非科幻大测试！三维空间内的轨迹球！

    前一段时间，我们拿到了一款来自罗技子公司3Dconnexion的SpaceBall5000轨迹球，今天我们就为大家带来了这款产品的试用报告。

    首先，让我们再次一睹这款售价高达4800元的外设的风采吧。

 快捷键

 快捷键

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    数据线从底部中央伸出，并可放在线槽中。我们还可以注意到，这款产品的底部有着通过各种认证的标志。

    这个3Dconnexion是罗技的一家子公司。

    这个产品的手托能够放在左边，也能够放在右边。

数据线的槽<

    2002年笔者有幸参观了在北京展览馆举办的“数字设备交流年会”，展会上一套昂贵的“三维轨迹球”给我留下深刻的印象。那套设备允许用户在一个三维空间内使用类似街机摇杆的操纵器控制视角或物体的位移，并可以和Alias|Wavefront Maya配合使用。

    其实具有三维轴向的鼠标器、轨迹球并不是新鲜事物，在技术上也不存在无法逾越的鸿沟，只不过往日这种设备造价昂贵，只有大型企业才有能力购买。

    早在1999年ILM（工业光魔）在《星球大战：前传I》中成功地将这种设备应用到影片生产中，极大地提高了三维美术师的工作效率和热情。这种灵巧的设备也一直受到军方的青睐。

    最近试用了3Dconnexion公司面向民用的三维轨迹球产品——SpaceBall5000。据我了解这是少数几款普通用户可以接受的三维轨迹球设备中功能最强大的。它可以和目前大部分主流三维/二维软件配合：

    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
    ……

    并且提供开放的SDK（分为Win32和MacOS两种，苹果用户的福音！），理论上可以为任何软件编写其专用驱动软件（SpaceBall5000的安装光盘上自带了一个用SDK编写的小程序：Cube3D，并提供了它的源代码，感兴趣的朋友可以参考）

    打开包装后，用户可以看到暗灰色的SpaceBall5000，其大小适中，左边有9个按键，可以用四指或小手指按到，大拇指配合食指和中指操纵轨迹球，同时可以按到右侧的三个主功能键。

    关于SpaceBall5000的操作性，POP上早有文章介绍，这里要介绍的，是其强大的功能。<

USB自适应安装，安装程序人性化

    安装过程非常简单。用户将USB线接入电脑的USB插口，系统自动监测到新设备，进而提示安装设备驱动。

    用户可以在3dconnexion 公司主页上（http://www.3dconnexion.com）下载PC平台上的最新驱动或者是其他平台（MacOS等）驱动。
 
    安装完驱动后，提示安装相应软件的插件，这里我以“Discreet 3d studio max 6.0”和“ADOBE Photoshop 7.0”为例。3dconnexion还提供了一个三维浏览器。

    安装完毕，设备蜂鸣器“毕――”地一声提示“3dconnexion设备已开启”，在系统托盘中出现3dconnexion的logo，右键单击这个Logo就可以进行详细的设置或者选择关闭设备。

    用户可以按SpaceBall5000 上的“C”键调出控制面板：

    分为：Button Mapping（用户自定义按键）
          Axis Mapping（设置和测试轴向）
          Sensitivity and Filters（灵敏度和轴向屏蔽）

    Sensitivity and Filters一项很重要，因为这款轨迹球的操纵方式十分灵活，在很多情况下用户只希望控制一个轴向（比如只控制水平旋转），这时就要用到Filters将“Rotations”中的“RX、RY”屏蔽。另外用户可以将蜂鸣器关掉（“Disable Beep”）

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与3d studio max的紧密结合，专门设有3d studio max插件

    如果用户使用的是低版本的3d studio max（5.0及以下），必须将““C:\\Program Files\\3Dconnexion\\ 3Dconnexion Plug-in for 3ds max\\3ds Version 4”中的文件拷贝到3d studio max安装目录下的stdplugs文件夹内，这是一个专为3dconnexion设备编写的max插件，可以让用户在3d studio max中调整轨迹球的属性、定义热键以及设置控制模式。
 
    用户可以在3ds Max的“Utilities”面板中找到“3dxstudio”一项，打开这个插件可以看到：

    单击“Button Mapping”，打开3d studio max热键配置：

    默认的键位已经很科学了，我又增加了“Wireframe view”和“render scene”两个功能。

    恰当地使用阻尼系数和旋转倍数，可以让不同风格的美术师找到适合自己的操作感，我个人推荐使用0.7左右的旋转倍数，这样可以比较精确地浏览三维试图或操纵物体。

建模中的应用

    在实际使用中，下面的操作是最频繁的，另外还有“拔起”、“下压”球体两个操作。

    首先拿一个简单的网格物体来展示三维轨迹球+鼠标操作的高效率使用模式：

快速调整不同位置的顶点

    这个过程中，使用鼠标进行“选择”、“位移/旋转”、“编辑子物体”等主动操作，使用轨迹球进行“旋转/平移试图”、“缩放/聚焦试图”等辅助操作，以及配合“Ctrl+S”、“Ctrl+鼠标单击”等键盘操作。

    在浏览一个视图时，轨迹球允许围绕某物体或者围绕场景中心点（不一定在某个物体上）环绕场景，这个功能是用来区分浏览某个物体和浏览全景的。用户可先盯住物体建模，然后回到大全景的视角。

旋转视角（围绕立方体）

    同样地用户可以使用轨迹球操纵场景中的物体，和操纵视角的功能是一样的。

旋转物体<

    交互的应用

    这里的交互指得是美术师以不同的模式查看三维场景并对场景作出修改的过程。3dconnexion设备上有9个功能按键和3个主功能键，分别可以定义不同的功能（在“Button mapping”中设置）。

