Ogre第三人稱攝象機系統

前言

Ogre是一款優秀的3D圖形渲染引擎，在國内，很多前輩從04年甚至更早就對它有了深入的了解，并留了許多譯文和心得，極大的便利了我的學習。雖然我起步比較晚，但仍希望自己學習間的這些記錄和翻譯能夠幫助到他人，如您對Ogre有所心得和資料，望提供至Ogre中文Wiki中大家共享交流。因能力所限，翻譯和整理難免有錯誤之處，歡迎各位指正。大部分譯文來自Ogre官方，如原文内無說明，不再額外查證來源以及原作者名稱。

先睹為快

想直接看看效果嗎？這裡有完整代碼，是通過調試的^_^。--Xiao7cn 16:34 2008年5月21日 (CST)FriedChicken(xiao7cn) QQ:12507561

想法來源

這個第三人稱攝象機系統的想法來源于我玩的一款遊戲《寂靜嶺2》，在其中有一些圖象上的BUG，我甚至能從其中發現一些不正常的“線”，如果你也看過，你會明白我說的情況。一般情況下，該系統中同一時刻内整個場景中有且僅有一個攝象機。和其他的第一/三人稱攝象機系統不同的是，我的這套系統中，攝象機是完全獨立與整個場景的（除根結點Root以外 --- 它是程式的核心）。這個系統能使我們獲得非常優秀的特效和軟體環境，也提供了我們一個非常友好的方式來檢視整個場景。概括來說，這個核心攝象機ExtendedCamera由兩個場景結點共同組成，它們分别是“攝象機管理器”和“攝象機的對象”。攝象機管理器用來保證攝象機永遠朝向攝象機的對象。如果我們移動“對象”，攝象機将會平移。如果我們移動“管理器”，則會使攝象機圍繞着“對象”進行旋轉。當然，我們也可以兩者一起移動獲得更多的情況。上面是對整個系統的一個簡單功能的說明。我們還可以為攝象機增加一些震動特效，也可以通過虛拟攝象機實作一些電影效果等等。下面，我将講述如何在一個Demo中實作三種攝象機模式。

自動動态捕捉第三人稱攝象機

首先，我們有一個主角，它有三重性質。首先，它本身是一個重要的場景結點（主角），又是一個可見的結點（我們的攝象機的目标結點），還是一個可旋轉的攝象機結點（主角的眼睛本身可以進行旋轉和觀察）。還有很多方法可以實作同樣的功能，但是我認為這種方法比較簡單。我們接下來要做的就是，使它本身“可見的結點”這一特性結點做為我們“攝象機的目标”，而“可旋轉的攝象機結點”這一特性結點做為攝象機本身。 “可見的結點”意味着主角大部分時間應該處于螢幕的中心，但當主角處于“調查”狀态時，它自身就變成了一個攝象機，這時它能夠獲得更寬闊的視野。 (譯者：還不了解的朋友可以玩玩單機的《零》系列或射擊類遊戲。通常為第三人稱，一旦開啟瞄準鏡時，就變成了第一人稱，即作者所說的“主角成為了一個攝象機結點”。）

綁定的第三人稱攝象機

這種類型的攝象機非常常見，例如《寂靜嶺》……（譯者：- -看來作者是SH的粉絲……）這種攝象機意味着攝象機永遠鎖定主角，但僅鎖定一個方面。（譯者：簡單來說即永遠無法旋轉攝象機看到主角的正面。）這種類型的攝象機與可旋轉的第三人稱攝象機類似。

第一人稱攝象機

我們使用主角的位置作為攝象機的位置。在該模式下，我們将攝象機的“目标結點”設定為空，同時也将以主角結點為目标的攝象機隐藏起來。

• 以上，就是三種攝象機的差別

需要緊記的一些事

調整系統

如果攝象機受到場景中的一些對象影響，我們則需要對攝象機進行一些調整。

攝象機移動

攝象機以及攝象機目标點可以這樣移動：我們計算攝象機坐标和目标點之間的差距，最終得到一個矩陣，讓它作用于攝象機使其移動至目标點。

緊密器

按照我們上面說的移動方式，我們會感覺到攝象機的移動很生硬，不夠平滑。是以這個“移動緊密器”的概念就出來了。這個緊密器因素是一個0,0 – 1.0之間的值，我們在計算出攝象機的移動轉換矩陣時，用它來進行影響。

• 1：若該因素為1.0，則表明當目标單元移動，攝象機同樣移動。

• 2：若該因素為0.0，則當目标單元移動時，攝象機完全不動。

• 3：該因素在0.0 – 1.0之間時，将會對攝象機的變換矩陣做出影響。

源代碼以及說明

• 你可以從這裡下載下傳該套代碼(這是C#版本的).

