非科幻大測(cè)試！三維空間內(nèi)的軌跡球！
前一段時(shí)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?guī)砹诉@款產(chǎn)品的試用報(bào)告。
首先，讓我們?cè)俅我欢眠@款售價(jià)高達(dá)4800元的外設(shè)的風(fēng)采吧。
快捷鍵
快捷鍵
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數(shù)據(jù)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(chǎn)品的底部有著通過各種認(rèn)證的標(biāo)志。
這個(gè)3Dconnexion是羅技的一家子公司。
這個(gè)產(chǎn)品的手托能夠放在左邊，也能夠放在右邊。
數(shù)據(jù)線的槽<
2002年筆者有幸參觀了在北京展覽館舉辦的“數(shù)字設(shè)備交流年會(huì)”，展會(huì)上一套昂貴的“三維軌跡球”給我留下深刻的印象。那套設(shè)備允許用戶在一個(gè)三維空間內(nèi)使用類似街機(jī)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(shí)具有三維軸向的鼠標(biāo)器、軌跡球并不是新鮮事物，在技術(shù)上也不存在無法逾越的鴻溝，只不過往日這種設(shè)備造價(jià)昂貴，只有大型企業(yè)才有能力購買。
早在1999年ILM（工業(yè)光魔）在《星球大戰(zhàn)：前傳I》中成功地將這種設(shè)備應(yīng)用到影片生產(chǎn)中，極大地提高了三維美術(shù)師的工作效率和熱情。這種靈巧的設(shè)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(chǎn)品——SpaceBall5000。據(jù)我了解這是少數(shù)幾款普通用戶可以接受的三維軌跡球設(shè)備中功能最強(qiáng)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(qū)動(dòng)軟件（SpaceBall5000的安裝光盤上自帶了一個(gè)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(gè)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(shí)可以按到右側(cè)的三個(gè)主功能鍵。
關(guān)于SpaceBall5000的操作性，POP上早有文章介紹，這里要介紹的，是其強(qiáng)大的功能。<
USB自適應(yīng)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(tǒng)自動(dòng)監(jiān)測(cè)到新設(shè)備，進(jìn)而提示安裝設(shè)備驅(qū)動(dòng)。
用戶可以在3dconnexion 公司主頁上（http://www.3dconnexion.com）下載PC平臺(tái)上的最新驅(qū)動(dòng)或者是其他平臺(tái)（MacOS等）驅(qū)動(dòng)。
安裝完驅(qū)動(dòng)后，提示安裝相應(yīng)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(gè)三維瀏覽器。
安裝完畢，設(shè)備蜂鳴器“畢――”地一聲提示“3dconnexion設(shè)備已開啟”，在系統(tǒng)托盤中出現(xiàn)3dconnexion的logo，右鍵單擊這個(gè)Logo就可以進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置或者選擇關(guān)閉設(shè)備。
用戶可以按SpaceBall5000 上的“C”鍵調(diào)出控制面板：
分為：Button Mapping（用戶自定義按鍵）
Axis Mapping（設(shè)置和測(cè)試軸向）
Sensitivity and Filters（靈敏度和軸向屏蔽）
Sensitivity and Filters一項(xiàng)很重要，因?yàn)檫@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(gè)軸向（比如只控制水平旋轉(zhuǎn)），這時(shí)就要用到Filters將“Rotations”中的“RX、RY”屏蔽。另外用戶可以將蜂鳴器關(guān)掉（“Disable Beep”）
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與3d studio max的緊密結(jié)合，專門設(shè)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(nèi)，這是一個(gè)專為3dconnexion設(shè)備編寫的max插件，可以讓用戶在3d studio max中調(diào)整軌跡球的屬性、定義熱鍵以及設(shè)置控制模式。
