通過之前的兩篇文章，基本上對osgAnimation整個動畫的實作體系有了一個比較完整的介紹，本文主要介紹動畫中其他的一些内容，主要包括權、優先級、以及動畫變換中的順序等内容。
1. 動畫的權重(weight)
假設對一輛勻速運作中的汽車施加兩股力量，單獨作用時，其中一股力量令汽車以60公裡每小時向東北方向移動，另一股力量以100公裡每小時向西北方向運動，如果希望汽車的方向修正為正北方向運作，需要向西北方向施加一個權重小于1.0的權重，讓它與東北方向的力量持平，這就是運動疊加和權重的意義。這個過程有點類似于向量的加法運算，遵循平行四邊形規則，權重類似于對向量乘上一個标量。
1.1 權重的設定
在osgAnimation中，和權重相關的類應該是：
1. AnimationManagerBase及其派生類
2. Animation
3. Channel
4. Target
這其中Channel和Target沒有設定權重的接口，但是在它們的内部需要使用權重這個參數參與運算，換言之它們權重是Animation設定給它們的。Animation可以通過設定函數
void Animation::setWeight (float weight)
設定動畫的權重，動畫管理類BasicAnimationManager使用
void playAnimation (Animation* pAnimation, int priority = 0, float weight = 1.0);
指定動畫的權重。假設使用BasicAnimationManager來編寫動畫代碼，那麼權重設定的傳遞關系是：
也就是說playAnimation中指定的權重會設定給animation，animation周遊它管理的所有Channels，并把這個權重設定給這些Channels【也就是說同一個Animation中所有頻道的權重都是一樣的】，這些Channels把權重設定給它管理的各自的Target對象，Target對象使用這個設定的權重進行運算，得到最終的結果。
1.2 單動畫單頻道
在之前編寫打RotateCallback的示例中，将一個頻道添加到了一個動畫之中，如果設定權重看是否會對結果産生影響。代碼如下：
int main(int argc, char **argv)
{
osgViewer::Viewer viewer;
osg::Group* grp = new osg::Group;
osg::MatrixTransform *mt = new osg::MatrixTransform;
osgAnimation::UpdateMatrixTransform *umt1 = new osgAnimation::UpdateMatrixTransform;
umt1->setName("move1UpdatedateCallback");
umt1->getStackedTransforms().push_back(new osgAnimation::StackedTranslateElement("move1"));
osgAnimation::Vec3LinearChannel *channel1 = new osgAnimation::Vec3LinearChannel();
channel1->setTargetName("move1UpdatedateCallback");
channel1->setName("move1");
channel1->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
channel1->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
osgAnimation::Animation *anim1 = new osgAnimation::Animation();
anim1->addChannel(channel1);
osgAnimation::BasicAnimationManager *bam = new osgAnimation::BasicAnimationManager();
bam->registerAnimation(anim1);
bam->playAnimation(anim1, , );
osg::Node* cowNode = osgDB::readNodeFile("cow.osg");
grp->addChild(mt);
mt->addChild(cowNode);
grp->addUpdateCallback(bam);
mt->addUpdateCallback(umt1);
viewer.setSceneData(grp);
viewer.setUpViewInWindow(, , , );
return (viewer.run());
}
使用playAnimation設定了目前的動畫權重是0.5， 優先級是10（預設參數weight=0.5， priority=0），通過1.1中對權重的設定，可以最終得到
Channel的權重代碼部分：
virtual void update(double time, float weight, int priority)
{
// skip if weight == 0
if (weight < )
return;
typename SamplerType::UsingType value;
_sampler->getValueAt(time, value);
_target->update(weight, value, priority);
}
如果設定了權重小于(0.00001，也就是近似等于0的情況)，那麼動畫是不會起作用的。設定其他值，代碼會進入到Target使用權重計算的代碼中：
void update(float weight, const T& val, int priority)
{
if (_weight || _priorityWeight)
{
if (_lastPriority != priority)
{
_weight += _priorityWeight * ( - _weight);
_priorityWeight = ;
_lastPriority = priority;
}
_priorityWeight += weight;
float t = ( - _weight) * weight / _priorityWeight;
lerp(t, _target, val);
}
else
{
_priorityWeight = weight;
_lastPriority = priority;
_target = val;
}
}
先看看Target類儲存的和優先級以及權重相關的變量
class Target : public osg::Referenced
{
public:
Target(): _weight(0), _priorityWeight(0), _lastPriority(0) {}
virtual ~Target() {}
void reset() { _weight = ; _priorityWeight = ; }
int getCount() const { return referenceCount(); }
float getWeight() const { return _weight; }
protected:
float _weight;
float _priorityWeight;
int _lastPriority;
};
這三個變量_weight, _priorityWeight, _lastPriority的含義是：
_weight: 目前的已經計算的權重，如果把整個動畫管理器管理的動畫按照優先級進行排序，那麼當優先級進行切換時，_weight會記錄之前所有優先級動畫所消耗的權重(如果把整個權重看作是1）
_priorityWeight：指的是周遊某一個優先級時，它下面所有頻道的權重之和。當優先級切換時，這個值為重設為0，并重新開始計算。（這也是為什麼名字是priorityWeight，因為它隻記錄某一priority下面的權重之和）
_lastPriority是上一次的優先級（通過記錄上一次優先級，可以知道什麼時候優先級發生了切換）
這三個變量預設情況下都是0，通過reset函數的調用可以将_weight和_priorityWeight設定為0.
