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ヒューマノイド概要

概要​

VRMのヒューマノイドは、主にモーションキャプチャーの Forward kinematics のモーションを受けられることを基準に決めました。

１フレームのモーション(ポーズ)は以下の情報で表される想定です。

  • hipsボーンの移動値
  • 各ボーンの回転値

ある Gltf Scene (Unity Hierarhcy) がこのデータを受けて同じポーズを再現するには以下の条件必要です。

  • Gltf Node (Unity GameObject) とボーン(hips, spine, chest...)の対応が分かっている
  • ボーンの親子関係が決まっている
  • ポーズを受ける前の姿勢が決まっている => T-Pose
備考

細かく言えば、ボーンの長さが違うと同じポーズになりません。 これを解決する技術を、リターゲットと言いますが VRM では特に指定していません。 例えば、股-膝-足首-踵 の比率が違うと地面に対してすべります。

Unity の HumanoidAvatar を元に決めたのでだいたい同じです。

https://docs.unity3d.com/Manual/AvatarCreationandSetup.html

さらに、プログラムでの扱いを簡単にするために

  • すべての Gltf Node (Unity GameObject) の回転を0にしたときに初期ポーズになる
  • スケールは変化しない

を追加したものが VRM のヒューマノイドです。

備考

特にスケールは難しい問題で、スケール中心が原点以外、負のスケール、XYZ別々のスケールなどを考慮したプログラム書くのは大変な負担となります。

T-Pose​

T-Poseの例
T-Poseの例

腕と手の指についても規約があります。

  • 手の平は下向き
  • 親指は水平でXZ平面(上から見て)45度

Unityのヒューマノイド​

Unity では、 Avatar というオブジェクトがあります。 これを、 Humanoid モードに設定できます。 Avatar は Unity の オブジェクトですが、Humanoid Avatar の設定画面は fbx importer の一部です。 このため、 fbx 以外のデータから Humanoid Avatar のあるモデルを作れません。 ただし、Program から Humanoid Avatar を作成する関数はあるので、 UniVRMは Humanoid Avatar を作成できます。 humanoid component

互換性のあるBVH​

初期姿勢が、 T-Pose であるBVHと互換性があります。

  • hips に移動値を代入して
  • hips から子に向かって ローカル回転を代入します

詳細​

ボーンの一覧は、

https://docs.unity3d.com/ja/2019.4/ScriptReference/HumanBodyBones.html

と同じです。

  • 対象となるノードはスキニング(GLTFのskinおよびjoint、UnityのSkinnedMeshRendererなど)とは無関係に選択できる
  • 必須のボーンがすべて含まれている
  • ボーンの親子関係がヒューマノイドの定義を守っている(LowerLegの最初に見つかる祖先ボーンがUpperLegであるなど)
  • hipsをrootに以下の親子関係。カッコは必須でないボーン

    • hips - spine - chest - (upper chest) - neck - head

      • headからleft - (eye)
      • headからright - (eye)
      • chestまたはupper chestからleft - (shoulder) - upper arm - lower arm - hand - (fingers)
      • chestまたはupper chestからright - (shoulder) - upper arm - lower arm - hand - (fingers)
      • hipsからleft - upper leg - lower leg - foot - (toes)
      • hipsからright - upper leg - lower leg - foot - (toes)

    • 間にヒューマノイドに関係ないノードが入ることは許す(LowerLegの親がemptyでその親がUpperLegであるなど)

    • 必須でないボーンは飛ばしてよい(UpperArmの親がshoulderじゃなくてchestなど)

関連イシュー​

参考​