Virtools開發虛擬仿真軟件場景展示類的制作術

張俏++焦戰

摘 要：文章介紹了virtools下快速開發場景漫游，通過輕松簡單的方式實現第一人稱、第三人稱漫游模式制作及切換，并解決人物穿越3D模型的問題，為非計算機類人員提供成熟便捷的虛擬仿真解決方案。

關鍵詞：Virtools；第三人稱；虛擬場景漫游

在眾多的虛擬仿真系統中，煤礦生產環境、龍卷風現場等很多高危場景、現實很難動態再現場景需要虛擬仿真，而在虛擬仿真環境制作中，最主要的是角色控制及視角控制技術。那么如何通過Virtools的模組開發一個簡單的虛擬仿真系統，筆者將通過角色控制技術、攝像機控制技術、碰撞檢測技術來具體介紹基于virtools的虛擬仿真場景展示的關鍵技術。

1 虛擬仿真系統中的控制角色技術

虛擬仿真系統中的控制角色技術，最常用的通過游戲控制桿、鍵盤、鼠標等輸入接口設備控制角色的運動，在Virtools中提供已經封裝好的兩個模組分別是：Character Controller模組和Unlimited Controller模組。

1.1 使用Character Controller設置角色動作

將角色Eva放入場景，將制作好的Characters/Animations/Skin Character Animations/Eva/的Run、Wait、Walk等動畫拖動放到角色身上，即添加好了角色的運動動畫。如圖1所示。

左鍵單擊Building Blocks/Characters/Movement/Character Controller模組拖到Eva角色模型上，在彈出的設置框中，分別指定Stand Animation（站立動畫）為wait、Walk Animation（前走動畫））為walk、Walk Backward Animation（后退動畫））為walk Bckwd和Run Animation（跑動動畫））為run。如圖2所示。

Virtools中默認的角色控制是使用游戲控制桿，通過以上設置即可實現通過游戲控制桿控制游戲角色的運動。如果需要用鍵盤控制需要Keyboard Mapper模組進行鍵盤按鍵映射，實現從鍵盤事件到游戲控制桿的映射。

左鍵單擊Building Blocks/Controllers/Keyboard/Keyboard Mapper模組拖到場景的角色模型上，在彈出的設置框依次添加key為A、D、S、W，Message下拉框分別選擇Joy_Left、Joy_Right、Joy_Down、Joy_Up。如圖3所示。

設置完畢兩個模組后，將Eva連線到模塊的on輸入口，完成的整個程序如圖4所示。

1.2 使用Unlimited Controller設置角色動作

Character Controller中只能設置常見的角色運動動作，而Unlimited Controller模組允許給角色加上多種復雜動作。例如：虛擬仿真中的角色維修機械動作、機器人的機械臂復雜操作動作作等。

將Building Blocks/Characters/Movement/Unlimited Controller模組添加到角色模型上，在彈出的設置框中，添加角色的動作動畫，每個動作對應一種Message。運行機制是當角色接收到某種Message時就會進行對應的動作。如圖5所示。

Unlimited Controller模組和Character Controller模組都是Virtools提供控制角色的模組，兩個模組默認都是游戲控制桿控制模式，仍然需要按上面步驟添加Keyboard Mapper才能將事件映射為鍵盤控制。當然也可以通過Virtools的機制將鼠標事件、按鈕事件通過Message發送給角色，實現鼠標按鈕的事件執行角色動作，再這里筆者就不介紹了。

2 虛擬仿真系統中攝像機控制技術

虛擬仿真系統中攝像機控制技術，主要是通過3D Transformations下的兩個BB模塊的配合，實現第一人稱視角與第三人稱視角及相互切換功能。

2.1 第三人稱漫游模式

選擇合適角度新建一個攝像機，在攝像機上創建Script，按Ctrl單擊輸入新建BB模塊Keep At ConstantDistance和look At兩個模組并連線如圖6所示。

其中Keep At ConstantDistance模組的功能是讓攝像機始終保持在角色后方某個特定位置，Look At模組的功能是讓攝像機始終正對角色，通過兩個模塊的參數設置及可以實現攝像機始終跟隨在角色后上方，始終面向角色后背影，實現第三人稱視角。具體參數設置如圖7所示。

2.2 第一人稱漫游模式

第一人稱漫游模式是第一視角的漫游，可以將第三人稱的攝像機鑲嵌在角色的正前腦門上即可。也可以隱藏人物模型，充當第一人稱漫游模式。本案例筆者通過在主場景添加模組Switch On Key模組，設置F2和F3分別執行Hide角色和Show角色來實現第一人稱模式和第三人稱模式及切換。Virtools連線如圖8所示。

3 虛擬場景展示

在虛擬場景展示中，經常會出現角色融合到了物體中，所以碰撞檢測技術可以讓人物始終保持在可以瀏覽的場景中，避免出現穿墻等現象。Virtools碰撞檢測技術主要有Prevent Collision、Layer Slider、Object Slider三個BB模塊。本案例筆者采用Object Slider模組，用物體組的模式快速靈活實現角色與物體組合的碰撞檢測。

首先新建一個Group命名為collsion，在場景中選擇不能讓穿越的物體，右鍵Send To Group選擇collsion。將Collisions/3D Entity/Object Slider模組添加的角色身上，在彈出對話框設置Radius為0.4，group為collsion，也就是我們之前新建的存放物體的group。在案例完善過程中，新增加的非穿越物體，右鍵發送到collsion組合即可；可以穿越的物體，移除出collsion組合即可。

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