threejs-procedural-creatures

程序化生物

像编译器一样构建生物：带尺寸的规格生成稳定的身体、骨架、姿势和种群标识；运行时工作只推进选定的状态。标准路径使用 Three.js r185 WebGPURenderer、TSL、NodeMaterial 和按工作负载选择的存储。导入的蒙皮动画资源属于独立管线，而非此技能的扩展。

1. 定义身体契约

明确所请求的可观测量、投影范围的最近端与最远端、形态包络、姿势／拓扑更新频率、可见种群、目标适配器、世界单位／帧、最终输出的所有者，以及任何栖息地／支撑／水体／天气提供方。

将请求归入一个或多个分支：

分支	生物负责
生成式身体	规格、场或分段编译器、交付曲面、材质
骨架／运动	语义槽位、局部姿势、固定步长或解析运动、相对于支撑物的目标
重复种群	兼容的几何／材质标识、姿势页、包围体、剔除、LOD

当每个所请求的可观测量都有明确的所有者、每个外部输入都注明其提供方和采样契约，并且拓扑、姿势和种群的变化机制均已明确时，此步骤即完成。

2. 选择交付表示

根据连通性、形变、复用和投影误差进行选择：

工作负载	表示方式	所需验证
连通性固定、姿势变化	一个提取的参考网格加经过验证的蒙皮	拓扑、权重、形变、双向曲面误差
连通性固定、形态变化受限	参考网格、蒙皮，可选的受限局部场修正	完整包络的雅可比、翻转、修正和曲面误差
部件可能合并、分裂、开放或闭合	有预算限制的动态提取，或明确给出不支持的结果	拓扑事件、更新频率、过渡和完整网格有效性
身体由明显分离的刚性板片／连杆构成	闭合的关节分段层级	闭合几何、关节间隙／限位、变换一致性
多个身体共享拓扑	共享几何／材质加固定姿势页	兼容标识、脏数据流量、包围体和可见提交
投影尺寸较小的身体	简化网格或朝向感知的广告牌	视锥范围内的轮廓误差和过渡滞回

拼接的胶囊／基本体外壳是场诊断手段，不能证明身体是流形。为每个范围选择一种主要表示方式，并说明它无法表示哪些特征或拓扑变化。

当每个范围都具有一种交付表示、其几何／缓存标识已定义，并且每个过渡都有物理像素误差门限、滞回／驻留时间、同时内存预算和重置操作时，此步骤即完成。

3. 编译生成的身体

当选定分支需要基于场生成的身体、提取的皮肤、蒙皮、校正、语义骨架、生物移动，或重复姿势存储时，只打开 creature-body-systems.md 中适用的章节：

• 每个选定分支都要读取 空间与状态所有权 和 规格与编译器；
• 生成身体相关工作要读取 场与混合约定 和 参考表面与校正；
• 骨架或移动相关工作要读取 姿势与移动；
• 重复群体相关工作要读取 重复群体与渲染；
• 验证时，要根据选定分支读取 完成证据。

当身体由刚性外壳或板件组成层级结构时，读取 articulated-hard-shell-creatures.md。 保持语义片段/关节 ID 稳定、表面封闭、枢轴位于父级局部空间，并让可见内容、阴影/深度、边界框和运动矢量共用一条变换路径。

在可见之前编译开销较大的工作：规格验证、拓扑、参考表面或封闭片段、权重、候选项、帧、几何体标识、材质和固定页面布局。生成实例时只验证并写入活动槽位；不会构建几何体或编译管线。

当所有图引用和槽位都能解析、CPU/TSL 一致性在适用时通过、输出表面在声明的姿势/形态范围内有效，并且每个缓存工件都能解析影响它的完整标识时，此步骤即告完成。

4. 仅在需要时构建姿势和运动

姿势始终处于生物局部空间；根运动只通过实例变换应用一次。使用稳定的种子变化和注入的模拟时间。闭式运动直接对时间采样。步态、弹簧、绳索、浮力和接触响应以固定步长推进，该步长由本地逻辑或路由的模拟阶段负责，并使用不可变的前一状态／当前状态进行呈现。参考曲面蒙皮在生物空间中应用姿势乘以逆绑定矩阵。刚性关节局部片段直接遵循其关节姿势。先插值关节旋转，再组合层级；运动矢量使用的前一呈现变换应与固定步长历史分开保存。

对于相对于支撑物的肢体：

1. 在同一采样时刻／版本批量执行所需探测；
2. 保留稳定的支撑物／特征标识，以及支撑物局部坐标中的落足点；
3. 在支撑物切平面坐标系中生成步态初始位置和摆动弧线；
4. 根据身体相对于所表示的支撑点速度的速度预测目标；
5. 通过根变换的逆变换将目标转换到身体空间；
6. 使用相对于尺度的可达范围／条件数门限求解 IK，并报告任何未消除的接触残差；在次级写入器之后重新检查接触，然后更新姿势边界。

