让USD初步支持Maya的约束(二)


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    最近在研究怎样让USD支持Maya类似的约束功能。目前初步得到了成功。当一开始遇到这个问题的时候,我还是转向了github,问问官方人员有没有相关现成的方案,或者是有没有计划怎么做。不过我在这个issue中得知,官方并没有立即支持Maya的约束,目前只能用到的是ConstraintTarget特性。所以很遗憾地暂时没有办法使用官方的建议了,只能自己做USD的约束了。😞 😱

    不过好在USD的基础设施还比较好,我开始研究USD的约束,希望在USDView中得到类似Maya的效果。在上一篇文章中,我介绍了一种通过Schema生成cpp文件的方法,事实上,大部分基于USD的项目,都是用到了这个方便的方式快速拓展原型,并且在此基础上添加功能。

    不过USDView的功能,变得更加复杂了。我尝试了很多方案。首先参考的是USDView的通知机制。首先在USDView中打开interpreter,然后看到交互式Python界面(虽然还是有点丑):
    interpreter在USDView中

    然后输入下面的脚本,用来测试:

    stage = usdviewApi.stage
    pipe = stage.GetPrimAtPath( '/pPipe' )
    UsdGeom.XformCommonAPI( pipe ).SetTranslate( ( 1, 3, 1 ) )
    

    这个脚本是用来让名为pPipe的物体移动到世界坐标1, 3, 1中的。但是如果你用Visual Studio 2017调试它,会发现一条比较严谨并且漫长的调用路线:
    XformCommonAPI -> UsdGeomXformOp -> UsdStage -> SdfLayer -> SdfChangeBlock -> Sdf_ChangeManager -> TfNotice -> UsdImagingDelegate

    这里有一个很重要的点,就是在UsdImagingDelegateTfNotice中注册了一个处理函数_OnUsdObjectsChanged,所以一旦场景的属性更改了,都会触发_OnUsdObjectsChanged函数。所以我根据这个特性,创建了usdRigImaging模块,位置在USD\qtdream\usdImaging\lib\usdRigImaging中。这其中很重要的一个类是UsdRigImagingConstraintAdapter,并且在构造函数注册了TfNotice的回调函数。一旦场景发生变化了,我让约束本身感知被约束的物体,进行同步的更新。当然了,Maya本身是支持多个物体约束一个物体的,并且给出了一个权重的信息。其实约束的算法就是各个约束的加权平均数。因此要通过一个for循环对所有的约束物体计算平移变化,再加权平均,即可得到效果。核心的代码在这里:

    void
    UsdRigImagingConstraintAdapter::_OnUsdObjectsChanged(
        UsdNotice::ObjectsChanged const& notice )
    {
        const UsdNotice::ObjectsChanged::PathRange& fields =
            notice.GetChangedInfoOnlyPaths( );
            
        TF_FOR_ALL( it, _constraints )
        {
            UsdRigConstraint constraint( *it );
            std::vector<int> constrainedIndices;
            VtArray<SdfAssetPath> targets;
            constraint.GetTargetsAttr( ).Get( &targets );
            
            for ( int i = 0; i < targets.size( ); ++i )
            {
                SdfPath targetPath( targets[i].GetAssetPath( ) );
                TF_FOR_ALL( field, fields )
                {
                    if ( targetPath == field->GetPrimPath( ) )
                    {
                        constrainedIndices.push_back( i );
                    }
                }
            }
            
            TF_FOR_ALL( constrainedIndex, constrainedIndices )
            {
                _ApplyConstrainEffect( constraint, *constrainedIndex );
            }
        }
    }
    
    void
    UsdRigImagingConstraintAdapter::_ApplyConstrainEffect( const UsdRigConstraint& constraint,
        int constrainedIndex )
    {
        const UsdPrim& constraintTarget = _GetConstraintTarget( constraint );
        const UsdPrim& target = _GetTargetAtIndex( constraint, constrainedIndex );
        
        UsdTimeCode time = UsdTimeCode::Default( );
        UsdGeomXformCommonAPI ctAPI( constraintTarget );
        
