馬思源+周航

（大連工業(yè)大學 藝術與信息工程學院，遼寧 大連 116000）

摘 要：X3D虛擬現(xiàn)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(fā)的常用技術之一。在計算機設備上，通過X3D虛擬現(xiàn)實軟件，創(chuàng)建三維的立體空間游戲動畫場景，利用其中的各種節(jié)點，進行模型設計和場景設計，可以提高虛擬現(xiàn)實軟件產品開發(fā)的質量和效率。本文將對基于x3d虛擬現(xiàn)實技術的游戲動畫設計開發(fā)進行分析。

關鍵詞：X3D虛擬現(xiàn)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(xiàn)實技術進行游戲動畫設計開發(fā)，可以保證軟件產品具有較高的質量，讓用戶感受到虛擬現(xiàn)實技術的魅力，使其可以在模擬現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)，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(fā)技術之一。

一、游戲動畫節(jié)點設中的關鍵技術

1.復雜幾何節(jié)點設計。X3D虛擬現(xiàn)實技術中的節(jié)點設計主要包括基本節(jié)點、復雜節(jié)點、動態(tài)感知節(jié)點等，其中復雜幾何節(jié)點設計是其中的重點，特別是復雜幾何節(jié)點中的IndexedFaceSet“面”節(jié)點。通過該節(jié)點可以實現(xiàn)面的創(chuàng)建，既能夠創(chuàng)建立體幾何造型，又能組成實體模型，并對其著色。該節(jié)點一般作為geometry域的值出現(xiàn)，在其定義過程中，首先定義一個“面”節(jié)點用于創(chuàng)建空間面造型，并根據(jù)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(jié)點對面節(jié)點的文理、明暗、透明度等進行描述。

IndexedFaceSet面節(jié)點主要包括USE、DEF、coordIndex、ccw、solid、creaseAngle等子節(jié)點。其中DFE用于定義節(jié)點的名字，使其擁有唯一ID，方便在其他節(jié)點中進行引用。USE則用于引用DFE的節(jié)點ID，忽略DFE的其他屬性，提高編碼效率。coordIndexed為節(jié)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(jié)點設計?？刂萍狱c用于實現(xiàn)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(jié)點進行設點，可以使游戲場景更加鮮活、真實。X3D虛擬現(xiàn)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(jié)點。該節(jié)點描述了一系列用于動畫的關鍵值，不創(chuàng)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(fā)

斜拉橋場景設計是利用X3D虛擬現(xiàn)實技術對斜拉橋場景的規(guī)劃布局進行設計。在設計思想上，融合了傳統(tǒng)開發(fā)模式和漸進式軟件開發(fā)模式，創(chuàng)建出來的X3F斜拉橋場景能夠將虛擬空間與現(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)到較為真實的感覺。該場景設計采用漸進式軟件開發(fā)技術，主要開發(fā)過程包括場景和造型的設計、編程與調試。采用虛擬現(xiàn)實程序設計語言X3D開發(fā)工具，對其進行木塊化設計。通過關鍵節(jié)點的設計可以實現(xiàn)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(jié)點包括面節(jié)點、背景節(jié)點、坐標變換節(jié)點、時間傳感器節(jié)點和動態(tài)插補器節(jié)點等。在X3D虛擬現(xiàn)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(xiàn)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。

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