.identity
• 设置 hips bone

点击Guess bone mapping(猜测骨骼映射)。如果推测骨骼映射失败，你可以手动设置骨骼。

(可选步骤), 按下 Ensure T-Pose。创建 avatar。

 

这些 humanoid 通过 UniGLTF 导入，并利用 BoneMapping 技术创建了 human avatar。

下载 BVH 文件​

• • https://sites.google.com/a/cgspeed.com/cgspeed/motion-capture
  • http://mocapdata.com/
  • http://www.thetrailerspark.com/download/Mocap/Packed/EYES-JAPAN/BVH/