如何用SCNSkinner为SceneKit合并后的自定义几何体添加Blender绑定并驱动动画

结论 #

可以通过SCNSkinner将Blender导出的骨骼绑定附加到合并后的model节点上，实现对几何体的骨骼操控。

具体实现步骤 #

• 第一步：导出并加载骨骼资源
  从Blender中将骨骼rig单独导出为DAE/USDZ格式，导出时仅勾选骨骼层级，不导出网格资源。将导出的骨骼文件导入Xcode项目后，加载得到骨骼根节点：

  // 加载骨骼场景
  guard let rigScene = SCNScene(named: "yourRigFile.dae"),
        let skeletonRoot = rigScene.rootNode.childNode(withName: "skeleton", recursively: true) else {
      fatalError("骨骼资源加载失败")
  }
  

  注意替换代码中的文件名、骨骼根节点名称为你Blender导出时对应的实际名称。
• 第二步：确认顶点权重数据正常
  你在Blender中需要提前给head、upperBody、legs等各个部位的网格，针对这套rig完成顶点权重绘制，再导出单个部件导入SceneKit。调用flattenedClone()合并后，得到的model.geometry会自动整合所有子网格的boneWeights（骨骼权重）和boneIndices（骨骼索引）数据，无需额外处理。
• 第三步：收集骨骼数据构建SCNSkinner
  先递归收集所有骨骼节点，再创建SCNSkinner实例：

  // 递归收集所有骨骼节点
  func collectBones(from node: SCNNode, into array: inout [SCNNode]) {
      if node.bone != nil {
          array.append(node)
      }
      node.childNodes.forEach { collectBones(from: $0, into: &array) }
  }
  var bones = [SCNNode]()
  collectBones(from: skeletonRoot, into: &bones)
  // 获取所有骨骼的逆绑定姿势矩阵
  let inverseBindTransforms = bones.map { $0.bone!.inverseBindTransform }
  // 创建SCNSkinner
  guard let geometry = model.geometry,
        let weightSource = geometry.sources(for: .boneWeights).first,
        let indexSource = geometry.sources(for: .boneIndices).first,
        let skinner = SCNSkinner(
            baseGeometry: geometry,
            bones: bones,
            boneInverseBindTransforms: inverseBindTransforms as [NSValue],
            boneWeights: weightSource,
            boneIndices: indexSource
        ) else {
      fatalError("SCNSkinner创建失败")
  }
  

• 第四步：绑定到model节点
  将skinner附加到model，同时把骨骼根节点加入场景，不需要显示骨骼可设为隐藏：

  skinner.skeleton = skeletonRoot
  model.skinner = skinner
  model.addChildNode(skeletonRoot)
  // 隐藏骨骼线框
  skeletonRoot.isHidden = true
  

• 第五步：测试骨骼操控
  修改任意骨骼的变换属性即可控制网格变形，示例：

  // 旋转第一根骨骼测试效果
  bones.first?.eulerAngles.x = .pi / 4
  

注意事项 #

• 从Blender导出骨骼和各个部位网格时，必须保证两者的坐标系、原点位置、初始姿态完全一致，否则会出现网格错位问题
• 调用flattenedClone()合并前，不要修改head、upperBody、legs等节点的初始位置、缩放、旋转参数，保持和Blender中初始姿态一致，避免权重匹配出错
• SceneKit默认每个顶点最多受4根骨骼影响，Blender导出权重时需要对应设置权重限制

内容的提问来源于stack exchange，提问作者schnabler