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Babylon.js アニメーション ランタイムの使用

Babylon.js のアニメーション システムを使用して MMD アニメーションを再生すると、以下の 利点 があります：

  • Babylon.js アニメーション カーブ エディター サポート
  • アニメーション ブレンディング サポート
  • より汎用的な アニメーション管理

したがって、babylon-mmd は Babylon.js のアニメーション システムを使用して MMD アニメーションを再生する方法を提供します。

Babylon.js アニメーション システム アーキテクチャ​

まず、Babylon.js のアニメーション システム アーキテクチャの 機能 を理解する必要があります。

Babylon.js アニメーション​

Babylon.js では、アニメーションは 主に Animation オブジェクトを使用して表現されます。

Animation オブジェクトは、特定のプロパティの アニメーション キーフレームを格納するコンテナー です。

アニメーションによって制御できるタイプは 8 種類 あります：

  • Float (数値)
  • Vector3
  • Quaternion
  • Matrix
  • Color3
  • Color4
  • Vector2
  • Size

各タイプは 異なる補間メソッド を使用します。

例えば、Float タイプは 線形補間 を使用し、Quaternion タイプは 球面線形補間（SLERP） を使用します。

Animation オブジェクトは、時刻 t の 値を評価する _interpolate メソッドを提供します。

ただし、アニメーションをバインド ターゲットに適用するロジックは 含まれていません。

Babylon.js ランタイム アニメーション​

RuntimeAnimation は、Animation オブジェクトを 実際に評価 し、ターゲットに バインドする ことを担当します。

アニメーション評価ロジックの一部と バインド パス解決 のロジックが RuntimeAnimation オブジェクトに実装されています。

Babylon.js Animatable​

Animatable は、複数の RuntimeAnimation オブジェクトを管理し、シーンのレンダリング ループと同期して アニメーションを更新 することを担当します。

複雑なアニメーション ブレンディング ロジック もここで処理されます。（Babylon.js はアニメーション ブレンディングをサポートしています。）

したがって、Animatable オブジェクトを使用して 複数の RuntimeAnimation オブジェクトを同時に再生し、以下のように MMD モデル アニメーションを再生できます：

Animatable Diagram この図は、Animatable、RuntimeAnimation、Animation オブジェクトとバインド ターゲット間の 参照関係 を示しています。

babylon-mmd は Animatable オブジェクト アプローチを 直接使用していない ため、実際の図は多少異なります。

Babylon.js アニメーション グループ​

AnimationGroup は、Animation オブジェクトとバインド ターゲットを ペアとして管理 するコンテナーです。

Animation Group Diagram この図は、AnimationGroup が Animation オブジェクトとバインド ターゲットを ペアとして管理 する方法を示しています。

AnimationGroup は 内部で Animatable オブジェクトを使用してアニメーションを再生します。使いやすくするために 高レベルの API を提供します。

Animation Group With Animatable Diagram この図は、AnimationGroup が 内部で Animatable オブジェクトを使用してアニメーションを再生する方法を示しています。

Babylon.js アニメーション システムを使用した MMD アニメーションの再生​

Babylon.js のアニメーション システムを使用して MMD アニメーションを再生するために提供される 2 つの主要な方法 があります：

  1. Animation オブジェクトの _interpolate メソッドを使用したアニメーション評価後の 直接バインド
  2. AnimationGroup オブジェクトを使用した アニメーション評価とバインド

各方法の 利点と欠点 は以下の通りです：

方法利点欠点
方法 1
(Animation の使用)		Babylon.js アニメーション カーブ エディター サポートMmdAnimation と比較して パフォーマンス低下 と メモリー使用量増加
方法 2
(AnimationGroup の使用)		Babylon.js アニメーション システムの すべての機能 が利用可能方法 1 と比較して より大きなパフォーマンス低下 と より多くのメモリー使用量

これらの 2 つの方法を使用して MMD アニメーションを再生する方法を見てみましょう。

アニメーション コンテナー クラス​

Animation オブジェクトは、単一のプロパティの アニメーション キーフレームを格納する コンテナーです。

ただし、私たちが扱う MMD アニメーションには 複数のプロパティのアニメーション キーフレーム が含まれています。

したがって、babylon-mmd は複数の Animation オブジェクトを 一緒に管理 するコンテナー クラス MmdCameraAnimationContainer と MmdModelAnimationContainer を提供します。

MmdCameraAnimationContainer と MmdModelAnimationContainer は、それぞれ MmdCamera と MmdModel に適用されるように設計された Animation オブジェクトの コレクション を管理します。