我整理了一個C++版的，可以直接編譯運作，這裡。

首先，我們包含OGRE的例子架構檔案頭。

// 攝象機系統例子 By Kencho

#include “ExampleApplication.h”

接下來，我們定義一個角色類。這個類中将定義一個對象所處的多種特性屬性（即是攝象機又是攝象機的目标對象）。當然，在一個遊戲中，你需要為角色類定義更多的屬性。：）

// 普通角色類

Class Charater

{

Protected:

SceneNode *mMainNode; // 主角結點

SceneNode *mSightNode; // 可見結點，主角應當一直看着這裡

SceneNode *mCameraNode; // 鎖定攝象機結點，該結點圍繞主角移動和旋轉

Entity *mEntity; // 角色實體

SceneManager *mSceneMgr;

Public:

// 更新主角狀态（如移動等……）

Virtual void update (Real elapsedTime, InputReader *input) = 0;

// 下面兩個方法傳回攝象機結點指針

SceneNode *getSightNode(){ return mSightNode ;}

SceneNode *getCameraNode(){ return mCameraNode; }

// 傳回主角目前坐标（第一人稱攝象機時需要）

Vector3 getWorldPosition(){ return mMainNode->getWorldPosition(); }

};

接下來，我們對角色類特化實作一下。我認為在Demo弄一個漂浮的食人魔腦袋做主角挺不錯。是以我們寫一個執行個體化的類。

// 特殊的執行個體化角色類 – 我們可愛的Ogre

Class OgreCharater : public Character

{

Protected:

String mName;

Public:

OgreCharater(String name, SceneManager *sceneMgr)

{

// 儲存類成員變量

mName = name;

mSceneMgr = sceneMgr;

// 建立節點用來存放綁定第三人稱的攝象機

mMainNode = mSceneMgr->getRootSceneNode()->createChildSceneNode(mName);

mSightNode = mMainNode-> createChildSceneNode(mName + “_sight”, Vector3(0, 0, 100));

mCameraNode = mMainNode-> createChildSceneNode(mName + “_camera”, Vector3(0, 50, -100));

// 為角色綁定一個實體

mEntity = mSceneMgr->createEntity(mName, “OgreHead.mesh”);

mMainNode->attachObject(mEntity);

}

Void update(Real elapsedTime, InputReader *input)

{

// 移動

if(input->isKeyDown(KC_W))

{

mMainNode->translate(mMainNode->getOrientation() * Vector3(0, 0, 100 * elapsedTime));

}

if(input->isKeyDown(KC_S))

{

mMainNode->translate(mMainNode->getOrientation() * Vector3(0, 0, -50 * elapsedTime));

}

if(input->isKeyDown(KC_A))

{

mMainNode->yaw(Radian(2 * elapsedTime));;

}

If (input->isKeyDown(KC_D))

{

mMainNode->yaw(Radian(-2 * elapsedTime));;

}

// 設定自身是否可見，這對于第一人稱視角很有用。

Void setVisible(bool visible)

{

mMainNode->setVisible(visible);

}

};

為了保證代碼簡單，我這裡不再寫一些關于主角的模型動畫，控制等函數。現在，進入有趣的部分：擴充的攝象機類。它就如我之前所說明的思路一樣去設計的，是以，如果你對本部分代碼有什麼疑問，你可以看一下先前我的講述。

// 我們的擴充攝象機類

Class ExtendedCamera

{

Protected:

SceneNode *mTargetNode; // 攝象機目标結點

SceneNode *mCameraNode; // 攝象機自身結點

Camera *mCamera; // Ogre攝象機

SceneManager *mSceneMgr;

String mName;