当支撑、水、空气、重力、天气或物理接触参与其中时，应定义交接内容，包括单位、坐标系／原点、时间区间或采样时刻、更新频率／采样阶段、生产者／消费者／版本、作用范围／筛选条件、有效性／过期状态／误差，以及表示速率还是积分量。水面运动和材质水流是不同的通道；未提供的表示数据意味着缺失，而不是物理值为零。对帧至关重要的决策应使用解析镜像、确定性共享场，或声明了延迟／误差的批量提供器，而不是 GPU 回读。

单向视觉耦合不返回物理反作用。双向路径通过交接中指定的权威求解器发送源量／反作用量。此技能负责生物姿势和结构响应，不负责维护私有的地形、水、风、重力或接触状态。

当相同的种子／刻步／输入能复现姿势、渲染频率不会改变递归状态、相对于支撑物的漂移和肢体长度残差通过验证、所需提供器通道均存在且误差有界，并且每个姿势写入器都按确定顺序执行最终接触／限制验证（而非仅采用最后写入者规则）时，此步骤即告完成。

5. 扩展种群并仅呈现一次

在分配资源前初始化规范渲染器：

import { WebGPURenderer } from 'three/webgpu';

const renderer = new WebGPURenderer({ antialias: false });
await renderer.init();
if (renderer.backend.isWebGPUBackend !== true) {
  throw new Error('WebGPU backend unavailable for the canonical creature path.');
}

• 仅在编译器／拓扑／几何／层级标识兼容时共享几何体。物种标签本身不能作为批处理键。
• 在固定容量的分页中存储生物局部姿势、根变换、边界、稳定标识、表示形式和历史代次。仅上传合并后的脏数据范围。
• 使用姿势化基本体／片段边界或经过验证的保守动画包络。提交前剔除分页和实例。
• 使用实际部件数／候选数限制着色器循环。候选评估应保留作者定义的混合祖先关系及其省略证明。
• 重复轮廓使用单次种群 ID／法线／深度边缘通道；仅在经过测量的主角分支中使用重复的等值偏移主体。
• 在可见路径和投射阴影路径中复用相同的变形后局部位置；在世界空间中计算接收阴影的查找。
• 在用于线性 uniform／存储之前，仅解码一次作者提供的 sRGB。由单一场景管线负责色调映射和输出转换。
• 在首次可见前，预编译所有正式发布所需的显示、深度／阴影、轮廓和已配置输出变体。

当种群分页的容量／生命周期有界、静态或未变化的姿势不会造成冗余递归工作、边界能正确剔除、可见／深度／阴影／运动路径使用同一已接受的姿势代次，并且最终输出转换恰由一个组件负责时，此步骤即告完成。

6. 验证表示、状态和生命周期

检查最终输出／无后处理输出以及选定的诊断信息：

body: field/normal/candidate views, topology, skin weights, segment IDs,
      correction residual, inversions/intersections, silhouette
rig: slot/parent IDs, joint limits, radial frames, planted support and IK,
     previous/current pose and history generation
population: page occupancy, dirty ranges, posed bounds, culling, LOD/impostor,
            visible/shadow/depth/motion parity

测试固定种子重放；时间轴跳转与逐步推进；完整的姿态和形态包络；渲染卡顿；倾斜／移动的支撑面；缺失、过期或不连续的提供方数据；生成／死亡／传送／重新挂接／槽位复用；拓扑／LOD 变化；调整大小；以及释放。

报告编译器／表面数量、场值一致性和表面误差、运动漂移和收敛情况、可见／提交的页面和实例、脏数据上传字节数、场值／校正计算次数、CPU 固定步耗时、完整帧和成对边际 CPU／GPU p50／p95、峰值活动字节数、首次可见的管线事件，以及持续目标表现。

失败特征包括：将原始薄片作为流形身体交付；重命名部件会改变混合场；蒙皮权重跨越相接的肢体；辅助轴导致坐标系翻转；根变换被应用两次；步态依赖渲染 dt；支撑漂移；水体通道混淆；使用一个全局可变种群缓冲区；着色器循环无界；禁用剔除；各通道的姿态代次不一致；以及释放后资源／状态仍然存在。

当所有选定的表示、骨架／运动、种群、输出、重置、预算和释放关卡均通过时，验证才算完成；未选定的分支不得携带必需的负载或证据。

路由边界

通用变换时间线和弹簧请使用 $threejs-procedural-motion-systems，通用网格写入器请使用 $threejs-procedural-geometry，可复用场／材质坐标请使用 $threejs-procedural-fields，植物请使用 $threejs-procedural-vegetation，目标场景视觉契约请使用 $threejs-visual-validation。本技能负责程序化生物身体、语义骨架、生物运动、姿态存储和重复种群表示。导入的 glTF 动画片段、重定向和 VAT 动画属于导入资产角色管线。