用戶可以在3ds Max的“Utilities”面板中找到“3dxstudio”一項(xiàng)，打開這個(gè)插件可以看到：
單擊“Button Mapping”，打開3d studio max熱鍵配置：
默認(rèn)的鍵位已經(jīng)很科學(xué)了，我又增加了“Wireframe view”和“render scene”兩個(gè)功能。
恰當(dāng)?shù)厥褂米枘嵯禂?shù)和旋轉(zhuǎn)倍數(shù)，可以讓不同風(fēng)格的美術(shù)師找到適合自己的操作感，我個(gè)人推薦使用0.7左右的旋轉(zhuǎn)倍數(shù)，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(yīng)用
在實(shí)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(gè)操作。
首先拿一個(gè)簡單的網(wǎng)格物體來展示三維軌跡球+鼠標(biāo)操作的高效率使用模式：
快速調(diào)整不同位置的頂點(diǎn)
這個(gè)過程中，使用鼠標(biāo)進(jìn)行“選擇”、“位移/旋轉(zhuǎn)”、“編輯子物體”等主動(dòng)操作，使用軌跡球進(jìn)行“旋轉(zhuǎn)/平移試圖”、“縮放/聚焦試圖”等輔助操作，以及配合“Ctrl+S”、“Ctrl+鼠標(biāo)單擊”等鍵盤操作。
在瀏覽一個(gè)視圖時(shí)，軌跡球允許圍繞某物體或者圍繞場(chǎng)景中心點(diǎn)（不一定在某個(gè)物體上）環(huán)繞場(chǎng)景，這個(gè)功能是用來區(qū)分瀏覽某個(gè)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(zhuǎn)視角（圍繞立方體）
同樣地用戶可以使用軌跡球操縱場(chǎng)景中的物體，和操縱視角的功能是一樣的。
旋轉(zhuǎn)物體<
交互的應(yīng)用
這里的交互指得是美術(shù)師以不同的模式查看三維場(chǎng)景并對(duì)場(chǎng)景作出修改的過程。3dconnexion設(shè)備上有9個(gè)功能按鍵和3個(gè)主功能鍵，分別可以定義不同的功能（在“Button mapping”中設(shè)置）。
一個(gè)軌跡球設(shè)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(huì)自定義一些熱鍵輔助操作，而這些熱鍵往往會(huì)和3d studio max系統(tǒng)熱鍵相沖突，舉個(gè)例子：我將“Mesh smooth”設(shè)置為一個(gè)鍵盤上的組合鍵：Alt+X，但是這個(gè)組合鍵默認(rèn)是“將物體變成透明”這個(gè)功能，用戶只有將沖突的功能鍵再改成別的組合鍵，但是發(fā)現(xiàn)又產(chǎn)生了新的沖突……
現(xiàn)在有了3dconnexion上的擴(kuò)展按鍵，就解決了這個(gè)問題。
下面是一個(gè)簡單的切換頂點(diǎn)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(diǎn)組，在模型的不同位置，通過分別按這三個(gè)鍵，我就可以同時(shí)控制這三組頂點(diǎn)了。
分別選擇不同的頂點(diǎn)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(biāo)右鍵，在彈出的菜單里選擇“Wireframe”或者“Smooth and Highlight”，現(xiàn)在用戶可以把這兩個(gè)顯示模式設(shè)置到SpaceBall5000上的兩個(gè)鍵上（我設(shè)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(shí)專用的，瀏覽場(chǎng)景時(shí)專用的，調(diào)角色骨骼動(dòng)畫時(shí)專用的……<
美術(shù)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(gè)時(shí)候即使用著30寸的液晶顯示器，也會(huì)感覺到“屏幕不夠大”，因此頻繁使用縮放、平移兩個(gè)操骶統(tǒng)閃嗣朗跏嬤拼蠓及傅謀匭枋侄?。Photoshop的縮放、平移操作已經(jīng)簡化為鍵盤+鼠標(biāo)單擊或者直接按鍵盤，有了三維軌跡球的協(xié)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(gè)鍵，就可以一邊作畫一邊隨時(shí)調(diào)整筆刷大小了（當(dāng)然還有透明圖、筆刷圖案等）