當單動畫單頻道的時候，BasicAnimationManager的更新代碼如下：
void BasicAnimationManager::update (double time)
{
...
for (TargetSet::iterator it = _targets.begin(); it != _targets.end(); ++it)
(*it).get()->reset();
for( AnimationLayers::reverse_iterator iterAnim = _animationsPlaying.rbegin(); iterAnim != _animationsPlaying.rend(); ++iterAnim )
{
// update all animation
int priority = iterAnim->first;
AnimationList& list = iterAnim->second;
for (unsigned int i = ; i < list.size(); i++)
{
list[i]->update(time, priority)
}
}
...
}
整個周遊的循環其實隻周遊了一次，因為隻存在一個優先級為0的動畫，并且動畫中僅有一個Channel，這段循環隻執行一次，注意在執行update之前，執行了target的reset操作，将target中的_weight和_priorityWeight設定為0，導緻Target在執行update時，僅僅傳回Channel中插值好的值，
else
{
_priorityWeight = weight;
_lastPriority = priority;
_target = val;
}
并沒有權重的參與計算。
也就是說單動畫單頻道的情況下：
1. 設定的權重并沒有什麼作用，但是不要設定為0（确切的說是不要小于1e-4）
2. 設定的優先級并沒有什麼作用
3. Target僅僅幫助傳遞資料，傳遞Channel中Sampler計算的資料給UpdateMatrixTransform
1.2 單動畫多頻道
既然動畫Animation是用來管理衆多Channel，嘗試在Animation中添加多個Channel：
int main(int argc, char **argv)
{
osgViewer::Viewer viewer;
osg::Group* grp = new osg::Group;
osg::MatrixTransform *mt = new osg::MatrixTransform;
osgAnimation::UpdateMatrixTransform *umt1 = new osgAnimation::UpdateMatrixTransform;
umt1->setName("move1UpdatedateCallback");
umt1->getStackedTransforms().push_back(new osgAnimation::StackedTranslateElement("move1"));
//Channel 1
osgAnimation::Vec3LinearChannel *channel1 = new osgAnimation::Vec3LinearChannel();
channel1->setTargetName("move1UpdatedateCallback");
channel1->setName("move1");
channel1->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
channel1->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
//Channel 2
osgAnimation::Vec3LinearChannel *channel2 = new osgAnimation::Vec3LinearChannel();
channel2->setTargetName("move1UpdatedateCallback");
channel2->setName("move1");
channel2->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
channel2->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
osgAnimation::Animation *anim1 = new osgAnimation::Animation();
anim1->addChannel(channel1);
anim1->addChannel(channel2);
osgAnimation::BasicAnimationManager *bam = new osgAnimation::BasicAnimationManager();
bam->registerAnimation(anim1);
bam->playAnimation(anim1);
osg::Node* cowNode = osgDB::readNodeFile("cow.osg");
grp->addChild(mt);
mt->addChild(cowNode);
grp->addUpdateCallback(bam);
mt->addUpdateCallback(umt1);
viewer.setSceneData(grp);
viewer.setUpViewInWindow(, , , );
return (viewer.run());
}
運作修改程式，發現模型在兩個頻道的共同作用下（Channel1向右移動，Channel2向上移動）向螢幕右上方向運動。
由于同一個動畫的權重是一樣的，也就是說該動畫下所有的頻道的權重也都是一樣的。UpdateMatrixTransform隻包含一個StackedTranslateElement，這個StackedTranslateElement被兩個頻道都連接配接，是以産生的Target也是二者共用的。從Target使用權重計算的代碼，可以知道：