Bool mOwnCamera; // 判斷是否是本類建立的攝象機，或是類外傳入的攝象機

Real mTightness; // 攝象機捆綁緊密度。1.0表示攝象機與目标的移動保持完全一緻。0.0表示攝象機不移動，完全不受目标移動的影響。

Public:

ExtendedCamera(String name, SceneManager *sceneMgr, Camera *camera = 0)

{

mName = name;

mSceneMgr = sceneMgr;

// 建立攝象機結點結構

mCamreaNode = mSceneMgr->getRootSceneNode()->createChildSceneNode(mName);

mTargetNode = mSceneMgr->getRootSceneNode()->createChildSceneNode(mName + “_target”);

// 攝象機永遠朝向目标結點

mCameraNode->setAutoTracking(true, mTargetNode);

// 因為需要自動跟蹤，是以該項要設為true

mCameraNode->setFixedYawAxis(true);

// 假如沒有從參數獲得一個攝象機，我們則自己建立

if (camera == 0)

{

mCamera = mSceneMgr->createCamera(mName);

mOwnCamera = true;

}else

{

mCamera = camera;

mOwnCamera = false;

}

// 為攝象機結點綁定一個Ogre攝象機

mCameraNode->attachObject(mCamera);

// 預設的攝象機捆綁緊密系數

mTightness = 0.01f;

}

~ExtendedCamera()

{

mCameraNode->detachAllObjects();

if (mOwnCamera)

delete mCamera;

mSceneMgr->destroySceneNode(mName);

mSceneMgr-> destroySceneNode(mName + “_target”);

}

Void setTightness(Real tightness)

{

mTightness = tightness;

}

Real getTightness()

{

Return mTightness;

}

Vector3 getCameraPosition()

{

Return mCameraNode->getPosition();

}

Void instantUpdate(Vertor3 cameraPosition, Vector3 targetPosition)

{

mCameraNode->setPosition(cameraPosition);

mTargetNode->setPosition(targetPosition);

}

Void update(Real elapsedTime, Vector3 cameraPosition, Vector3 targetPositon)

{

// 管理移動

Vector3 displacement;

Displacement = (cameraPosition – mCameraNode->getPosition()) * mTightness;

mCameraNode->translate( displacement );

Displacement = (targetPosition – mTargetNode->getPosition()) * mTightness;

mTargetNode ->translate( displacement );

}

};

在每一桢的桢監聽中，更變攝象機，角色和攝象機模式。

Class SampleListener : public ExampleFrameListener

{

Protected:

Character *mChar;

ExtendedCamera *mExCamera;

Unsigned int mMode; // 攝象機模式，現在支援第一人稱，綁定的第三人稱攝象機和動态捕捉第三人稱攝象機

Public:

SampleListener(RenderWindow *win, Camera *cam) : ExampleFrameListener(win, cam)

{

mChar = 0;

mExCamera = 0;

mMode = 0;

}

Void setCharacter(Character * character)

{

mChar = character;

}

Void setExtendedCamera(ExtendedCamera *cam)

{

mExCamera = cam;

}

Bool frameStarted( const FrameEvent& evt )

{

mInputDevice->capture();

if (mChar)

{

mChar->update(evt.timeSinceLastFrame, mInputDevice);

if (mExCamera)

{

Switch(mMode)

{

// 動态捕捉型第三人稱攝象機

case 0:

mExCamera->update(evt.timeSinceLastFrame, mChar->getCameraNode()->getWorldPosition(), mChar->getSightNode()->getWorldPosition());

break;

// 綁定的第三人稱攝象機

case 1:

mExCamera->update(evt.timeSinceLastFrame, Vector3(0, 200, 0), mChar->getSightNode()->getWorldPosition());

break;

// 第一人稱攝象機

case 2:

mExCamera->update(evt.timeSinceLastFrame, mChar->getWorldPosition(), mChar->getSightNode()->getWorldPosition());

break;

}

// F1鍵切換為動态捕捉型第三人稱攝象機

if (mInputDevice->isKeyDown(KC_F1))

{

mMode = 0;

if (mChar)

static_cast<OgreCharacter* >(mChar)->setVisible(true);

if (mExCamera)

{

If (mChar)

{

mExCamera->instantUpdate(mChar->getCameraNode()->getWorldPosition(), mChar->getSightNode()->getWorldPosition());