    一个轨迹球设备为什么要配置这么多的按键？主要是为了避免冲突， 3d studio max用户通常会自定义一些热键辅助操作，而这些热键往往会和3d studio max系统热键相冲突，举个例子：我将“Mesh smooth”设置为一个键盘上的组合键：Alt+X，但是这个组合键默认是“将物体变成透明”这个功能，用户只有将冲突的功能键再改成别的组合键，但是发现又产生了新的冲突……

    现在有了3dconnexion上的扩展按键，就解决了这个问题。

    下面是一个简单的切换顶点组（Vertex Group）的功能：我定义SpaceBall5000上的“2、3、4”键分别是三组不同的顶点组，在模型的不同位置，通过分别按这三个键，我就可以同时控制这三组顶点了。

分别选择不同的顶点组

    切换显示模式是建模过程中频繁使用的功能，普通的操作需要用户在“Perspective”字样上单击鼠标右键，在弹出的菜单里选择“Wireframe”或者“Smooth and Highlight”，现在用户可以把这两个显示模式设置到SpaceBall5000上的两个键上（我设置的是“5”“6”两键）

从Wireframe到Smooth and highlight

    用户可以将不同的按键配置方案保存成文件，比如建模时专用的，浏览场景时专用的，调角色骨骼动画时专用的……<

    美术人员要频繁绘制一些大幅面图案，比如纹理或者印刷制品。这个时候即使用着30寸的液晶显示器，也会感觉到“屏幕不够大”，因此频繁使用缩放、平移两个操骶统闪嗣朗跏嬷拼蠓及傅谋匦枋侄巍hotoshop的缩放、平移操作已经简化为键盘+鼠标单击或者直接按键盘，有了三维轨迹球的协助，用户更可以完全放下键盘，专心于绘画之中。

轨迹球平移

    和其他三维软件一样，Photoshop的大部分功能都可以定义到SpaceBall5000的功能键上，这里我将“笔刷放大/缩小”定义为两个键，就可以一边作画一边随时调整笔刷大小了（当然还有透明图、笔刷图案等）

 轨迹球切换笔刷<

为Windows增添靓点，让浏览成为享受

    前面提到轨迹球在CG领域的强大功能，事实上轨迹球也可以操作一个普通的窗口、一个Office文档。打开一个网页，发现轨迹球代替了部分鼠标的功能，可以自如地滚动网页，在word里，可以实现轨迹球控制文档缩放、平移，尤其是在阅读长篇文档时轨迹球几乎完全取代了鼠标的作用。

    3dconnexion提供了两个Office中应用SpaceBall5000的例子，用户可以参考。

    配合专业动画方案，让动画师如虎添翼

    前文提到在3d studio max中，使用轨迹球可以控制物体，更高级一步来设想，如果这个物体牵引着一个三维角色，那么用户就可以利用轨迹球完成许多复杂的角色动画了！

    再这里先简要介绍一下角色动画的原理：

    模型师制作出逼真的三维角色模型后，动画师就开始根据模型制作相应的“骨骼”，这些“骨骼”是隐藏在角色模型后的，就像吊线木偶身上的控制线。通过控制这些骨骼的位移、旋转，就可以让角色“活”起来。

    可以理解的是赋予三维角色运动的能力，需要对角色进行大量的测试，检查其是否可以近似真实地作出复杂的动作。因此动画师为了简化测试的过程，会将控制骨骼的位移等功能定义到键盘上的某些按键上（这样就不用一个个地选择那些骨骼，然后让湓硕热绨聪录痰?#8220;W、A、S、D”4个键控制鼻子的上下左右扭动。

    而现在，我们有了SpaceBall5000！为何不让这个可爱小球控制角色的运动呢？

横向旋转控制表情

 纵向旋转控制表情

    以上是两个SpaceBall5000控制角色做鬼脸的例子，源文件可以从这里下载

    角色具有很多表情控制点（Facial-Rig），我分别将眼睛、面颊、眉毛、嘴唇等位置的控制点定义到手边的按键上，这样就可以随意地切换这些控制点，在3dconnexion设置窗口中将旋转灵敏度设置到比较低的级别（表情动画一般幅度很小），下面分别演示控制脸的不同部位：

 切换到右眼

 切换到脖子<

    目前的个人电脑正在向小型化便携化发展，也许不远的未来，电脑主机只有一个软驱大小，那时的存储介质高达几百TB，可以存放大量三维影像数据，任何一张静态照片都可以从不同的角度观看，甚至可以站在全息的空间中融入当时的情景……

    另一方面，桌面上的键盘鼠标统一由一个控制平台代替，用户所需要的就是操纵3D轨迹球和少量功能键，计算机的操作系统界面人性化，那时的语言识别技术已达相当高级，用户甚至不再需要输入任何文字。

    最值得才畅想的，就是用户站在半球形的显示屏前，用两只虚拟的“鼠标”操纵屏幕上的元素……

后记：一点点经验

    1. 轨迹球的驱动程序占一定的系统资源，所以建议安装配置不要少于256MB内存

    2. 轨迹球的操作感觉是迎合西方人的，东方人上手会有一些不适应，可以在轨迹球的控制面板上屏蔽某些轴向。

    3. 在3d studio max中使用轨迹球之前确保场景单位大于2Grid/pixel，不然轨迹球会显得过于灵敏。

    4. 在Office2000下使用轨迹球会出现轨迹球失去响应的情况，但是Office XP和Office2003下工作正常。

    关于这款产品，需要的朋友可以联系北京超越思创科技有限公司。

    联系电话：010-51665398 

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