1. Target的_weight和_priorityWeight在每一次周遊的過程中會首先被設定為0， 如果所有的頻道的優先級都沒有變化，那麼Target中的_weight永遠将是0，下面這段代碼将永遠不會被執行（1.2中單動畫由于所有的動畫頻道下的優先級是一樣的，是以下面這段代碼不會被執行）
if (_lastPriority != priority)
{
// change in priority
// add to weight with the same previous priority cumulated weight
_weight += _priorityWeight * ( - _weight);
_priorityWeight = ;
_lastPriority = priority;
}
- 周遊的第一個頻道肯定會執行else中的語句，也就是（第一次循環必定會進入else分支）
else
{
_priorityWeight = weight;
_lastPriority = priority;
_target = val;
- 對于本例中的情況，Target的update代碼會被執行兩次，由于_weight = 0,實際代碼如下：
_priorityWeight += weight;
float t = weight / _priorityWeight;
lerp(t, _target, val);
lerp是一個線性的內插補點，lerp的這一行是
_target = _target * (1-t) + t * val;
由于一個Animation中所有的weight都是相等的，也就是這個t=0.5，假設一個Animation中有多個Channel，那麼t依次等于 1/2, 1/3, 1/4, … 知道 1/Channel個數。
如果權重相同，那麼一段動畫的最終取值應該是：
最終值 = 1/N * Channel1取值 + 1/N Channel2取值 + … + 1/N ChannelN取值。
使用這段代碼可以得到這個結論。
這段代碼的計算推導過程簡單說一下：
假設一個動畫Animation中有n個Channel，由于這些Channel的權重和優先級都是一樣的，假設它們的權值都是w，并且每個Channel由它的Sampler采樣器計算出來的結果是v， 最終的計算的結果（由target存儲）是value，那麼代碼的計算過程如下：
第一次疊代： value = v1 （_priorityWeight = w)
第二次疊代： 由于_priorityWeight = _priorityWeight + w， 也就是_priorityWeight = 2w,那麼有： value = ( 1 - w / 2 * w )v1 + v2 w = 1/2*(v1+v2)
第三次疊代： 同樣 value = (1 - w / 3*w)(0.5（v1+v2))+ 1/3 cv3 = 1/3*(v1+v2+v3)
……
第n次疊代： value = [1−(1/n)]∗(1/n−1)∗(v1+v2+...+vn−1)+(1/n)∗vn = 1/n * (v1+v2+…+v_n)
也就是說當一個動畫中有多個頻道時，有以下結論：
1. 所有頻道的權重和優先級都隻能由Animation設定，并且權重都一樣，優先級也一樣。
2. 權重不能設定為0（具體來說是不能小于1e-4），否則update函數直接退出。除此之外，權重設定成任何其他數都是一樣的效果
3. 最後得到的結果是所有頻道的平均值
2. 動畫的優先級（Priority）
osgAnimation的動畫管理器BasicAnimationManager中存儲着動畫的數組，它是用一個map來進行存儲的，這個map的鍵值是動畫的優先級，預設情況下添加進去的Animation的優先級是0，在使用
void playAnimation (Animation* pAnimation, int priority = 0, float weight = 1.0);
進行播放時設定優先級。按照之前的讨論，優先級隻有在存在多個動畫的時候才有意義。
2.1 多動畫單頻道
多動畫單頻道指的是管理器BasicAnimationManager中添加很多個Animation動畫，每一個動畫中隻包含一個Channel，修改代碼：
int main(int argc, char **argv)
{
osgViewer::Viewer viewer;
osg::Group* grp = new osg::Group;
osg::MatrixTransform *mt = new osg::MatrixTransform;
osgAnimation::UpdateMatrixTransform *umt1 = new osgAnimation::UpdateMatrixTransform;
umt1->setName("move1UpdatedateCallback");
umt1->getStackedTransforms().push_back(new osgAnimation::StackedTranslateElement("move1"));
//第一個動畫
osgAnimation::Vec3LinearChannel *channel1 = new osgAnimation::Vec3LinearChannel();
channel1->setTargetName("move1UpdatedateCallback");
channel1->setName("move1");
channel1->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
channel1->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
osgAnimation::Animation *anim1 = new osgAnimation::Animation();
anim1->addChannel(channel1);
//第二個動畫
osgAnimation::Vec3LinearChannel *channel2 = new osgAnimation::Vec3LinearChannel();
channel2->setTargetName("move1UpdatedateCallback");