        GfVec3d translation( 0, 0, 0 );
        target.GetAttribute( TfToken( "xformOp.translate" ) ).Get( &translation );
        
        GfVec3d initialTranslation = _initialTranslationMap[target.GetPrimPath( )];
        double weight = _GetWeightAtIndex( constraint, constrainedIndex );
        GfVec3d finalTranslation = ( translation - initialTranslation ) * weight;
        ctAPI.SetTranslate( finalTranslation );
    }
    
    void
    UsdRigImagingConstraintAdapter::_PopulateOnConstraint( const UsdPrim& prim )
    {
        UsdStageWeakPtr& stage = prim.GetStage( );
        _constraints.push_back( prim );
        
        UsdRigConstraint constraint( prim );
        VtArray<SdfAssetPath> targets;
        constraint.GetTargetsAttr( ).Get( &targets );
        TF_FOR_ALL( tit, targets )
        {
            SdfPath targetPath( tit->GetAssetPath( ) );
            
            GfVec3d translation;
            const UsdPrim& target = stage->GetPrimAtPath( targetPath );
            target.GetAttribute( TfToken( "xformOp:translate" ) ).Get( &translation );
            
            std::pair<SdfPath, GfVec3d> translationPair = std::pair<SdfPath, GfVec3d>( targetPath, translation );
            _initialTranslationMap.insert( translationPair );
        }
    }
    
    UsdPrim
    UsdRigImagingConstraintAdapter::_GetConstraintTarget( const UsdRigConstraint& constraint )
    {
        SdfAssetPath constraintTargetPath;
        constraint.GetTargetAttr( ).Get( &constraintTargetPath );
        return _GetPrimAtPath( constraint, SdfPath( constraintTargetPath.GetAssetPath( ) ) );
    }
    
    UsdPrim
    UsdRigImagingConstraintAdapter::_GetTargetAtIndex( const UsdRigConstraint& constraint, int constraintIndex )
    {
        VtArray<SdfAssetPath> targets;
        constraint.GetTargetsAttr( ).Get( &targets );
        return _GetPrimAtPath( constraint, SdfPath( targets[constraintIndex].GetAssetPath( ) ) );
    }
    
    UsdPrim
    UsdRigImagingConstraintAdapter::_GetPrimAtPath( const UsdRigConstraint& constraint, const SdfPath& path )
    {
        UsdStageWeakPtr& stage = constraint.GetPrim( ).GetStage( );
        return stage->GetPrimAtPath( path );
    }
    
    float
    UsdRigImagingConstraintAdapter::_GetWeightAtIndex( const UsdRigConstraint& constraint, int constraintIndex )
    {
        VtArray<float> weights;
        constraint.GetWeightsAttr( ).Get( &weights );
        float weight = weights[constraintIndex];
        weight = weight / weights.size( );
        return weight;
    }
    

    在内部的一个测试场景中,我们针对pPipe物体做出了平移变换,被约束的物体也同步地变换。

    对USD的二次开发感兴趣?或者是想要让你的三维软件添加USD的导入导出支持?可以找我们,我们研究USD很深入哦。
    上海USD研究小组



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  • 这个错误没多大影响,qt模块可以在QT setting里进行勾选

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  • 如果对操作不是很熟悉或者是操作不便的话,也可以在Windows的命令行执行NDK的安装。参数是一样的:
    Windows命令行安装NDK

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  • 忘记补充图片了。这里需要点击更新安装才行。😆
    点击更新安装

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  • 问:
    如何在Qt Creator安装NDK呢?
    除了那个🔽 按钮外,还有别的办法吗?
    答:
    Qt Creaator 4.11中更加整合了Android SDK Manager。其实大家都可以不运行默认的Android SDK Manager,直接在Qt Creator中选项->设备->Android,就可以进行操作了。

    通过````高级选项……,启动一些Android SDK Manager,只需要带上参数ndk-bundle```。原来没有NDK的你,也可以通过Android SDK Manager安装了。很简单吧。
    Android SDK Manager安装NDK

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