Ogre第三人称摄象机系统

前言

Ogre是一款优秀的3D图形渲染引擎，在国内，很多前辈从04年甚至更早就对它有了深入的了解，并留了许多译文和心得，极大的便利了我的学习。虽然我起步比较晚，但仍希望自己学习间的这些记录和翻译能够帮助到他人，如您对Ogre有所心得和资料，望提供至Ogre中文Wiki中大家共享交流。因能力所限，翻译和整理难免有错误之处，欢迎各位指正。大部分译文来自Ogre官方，如原文内无说明，不再额外查证来源以及原作者名称。

先睹为快

想直接看看效果吗？这里有完整代码，是通过调试的^_^。--Xiao7cn 16:34 2008年5月21日 (CST)FriedChicken(xiao7cn) QQ:12507561

想法来源

这个第三人称摄象机系统的想法来源于我玩的一款游戏《寂静岭2》，在其中有一些图象上的BUG，我甚至能从其中发现一些不正常的“线”，如果你也看过，你会明白我说的情况。一般情况下，该系统中同一时刻内整个场景中有且仅有一个摄象机。和其他的第一/三人称摄象机系统不同的是，我的这套系统中，摄象机是完全独立与整个场景的（除根结点Root以外 --- 它是程序的核心）。这个系统能使我们获得非常优秀的特效和软件环境，也提供了我们一个非常友好的方式来查看整个场景。概括来说，这个核心摄象机ExtendedCamera由两个场景结点共同组成，它们分别是“摄象机管理器”和“摄象机的对象”。摄象机管理器用来保证摄象机永远朝向摄象机的对象。如果我们移动“对象”，摄象机将会平移。如果我们移动“管理器”，则会使摄象机围绕着“对象”进行旋转。当然，我们也可以两者一起移动获得更多的情况。上面是对整个系统的一个简单功能的说明。我们还可以为摄象机增加一些震动特效，也可以通过虚拟摄象机实现一些电影效果等等。下面，我将讲述如何在一个Demo中实现三种摄象机模式。

自动动态捕捉第三人称摄象机

首先，我们有一个主角，它有三重性质。首先，它本身是一个重要的场景结点（主角），又是一个可见的结点（我们的摄象机的目标结点），还是一个可旋转的摄象机结点（主角的眼睛本身可以进行旋转和观察）。还有很多方法可以实现同样的功能，但是我认为这种方法比较简单。我们接下来要做的就是，使它本身“可见的结点”这一特性结点做为我们“摄象机的目标”，而“可旋转的摄象机结点”这一特性结点做为摄象机本身。 “可见的结点”意味着主角大部分时间应该处于屏幕的中心，但当主角处于“调查”状态时，它自身就变成了一个摄象机，这时它能够获得更宽阔的视野。 (译者：还不理解的朋友可以玩玩单机的《零》系列或射击类游戏。通常为第三人称，一旦开启瞄准镜时，就变成了第一人称，即作者所说的“主角成为了一个摄象机结点”。）

绑定的第三人称摄象机

这种类型的摄象机非常常见，例如《寂静岭》……（译者：- -看来作者是SH的粉丝……）这种摄象机意味着摄象机永远锁定主角，但仅锁定一个方面。（译者：简单来说即永远无法旋转摄象机看到主角的正面。）这种类型的摄象机与可旋转的第三人称摄象机类似。

第一人称摄象机

我们使用主角的位置作为摄象机的位置。在该模式下，我们将摄象机的“目标结点”设置为空，同时也将以主角结点为目标的摄象机隐藏起来。

• 以上，就是三种摄象机的区别

需要紧记的一些事

调整系统

如果摄象机受到场景中的一些对象影响，我们则需要对摄象机进行一些调整。

摄象机移动

摄象机以及摄象机目标点可以这样移动：我们计算摄象机坐标和目标点之间的差距，最终得到一个矩阵，让它作用于摄象机使其移动至目标点。

紧密器

按照我们上面说的移动方式，我们会感觉到摄象机的移动很生硬，不够平滑。所以这个“移动紧密器”的概念就出来了。这个紧密器因素是一个0,0 – 1.0之间的值，我们在计算出摄象机的移动转换矩阵时，用它来进行影响。

• 1：若该因素为1.0，则表明当目标单元移动，摄象机同样移动。

• 2：若该因素为0.0，则当目标单元移动时，摄象机完全不动。

• 3：该因素在0.0 – 1.0之间时，将会对摄象机的变换矩阵做出影响。

源代码以及说明

• 你可以从这里下载该套代码(这是C#版本的).

