【導(dǎo)讀】系統(tǒng)提供所需要的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)信息。使開(kāi)發(fā)更順利的進(jìn)行。人機(jī)交互、視頻會(huì)議、醫(yī)療診斷、虛擬現(xiàn)實(shí)等方面，具有廣闊的研究和應(yīng)用前景。將繼續(xù)有研究人員投身于體感游戲制作和游戲設(shè)計(jì)之中。[3]朱強(qiáng)，莊越挺，潘云鶴,基于緊身衣的人體動(dòng)畫(huà)研究[J]，軟件學(xué)報(bào)。出開(kāi)發(fā)出一套具備良好用戶(hù)界面的、較完整的應(yīng)用軟件平臺(tái)。查閱資料，了解視頻處理和運(yùn)動(dòng)捕獲的算法。實(shí)現(xiàn)已有運(yùn)動(dòng)捕捉算法與游戲系統(tǒng)的整合。完成15k-20k字的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。當(dāng)今世界，電子游戲已經(jīng)在方方面面影響了人們的生活方式和思考方式。子游戲產(chǎn)業(yè)也以其高額的利潤(rùn)成為熱門(mén)產(chǎn)業(yè)。作和實(shí)際從事這些運(yùn)動(dòng)的動(dòng)作完全不同，這大大的破壞了游戲的真實(shí)感。玩家對(duì)真實(shí)感的需求導(dǎo)致了體感技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展。并按照預(yù)定方式，計(jì)算機(jī)對(duì)相應(yīng)動(dòng)作做出反饋。加速度傳感芯片。出結(jié)果，從而得到玩家手臂的運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)。傳感器位置固定。接在攝像頭前作出動(dòng)作，系統(tǒng)即可識(shí)別。代表系統(tǒng)有SCE公司EYETOY和微軟

　　

【正文】 大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 18 所有的 Windows 窗口程序都是從 WinMain 函數(shù)開(kāi)始的，本游戲也不例外，在WinMain 函數(shù)里所作的工作只是創(chuàng)建了 SmilyMain 類(lèi)的一個(gè)實(shí)例，并調(diào)用實(shí)例的go 函數(shù)。所以一切都將從 SmilyMain 的 go 開(kāi)始。 在 SmilyMain 的實(shí)例中，首先將創(chuàng)建一個(gè) Engine 類(lèi)的勢(shì)力，在類(lèi)設(shè)計(jì)的部分已經(jīng)說(shuō)明 Engine 類(lèi)負(fù)責(zé)引擎的初始化。可以提供的初始化參數(shù)包括窗口的名稱(chēng)、 Scene Manager 的類(lèi)型，默認(rèn)攝像機(jī)的位置和名稱(chēng)，位置、默認(rèn)視口的名稱(chēng)。提供這些參數(shù)后， Engine 將提供創(chuàng)建好的 Scene Manager、 Window 和 Ogre Root的指針，用于初始化其他類(lèi)。下面將解釋在 Engine 中所做的工作。 Engine 是啟動(dòng) Ogre 的核心，是對(duì)啟動(dòng)過(guò)程的抽象。首先通過(guò)插件的配置文件初始化 Ogre Root 對(duì)象。然后通過(guò)資 源配置文件 load 資源（資源文件的具體信息將在下一節(jié)說(shuō)明）， 接下來(lái)是創(chuàng)建窗口，創(chuàng)建窗口需要的信息可以通過(guò) Ogre自帶的配置對(duì)話框來(lái)得到，如果程序目錄里面有配置文件，也可以加載已有的配置文件來(lái)得到窗口信息。 接下來(lái)要做的是創(chuàng)建 Scene Manager 這是場(chǎng)景里面一切事物的管理器，包括要繪制的物體、攝像機(jī)等等。 Ogre 提供了不同種類(lèi)的 Scene Manager 來(lái)滿足不同天津大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 19 的需要，它們擅長(zhǎng)的場(chǎng)景各不相同，對(duì)于本游戲，由于大部分物體都在距離攝影機(jī)非常近的地方，所以選擇 Ogre::ST_INTERIOR。 