初識三維設計軟件

王德貴

我在2019年山東武玉柱老師的培訓課上初識了XRmaker，它讓3D設計的門檻降低了很多。2020年初，我設計了6節課程，對本市小學生做了直播。

通過我的學習和教學，感覺XRmaker非常適合中小學生學習編程知識，它擁有完善的積木塊程序，學生可以快速有效地制作出漂亮的3D或VR程序作品，并且支持在電腦、手機和各種VR設備等多平臺上運行和程序輸出。

XRmaker以培養學生的創新能力、想象力和編程能力為重點，依托云端海量的教育資源和素材庫（無單機版），開展教學活動。學生們通過可視化、游戲化的方式進行編程，既提高了學習編程的興趣，又增強了邏輯分析和獨立思考的能力。當然，XRmaker也可以用于教師的3D課件制作、VR類產品設計等等。

虛擬現實技術（英文名稱：Virtual Reality，縮寫為VR），又稱靈境技術，是20世紀發展起來的一項全新的實用技術。虛擬現實技術囊括計算機、電子信息、仿真技術于一體，其基本實現方式是計算機模擬虛擬環境從而給人以環境沉浸感。隨著科學技術的不斷發展，各行各業對VR技術的需求日益旺盛。VR技術也取得了巨大進步，并逐步成為一個新的科學技術領域。

XRmaker客戶端32/64位網盤鏈接：https：//pan.baidu.com/s/1g2eZKKM05HWeLq1YdgY3c

Q？pwd=XRMK 提取碼：XRMK。關注壹零社公眾號也可下載。

本軟件為綠色版，解壓后即可使用。

1.創建3D作品或VR作品

2.啟動界面

啟動界面有3個資源模型：攝像機、草原天空球和平行光。

3.菜單

4.界面布局

編輯視角和發布視角，可以通過按鈕進行切換，方便編程和調試。

5.視圖導航工具

XRmaker 視圖導航工具，x軸紅色，y 軸綠色，z軸藍色，用鼠標單擊xyz 軸和中間的小立方體可以進行視圖切換。

6.資源選項卡

在資源商店里，可以對資源進行搜索、圖標尺寸縮放等資源庫操作。

公共資源里，可以找到各種庫，方便設計。

資源素材操作：

（1）右擊：在選擇的模型上右擊會彈出菜單可以對模型進行移動、旋轉、縮放、刪除等操作。

（2）狀態欄按鈕

（3）屬性區

（4）在當前使用的資源列表中單擊圖標會選中工作區中的模型，雙擊會縮放到合適的視圖。

7.編程選項卡

當前資源的程序設計，資源的屬性均可看到。

1.兩個空間

在XRmaker的虛擬世界中，有兩種空間，一種叫作World空間，也就是我們在編輯器中設計編輯的空間；還有一種叫作Self空間，大家可以理解為每個場景中的物體模型自身。

在World空間中，方向是固定的。可以理解為，它是以地球（天空球）為參照系的。就像我們現實世界中的東南西北一樣，指定的是固定的方向，不隨物體模型的轉動而改變。因此，一個物體模型無論怎么轉動，當我們編程讓它向某一方向運動時（比如x方向），它都會朝著場景中這個方向移動，即便它是歪的。

而Self空間，就像我們現實世界中的前后左右，每個人朝向不同，他的前后左右也是不同的。可以理解為，它是以模型本身做參照系的。當一個人朝向北邊時，前北，左西，右東，后南；而當他朝向東邊時，就變為了前東，左北，右南，后西。

這里涉及的是相對運動的知識。相對運動是某一物體對另—物體而言的相對位置的連續變動，即此物體相對于固定在第二物體上的參考系的運動。絕對運動是指宇宙中沒有不動的物體，一切物體都在不停地運動，運動是絕對的，靜止是相對的。

為什么要設置兩種空間、兩種方向呢？當然是為了我們更方便地控制物體模型在場景中的移動。當我們需要平移時，可以直接用在World空間移動的語句，這樣可以保證在場景中朝某一方向移動。

當我們需要物體模型保持向前移動時，則可以讓它在Self空間向z方向移動（某些模型也可能是其他方向），那么無論它怎么轉向，都能保持向前移動。

也就是說，不管模型的初始狀態如何，它們的運動都是相對各自的參照系運動的。有時效果相同，有時效果不同，這就取決于當前的狀態。

2.三維坐標系

XRmaker程序設計主要用到了三維立體坐標系，即有三個坐標軸：x，y，z，并且遵守右手螺旋法則。

在World空間和Self空間都有各自的三維坐標系，但它們的標度（單位長度）是一樣的。

一個模型在World空間的坐標就是它的當前位置，例如坐標為（10，10，0），角度（0，0，0）。在Self空間里，它的坐標是（0，0，0） ，角度（0，0，0）。如果在Self空間沿x軸向前運動10，在Self空間里它的坐標還是（0，0，0），但在World空間的坐標就是（20，10，0），因為模型的角度都是0，如果角度不是0，即模型的朝向不同，那運動后就可能影響到在World空間的三個坐標值。

在三維空間，一個模型有六個自由度，即x軸、y軸、z軸、x角度、y角度和z角度。角度即是模型的朝向，模型既可以沿三個坐標軸運動，也可以沿三個坐標軸旋轉，這就是六個自由度。這些知識點，需要在學習中慢慢理解。

1.下載模型

因為資源數據太大，XRmaker客戶端無法在本地保存資源庫和相關資料，也正是因為如此，才沒有單機版，那么就需要先下載，再使用。

點擊“資源”選項卡，然后依次點擊“公共資源→動物園→雕像01”。

2.添加模型

把剛才下載的“雕像01”模型拖拽到綠色“草原”上，然后看到右側的屬性設置界面。將位置屬性的x，y，z值修改為（0，0，5）。

3.添加“開始”事件

點擊“編程”選項卡，找到“事件”模塊，將“開始”事件模塊拖動到右側編碼區。

4.添加“重復執行”控制模塊

點擊“編程”選項卡，找到“控制”模塊，將“重復執行”模塊拖動到右側編碼區，并放在“開始”的下方。注意，拖動時一定要看到下方有陰影，方可松開鼠標，表示已經連接正確。否則程序不會運行。

5.添加顯示文字模塊

點擊“編程”選項卡，找到“外觀”模塊，將“雕像01顯示文本……”模塊拖動到右側編碼區，并放在“重復執行”模塊的中間。

注意，一定要拖動到中間，并且看到“重復執行”模塊顏色變亮，方可松開鼠標，如果位置正確，在“開始”的下方有陰影。即是說，哪里出現陰影，就是放置拖動模塊的位置。

修改參數，顯示文字“Hello World！”，尺寸0.2，（x0，y3，z0），顏色（r1，g0，b0）。

6.運行

點擊上方的“開始”按鈕，在編輯視角和發布視角均可看到“Hello World”。在編輯視角如果無法看到效果，則按住鼠標右鍵，同時按S鍵，或是A、D鍵調整位置即可。

7.停止

點擊“停止”按鈕，即可停止運行，以便進行其他操作（運行狀態無法修改代碼或模型屬性）。

關于XRmaker，本文就簡單介紹到這，其他相關知識將陸續發布，敬請關注。

具體問題可以咨詢作者公眾號“鑰匙編程入門”（備注：VR）。