X3D虛擬現實游戲動畫設計的分析

馬思源+周航

（大連工業大學 藝術與信息工程學院，遼寧 大連 116000）

摘 要：X3D虛擬現實技術可以在計算機中進行三維立體動畫設計，是目前游戲動畫設計開發的常用技術之一。在計算機設備上，通過X3D虛擬現實軟件，創建三維的立體空間游戲動畫場景，利用其中的各種節點，進行模型設計和場景設計，可以提高虛擬現實軟件產品開發的質量和效率。本文將對基于x3d虛擬現實技術的游戲動畫設計開發進行分析。

關鍵詞：X3D虛擬現實；游戲；動畫設計

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1005-5312（2017）18-0160-01

利用X3D虛擬現實技術進行游戲動畫設計開發，可以保證軟件產品具有較高的質量，讓用戶感受到虛擬現實技術的魅力，使其可以在模擬現實的游戲場景中，與虛擬模型和虛擬場景進行游戲交互，獲得較為真實的游戲體驗。X3D虛擬現實技術在視覺、聽覺、畫面感等方面的營造上都有較為出色的表現，可以獲得接近真實的較為自然的效果，是目前使用較多的動畫設計開發技術之一。

一、游戲動畫節點設中的關鍵技術

1.復雜幾何節點設計。X3D虛擬現實技術中的節點設計主要包括基本節點、復雜節點、動態感知節點等，其中復雜幾何節點設計是其中的重點，特別是復雜幾何節點中的IndexedFaceSet“面”節點。通過該節點可以實現面的創建，既能夠創建立體幾何造型，又能組成實體模型，并對其著色。該節點一般作為geometry域的值出現，在其定義過程中，首先定義一個“面”節點用于創建空間面造型，并根據設計要求對空間物體面的梭鏢和顏色進行設置，從而確定空間面。還可以通過Appearance和Material節點對面節點的文理、明暗、透明度等進行描述。

IndexedFaceSet面節點主要包括USE、DEF、coordIndex、ccw、solid、creaseAngle等子節點。其中DFE用于定義節點的名字，使其擁有唯一ID，方便在其他節點中進行引用。USE則用于引用DFE的節點ID，忽略DFE的其他屬性，提高編碼效率。coordIndexed為節點提供坐標，起始編號為0，按一定順序進行坐標索引，并使用-1對不同多邊性的索引進行分割。Ccw為面提供順、逆時針的方向索引，當其值為“true”時表示逆時針，當其值為“false”時可以翻轉solid及法線方向。Solid的值也是個布爾量，當值為“true”時，只構建面的表面，當值為“false”時，面的正面和背面都需要構建。CreaseAngle定義相連面的渲染方式角，當值為0時銳利的渲染所有的邊，當值為3.14時，平滑的渲染所有的邊。

2.控制節點設計。控制加點用于實現游戲場景的動畫效果，比如模擬海浪運動、模擬四季變化過程中樹葉顏色的變化等。通過對控制節點進行設點，可以使游戲場景更加鮮活、真實。X3D虛擬現實技術提供了多個控制動畫的補插器，PositionInterpolator是其中較為常用的位置補插器節點。該節點描述了一系列用于動畫的關鍵值，不創造具體造型，通過在一組SFVec3f值之間進行線性插值，使物體移動起來，形成動畫。

二、斜拉橋場景的設計與開發

斜拉橋場景設計是利用X3D虛擬現實技術對斜拉橋場景的規劃布局進行設計。在設計思想上，融合了傳統開發模式和漸進式軟件開發模式，創建出來的X3F斜拉橋場景能夠將虛擬空間與現實空間相融合。其主要場景設計包括橋體、橋墩、引橋、拉線等，涉及到的造型除了斜拉橋本身，還包括河流，車輛等，要實現河水流動和汽車行駛等動畫效果。其設計結構如圖1所示。

斜拉橋場景設計的要點遭遇場景造型設計的真實性和三維動畫效果的自然性，只有做到這兩點，才能讓用戶體現到較為真實的感覺。該場景設計采用漸進式軟件開發技術，主要開發過程包括場景和造型的設計、編程與調試。采用虛擬現實程序設計語言X3D開發工具，對其進行木塊化設計。通過關鍵節點的設計可以實現河水流動、汽車行駛等三維動畫效果，在造型設計上，要注意控制場景的光暗、紋理和透明度，使其具有真實的視覺效果。主要應用的節點包括面節點、背景節點、坐標變換節點、時間傳感器節點和動態插補器節點等。在X3D虛擬現實技術的支持下，可以達到預期的設計效果。

三、結語

總而言之，利用X3D虛擬現實技術進行游戲場景動畫設計可以獲得較為真實的設計效果，給用戶帶來身臨其境的體驗，有利于提升游戲動畫產品的競爭力。

參考文獻：

[1]湯天鵬.基于X3D的燈飾交互定制系統的研究[D].廣州：廣東工業大學，2015.

[2]莫雨帆.虛擬現實漫游系統的研究和實現方法[D].武漢：武漢科技大學，2012.

[3]張金釗，張金銳，張金鏑.X3D基本語法、文件結構和編程思想[J].電腦編程技巧與維護，2010（15）：05-09.

[4]羅為君.基于XNA的虛擬現實三維引擎設計與實現[D].長沙：湖南大學，2010.