X3D虚拟现实游戏动画设计的分析

马思源+周航

（大连工业大学 艺术与信息工程学院，辽宁 大连 116000）

摘 要：X3D虚拟现实技术可以在计算机中进行三维立体动画设计，是目前游戏动画设计开发的常用技术之一。在计算机设备上，通过X3D虚拟现实软件，创建三维的立体空间游戏动画场景，利用其中的各种节点，进行模型设计和场景设计，可以提高虛拟现实软件产品开发的质量和效率。本文将对基于x3d虚拟现实技术的游戏动画设计开发进行分析。

关键词：X3D虚拟现实；游戏；动画设计

中图分类号：TP391.9 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2017）18-0160-01

利用X3D虚拟现实技术进行游戏动画设计开发，可以保证软件产品具有较高的质量，让用户感受到虚拟现实技术的魅力，使其可以在模拟现实的游戏场景中，与虚拟模型和虚拟场景进行游戏交互，获得较为真实的游戏体验。X3D虚拟现实技术在视觉、听觉、画面感等方面的营造上都有较为出色的表现，可以获得接近真实的较为自然的效果，是目前使用较多的动画设计开发技术之一。

一、游戏动画节点设中的关键技术

1.复杂几何节点设计。X3D虚拟现实技术中的节点设计主要包括基本节点、复杂节点、动态感知节点等，其中复杂几何节点设计是其中的重点，特别是复杂几何节点中的IndexedFaceSet“面”节点。通过该节点可以实现面的创建，既能够创建立体几何造型，又能组成实体模型，并对其着色。该节点一般作为geometry域的值出现，在其定义过程中，首先定义一个“面”节点用于创建空间面造型，并根据设计要求对空间物体面的梭镖和颜色进行设置，从而确定空间面。还可以通过Appearance和Material节点对面节点的文理、明暗、透明度等进行描述。

IndexedFaceSet面节点主要包括USE、DEF、coordIndex、ccw、solid、creaseAngle等子节点。其中DFE用于定义节点的名字，使其拥有唯一ID，方便在其他节点中进行引用。USE则用于引用DFE的节点ID，忽略DFE的其他属性，提高编码效率。coordIndexed为节点提供坐标，起始编号为0，按一定顺序进行坐标索引，并使用-1对不同多边性的索引进行分割。Ccw为面提供顺、逆时针的方向索引，当其值为“true”时表示逆时针，当其值为“false”时可以翻转solid及法线方向。Solid的值也是个布尔量，当值为“true”时，只构建面的表面，当值为“false”时，面的正面和背面都需要构建。CreaseAngle定义相连面的渲染方式角，当值为0时锐利的渲染所有的边，当值为3.14时，平滑的渲染所有的边。

2.控制节点设计。控制加点用于实现游戏场景的动画效果，比如模拟海浪运动、模拟四季变化过程中树叶颜色的变化等。通过对控制节点进行设点，可以使游戏场景更加鲜活、真实。X3D虚拟现实技术提供了多个控制动画的补插器，PositionInterpolator是其中较为常用的位置补插器节点。该节点描述了一系列用于动画的关键值，不创造具体造型，通过在一组SFVec3f值之间进行线性插值，使物体移动起来，形成动画。

二、斜拉桥场景的设计与开发

斜拉桥场景设计是利用X3D虚拟现实技术对斜拉桥场景的规划布局进行设计。在设计思想上，融合了传统开发模式和渐进式软件开发模式，创建出来的X3F斜拉桥场景能够将虚拟空间与现实空间相融合。其主要场景设计包括桥体、桥墩、引桥、拉线等，涉及到的造型除了斜拉桥本身，还包括河流，车辆等，要实现河水流动和汽车行驶等动画效果。其设计结构如图1所示。

斜拉桥场景设计的要点遭遇场景造型设计的真实性和三维动画效果的自然性，只有做到这两点，才能让用户体现到较为真实的感觉。该场景设计采用渐进式软件开发技术，主要开发过程包括场景和造型的设计、编程与调试。采用虚拟现实程序设计语言X3D开发工具，对其进行木块化设计。通过关键节点的设计可以实现河水流动、汽车行驶等三维动画效果，在造型设计上，要注意控制场景的光暗、纹理和透明度，使其具有真实的视觉效果。主要应用的节点包括面节点、背景节点、坐标变换节点、时间传感器节点和动态插补器节点等。在X3D虚拟现实技术的支持下，可以达到预期的设计效果。

三、结语

总而言之，利用X3D虚拟现实技术进行游戏场景动画设计可以获得较为真实的设计效果，给用户带来身临其境的体验，有利于提升游戏动画产品的竞争力。

参考文献：

[1]汤天鹏.基于X3D的灯饰交互定制系统的研究[D].广州：广东工业大学，2015.

[2]莫雨帆.虚拟现实漫游系统的研究和实现方法[D].武汉：武汉科技大学，2012.

[3]张金钊，张金锐，张金镝.X3D基本语法、文件结构和编程思想[J].电脑编程技巧与维护，2010（15）：05-09.

[4]罗为君.基于XNA的虚拟现实三维引擎设计与实现[D].长沙：湖南大学，2010.