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3D概述
許進順
2009/10/29
簡報大綱
•3D發展現況
•3D基礎介紹
•3D工具介紹
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3D發展現況
影音娛樂發展
4
Panasonic電視發展規劃
5
HD、3D擬真臨場感
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2009 CES
•2009CES
7
2009 CES
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3D發展現況
•戴眼鏡式( stereoscopic display )
–Head Mount Device(HMD)
•裸眼式( auto-stereoscopic display )
9
立體眼鏡
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3D家用產品與內容
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3D數位相機
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3D技術規格
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3D應用
•3DTV -高畫質多媒體
•工業應用-模擬製作流程
•數位學習-生態、人文、地理、建築
•醫療-手術診斷
•國防-飛行、武器操作
•商業-廣告、遊戲
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3D基礎介紹
3D基礎介紹
•3D顯示器原理
•3D圖學基礎
•點、線、多邊形
•座標轉換
•色彩、光效
•材質
•貼圖
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人眼結構與立體成像原理
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3D顯示器視差技術
18
3D影像處理晶片功能
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3D影像內容後製作
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3D Stereo Camera
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2D/3D Switchable Lenticular
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3D圖學基礎
•3D – 三維空間包含寬度、高度、深度
•3D = 2D + 透視
–利用透視圖的方式呈現三維效果
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3D效果概述
•繪製(Render)
–將3D物體的幾何(Geometry)描述轉換成螢幕上的影
像
•透視(Perspective)
–利用角度來產生立體影像的幻覺
•顏色(Color)
–在線條以外加上顏色以創造實在的物體
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3D效果概述
•燈光(Lighting)與陰影(Shadow)
–加上燈光及陰影可營造更真實的效果
•材質(Material)
–透過材質提供影像更高的真實度
•霧化(Fog)
–依觀察者的觀測距離，為物體帶來
不同程度的朦朧效果
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點、線、多邊形
•框線(Wireframe)
–在電腦繪圖中，利用一個或多個相連的點集合，然後組合成
一連串多邊形以填滿其描述的形狀
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模型轉換
•模型轉換 (Modeling Transformations)
–移動 (Translation)
–轉動 (Rotation)
–縮放 (Scaling)
–Affine transform
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座標轉換
•右手及左手座標系統，右手系統較常使用
•眼睛座標 (Eye Coordinates)
– 眼睛座標就代表觀察者所看到的場景
– X與Y軸的正向分別指向右方及上方
– Z軸的正向則是從原點指向觀察者，
負值的方向則是指向螢幕內部
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座標系統
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色彩與光效
•色彩-使用紅、綠與藍 (RGB)三原色來組成彩
色顏色
•光效
–周遭光線 (Ambient Light)
•光線來至四方，非特定位置發出的光線，
物體不管角度或視角所承受的光量都相同
–漫射光線 (Diffuse Light)
•光線來至特定的方向，但會均勻地照射在表面上
–反射光線 (Specular Light)
•跟漫射光線一樣，反射光線也具有方向性，
但他會使物體反射到某個角度上
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材質與貼圖
•材質(Material)
–環境光、反光色、自體發光、透明度
•貼圖(Texture)
–每張貼圖都是一張圖片
–可將影像貼到場景中的多邊形上
–貼圖可以大幅提升電腦繪圖的真實度
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3D物件依存性
3D Object
Mesh
Material
Texture
位置、方位角、
縮放
網面(物件的外
形)
材質
貼圖
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3D工具介紹
3D工具介紹
•Virtools DEV 4.0
–3D、2D、Audio………
–即時3D環境虛擬實境編輯軟體
–DCC 軟體格式（3ds MaxR、MayaR、XSIR、LightwaveR、
ColladaR）3D XML 檔
–Microsoft Windows 、 Apple MacOS 、Xbox 、 Sony PSP 、
3D Office 和 3D XE Players 、3D Life Player
–SDK 、VSL（Virtools Scripting Language） 、Interface
Driver 、Execution File
–Drag & Drop
–網際網路、電腦遊戲、多媒體、建築設計、互動式電視、教
育訓練、模擬與產品展示
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Virtools Features
•Physics 物理學模組
•AI 人工智慧
•Multi-users 多用戶製作
•自行撰寫的行為程式應用
•高階的面畫渲染技術（Shaders 3.0, HLSL 和
CgFX, DX 9.c 以及 OpenGL 2.0）。
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Virtools開發流程圖
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Virtools Key Components
•Virtools 包含五個關鍵元件
–以視覺化的編輯方式和流程圖的思維模式進行開發
應用的 Graphical User Interface（圖形化使用
者介面）
–用於執行互動式應用的 Behavior Engine （行為
引擎）
–用於即時繪圖的 Render Engine（繪圖引擎）
–無需 C++ 編程即可創建低階功能的 Virtools
Scripting Language（Virtools 腳本語言）
–以及用於創造自定義行為模組與應用的 SDK。
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Virtools 架構
Virtools
Application
Virtools Viewer
Virtools SDK
Virtools Library
3D Engine(Virtools or Proprietary)
• Virtools Library：提供3D即時的互動行為。
• Virtools Application：整合與製作的環境平台，就是Virtools Dev的操作環境。
• Virtools Viewer：可以執行由Application 所製作出來的內容，這裡指的是
Virtools 的 web plug-in與stand alone player。
• Virtools SDK(Software Development Kit)：允許使用者新增Virtools的功能，內
含各個行為模組的原始程式碼，供使用者參考或是修改。
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Virtools processing
•Step-1 :動態計算(Calculating Animations)
» Key 、Animation
•Step-2 :處理行為模組(Proccessing the
behaviors)
» Script 、Priority
•Step-3 :訊息傳遞處理 ( Handling the
message passing)
» Send 、Wait Message
•Step-4 :聲音 (Sound)
