非科幻大測試！三維空間內的軌跡球！

    前一段時間，我們拿到了一款來自羅技子公司3Dconnexion的SpaceBall5000軌跡球，今天我們就為大家帶來了這款產品的試用報告。

    首先，讓我們再次一睹這款售價高達4800元的外設的風采吧。

 快捷鍵

 快捷鍵

<

    數據線從底部中央伸出，并可放在線槽中。我們還可以注意到，這款產品的底部有著通過各種認證的標志。

    這個3Dconnexion是羅技的一家子公司。

    這個產品的手托能夠放在左邊，也能夠放在右邊。

數據線的槽<

    2002年筆者有幸參觀了在北京展覽館舉辦的“數字設備交流年會”，展會上一套昂貴的“三維軌跡球”給我留下深刻的印象。那套設備允許用戶在一個三維空間內使用類似街機搖桿的操縱器控制視角或物體的位移，并可以和Alias|Wavefront Maya配合使用。

    其實具有三維軸向的鼠標器、軌跡球并不是新鮮事物，在技術上也不存在無法逾越的鴻溝，只不過往日這種設備造價昂貴，只有大型企業才有能力購買。

    早在1999年ILM（工業光魔）在《星球大戰：前傳I》中成功地將這種設備應用到影片生產中，極大地提高了三維美術師的工作效率和熱情。這種靈巧的設備也一直受到軍方的青睞。

    最近試用了3Dconnexion公司面向民用的三維軌跡球產品——SpaceBall5000。據我了解這是少數幾款普通用戶可以接受的三維軌跡球設備中功能最強大的。它可以和目前大部分主流三維/二維軟件配合：

    Discreet 3d studio max-Up to Version 6.01
    Alias|wavefront Maya-Up to Version 5
    Avid Softimage|XSI
    AutoCAD
    SolidWorks
    ADOBE Acrobat
    ADOBE Photoshop
    ……

    并且提供開放的SDK（分為Win32和MacOS兩種，蘋果用戶的福音！），理論上可以為任何軟件編寫其專用驅動軟件（SpaceBall5000的安裝光盤上自帶了一個用SDK編寫的小程序：Cube3D，并提供了它的源代碼，感興趣的朋友可以參考）

    打開包裝后，用戶可以看到暗灰色的SpaceBall5000，其大小適中，左邊有9個按鍵，可以用四指或小手指按到，大拇指配合食指和中指操縱軌跡球，同時可以按到右側的三個主功能鍵。

    關于SpaceBall5000的操作性，POP上早有文章介紹，這里要介紹的，是其強大的功能。<

USB自適應安裝，安裝程序人性化

    安裝過程非常簡單。用戶將USB線接入電腦的USB插口，系統自動監測到新設備，進而提示安裝設備驅動。

    用戶可以在3dconnexion 公司主頁上（http://www.3dconnexion.com）下載PC平臺上的最新驅動或者是其他平臺（MacOS等）驅動。
 
    安裝完驅動后，提示安裝相應軟件的插件，這里我以“Discreet 3d studio max 6.0”和“ADOBE Photoshop 7.0”為例。3dconnexion還提供了一個三維瀏覽器。

    安裝完畢，設備蜂鳴器“畢――”地一聲提示“3dconnexion設備已開啟”，在系統托盤中出現3dconnexion的logo，右鍵單擊這個Logo就可以進行詳細的設置或者選擇關閉設備。

    用戶可以按SpaceBall5000 上的“C”鍵調出控制面板：

    分為：Button Mapping（用戶自定義按鍵）
          Axis Mapping（設置和測試軸向）
          Sensitivity and Filters（靈敏度和軸向屏蔽）

    Sensitivity and Filters一項很重要，因為這款軌跡球的操縱方式十分靈活，在很多情況下用戶只希望控制一個軸向（比如只控制水平旋轉），這時就要用到Filters將“Rotations”中的“RX、RY”屏蔽。另外用戶可以將蜂鳴器關掉（“Disable Beep”）

