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# 动画方案
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预制开始/等待动画 -> VMC推流动画 -> 预制结束/等待动画
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## VMC推流
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## 迭代动画状态机方案
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1. 由ChatGPT模型AI使用之前录制动画素材拼凑出N组排列组合。
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2. 动画资产以及排列数据进行定期热更新。（自动 | 人工）
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3. 实时直播时由ChatGPT发送指定排列组合的名称或者ID给客户端，之后客户端播放对应的排列组合动画。
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# 推流方案
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推流视频：
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- https://www.bilibili.com/video/BV1ub4y1Y74K/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=d47c0bb42f9c72fd7d74562185cee290
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- https://www.youtube.com/watch?v=ufU9me5pDYE&t=2s
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# 协议
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## OSC
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一种基于UDP的**远程控制协议**，传输的数据主要分为Bundle 与 Message。
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- OSC:https://opensoundcontrol.stanford.edu/index.html
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- Nodejs的OSC实现:https://www.npmjs.com/package/osc
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- 案例代码库:https://github.com/colinbdclark/osc.js-examples
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### 反序列化步骤
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1. 调用`ReadOSC()`
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2. ReadOSCString，读取Address。主要分为`#bundle`、`#message`。
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3. `#bundle`
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1. 读取uint64 Time。
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2. 调用`ReadOSC()`，递归序列化之后的数据。
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4. `#message`:基础数据反序列化逻辑
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1. 读取FString Semantics，里面每个字符代表之后基础数据的类型。
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2. 根据基础数据类型进行反序列化，一个数据生成一个FUEOSCElement。
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```c++
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UENUM()
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enum class EUEOSCElementType : uint8
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{
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OET_Int32 UMETA(DisplayName = "Int32"),
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||
OET_Float UMETA(DisplayName = "Float"),
|
||
OET_String UMETA(DisplayName = "String"),
|
||
OET_Blob UMETA(DisplayName = "Blob"),
|
||
OET_Bool UMETA(DisplayName = "Bool"),
|
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OET_Nil UMETA(DisplayName = "Nil")
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};
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```
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### UEOSC实现分析
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一个数据包的格式为：
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```c++
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USTRUCT(BlueprintType)
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struct UEOSC_API FUEOSCMessage
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{
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GENERATED_USTRUCT_BODY()
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public:
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FString Address;
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TArray<FUEOSCElement> Elements;
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||
};
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```
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其中`FUEOSCElement`存储的具体数据，里面是一个结构体存储着基础数据类型数据以及数据类型枚举。
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#### 基础数据类型
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数据以结构体形式进行序列化/反系列化。可携带的数据类型为：
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- int32、int64、uint64
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- float32
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- String(`FName`)
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- blob(`TArray<uint8>`)
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- bool
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## VMC
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全名为Virtual Motion Capture Protocol，一种基于OSC的虚拟偶像动作输出传输协议。
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**存在问题**：
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1. 数据没有压缩，不适合互联网传输。
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2. 基于OSC这种UDP协议数据没有可靠性。
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### 协议分析
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- VMC协议可视化工具:https://github.com/gpsnmeajp/VMCProtocolMonitor
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- https://protocol.vmc.info/specification
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- performer-spec:https://protocol.vmc.info/performer-spec
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- marionette-spec:https://protocol.vmc.info/marionette-spec
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VMC协议基本上实现了开放声音控制（OSC）单向UDP通信来进行通信。
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因此，VMC 协议定义了自己的术语：
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- **木偶**(**Marionette**)
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- 接收动作、绘制等。（必填）
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- 它的存在最终是为了在屏幕、视频、通讯上产生结果。
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（示例：EVMC4U、VMC4UE、其他运动接收兼容应用程序）
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- **表演者**(**performer**)
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- 主要处理运动并向 Marionette 发送**全身骨骼信息 (IK)** 和**辅助信息**。（必填）
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- （例如虚拟动作捕捉、Waidayo、VSeeFace、MocapForAll、TDPT 等）
