基于 CATIA和 VIRTOOLS技术的虚拟机舱漫游研究(2)

　　4  关键技术

　　4．1  三维模型导人 VIRTOOLS

　　模型的建立是由具备强大建模能力的 CATIA软件实现的，而 CATIA软件建立的三维模型需要转化为被 VIRTOOLS软件所支持 的文件格式 ，如WRL、3D XML等 ，才能成功地 以场景模式导入到VIRTOOLS中。机舱 的样机模型需要进行一定的处理，因为虚拟漫游 的场景不需要 机器设备的内部结构 ，因此要将 内部部件删除 ，否则在文件格式转换时所需的时间较长 ，而且最后导出的文件较大 。部件的删除可以在 CATIA中完成 ，也可以在 VIRTOOLS中完成。本 文是在 CATIA 中完成的，CATIA下 的三维模型层次结构清晰，便于编辑 ，而且减少了软件之间数据格式转换所需要 的时间。文件导入 VIRTOOLS后数据会存在丢失的现象 ，需要在 VIRTOOLS中进行 材质处理 、贴 图等，这样就建立了视景数据库。

　　4．2 在 VIRTOOLS中添加虚拟人物

　　虚拟人物具备一定的身体特征如身高、体重 、胖瘦等 。虚拟人物 (角色 )是 虚拟漫游的重要组成部分 ，对于增强场景 的真实感 、沉浸感具有非常重要的作用  。

　　4．3 在 VITOOLS中虚拟漫游的实现

　　VIRTOOLS能够对二维或三维模型实现各种操作，如大小变化 、平移、旋转 、缩放 、颜色变化 、光线变化 、二维贴图等。复杂操作 ，如投影 、行走 、奔跑 、后退等。各种控制操作充分利用了 VIRTOOLS提供的强大交互功能 ，是通过直接调用行为模块库 中的内置 BB(Behavior Block)实现 的。VIRTOOLS本身提供了 500多个 BB供调用 ，每个BB都是封装了的行为控制函数 ，并提供了行为输入、行为输出 、参数输入 、参数输 出4个接 口，因此可以在 BBs资源库方便地调用 BB，并利用 BB对模型进行相应的控制。

　　1)虚拟人物在虚拟环境中行走的实现

　　设置多个固定路径，人物在不同的固定路径上行走。在机舱地板上绘 制几条不 同的闭合 曲线 ，通过 character curve follow的漫游方法，虚拟人物就 可 以在 曲线 上行 走 ，用 户 只要 通过 简单shift键切换，人物就可以在不同路径上跑动。设置键盘控制，操纵虚拟人物实施自由漫游。在人物的animation中加人 walk、run、walk back等基本动作 ，用相应的键盘方 向键进行控制。在键盘的控制下人物就可以在机舱中行走。通过 timesetting的脚本文件来控制跑步的步幅、步频等。

　　2)摄像机的控制

　　摄像机是三维视角点，对摄像机 的控制很必要 ，最基本的摄像 机追踪方式是和人物保持一定距离 ，将摄像机的 目标锁定在虚拟人物 person身上。另外，还运用了两种察看虚拟场景的方式 ，一是切换摄像头 ，在虚拟机舱中的左右两侧和上方各设置一个摄像头在漫游的过程中通过 space键进行摄像头的切换 ，用户可以看 到不 同视角的虚拟机舱。还可以用 鼠标对摄像机进行旋转 ，从而观察周围环境。图 2是使用键盘切换摄像机和鼠标旋转摄像机的脚本 。

　　3)碰撞检测

　　现实中的人物是不能穿越墙壁等固定物体的。如果不加上碰撞检测功能，虚拟人物的身体就会穿越柴油机、齿轮箱等机舱设备，这是与现实相悖的，从而带来不真实的感觉。本例在 level下将机舱中一切固定设备都设定了固定物体的属性，通过在虚拟人物的脚本中加入 prevent eollision，实现了碰撞检测的功能，从而人物就不可以再穿过设备等障碍物。