channel2->setName("move1");
channel2->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
channel2->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
osgAnimation::Animation *anim2 = new osgAnimation::Animation();
anim2->addChannel(channel2);
//第三個動畫
//第二個動畫
osgAnimation::Vec3LinearChannel *channel3 = new osgAnimation::Vec3LinearChannel();
channel3->setTargetName("move1UpdatedateCallback");
channel3->setName("move1");
channel3->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
channel3->getOrCreateSampler()->getOrCreateKeyframeContainer()->push_back(osgAnimation::Vec3Keyframe(, osg::Vec3(, , )));
osgAnimation::Animation *anim3 = new osgAnimation::Animation();
anim2->addChannel(channel3);
osgAnimation::BasicAnimationManager *bam = new osgAnimation::BasicAnimationManager();
bam->registerAnimation(anim1);
bam->registerAnimation(anim2);
bam->registerAnimation(anim3);
bam->playAnimation(anim1, , );
bam->playAnimation(anim2, , );
bam->playAnimation(anim3, , );
osg::Node* cowNode = osgDB::readNodeFile("cow.osg");
grp->addChild(mt);
mt->addChild(cowNode);
grp->addUpdateCallback(bam);
mt->addUpdateCallback(umt1);
viewer.setSceneData(grp);
viewer.setUpViewInWindow(, , , );
return (viewer.run());
}
有以下幾種情況：
1. 當所有Animation的優先級一樣，權重也一樣的時候，和單動畫多頻道的結果是一樣的（所有的動畫平均起作用）
2. 當Animation的優先級一樣，但是權重不一樣的時候，按照權重起作用，也就是最終的結果是 ： value = w1 * v1 + w2 * v2 （這裡的權重w1、w2，都是它們設定的權除以它們所有的權的和），也就是說這時候的權可以随便設定，不要求所有的權重之和是1
3. 當Animation的優先級不一樣，但是權重一樣的時候
4. 當Animation的優先級不一樣，權重也不一樣的時候
第3和第4兩種情況其實是一樣的處理過程，算法基本上是這樣的：
優先級高的動畫值先計算，在先計算的時候有優先權，它的權重起的作用更大，假設有n的動畫，一次按優先級從高到底排列是 A1， A2，A3，A4… An，假設A1的動畫的權重是W1，A2是W2… An是Wn，那麼A1優先級最高，它的權重分的是整個權重是已1為參考的，如果A1的權重是1，那麼其他A2到An的動畫都不起作用。如果A1的權重不是1，而是一個小于1的值W1，那麼剩下的A2到An隻能去分享（1-W1），它們的權重都是以（1-W1）來計算的，也就是分到的權重就會更小。
這個過程可以用下面一個場景來類比：假設很多人花錢買了一個西瓜分，現在大家安排怎麼分這個西瓜，西瓜怎麼分以家庭為機關，家庭裡面每個人分到的西瓜大小都一樣。每個家庭可以分一個百分數的大小，但是這個百分數是以剩餘部分來計算的。也就是說第一個分西瓜的家庭，他分的百分數是以整個西瓜大小來計算的（假設他分50%），那麼直接就切走一半的西瓜。剩下的人分的部分的百分數隻能以剩下的半個西瓜來計算，假設第二家分的的也是50%，那麼事實上它隻能分走1/4個西瓜，那麼以此類推，越是後分的家庭，分到的西瓜越小（雖然後面分的家庭可能的百分數也可能很大，但是給他分的基數小了（剩餘的西瓜大小）），也就是說優先級越高的家庭得到的實際西瓜多，也就是貢獻越大。
上面這個類比已經很貼切了。這裡面每一個家庭實際上對應一個Animation，每個家庭成員對應一個Channel。我們現在讨論的是多動畫單頻道，也就是相當于每一個家庭隻有一個成員，多動畫多頻道就相當于每個家庭有多個成員而已，但是實際上不影響最後計算的結果。從上面的分析可以看出：
- 優先級越高的動畫對最後的Target得到的最終插值結果的貢獻越大。
- 動畫的計算如果存在不同優先級和權重的時候，設定的權重并不是簡單的線性關系
- 如果我們把優先級最高的權設定為大于1，那麼會有一個很奇怪的效果，其他動畫的權重會在計算中出現負數，導緻動畫的計算結果是反的。也就是說插值的結果是我們預期插值結果的相反數，最好避免這樣做，在設定權重的時候都設定在[0,1]之間。
2.2 多動畫多頻道
這種情況和多動畫單頻道類似，隻是每個動畫多出來很多的Channel，但是這些Channel疊加起來的權重是和整個動畫的權值一樣。假設動畫的權值是 W，那麼所有它包含的Channel（N個）疊加的結果權值也是W。
w=1/N∗w+1/N∗w+...+1/N∗w(共有N項，每項的權重一樣）
整個過程在2.1中已經論述清楚了。
至此，整個osgAnimation中的動畫過程都解析完整了。接下來的文章會繼續讨論osgAnimation中漸進動畫和骨骼動畫等内容。
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