Morph Targets: Vertex-Deltas kombinieren, ohne die Basisform zu verlieren

Gemeinsame Vertex-Identität sicherstellen

Ein Morph Target beschreibt, wie sich einander entsprechende Vertices gegenüber einem Basis-Mesh verändern. Damit lassen sich Gesichtsausdrücke, Muskelkorrekturen und andere gestaltete Formänderungen umsetzen. Der Renderer benötigt eine stabile Zuordnung: Eine Verschiebung, die für einen Lippen-Vertex gedacht ist, darf nach einer Umsortierung des Meshes durch einen Importer nicht auf einen anderen Vertex wirken. Topologie und Attribut-Remapping gehören zum Asset-Vertrag.

Deltas mit eindeutiger Gewichtssemantik addieren

Im additiven Modell, das Khronos beschreibt, ergibt sich das Ergebnis aus der Basisposition plus einer gewichteten Summe der Target-Verschiebungen. Ein Target speichert einen Offset, keine weitere absolute Position, die unverändert addiert würde. [1] Die Shape-Gewichte sind voneinander unabhängige Regler; es gibt keine generelle Vorgabe, dass ihre Summe 1 ergeben muss.

Target-Reihenfolge, Neutralwerte und zulässige Wertebereiche festhalten. Ein Regler, der zwischen sich gegenseitig ausschliessenden Ausdrücken interpoliert, ist von Reglern zu unterscheiden, die bewusst kombiniert werden. Werden alle Ausdrucksgewichte automatisch normalisiert, kann ein Ausdruck abgeschwächt werden, sobald ein anderer Regler aktiv wird.

Rechenbeispiel: zwei lokale Änderungen kombinieren

Als anschauliches Beispiel sei ein Basis-Vertex (1, 0, 0) gegeben. Ein Target liefert das Delta (0, 0.2, 0) mit Gewicht 0.5, ein weiteres das Delta (0, 0, 0.4) mit Gewicht 0.25. Das Ergebnis ist (1, 0.1, 0.1).

Die Gewichte summieren sich zu 0.75, was für dieses additive Beispiel zulässig ist. Eine Normalisierung würde die beabsichtigte Form verändern. Sind beide Gewichte 0, muss die Basisposition im Rahmen der numerischen Genauigkeit der Berechnung exakt wiederhergestellt werden. Bei Gewicht 1 für das eine und 0 für das andere Target wird genau dieses Target isoliert. Diese einfachen Prüfungen decken Importe mit absoluten Positionen, vertauschte Targets und versehentlich duplizierte Basisformen auf.

Die gesamte Deformationsabfolge validieren

Das neutrale Mesh, jedes Target einzeln und repräsentative Kombinationen prüfen. Silhouetten und Beleuchtung vergleichen, besonders um Augenlider, Lippen und Falten. Kontrollieren, ob Normalen und Tangenten zur veränderten Oberfläche noch passen; werden nur die Positionen verschoben, kann die Schattierung sichtbar falsch bleiben.

Die Operationen in der Reihenfolge anwenden, die Format und Renderer vorgeben. glTF verlangt, dass die Deltas für Position, Normale und Tangente vor Skinning und Node-Transformationen angewendet werden. Zudem legt es fest, wie Node-Gewichte die Standardwerte des Meshes überschreiben. [2] Einen Ausdruck bei rotierendem Kopf testen, damit sich ein Fehler im Koordinatenraum oder in der Reihenfolge nicht hinter einer neutralen Pose verbergen kann.

Kombinationen und Laufzeitdaten budgetieren

Eine korrekte Summe kann dennoch zu Durchdringungen oder unnatürlicher Anatomie führen. Für problematische Kombinationen Korrekturformen erstellen und ihre Ansteuerungsregeln festlegen. Die Bounds für den zulässigen Deformationsbereich erweitern und Attachments separat prüfen. Anzahl aktiver Targets, Attribut-Bandbreite und Aktualisierungskosten an repräsentativen Charakteren messen. Sparse-Speicherung kann bei lokalen Änderungen die Asset-Daten verkleinern; ihr Nutzen zur Laufzeit hängt jedoch davon ab, wie der Renderer diese Darstellung expandiert oder verarbeitet. [2]

Quellen

• [1] glTF Tutorial: Morph Targets — Khronos Group, glTF Tutorials.
• [2] glTF Specification: Morph Targets — Khronos Group, glTF specification.