•Step-5 :場景著色(Rendering scene)
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Virtools 物件名詞
• Media：在Virtools中所指的media為mesh、material、texture
與sound
• 3D Entities：泛指所有的3D幾何物件，包括Frame、3D Object
、Character、Camera、Light、3D Sprite、Curve。
• 2D Frame、3D Frame：Frame可以說是最簡單的3D Entities，
本身具備位置座標、方位角度與比例大小的資料。
• 3D Object：3D Entities與3D Object從字面上很容易讓人搞混
，3D Object泛指場景中的3D物體，如車子的車門、車輪與車身
等，都屬於3D Object，而3D Entities在Virtools中只是一個
分類的名稱，3D Object就是屬於3D Entities這類的物件。
• Character：指的是場景中的角色，Virtools把Character特別
分成一類，因為有些行為模組只有character這類的3D
Entities可以使用，其他類型則無法使用。Character指的不一
定是人物，也可以是車子，任何物體都可以作為角色。
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Virtools 物件名詞
• Camera：攝影機，可以分為Free Camera與Target Camera。
• Light：燈光，在Virtools可分為三種燈光，Point、Spot與
Directional三種。
• 3D Sprite：具有3D座標位置的平面物件，可放在場景中的任一
位置。
• Curve：曲線，由3D點所連接成的線段，可做為物件移動的路徑
。
• 2D Sprite：2D物件，用於製作2D使用者界面或是3D場景中的背
景。
• Group：群組，在Virtools中，media、3D Entities、2D
Entities都可以加入群組中，加入Group的物件並不會重新複製
，只會以原物件作參考。
• Level：Level包含場景中的每一個entity，一個檔案只有一個
Level，更換Level意謂開啟一個新的檔案。
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Virtools界面
3D Layout 面板
Building Block and Virtools
Resource
Level Management and Schematic
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3D Layout 工具列基本操作
•形變工具
–Select
–Lock Selection
–Select Mode
–Select and Translate
–Select and Rotate
–Select and Scale
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3D Layout 工具列基本操作
•物件建立工具
–Create
–Create
–Create
–Create
–Create
–Create
–Create
–Create
–Create
–Create
Camera
Light
3D frame
Curve
Grid
2D frame
Material
Texture
portal
Video
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3D Layout 工具列基本操作
•場景瀏覽工具
–Camera Dolly
–Camera Field of view
–Camera Zoom
–Roll Camera
–Camera Pan
–Orbit Target/Orbit Around
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Building Block
•接口
參數輸入(pIn)
流程輸出(bOut)
流程輸入(bIn)
Behavior Building Block
參數輸出(pOut)
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Building Block
•On/off
On
Off
Switch On Key
•In/Out
In
Rotate
•Loop In/Loop Out
In
Loop In
Out
1
3
Counter
2
Out
Look Out
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Building Blocks Set
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
3D Transformation
AI
Cameras(攝影機)
Characters(角色)
Collisions(碰撞)
Controllers(控制器)
Grids(網格)
Interface(介面)
Lights(燈光)
Logics(邏輯)
Materials- Textures(材質和貼圖)
Mesh modifications(網面修改)、Narratives(作品故事相關)、
Optimizations(優化)、Particles(粒子)、 Sounds(聲音)、Shaders(著色
器)、Visuals(視覺特效)、Web(網頁)、World Environments(虛擬環境)
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Virtools 參數
參數類型
說明
Angle
Turn為圈數、Degree為度數
Boolean
Color
R、G、B、A(Alpha)表示透明
Float
Integer
Keyboard Key
Percentage
百分比
Time
(Min，S，Ms)
Vector
(X，Y，Z)
Vector 2D
(X，Y)
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常用BB
•Identity BB
–Initialize parameter
•Test BB
–Logic Comparator
•OP BB
–Operation
•Counter BB
–Counter
•Interpolator BB
–Interpolate between 2 values
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Resource
–2D Sprites：2D的平面圖片資料夾。
–3D Entities： 3D物件資料夾。
–3D Sprites：此資料夾裡的圖片可以成為2D平面圖
像，但卻可以對應3D空間。
–Behavior Graphs：此資料庫專門放置所製作的行
為指令，以便利Script時使用。
–Characters： 3D角色物件的資料夾。
–Sounds：聲音的資料夾。
–Textures：紋理材質的資料夾。
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Level Management
•Create
•Create
•Create
•Create
•Create
•Create
Place：創造地點。
Group：創造群組。
Array：創造陣列資料。
Scene：創造場景。
Workset：創造工作套件。
Script：創造Script。
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Example EVA
•3D Entity
–Character : EVA
–World : Apartment
–Animation : Run、Turn Right 、Turn Left 、Walk Back
•Script
–Collision Detection
–Camera Control
•BBs
–Set As Active Camera 、Look At
–Unlimited Control 、Keyboard Mapper
–Switch On Key 、Parameter Selector
–Object Slider
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Export to Virtools Player
•Web Plug-in
•.VMO
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Other Topics
•Character Control
•Collision handle
•Camera Interaction
•Map
•Data processing
•Particle creator
•Shadow and reflection
•Audio
•Controller
•SDK
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Information
•Book
–3D遊戲夢想家(Virtools 4.0入門實作範例)第二版
•藍海文化發行，作者:許志維
–3D VR互動設計(Virtools / 3dsMax 虛擬技術整合)
•文魁資訊發行，作者:王啓榮
•Forum
–http://www.theswapmeet-forum.com/forum/
–http://bbs.axis3d.com/
–http://www.virtools.com.cn/bbs/index.php
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