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- **助理**(**Assistant**)
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- 主要不处理动作并向表演者发送辅助信息。（可选）
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- 仅负责**发送辅助**信息。（**一些骨骼、跟踪器姿势、面部表情**等）
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（例如，face2vmc 模式下的 Waidayo、Sknuckle、Simple Motion Tracker、Uni-studio 等）
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具体沟通规定如下：
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- 通信时使用适当类型的 OSC。
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- 字符串采用 UTF-8 编码，可以用日语发送。
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- 至于端口号，Marionette 将监听端口：39539，而 Performer 将监听端口：39540，但从 UX 角度来看，我们建议您更改发送地址
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和接收端口。
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- 数据包在适当的范围内（1500 字节以内）进行捆绑，并且应由接收方进行适当的处理。
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- 传输周期以发送方的任意间隔执行。并非所有消息都会在每个周期发送。
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另外，发送方应该能够调整发送周期的间隔，或者以足够低的频率发送。
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- 接收方应丢弃不必要的消息。您不必处理所有消息。
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- 发送或接收哪些消息取决于两者的实现。
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- 未知地址，应忽略太多参数。
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- 如果您发现参数太少或类型与扩展规范中定义的参数不同，请将它们视为错误或忽略它们。
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### performer-spec
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这是`Marionette→Performer`或`Assistent→Performer`流程中的发送数据的规范。
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主要有：
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- 虚拟设备转换
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- 帧周期
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- 虚拟 MIDI CC 值输入
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- 虚拟摄像机变换和 FOV
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- VRM BlendShapeProxyValue
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- 眼动追踪目标位置
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- [事件发送]信息发送请求(Request Information)
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- [事件传输] 响应字符串
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- [事件发送] 校准（准备）请求（校准/校准就绪请求）
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- [事件发送]请求加载设置文件
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- 通过信息
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- DirectionalLight 位置/颜色（DirectionalLight 变换和颜色）
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- [事件传输] 快捷调用（Call Shortcut）
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#### 虚拟设备转换
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主要为：虚拟头显、控制器Controller和追踪器Track。(HMD被视为跟踪器)
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结构为：虚拟序列号 -> Position ->Quaternion
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```json
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V2.3
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||
/VMC/Ext/Hmd/Pos (string){serial} (float){p.x} (float){p.y} (float){p.z} (float){q.x} (float){q.y} (float){q.z} (float){q.w}
|
||
/VMC/Ext/Con/Pos (string){serial} (float){p.x} (float){p.y} (float){p.z} (float){q.x} (float){q.y} (float){q.z} (float){q.w}
|
||
/VMC/Ext/Tra/Pos (string){serial} (float){p.x} (float){p.y} (float){p.z} (float){q.x} (float){q.y} (float){q.z} (float){q.w}
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||
```
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||
#### 帧周期
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||
设置虚拟动作捕捉的数据传输间隔。 以 1/x 帧间隔发送。
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```json
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V2.3
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/VMC/Ext/Set/Period (int){Status} (int){Root} (int){Bone} (int){BlendShape} (int){Camera} (int){Devices}
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||
```
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### marionette-spec
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||
这是`Performer → Marionette`流程中的发送数据的规范。
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- 内容：基础状态描述，校准状态、校准模式、追踪状态
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- 发送者相对时间（Time）
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- 根变换
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- 骨骼变换
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- VRM BlendShapeProxyValue
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- 相机位置/FOV（相机变换和FOV）
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- 控制器输入
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- [事件传输]键盘输入
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- [事件传输] MIDI 音符输入
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- [事件传输] MIDI CC 值输入
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||
- [事件传输] MIDI CC 按钮输入
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- 设备改造
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- [低频] 接收使能
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- [低频] DirectionalLight 位置/颜色（DirectionalLight 变换和颜色）
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- [低频]本地VRM信息
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- [低频]远程VRM基本信息
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- [低频] 选项字符串
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- [低频]背景色
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- [低频]窗口属性信息
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- [低频]加载设置路径
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||
- 通过信息
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### 根骨骼变换
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```json
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v2.0
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/VMC/Ext/Root/Pos (string){name} (float){p.x} (float){p.y} (float){p.z} (float){q.x} (float){q.y} (float){q.z} (float){q.w}
|
||
|
||
v2.1
|
||
/VMC/Ext/Root/Pos (string){name} (float){p.x} (float){p.y} (float){p.z} (float){q.x} (float){q.y} (float){q.z} (float){q.w} (float){s.x} (float){s.y} (float){s.z} (float){o.x} (float){o.y} (float){o.z}
