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opendance-web/tasks/006-keypoint-preprocess.md
T
opendance 60c182f1b2 docs: 消除 Gitea 模棱两可 Unicode 告警(全角标点紧邻 ASCII 时改为半角)
依据 Gitea v1.27.3 modules/charset/escape_stream.go 的判定规则
(analyzeDetectResults:仅当左右相邻字符都不是非 ASCII 时才标记,
且 _common 表恒定生效),把说明文档中会被标记的全角标点
(,:;?!() 等)改为半角,并保证成对括号宽度一致。
中文语境中的全角标点(左右均为中文)保持原样,不动代码与契约语义。

同时删除临时探针目录 _probe/(仅用于确认 Gitea 判定规则)。
2026-09-15 21:45:51 +08:00

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5.0 KiB
Markdown

# T-WEB-006 BVH/VMD/FBX -> 关键点序列预处理
- **状态**: done
- **依赖**: T-WEB-004
## 目标
把上传的 3D 动作数据(BVH / VMD / FBX / glTF / keypoints-json)转换为与 Android
端输出**同构**的 MediaPipe 33 点关键点序列,使 Windows 端 DTW 引擎只有一条输入通路。
## load
```
DSH.md
contracts/model-formats.md # 锚点:2 动作格式、2.1 预处理产物、2.2 关节名映射、2.3 VMD
contracts/skeleton-topology.md # 锚点:1 33 点、3 父节点表、5 关节角
web-server/src/preprocess/*
```
## 端点
| 方法 | 路径 | 说明 |
|--|--|--|
| POST | `/api/motions/:id/preprocess` | 执行预处理,返回更新后的 Motion |
| GET | `/api/motions/:id/keypoints` | 下载 NDJSON 关键点序列 |
## 实现分层
| 文件 | 职责 |
|--|--|
| `bvh-parser.ts` | 纯 TS BVH 词法/语法解析 + 逐帧前向运动学(FK) |
| `vmd-parser.ts` | VMD 二进制解析:30 字节头 + Shift-JIS 模型名 + 111 字节/条骨骼关键帧 + morph 段;MMD 贝塞尔插值,固定 30fps |
| `mmd-skeleton.ts` | 标准 MMD 骨架(含全角/半角 `IK`/`IK` 别名归一);静止比例从参考 PMX 实测 |
| `mmd-pose.ts` | MMD FK + 两骨骼解析腿部 IK + 左手系->右手系 Z 镜像,输出逐帧世界坐标 |
| `math3d.ts` | 向量/矩阵工具、旋转合成、关节角余弦 |
| `joint-map.ts` | 关节名 -> MediaPipe 点索引的默认映射表 |
| `retarget.ts` | 导出的 `worldFramesToKeypointFrames()`:任意骨架世界坐标 -> 骨盆归零 -> 自适应缩放 -> 投影 -> 9 个关节角;BVH 与 VMD 共用 |
| `keypoint-codec.ts` | 239 字节二进制帧编解码、NDJSON 序列化/解析、关键点 JSON 校验 |
| `assimp.ts` | 可选外部 Assimp 调用(FBX/glTF -> BVH) |
| `preprocess.service.ts` | 编排、落盘、状态与错误记录 |
## 拓扑与缩放(契约冻结)
- 33 点顺序与父节点表来自 `contracts/skeleton-topology.md`,虚拟关节
`neck=33`、`pelvis=34` 只参与关节角计算,**不进入输出序列**。
- 投影:`x_img = 0.5 + x s`, `y_img = 0.5 - y s`, `z_img = -z s`,
`s = 0.35 / max(|x|,|y|,|z|)`(按整段动作自适应,保证不出画)。
- 置信度分层:直接映射 **1.0**、按层级推算 **0.5**、无法推算 **0.0**。
## 格式支持
| 格式 | 处理 |
|--|--|
| `.bvh` | 内置解析器,无外部依赖 |
| `.vmd` | 内置解析器,无外部依赖;固定 30fps,见「VMD 通路」 |
| `.json` | 直通校验与规范化(须符合 `mediapipe33@0.1.0`) |
| `.fbx` `.gltf` `.glb` | 调用可选 Assimp 转 BVH;未安装 Assimp 时写入可读错误并置 `preprocessState=failed` |
## VMD 通路
```
.vmd ─▶ vmd-parser.ts ─▶ mmd-skeleton.ts ─▶ mmd-pose.ts ─▶ retarget.ts
二进制 + Shift-JIS 标准 MMD 骨架 FK + 腿部 IK worldFramesToKeypointFrames()
+ 贝塞尔插值 + Z 镜像 (与 BVH 共用)
```
- VMD 不含骨骼长度、只有旋转(少数骨骼带位移),必须靠 `mmd-skeleton.ts` 的
标准骨架做 FK;骨骼名按别名表归一(全角 `IK` / 半角 `IK`),未纳入标准骨架的
骨骼(裙摆 / 物理 / 表情等)被忽略但计数。
- **腿部驱动自动判定**: `足IK` 轨道存在非零位移 -> 两骨骼解析 IK(膝盖朝角色
正面弯,目标不可达时收敛为伸直,不产生 NaN);否则走 FK 旋转(部分动作数据把
腿烘焙成 FK)。
- **手性**: MMD 为左手系,统一做 Z 镜像(旋转 `(x,y,z,w) -> (-x,-y,z,w)`、位移 z
取反)后进入右手系通路。由真实数据对照实验确定:腿部烘焙为 FK 的样本中,
`zMirrored` 下「膝盖朝前」占 94.1%,不转换仅 5.9%(见 `test/mmd-vmd.spec.ts`)。
- 重定向**完全复用 BVH 通路**: `worldFramesToKeypointFrames()` 负责骨盆归零 /
自适应缩放 / 图像空间投影 / 9 个关节角,因此两种来源的产物结构一致。
- 固定 **30 fps**,上传时填写的 `fps` 被忽略。
## 验收
```bash
npm run test # 85 例(含 31 例 VMD):解析 / FK / 重定向 / 编解码 / 拓扑 / 契约版本
npm run test:smoke # 冒烟 [3] 段落
```
覆盖:60 帧样例经预处理后 **60 帧 x 33 点 x 9 关节角**、坐标落在
MediaPipe 归一化范围、置信度分层、时间戳按帧率推进、序列随时间变化、
NDJSON 往返、解码器拒绝错误长度与 magic。
VMD 侧另测:二进制解析与截断报错、贝塞尔/四元数插值、标准骨架比例与镜像、
FK 与腿部 IK(可达/不可达/退化)、手性对照、合成 VMD 端到端 0 NaN / 0 越界。
两个真实样本实测(`../示例文件/`):`【动作】霜雪千年.vmd` 2901 帧(腿部 IK)
约 0.4s、`恋爱循环.vmd` 4604 帧(烘焙 FK)约 2.5s,均 0 NaN / 0 越界。
样例数据由 `test/fixtures/generate-sample-bvh.mjs` 生成(60 帧挥手 + 深蹲,
21 关节 / 63 通道),可复现;VMD 诊断可用 `scripts/inspect-vmd.mjs`。