我整理了一个C++版的，可以直接编译运行，这里。

首先，我们包含OGRE的例子框架文件头。

// 摄象机系统例子 By Kencho

#include “ExampleApplication.h”

接下来，我们定义一个角色类。这个类中将定义一个对象所处的多种特性属性（即是摄象机又是摄象机的目标对象）。当然，在一个游戏中，你需要为角色类定义更多的属性。：）

// 普通角色类

Class Charater

{

Protected:

SceneNode *mMainNode; // 主角结点

SceneNode *mSightNode; // 可见结点，主角应当一直看着这里

SceneNode *mCameraNode; // 锁定摄象机结点，该结点围绕主角移动和旋转

Entity *mEntity; // 角色实体

SceneManager *mSceneMgr;

Public:

// 更新主角状态（如移动等……）

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

// 下面两个方法返回摄象机结点指针

SceneNode *getSightNode(){ return mSightNode ;}

SceneNode *getCameraNode(){ return mCameraNode; }

// 返回主角当前坐标（第一人称摄象机时需要）

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

};

接下来，我们对角色类特化实现一下。我认为在Demo弄一个漂浮的食人魔脑袋做主角挺不错。所以我们写一个实例化的类。

// 特殊的实例化角色类 – 我们可爱的Ogre

Class OgreCharater : public Character

{

Protected:

String mName;

Public:

OgreCharater(String name, SceneManager *sceneMgr)

{

// 保存类成员变量

mName = name;

mSceneMgr = sceneMgr;

// 创建节点用来存放绑定第三人称的摄象机

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

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

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

// 为角色绑定一个实体

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

mMainNode->attachObject(mEntity);

}

Void update(Real elapsedTime, InputReader *input)

{

// 移动

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));;

}

// 设置自身是否可见，这对于第一人称视角很有用。

Void setVisible(bool visible)

{

mMainNode->setVisible(visible);

}

};

为了保证代码简单，我这里不再写一些关于主角的模型动画，控制等函数。现在，进入有趣的部分：扩展的摄象机类。它就如我之前所说明的思路一样去设计的，所以，如果你对本部分代码有什么疑问，你可以看一下先前我的讲述。

// 我们的扩展摄象机类

Class ExtendedCamera

{

Protected:

SceneNode *mTargetNode; // 摄象机目标结点

SceneNode *mCameraNode; // 摄象机自身结点

Camera *mCamera; // Ogre摄象机

SceneManager *mSceneMgr;

String mName;

Bool mOwnCamera; // 判断是否是本类创建的摄象机，或是类外传入的摄象机

Real mTightness; // 摄象机捆绑紧密度。1.0表示摄象机与目标的移动保持完全一致。0.0表示摄象机不移动，完全不受目标移动的影响。

Public:

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

{

mName = name;

mSceneMgr = sceneMgr;

// 创建摄象机结点结构

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

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

// 摄象机永远朝向目标结点

mCameraNode->setAutoTracking(true, mTargetNode);

// 因为需要自动跟踪，所以该项要设为true

mCameraNode->setFixedYawAxis(true);

// 假如没有从参数获得一个摄象机，我们则自己创建

if (camera == 0)

{

mCamera = mSceneMgr->createCamera(mName);

mOwnCamera = true;

}else

{

mCamera = camera;

mOwnCamera = false;

}

// 为摄象机结点绑定一个Ogre摄象机

mCameraNode->attachObject(mCamera);

// 默认的摄象机捆绑紧密系数

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)

{

// 管理移动

Vector3 displacement;

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

mCameraNode->translate( displacement );

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

mTargetNode ->translate( displacement );

}

};

在每一桢的桢监听中，更变摄象机，角色和摄象机模式。

Class SampleListener : public ExampleFrameListener

{

Protected:

Character *mChar;

ExtendedCamera *mExCamera;

Unsigned int mMode; // 摄象机模式，现在支持第一人称，绑定的第三人称摄象机和动态捕捉第三人称摄象机

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)

{

// 动态捕捉型第三人称摄象机

case 0:

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

break;

// 绑定的第三人称摄象机

case 1:

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

break;

// 第一人称摄象机

case 2:

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

break;

}

// F1键切换为动态捕捉型第三人称摄象机

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切换为绑定的第三人称摄象机

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键切换为第一人称摄象机

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;

}

};

下面是一个App程序的样本，如果你不理解这段代码，你可以看一下其他的Ogre文章。

Class SampleApplication : public ExampleApplication

{

Public:

SampleApplication(){}

~SampleApplication(){}

Protected:

// 创建场景

Void createScene(void)

{

// 设置环境光

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

// 创建一个点光源

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

// 这个点光源使用默认设置

l->setType(Light::LT_DIRECTIONAL);

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

// 摄象机位置

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

// 为场景添加一些实体对象

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);

// 桢监听器用来管理主角和摄象机的更新和不同摄象机模式间的切换

mFrameListener = new SampleListener(mWindow, mCamera);

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

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

}

Void destroyScene(void){}

Void createFrameListener(void)

{

// 放弃实例化我们自己的桢监听器

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

mRoot->addFrameListener(mFrameListener);

}

};

注意：在createFrameListener（）函数中，我们并没有构造创建桢监听器，所以不会有两个监听器。这是非常重要的，若我们创建两个桢监听器，这个程序将会当机。

#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

{

// 创建APP实例

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;

}

结束语

希望这篇文章对你有用处，我会之后再更新它来进行更多的解释说明。感谢您的阅读。

Ogre第三人称摄象机系统

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