Virtools开发虚拟仿真软件场景展示类的制作术

2023.03.31

张俏++焦战

摘要：文章介绍了virtools下快速开发场景漫游，通过轻松简单的方式实现第一人称、第三人称漫游模式制作及切换，并解决人物穿越3D模型的问题，为非计算机类人员提供成熟便捷的虚拟仿真解决方案。

关键词：Virtools；第三人称；虚拟场景漫游

在众多的虚拟仿真系统中，煤矿生产环境、龙卷风现场等很多高危场景、现实很难动态再现场景需要虚拟仿真，而在虚拟仿真环境制作中，最主要的是角色控制及视角控制技术。那么如何通过Virtools的模组开发一个简单的虚拟仿真系统，笔者将通过角色控制技术、摄像机控制技术、碰撞检测技术来具体介绍基于virtools的虚拟仿真场景展示的关键技术。

1 虚拟仿真系统中的控制角色技术

虚拟仿真系统中的控制角色技术，最常用的通过游戏控制杆、键盘、鼠标等输入接口设备控制角色的运动，在Virtools中提供已经封装好的两个模组分别是：Character Controller模组和Unlimited Controller模组。

1.1 使用Character Controller设置角色动作

将角色Eva放入场景，将制作好的Characters/Animations/Skin Character Animations/Eva/的Run、Wait、Walk等动画拖动放到角色身上，即添加好了角色的运动动画。如图1所示。

左键单击Building Blocks/Characters/Movement/Character Controller模组拖到Eva角色模型上，在弹出的设置框中，分别指定Stand Animation（站立动画）为wait、Walk Animation（前走动画））为walk、Walk Backward Animation（后退动画））为walk Bckwd和Run Animation（跑动动画））为run。如图2所示。

Virtools中默认的角色控制是使用游戏控制杆，通过以上设置即可实现通过游戏控制杆控制游戏角色的运动。如果需要用键盘控制需要Keyboard Mapper模组进行键盘按键映射，实现从键盘事件到游戏控制杆的映射。

左键单击Building Blocks/Controllers/Keyboard/Keyboard Mapper模组拖到场景的角色模型上，在弹出的设置框依次添加key为A、D、S、W，Message下拉框分别选择Joy_Left、Joy_Right、Joy_Down、Joy_Up。如图3所示。

设置完毕两个模组后，将Eva连线到模块的on输入口，完成的整个程序如图4所示。

1.2 使用Unlimited Controller设置角色动作

Character Controller中只能设置常见的角色运动动作，而Unlimited Controller模组允许给角色加上多种复杂动作。例如：虚拟仿真中的角色维修机械动作、机器人的机械臂复杂操作动作作等。

将Building Blocks/Characters/Movement/Unlimited Controller模组添加到角色模型上，在弹出的设置框中，添加角色的动作动画，每个动作对应一种Message。运行机制是当角色接收到某种Message时就会进行对应的动作。如图5所示。

Unlimited Controller模组和Character Controller模组都是Virtools提供控制角色的模组，两个模组默认都是游戏控制杆控制模式，仍然需要按上面步骤添加Keyboard Mapper才能将事件映射为键盘控制。当然也可以通过Virtools的机制将鼠标事件、按钮事件通过Message发送给角色，实现鼠标按钮的事件执行角色动作，再这里笔者就不介绍了。

2 虚拟仿真系统中摄像机控制技术

虚拟仿真系统中摄像机控制技术，主要是通过3D Transformations下的两个BB模块的配合，实现第一人称视角与第三人称视角及相互切换功能。

2.1 第三人称漫游模式

选择合适角度新建一个摄像机，在摄像机上创建Script，按Ctrl单击输入新建BB模块Keep At ConstantDistance和look At两个模组并连线如图6所示。

其中Keep At ConstantDistance模组的功能是让摄像机始终保持在角色后方某个特定位置，Look At模组的功能是让摄像机始终正对角色，通过两个模块的参数设置及可以实现摄像机始终跟随在角色后上方，始终面向角色后背影，实现第三人称视角。具体参数设置如图7所示。

2.2 第一人称漫游模式

第一人称漫游模式是第一视角的漫游，可以将第三人称的摄像机镶嵌在角色的正前脑门上即可。也可以隐藏人物模型，充当第一人称漫游模式。本案例笔者通过在主场景添加模组Switch On Key模组，设置F2和F3分别执行Hide角色和Show角色来实现第一人称模式和第三人称模式及切换。Virtools连线如图8所示。

3 虚拟场景展示

在虚拟场景展示中，经常会出现角色融合到了物体中，所以碰撞检测技术可以让人物始终保持在可以浏览的场景中，避免出现穿墙等现象。Virtools碰撞检测技术主要有Prevent Collision、Layer Slider、Object Slider三个BB模块。本案例笔者采用Object Slider模组，用物体组的模式快速灵活实现角色与物体组合的碰撞检测。

首先新建一个Group命名为collsion，在场景中选择不能让穿越的物体，右键Send To Group选择collsion。将Collisions/3D Entity/Object Slider模组添加的角色身上，在弹出对话框设置Radius为0.4，group为collsion，也就是我们之前新建的存放物体的group。在案例完善过程中，新增加的非穿越物体，右键发送到collsion组合即可；可以穿越的物体，移除出collsion组合即可。

[参考文献]

[1]刘明昆.三维游戏设计师宝典——Virtools开发工具篇[M].成都：四川电子音像出版中心，2005.

[2]祁冰.Virtools中控制人物的几种方法[J].网络安全技术与应用，2013（10）：106-107.

[3]李煜.基于Virtools的益智类闯关游戏的设计与实现[J].电脑知识与技术，2013（27）：27-30.