|
||
```
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p=位置 q=旋转（四元数） s=MR 合成的比例 o=MR 合成的偏移
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作为模型根的对象的绝对姿势
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名称固定为“root”。 建议将
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前半部分视为Position，后半部分视为接收侧Loal姿势的四元数（以与Bone匹配）。
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从 v2.1 开始，添加了 MR 合成的比例。
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通过使用它，可以将虚拟人物的位置和大小调整为实际的身体尺寸。
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||
### 骨骼变换
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```json
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/VMC/Ext/Bone/Pos (string){name} (float){p.x} (float){p.y} (float){p.z} (float){q.x} (float){q.y} (float){q.z} (float){q.w}
|
||
```
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作为模型根的对象的局部姿势名称
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是UnityEngine沿HumanBodyBones的类型名称
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前半部分是Position，后半部分是Quaternion
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所有 HumanBodyBone 都将被发送。还包括 LastBone。 这还将传输手指运动和眼骨。
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## UE Remote Control
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https://docs.unrealengine.com/5.1/en-US/remote-control-for-unreal-engine/
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基于WebSocket
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# VMC4UE的实现
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## AnimNode
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实现：
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- FAnimNode_ModifyVMC4UEBones
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- FAnimNode_ModifyVMC4UEMorph
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![[AnimNode]]
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# VMC APP代码参考
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- [VirtualMotionCaptureProtocol](https://github.com/sh-akira/VirtualMotionCaptureProtocol)提供了最基础的实现。
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- ~~[EasyVirtualMotionCaptureForUnity](https://github.com/gpsnmeajp/EasyVirtualMotionCaptureForUnity)~~
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- ThirdParts
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- https://github.com/digital-standard/ThreeDPoseTracker
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- 逻辑在VMCPBonesSender.cs、uOscClientTDP.cs
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- BufferSize = 8192;int MaxQueueSize = 100;
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## VirtualMotionCaptureProtocol
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Message方式：
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```c#
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void Update()
|
||
{
|
||
//モデルが更新されたときのみ読み込み
|
||
if (Model != null && OldModel != Model)
|
||
{
|
||
animator = Model.GetComponent<Animator>();
|
||
blendShapeProxy = Model.GetComponent<VRMBlendShapeProxy>();
|
||
OldModel = Model;
|
||
}
|
||
|
||
if (Model != null && animator != null && uClient != null)
|
||
{
|
||
//Root
|
||
var RootTransform = Model.transform;
|
||
if (RootTransform != null)
|
||
{
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/Root/Pos",
|
||
"root",
|
||
RootTransform.position.x, RootTransform.position.y, RootTransform.position.z,
|
||
RootTransform.rotation.x, RootTransform.rotation.y, RootTransform.rotation.z, RootTransform.rotation.w);
|
||
}
|
||
|
||
//Bones
|
||
foreach (HumanBodyBones bone in Enum.GetValues(typeof(HumanBodyBones)))
|
||
{
|
||
if (bone != HumanBodyBones.LastBone)
|
||
{
|
||
var Transform = animator.GetBoneTransform(bone);
|
||
if (Transform != null)
|
||
{
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/Bone/Pos",
|
||
bone.ToString(),
|
||
Transform.localPosition.x, Transform.localPosition.y, Transform.localPosition.z,
|
||
Transform.localRotation.x, Transform.localRotation.y, Transform.localRotation.z, Transform.localRotation.w);
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
//ボーン位置を仮想トラッカーとして送信
|
||
SendBoneTransformForTracker(HumanBodyBones.Head, "Head");
|
||
SendBoneTransformForTracker(HumanBodyBones.Spine, "Spine");
|
||
SendBoneTransformForTracker(HumanBodyBones.LeftHand, "LeftHand");
|
||
SendBoneTransformForTracker(HumanBodyBones.RightHand, "RightHand");
|
||
SendBoneTransformForTracker(HumanBodyBones.LeftFoot, "LeftFoot");
|
||
SendBoneTransformForTracker(HumanBodyBones.RightFoot, "RightFoot");
|
||
|
||
//BlendShape
|
||
if (blendShapeProxy != null)
|
||
{
|
||
foreach (var b in blendShapeProxy.GetValues())
|
||
{
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/Blend/Val",
|
||
b.Key.ToString(),
|
||
(float)b.Value
|
||
);
|
||
}
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/Blend/Apply");
|
||
}
|
||
|
||
//Available
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/OK", 1);
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/OK", 0);
|
||
}
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/T", Time.time);
|
||
|
||
//Load request
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/VRM", filepath, "");
|
||
}
|
||
|
||
void SendBoneTransformForTracker(HumanBodyBones bone, string DeviceSerial)
|
||
{
|
||
var DeviceTransform = animator.GetBoneTransform(bone);
|
||
if (DeviceTransform != null) {
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/Tra/Pos",
|
||
(string)DeviceSerial,
|
||
(float)DeviceTransform.position.x,
|
||
(float)DeviceTransform.position.y,
|
||
(float)DeviceTransform.position.z,
|
||
(float)DeviceTransform.rotation.x,
|
||
(float)DeviceTransform.rotation.y,
|
||
(float)DeviceTransform.rotation.z,
|
||
(float)DeviceTransform.rotation.w);
|
||
}
|
||
}
|
||
```
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||
|
||
Bundle将数据打包成一个Bundle，创建Bundle时会填入一个时间戳。之后
|
||
```c#
|
||
foreach (HumanBodyBones bone in Enum.GetValues(typeof(HumanBodyBones)))
|
||
{
|
||
...