<

與3d studio max的緊密結合，專門設有3d studio max插件

    如果用戶使用的是低版本的3d studio max（5.0及以下），必須將““C:\\Program Files\\3Dconnexion\\ 3Dconnexion Plug-in for 3ds max\\3ds Version 4”中的文件拷貝到3d studio max安裝目錄下的stdplugs文件夾內，這是一個專為3dconnexion設備編寫的max插件，可以讓用戶在3d studio max中調整軌跡球的屬性、定義熱鍵以及設置控制模式。
 
    用戶可以在3ds Max的“Utilities”面板中找到“3dxstudio”一項，打開這個插件可以看到：

    單擊“Button Mapping”，打開3d studio max熱鍵配置：

    默認的鍵位已經很科學了，我又增加了“Wireframe view”和“render scene”兩個功能。

    恰當地使用阻尼系數和旋轉倍數，可以讓不同風格的美術師找到適合自己的操作感，我個人推薦使用0.7左右的旋轉倍數，這樣可以比較精確地瀏覽三維試圖或操縱物體。

建模中的應用

    在實際使用中，下面的操作是最頻繁的，另外還有“拔起”、“下壓”球體兩個操作。

    首先拿一個簡單的網格物體來展示三維軌跡球+鼠標操作的高效率使用模式：

快速調整不同位置的頂點

    這個過程中，使用鼠標進行“選擇”、“位移/旋轉”、“編輯子物體”等主動操作，使用軌跡球進行“旋轉/平移試圖”、“縮放/聚焦試圖”等輔助操作，以及配合“Ctrl+S”、“Ctrl+鼠標單擊”等鍵盤操作。

    在瀏覽一個視圖時，軌跡球允許圍繞某物體或者圍繞場景中心點（不一定在某個物體上）環繞場景，這個功能是用來區分瀏覽某個物體和瀏覽全景的。用戶可先盯住物體建模，然后回到大全景的視角。

旋轉視角（圍繞立方體）

    同樣地用戶可以使用軌跡球操縱場景中的物體，和操縱視角的功能是一樣的。

旋轉物體<

    交互的應用

    這里的交互指得是美術師以不同的模式查看三維場景并對場景作出修改的過程。3dconnexion設備上有9個功能按鍵和3個主功能鍵，分別可以定義不同的功能（在“Button mapping”中設置）。

    一個軌跡球設備為什么要配置這么多的按鍵？主要是為了避免沖突， 3d studio max用戶通常會自定義一些熱鍵輔助操作，而這些熱鍵往往會和3d studio max系統熱鍵相沖突，舉個例子：我將“Mesh smooth”設置為一個鍵盤上的組合鍵：Alt+X，但是這個組合鍵默認是“將物體變成透明”這個功能，用戶只有將沖突的功能鍵再改成別的組合鍵，但是發現又產生了新的沖突……

    現在有了3dconnexion上的擴展按鍵，就解決了這個問題。

    下面是一個簡單的切換頂點組（Vertex Group）的功能：我定義SpaceBall5000上的“2、3、4”鍵分別是三組不同的頂點組，在模型的不同位置，通過分別按這三個鍵，我就可以同時控制這三組頂點了。

分別選擇不同的頂點組

    切換顯示模式是建模過程中頻繁使用的功能，普通的操作需要用戶在“Perspective”字樣上單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單里選擇“Wireframe”或者“Smooth and Highlight”，現在用戶可以把這兩個顯示模式設置到SpaceBall5000上的兩個鍵上（我設置的是“5”“6”兩鍵）

從Wireframe到Smooth and highlight

    用戶可以將不同的按鍵配置方案保存成文件，比如建模時專用的，瀏覽場景時專用的，調角色骨骼動畫時專用的……<

    美術人員要頻繁繪制一些大幅面圖案，比如紋理或者印刷制品。這個時候即使用著30寸的液晶顯示器，也會感覺到“屏幕不夠大”，因此頻繁使用縮放、平移兩個操骶統閃嗣朗跏嬤拼蠓及傅謀匭枋侄巍hotoshop的縮放、平移操作已經簡化為鍵盤+鼠標單擊或者直接按鍵盤，有了三維軌跡球的協助，用戶更可以完全放下鍵盤，專心于繪畫之中。

