GpuSkinningInstance

描述

本插件基于Unity 2021.3.0f1 Universal RP实现。原理很简单，将骨骼动画的骨骼矩阵提取出来存入到纹理中，在播放动画时通过对该动画纹理的采样，来对模型进行蒙皮计算。示例中含有五个场景:
第0个场景示范了如何使用顶点动画纹理，对单个模型进行蒙皮操作。
第1个场景示范了如何使用骨骼矩阵纹理，对单个模型进行蒙皮操作。
第2个场景示范了如何使用instance，适用于大量相同模型的动画播放。并且插件会事先计算出动画纹理的大小，并根据纹理大小一行一行的去写入骨骼矩阵。
第3个场景示范了如何用一张噪点图实现不同位置的模型实例处于不同的动画帧。
第4个场景示范了通过修改模型的变换信息，再在shader中去提取动画帧，以让不同的模型实例处于不同的动画帧，并且该方法支持补帧，不同关键帧之间衔接会更加流畅。同时，这个场景也示范了对动画关键帧的压缩，这里以2倍的压缩率(也就是15fps)运行，动画依旧流畅。
第5个场景示范了通过MaterialPropertyBlock来传递动画帧，以让不同的模型实例处于不同的动画帧，并且该方法支持补帧，不同关键帧之间衔接会更加流畅。

效果截图：

如何导出相关纹理数据等

菜单栏"Window" -> "GpuSkinningTool" -> 选择录入资源 -> 检查生成纹理的相关信息 -> 生成

注意事项

1.支持同一个fbx下有多个skinnedMeshRenderer，也支持一个skinnedMeshRenderer有多个subMesh，但这些网格模型都必须使用同一张主纹理贴图 (多个也是能实现的，要自己特殊处理，看需求)
2.无法保持fbx的节点层级，只会生成一个prefab，上述的网格信息都将被存到同一个mesh中
3.Mesh的uv1和uv2分别被用来保存了骨骼id和骨骼权重用来蒙皮，注意勿重复使用
4.对于一个mesh来说boneWeight.boneIndex对应的是当前节点SkinnedMeshRenderer的bones。它们都只是整个模型文件的部分骨骼，但它们boneIndex的顺序和bones的顺序是相同的。所以可以先遍历记录整个模型的骨骼id列表，再根据当前节点SkinnedMeshRenderer的bones来重新生成Mesh.boneWeights的骨骼id。
5.骨骼矩阵 = boneNode.localToWorldMatrix * boneBindPose(记录在Mesh中)。这里实际上是两步步骤：
1)网格模型的顶点是模型空间下的，被绑定到骨骼上(父节点发生改变)所以需要将它转到骨骼节点的坐标系。模型空间->骨骼空间
2)bone.localToWorldMatrix是骨骼节点到模型空间的变换(在播放动画时，它记录了骨骼在模型空间下的变换). 骨骼空间->模型空间

2022/09/04 更新

添加对URP的支持。添加附加动画列表，支持将多个动画文件导出到同一份动画纹理中。添加MaterialPropertyBlock来传递动画帧数据的方式，这样做不会破坏model矩阵，模型可以正常做变换。另外暂时升级纹理格式到RGBAHalf，后面会根据设备支持来判断是使用两张RGBA32来合成，还是直接使用RGBAHalf。

2021/06/03 更新

增加对动画帧率的压缩，目前只有第5个场景里的prefab支持，因为其中有完整的通过帧率压缩来计算当前关键帧，以及到下一个关键帧之间的混合百分比。其他几个场景都是直接设置shader的FrameIndex的，没有根据动画的帧率做换算。另外，渲染骨骼动画的话，还没有处理。

2021/05/03 更新

用ScriptableObject代替MessagePack；新增通过修改模型model矩阵传参进shader来实现不同模型处于不同的动画帧，并且它的shader和Animator配合可以支持动画关键帧之间的补针，实测15帧每秒的clip也可以很流畅，这样一下就省了一半的纹理大小。

2020/09/14 更新

实现在一个平面上，让不同位置的instance(unity自动instance)处于不同的动画帧。目前只是将噪点图作为一个动画的波动，可以考虑通过在执行时动态修改这张噪点图，来达到控制所有动画帧的目的。

2020/04/20 更新

先前将动画纹理数据通过MessagePack存储到二进制文件再在使用时还原为Texture这种做法并不好(gc峰值很高)，现在直接导出动画纹理(注意：纹理导入设置一定要讲纹理设为RGBA32/RGB24，不要使用压缩格式)。另外，导出顶点动画的纹理每个像素实际上都浪费了一个a通道，现在顶点动画纹理改为使用RGB24来节约部分内存。

2019/11/27 更新

将动画纹理格式由原先的TextureFormat.RGBAHalf替换为TextureFormat.RGBA32，为了不损失动画精度，该纹理用2个RGBA32的通道(RGBA32中1个通道占8位) 去还原1个RGBAHalf的通道(RGBAHalf中1个通道16位)，这里自己做了位运算去处理Float16。所以动画纹理的大小增加了一倍，但可以在OpenGL ES2.0中使用了。需要注意的是RGBA32的每个分量会被正交化到0~1之间，也就是颜色区间，不过这里是我们组装的浮点数(完全按照每个分量8bit来做的)，所以不会受到任何影响。

2019/11/28 更新

骨骼id是通过uv1传入的，是float类型，在shader中直接取整会采样到错误的位置，所以加了个四舍五入的操作。另外增加了子mesh的选择。修改了gpuskinning的shader，让它可以通过unity的instance来自动选择使用meshRenderer还是instance来渲染（勾上Enable GPU Instancing）。

2019/12/01 更新

部分低配安卓机使用骨骼计算仍然很慢，所以添加了顶点动画的转换。顶点动画的混合原理和骨骼一样，不过动画纹理会大很多。注意：对Point过滤方式的数据纹理，采样的时候一定要记得做0.5像素的偏移到像素中心！！！(今天因为这个原因造成了mac和pc结果不一致- -#)

2019/12/26 更新

还原Half的函数在华为和ios上有bug，直接传入颜色值*255给int结果不正确，这里增加一步”+0.5并向下取整“。

2019/12/30 更新

gles3.0不支持位运算，所以把取位操作换成取余代替。

2020/1/12 更新

优化Float16在shader中的算法，现在采用1个符号位，7个整数位(高位)，8个小数位(低位)，这样做可以省去shader中的位运算(或者取余运算)。

ForeverZack / Unity-Gpu-Skinning-Tool