軌跡球切換筆刷<
為Windows增添靚點(diǎn)，讓瀏覽成為享受
前面提到軌跡球在CG領(lǐng)域的強(qiáng)大功能，事實(shí)上軌跡球也可以操作一個(gè)普通的窗口、一個(gè)Office文檔。打開一個(gè)網(wǎng)頁，發(fā)現(xiàn)軌跡球代替了部分鼠標(biāo)的功能，可以自如地滾動(dòng)網(wǎng)頁，在word里，可以實(shí)現(xiàn)軌跡球控制文檔縮放、平移，尤其是在閱讀長篇文檔時(shí)軌跡球幾乎完全取代了鼠標(biāo)的作用。
3dconnexion提供了兩個(gè)Office中應(yīng)用SpaceBall5000的例子，用戶可以參考。
配合專業(yè)動(dòng)畫方案，讓動(dòng)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(jí)一步來設(shè)想，如果這個(gè)物體牽引著一個(gè)三維角色，那么用戶就可以利用軌跡球完成許多復(fù)雜的角色動(dòng)畫了！
再這里先簡要介紹一下角色動(dòng)畫的原理：
模型師制作出逼真的三維角色模型后，動(dòng)畫師就開始根據(jù)模型制作相應(yīng)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(zhuǎn)，就可以讓角色“活”起來。
可以理解的是賦予三維角色運(yùn)動(dòng)的能力，需要對(duì)角色進(jìn)行大量的測(cè)試，檢查其是否可以近似真實(shí)地作出復(fù)雜的動(dòng)作。因此動(dòng)畫師為了簡化測(cè)試的過程，會(huì)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(gè)個(gè)地選擇那些骨骼，然后讓湓碩?，睙峤惵斾淈盘?#8220;W、A、S、D”4個(gè)鍵控制鼻子的上下左右扭動(dòng)。
而現(xiàn)在，我們有了SpaceBall5000！為何不讓這個(gè)可愛小球控制角色的運(yùn)動(dòng)呢？
橫向旋轉(zhuǎn)控制表情
縱向旋轉(zhuǎn)控制表情
以上是兩個(gè)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(diǎn)（Facial-Rig），我分別將眼睛、面頰、眉毛、嘴唇等位置的控制點(diǎn)定義到手邊的按鍵上，這樣就可以隨意地切換這些控制點(diǎn)，在3dconnexion設(shè)置窗口中將旋轉(zhuǎn)靈敏度設(shè)置到比較低的級(jí)別（表情動(dòng)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(gè)人電腦正在向小型化便攜化發(fā)展，也許不遠(yuǎn)的未來，電腦主機(jī)只有一個(gè)軟驅(qū)大小，那時(shí)的存儲(chǔ)介質(zhì)高達(dá)幾百TB，可以存放大量三維影像數(shù)據(jù)，任何一張靜態(tài)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(dāng)時(shí)的情景……
另一方面，桌面上的鍵盤鼠標(biāo)統(tǒng)一由一個(gè)控制平臺(tái)代替，用戶所需要的就是操縱3D軌跡球和少量功能鍵，計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)界面人性化，那時(shí)的語言識(shí)別技術(shù)已達(dá)相當(dāng)高級(jí)，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(biāo)”操縱屏幕上的元素……
后記：一點(diǎn)點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)
1. 軌跡球的驅(qū)動(dòng)程序占一定的系統(tǒng)資源，所以建議安裝配置不要少于256MB內(nèi)存
2. 軌跡球的操作感覺是迎合西方人的，東方人上手會(huì)有一些不適應(yīng)，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(chǎng)景單位大于2Grid/pixel，不然軌跡球會(huì)顯得過于靈敏。
4. 在Office2000下使用軌跡球會(huì)出現(xiàn)軌跡球失去響應(yīng)的情況，但是Office XP和Office2003下工作正常。
關(guān)于這款產(chǎn)品，需要的朋友可以聯(lián)系北京超越思創(chuàng)科技有限公司。
聯(lián)系電話：010-51665398
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