}

mExCamera->setTightness(0.01f);

}

// F2切換為綁定的第三人稱攝象機

If( mInputDevice->isKeyDown(KC_F2))

{

mMode = 1;

if (mChar)

static_cast<OgreCharacter*>(mChar)->setVisible(true);

if (mExCamera)

{

If (mChar)

mExCamera->instanceUpdate(Vector3(0, 200, 0), mChar->getSightNode()->getWorldPosition());

mExCamera->setTightness(0.01f);

}

// F3鍵切換為第一人稱攝象機

if (mInputDevice->isKeyDown(KC_F3))

{

mMode = 2;

if (mChar)

static_cast<OgreCharacter*>(mChar)->setVisible(true);

if(mExCamera)

{

If (mChar)

{

mExCamera->instantUpdate(mChar->getWorldPosition(), mChar->getSightNode()->getWorldPosition());

}

mExCamera->setTightness(1.0f);

}

// 若按下ESC就退出

if(mInputDevice->isKeyDown(KC_ESCAPE))

return false;

return true;

}

};

下面是一個App程式的樣本，如果你不了解這段代碼，你可以看一下其他的Ogre文章。

Class SampleApplication : public ExampleApplication

{

Public:

SampleApplication(){}

~SampleApplication(){}

Protected:

// 建立場景

Void createScene(void)

{

// 設定環境光

mSceneMgr->setAmbientLight(ColourValue(0.2, 0.2, 0.2));

// 建立一個點光源

Light* l = mSceneMgr->createLight(“MainLight”);

// 這個點光源使用預設設定

l->setType(Light::LT_DIRECTIONAL);

l->setDirection(-0.5, -0.5, 0);

// 攝象機位置

mCamera->setPosition(0, 0, 0);

// 為場景添加一些實體對象

SceneNode* razorNode;

Entity* razorEntity;

For (unsigned int i = 0; i< 30; ++i)

{

razorNode = mSceneMgr->getRootSceneNode()->createChildSceneNode(StringConverter::toString(i), Vector3(Mesh::RangeRandom(-1000, 1000), 0, Math::RangeRandom(-1000, 1000)));

razorEntity = mSceneMgr->createEntity(StringConverter::toString(i), “razor.mesh”);

rezorNode->attachObject(razorEntity);

}

// 主角

OgreCharacter *ogre = new OgreCharacter(“Ogre 1”, mSceneMgr);

ExtendedCamera *exCamera = new ExtendedCamera(“Extended Camera”, mSceneMgr, mCamera);

// 桢監聽器用來管理主角和攝象機的更新和不同攝象機模式間的切換

mFrameListener = new SampleListener(mWindow, mCamera);

static_cast<SampleListener*>( mFrameListener)->setCharacter(ogre);

static_cast<SampleListener*>( mFrameListener)->setExtendedCamera(exCamera);

}

Void destroyScene(void){}

Void createFrameListener(void)

{

// 放棄執行個體化我們自己的桢監聽器

// mFrameListener = new SampleListener(mWindow, mCamera);

mRoot->addFrameListener(mFrameListener);

}

};

注意：在createFrameListener（）函數中，我們并沒有構造建立桢監聽器，是以不會有兩個監聽器。這是非常重要的，若我們建立兩個桢監聽器，這個程式将會當機。

#if OGRE_PLATFORM == OGRE_PLATFORM_WIN32

#define WIN32_LEAN_AND_MEAN

#include “windows,h”

INT WINAPI WinMain(HINSTANCE hInst, HINSTANCE, LPSTR strCmdLine, INT)

#else

Int main(int argc, char** argv)

#endif

{

// 建立APP執行個體

SampleApplication app;

try

{ app.go(); }

catch( Exception & e)

{

#if OGRE_PLATFORM == OGRE_PLATFORM_WIN32

MessageBox( NULL, e.getFullDescription().c_str(), “An Exception has occurred!”, MB_OK | MB_ICONERROR );

#else

fprintf(stderr, “An Exception has occurred: %s/n”, e.getFullDescription().c_str());

#endif

}

return 0;

}

結束語

希望這篇文章對你有用處，我會之後再更新它來進行更多的解釋說明。感謝您的閱讀。

Ogre第三人稱攝象機系統

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