|
||
boneBundle.Add(new Message("/VMC/Ext/Bone/Pos",
|
||
bone.ToString(),
|
||
Transform.localPosition.x, Transform.localPosition.y, Transform.localPosition.z,
|
||
Transform.localRotation.x, Transform.localRotation.y, Transform.localRotation.z, Transform.localRotation.w));
|
||
...
|
||
}
|
||
```
|
||
Bundle方式：
|
||
```c#
|
||
void Update()
|
||
{
|
||
//Only model updated
|
||
if (Model != null && OldModel != Model)
|
||
{
|
||
animator = Model.GetComponent<Animator>();
|
||
blendShapeProxy = Model.GetComponent<VRMBlendShapeProxy>();
|
||
OldModel = Model;
|
||
}
|
||
|
||
if (Model != null && animator != null && uClient != null)
|
||
{
|
||
//Root
|
||
var RootTransform = Model.transform;
|
||
if (RootTransform != null)
|
||
{
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/Root/Pos",
|
||
"root",
|
||
RootTransform.position.x, RootTransform.position.y, RootTransform.position.z,
|
||
RootTransform.rotation.x, RootTransform.rotation.y, RootTransform.rotation.z, RootTransform.rotation.w);
|
||
}
|
||
|
||
//Bones
|
||
var boneBundle = new Bundle(Timestamp.Now);
|
||
foreach (HumanBodyBones bone in Enum.GetValues(typeof(HumanBodyBones)))
|
||
{
|
||
if (bone != HumanBodyBones.LastBone)
|
||
{
|
||
var Transform = animator.GetBoneTransform(bone);
|
||
if (Transform != null)
|
||
{
|
||
boneBundle.Add(new Message("/VMC/Ext/Bone/Pos",
|
||
bone.ToString(),
|
||
Transform.localPosition.x, Transform.localPosition.y, Transform.localPosition.z,
|
||
Transform.localRotation.x, Transform.localRotation.y, Transform.localRotation.z, Transform.localRotation.w));
|
||
}
|
||
}
|
||
}
|
||
uClient.Send(boneBundle);
|
||
|
||
//Virtual Tracker send from bone position
|
||
var trackerBundle = new Bundle(Timestamp.Now);
|
||
SendBoneTransformForTracker(ref trackerBundle, HumanBodyBones.Head, "Head");
|
||
SendBoneTransformForTracker(ref trackerBundle, HumanBodyBones.Spine, "Spine");
|
||
SendBoneTransformForTracker(ref trackerBundle, HumanBodyBones.LeftHand, "LeftHand");
|
||
SendBoneTransformForTracker(ref trackerBundle, HumanBodyBones.RightHand, "RightHand");
|
||
SendBoneTransformForTracker(ref trackerBundle, HumanBodyBones.LeftFoot, "LeftFoot");
|
||
SendBoneTransformForTracker(ref trackerBundle, HumanBodyBones.RightFoot, "RightFoot");
|
||
uClient.Send(trackerBundle);
|
||
|
||
//BlendShape
|
||
if (blendShapeProxy != null)
|
||
{
|
||
var blendShapeBundle = new Bundle(Timestamp.Now);
|
||
|
||
foreach (var b in blendShapeProxy.GetValues())
|
||
{
|
||
blendShapeBundle.Add(new Message("/VMC/Ext/Blend/Val",
|
||
b.Key.ToString(),
|
||
(float)b.Value
|
||
));
|
||
}
|
||
blendShapeBundle.Add(new Message("/VMC/Ext/Blend/Apply"));
|
||
uClient.Send(blendShapeBundle);
|
||
}
|
||
|
||
//Available
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/OK", 1);
|
||
}
|
||
else
|
||
{
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/OK", 0);
|
||
}
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/T", Time.time);
|
||
|
||
//Load request
|
||
uClient.Send("/VMC/Ext/VRM", vrmfilepath, "");
|
||
|
||
}
|
||
|
||
``` |