これらは以下のように作成されます：

const modelBezierBuilder = new MmdModelAnimationContainerBezierBuilder();
const cameraBezierBuilder = new MmdCameraAnimationContainerBezierBuilder();

const mmdModelAnimationContainer = new MmdModelAnimationContainer(mmdAnimation, modelBezierBuilder);
const mmdCameraAnimationContainer = new MmdCameraAnimationContainer(mmdAnimation, cameraBezierBuilder);

アニメーション コンテナーを作成する際に ビルダーが一緒に渡される ことに 注意 してください。

これは、Babylon.js のアニメーション システムが MMD アニメーションの補間メソッドを 完全にはサポートしていない ためです。

Babylon.js は キーフレーム間のベジェ補間を サポートしておらず、デフォルトで提供される 3 つの主要な補間メソッド は以下の通りです：

  • Linear（線形）
  • Step（ステップ）
  • Hermite（エルミート）

エルミート補間は inTangent と outTangent を使用して 三次スプライン補間 を実装しており、ベジェ補間と比較して 自由度が低い です。

したがって、babylon-mmd はベジェ補間をサポートするために 3 つのオプション を提供します：

  • Mmd(Model/Camera)AnimationContainerHermiteBuilder: エルミート補間 を使用して Mmd(Model/Camera)AnimationContainer を作成します。
    • この方法は、ベジェ補間タンジェントをエルミート補間タンジェントに 近似 します。この方法は 精度が低く、特にカメラ アニメーションで大きな違いが生じる場合があります。
  • Mmd(Model/Camera)AnimationContainerSampleBuilder: ベジェ補間を線形補間で 近似 します。
    • この方法は、ベジェ カーブを 30 フレーム間隔で サンプリング し、線形補間で近似します。この方法は 高精度 ですが メモリー使用量が増加 します。また、アニメーションが 編集不可能 になるという欠点もあります。
  • Mmd(Model/Camera)lAnimationContainerBezierBuilder: ベジェ補間を 正確に実装 します。
    • この方法は、Animation オブジェクトの _interpolate メソッドを オーバーライド することでベジェ補間を正確に実装します。これは 最も正確な 方法ですが、Animation オブジェクトの _interpolate メソッドをオーバーライドして存在しない補間メソッドを強制的に追加するため、アニメーション カーブ エディター などのツールが正常に動作しない 場合があります。

作成された MmdModelAnimationContainer と MmdCameraAnimationContainer は、それぞれ MmdModel と MmdCamera に バインド できます。バインド方法に応じて、Animation オブジェクトの _interpolate メソッドのみを 使用するか、AnimationGroup を通じて RuntimeAnimation と Animatable オブジェクトを使用するかが決まります。

方法 1: Animation オブジェクトの使用​

babylon-mmd は、MmdModelAnimationContainer と MmdCameraAnimationContainer を 直接バインド するランタイム実装を提供します。

以下の個別の .pure モジュールを使用し、登録関数を呼び出します。

import { RegisterMmdRuntimeCameraAnimationContainer } from "babylon-mmd/esm/Runtime/Animation/mmdRuntimeCameraAnimationContainer.pure";
import { RegisterMmdRuntimeModelAnimationContainer } from "babylon-mmd/esm/Runtime/Animation/mmdRuntimeModelAnimationContainer.pure";

RegisterMmdRuntimeCameraAnimationContainer();
RegisterMmdRuntimeModelAnimationContainer();

これにより、MmdAnimation をバインドするのと 同じ方法 で、MmdCamera と MmdModel オブジェクトの createRuntimeAnimation メソッドを使用して Mmd(Camera/Model)AnimationContainer をバインドできます。

const camera: MmdCamera = ...;
const model: MmdModel = ...;

const cameraAnimationHandle = camera.createRuntimeAnimation(mmdCameraAnimationContainer);
const modelAnimationHandle = model.createRuntimeAnimation(mmdModelAnimationContainer);

方法 2: AnimationGroup オブジェクトの使用​

MmdModelAnimationContainer と MmdCameraAnimationContainer は、AnimationGroup オブジェクトを 作成する ための createAnimationGroup メソッドを提供します。

const modelAnimationGroup = mmdModelAnimationContainer.createAnimationGroup("modelAnimation", mmdModel);
const cameraAnimationGroup = mmdCameraAnimationContainer.createAnimationGroup("cameraAnimation", mmdCamera);

これで、AnimationGroup API を使用して アニメーションを再生 できます。

modelAnimationGroup.play(true);
cameraAnimationGroup.play(true);

AnimationGroup オブジェクトは、再生だけでなく複数のアニメーションのブレンディングを含む 複数の機能 を提供します。詳細については、Babylon.js 公式ドキュメント を参照してください。

備考

AnimationGroup オブジェクトを使用してアニメーションを再生する場合、MMD ランタイムはもはや アニメーションの実行エンティティではないため、MMD ランタイムにオーディオを追加しても オーディオとアニメーションは同期されません。