BVH数据解释

bvh数据是结构化、层次化、以递归的形式来描述骨架信息的数据，它包含：骨架结构信息、运动描述信息。

1.骨架信息：按层级结构定义了像root、hip、leg等身体部位信息（可能会有不同的部位描述）。

我们可以对照一个bvh文件以及bvhaker软件（bvh数据可视化软件）来进行学习。

HIERARCHY
ROOT Hips
{
	OFFSET 0.00 0.00 0.00
	CHANNELS 6 Xposition Yposition Zposition Xrotation Yrotation Zrotation
	JOINT LeftUpLeg
	{
		OFFSET 3.76682 0.00000 0.00000
		CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
		JOINT LeftLeg
		{
			OFFSET 0.00000 -17.03178 0.00000
			CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
			JOINT LeftFoot
			{
				OFFSET 0.00000 -15.72190 0.00000
				CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
				JOINT LeftToeBase
				{
					OFFSET 0.00000 -1.61281 6.01911
					CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
					End Site
					{
						OFFSET 0.00000 0.00000 2.95275
					}
				}
			}
		}
	}
	JOINT RightUpLeg
	{
		OFFSET -3.76682 0.00000 0.00000
		CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
		JOINT RightLeg
		{
			OFFSET 0.00000 -17.03178 0.00000
			CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
			JOINT RightFoot
			{
				OFFSET 0.00000 -15.72190 0.00000
				CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
				JOINT RightToeBase
				{
					OFFSET 0.00000 -1.61281 6.01911
					CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
					End Site
					{
						OFFSET 0.00000 0.00000 2.95275
					}
				}
			}
		}
	}
	JOINT Spine
	{
		OFFSET 0.00000 0.03937 0.00000
		CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
		JOINT Spine1
		{
			OFFSET 0.00000 6.63648 0.00000
			CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
			JOINT Neck
			{
				OFFSET 0.00000 10.89313 0.00000
				CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
				JOINT Head
				{
					OFFSET 0.00000 5.84841 0.00000
					CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
					End Site
					{
						OFFSET 0.00000 4.52755 0.00000
					}
				}
			}
			JOINT LeftShoulder
			{
				OFFSET 0.00000 10.89313 0.00000
				CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
				JOINT LeftArm
				{
					OFFSET 7.21266 -0.00003 0.00000
					CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
					JOINT LeftForeArm
					{
						OFFSET 9.64829 -0.00004 0.00000
						CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
						JOINT LeftHand
						{
							OFFSET 9.06793 -0.00003 0.00000
							CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
							JOINT LeftHandThumb
							{
								OFFSET 0.00000 0.00000 0.00000
								CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
								End Site
								{
									OFFSET 0.00000 0.00000 3.93700
								}
							}
							JOINT L_Wrist_End
							{
								OFFSET 3.93700 -0.00001 0.00000
								CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
							}
						}
					}
				}
			}
			JOINT RightShoulder
			{
				OFFSET 0.00000 10.89313 0.00000
				CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
				JOINT RightArm
				{
					OFFSET -7.21266 -0.00003 0.00000
					CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
					JOINT RightForeArm
					{
						OFFSET -9.64829 -0.00004 0.00000
						CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
						JOINT RightHand
						{
							OFFSET -9.06793 -0.00003 0.00000
							CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
							JOINT RightHandThumb
							{
								OFFSET 0.00000 0.00000 0.00000
								CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
								End Site
								{
									OFFSET 0.00000 0.00000 3.93700
								}
							}
							JOINT R_Wrist_End
							{
								OFFSET -5.39369 -0.00002 0.00000
								CHANNELS 3 Xrotation Yrotation Zrotation
							}
						}
					}
				}
			}
		}
	}
}
MOTION
Frames: 6
Frame Time: 0.5
0 50 0 0 0 0 20 0 0 90 0 0 0 0 0 0 0 0 90 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 50 0 0 0 0 20 0 0 45 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 50 0 0 0 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 50 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 50 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 50 0 20 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

对比着bvh文件中骨架的定义和bvhaker文件的截图，可以看到骨架信息是层次化结构的。

Bvh文件头部包含一个HIERARCHY关键词，接下来一行是ROOT关键词来定义根节点，通常都是胯部的节点。一个ROOT节点可以理解成一个人。然后就在ROOT节点内定义身体的各个部位JOINT，以层层的结构定义。

OFFSET: 节点中的OFFSET是该节点相对父节点的偏移量，以此来保证骨架的长度，ROOT节点的偏移定义为0 0 0。

CHANNELS: 节点中的CHANNELS为该节点的自由度，除了ROOT节点有Xpos、Ypos、Zpos三个位移自由度和Xtrot、Yrot、Zrot三个旋转自由度，其他节点只有Xtrot、Yrot、Zrot三个旋转自由度（pos=position rot=rotation End Site节点什么都没，因为他是结尾节点，所以没有什么信息），这意味着骨架的移动主要是靠ROOT节点的移动来实现，而骨架在某位置的姿势是靠所有节点通过旋转来形成的，这样就保证了在移动过程中骨架长度的不变，不会出现畸形。

初始的骨架信息定义了骨架的初始姿势，通常都是一个T型姿势，我们把运动信息都设置为0，然后bvhaker软件截图如图：

因为是以胯部为ROOT节点，所以世界坐标系也就在ROOT节点处。

2.运动描述信息： 运动信息是描述骨架运动过程的信息，正是有了这些信息，骨架才能移动起来。

运动描述信息以MOTION开头，Frames关键词是表示总共有多少帧，即你的运动描述数据有多少行（一行代表一帧数据），Frame Time关键词是表示一帧持续的时间是多少通常是 视频时长/总帧数，如图：

往下就是运动描述数据，每一行数据的列数是前面骨架信息中CHANNELS包含的XYZ个数，从上图可以看到该文件中是78。

每一行数据有没有什么关系呢？我们往下看，每一行的数据都是相对于初始姿态的位置移动信息，例如我们在第一行和第二行让骨架上移50，如图分别是第一帧和第二帧的截图：

为了好比较，我把观看视角拉了一下，可以发现在这两帧里面，骨架离地面的距离是一样的，所以，运动描述数据中的每一帧都是相对其初始位置的，而不是累加前面的帧的变化。并且，我们只让ROOT节点向上移动50，但是整个骨架都移动了，说明，节点的变化会带动子节点一起变化。

接下来我们看看旋转自由度是如何控制骨架变化的。我们先让左大腿绕x旋转45度：

我们发现其子节点也都跟着移动了，所以某节点旋转时，也会带着其子节点一起旋转。这时候我们再让小腿绕x旋转45度：

可以看到小腿旋转45度是相对其父节点的局部坐标系，而不是世界坐标系，父节点在旋转时，它的局部坐标系也跟着旋转。

就是这样的一行行数据，刻画了骨架的每一帧的形状，构成了一帧帧图像，然后形成了视频。