軌跡球平移

    和其他三維軟件一樣，Photoshop的大部分功能都可以定義到SpaceBall5000的功能鍵上，這里我將“筆刷放大/縮小”定義為兩個鍵，就可以一邊作畫一邊隨時調整筆刷大小了（當然還有透明圖、筆刷圖案等）

 軌跡球切換筆刷<

為Windows增添靚點，讓瀏覽成為享受

    前面提到軌跡球在CG領域的強大功能，事實上軌跡球也可以操作一個普通的窗口、一個Office文檔。打開一個網頁，發現軌跡球代替了部分鼠標的功能，可以自如地滾動網頁，在word里，可以實現軌跡球控制文檔縮放、平移，尤其是在閱讀長篇文檔時軌跡球幾乎完全取代了鼠標的作用。

    3dconnexion提供了兩個Office中應用SpaceBall5000的例子，用戶可以參考。

    配合專業動畫方案，讓動畫師如虎添翼

    前文提到在3d studio max中，使用軌跡球可以控制物體，更高級一步來設想，如果這個物體牽引著一個三維角色，那么用戶就可以利用軌跡球完成許多復雜的角色動畫了！

    再這里先簡要介紹一下角色動畫的原理：

    模型師制作出逼真的三維角色模型后，動畫師就開始根據模型制作相應的“骨骼”，這些“骨骼”是隱藏在角色模型后的，就像吊線木偶身上的控制線。通過控制這些骨骼的位移、旋轉，就可以讓角色“活”起來。

    可以理解的是賦予三維角色運動的能力，需要對角色進行大量的測試，檢查其是否可以近似真實地作出復雜的動作。因此動畫師為了簡化測試的過程，會將控制骨骼的位移等功能定義到鍵盤上的某些按鍵上（這樣就不用一個個地選擇那些骨骼，然后讓湓碩熱綈聰錄痰?#8220;W、A、S、D”4個鍵控制鼻子的上下左右扭動。

    而現在，我們有了SpaceBall5000！為何不讓這個可愛小球控制角色的運動呢？

橫向旋轉控制表情

 縱向旋轉控制表情

    以上是兩個SpaceBall5000控制角色做鬼臉的例子，源文件可以從這里下載

    角色具有很多表情控制點（Facial-Rig），我分別將眼睛、面頰、眉毛、嘴唇等位置的控制點定義到手邊的按鍵上，這樣就可以隨意地切換這些控制點，在3dconnexion設置窗口中將旋轉靈敏度設置到比較低的級別（表情動畫一般幅度很小），下面分別演示控制臉的不同部位：

 切換到右眼

 切換到脖子<

    目前的個人電腦正在向小型化便攜化發展，也許不遠的未來，電腦主機只有一個軟驅大小，那時的存儲介質高達幾百TB，可以存放大量三維影像數據，任何一張靜態照片都可以從不同的角度觀看，甚至可以站在全息的空間中融入當時的情景……

    另一方面，桌面上的鍵盤鼠標統一由一個控制平臺代替，用戶所需要的就是操縱3D軌跡球和少量功能鍵，計算機的操作系統界面人性化，那時的語言識別技術已達相當高級，用戶甚至不再需要輸入任何文字。

    最值得才暢想的，就是用戶站在半球形的顯示屏前，用兩只虛擬的“鼠標”操縱屏幕上的元素……

后記：一點點經驗

    1. 軌跡球的驅動程序占一定的系統資源，所以建議安裝配置不要少于256MB內存

    2. 軌跡球的操作感覺是迎合西方人的，東方人上手會有一些不適應，可以在軌跡球的控制面板上屏蔽某些軸向。

    3. 在3d studio max中使用軌跡球之前確保場景單位大于2Grid/pixel，不然軌跡球會顯得過于靈敏。

    4. 在Office2000下使用軌跡球會出現軌跡球失去響應的情況，但是Office XP和Office2003下工作正常。

    關于這款產品，需要的朋友可以聯系北京超越思創科技有限公司。

    聯系電話：010-51665398 

 <