下一步是創(chuàng) 建攝像機(jī)和視口，攝像機(jī)的可選項(xiàng)包括它的位置、朝向和最大及最小剪裁距離。視口連接攝像機(jī)和窗口，本游戲可以直接把視口大小設(shè)置為窗口大小。至此 Engine 類(lèi)的全部工作都已完成。 完成 Engine 類(lèi)中的初始化后， Ogre 只需要初始化一個(gè)最初顯示的場(chǎng)景和創(chuàng)建一個(gè)幀監(jiān)聽(tīng)器即可開(kāi)始渲染，這兩個(gè)工作在 Scene 類(lèi)和 Frame Listener 類(lèi)完成。 值得說(shuō)明的是在開(kāi)始渲染之前還有兩個(gè)操作，一個(gè)是加載 UI 的資源，另一個(gè)是創(chuàng)建音樂(lè)的線程。這兩點(diǎn)將在后面的章節(jié)說(shuō)明。 完成以上工作以后，游戲場(chǎng)景開(kāi)始逐幀渲染，從用戶(hù)的角度而言 ，即游戲正式開(kāi)始。 資源的加載 Ogre 的 資源是通過(guò)資源組的方式來(lái)管理的，資源組可以使用默認(rèn)的 Default也可以自己創(chuàng)建。資源的生命周期為：聲明、初始化、加載使用，釋放。每個(gè)資源都可以獨(dú)立完成這些步驟，也可以以資源組為單位完成。 在本游戲中， 資源 有 三類(lèi)： Ogre 資源，包括模型文件，材質(zhì)文件，骨骼文件，場(chǎng)景（即天空盒）。 CEGUI 資源，包括材質(zhì)文件，字體和布局等 。 用戶(hù)文件，主要是 音樂(lè)文件。 接下來(lái)將分別描述三類(lèi)資源的加載方式。 對(duì)于 Ogre 資源，首先通過(guò)資源配置文件來(lái)聲明資源的位置，上面 已經(jīng)說(shuō)明Engine 類(lèi)中有對(duì)資源配置文件的讀取操作，這個(gè)操作實(shí)際上是聲明資源和創(chuàng)建資源組的集合，由于本游戲的資源不多，所以只是用了 Default 資源組。聲明資源之后，就進(jìn)行了所有資源的初始化，著同樣是小型系統(tǒng)的加載方式。經(jīng)過(guò)初始化后，系統(tǒng)就可以通過(guò)文件名來(lái)訪問(wèn)這些資源了。 對(duì)于 CEGUI 資源， CEGUI 的設(shè)計(jì)導(dǎo)致了它需要一個(gè)渲染系統(tǒng)才能完成用戶(hù)界面的渲染，而這些渲染系統(tǒng)中巧恰好有 Ogre，所以 CEGUI 的資源同樣是通過(guò)Ogre 的資源組來(lái)組織的，它們的資源聲明位于 Engine 的初始化之后，渲染之前，初始化過(guò)程 的工作實(shí)際上是告訴 CEGUI 系統(tǒng)，它需要的資源位于 Ogre 的哪個(gè)資源組中，設(shè)置了 CEGUI 的默認(rèn)資源組之后，它就可以找到這些資源。在資源聲明的同時(shí)還順便進(jìn)行了默認(rèn)鼠標(biāo)圖形和默認(rèn)字體的設(shè)置。 用戶(hù)文件主要是音樂(lè)，因?yàn)?Ogre 的資源組中包含的主要是圖形數(shù)據(jù)，而且音樂(lè)數(shù)據(jù)的主要用戶(hù)是 Fmod，所以本游戲并沒(méi)有將音樂(lè)文件和上面的資源一起進(jìn)行管理。這些數(shù)據(jù)主要使用 File 類(lèi) 讀取文件名，然后由 Fmod 直接進(jìn)行播放。 天津大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 20 游戲流程控制 本節(jié)描述流程控制之中的一些具體功能的實(shí)現(xiàn)方式 關(guān)于按鈕的行為 按鈕接受按動(dòng)信號(hào) 是由 fl 類(lèi)和 CEGUI 庫(kù)共同完成的 上文已經(jīng)說(shuō)明， SmilyMain初始化了 FrameListener，這是一個(gè)控制幀的類(lèi)，它的 frameRenderingQueued 函數(shù)會(huì)在每一幀渲染之前被調(diào)用， cegui 通過(guò)它來(lái)獲得用戶(hù)點(diǎn)擊的坐標(biāo) 來(lái)判斷那個(gè)按鈕被點(diǎn)擊了 。 然后通過(guò)按鈕的回調(diào)函數(shù)來(lái)做出動(dòng)作 . 退出 : 在除去 Loading 之外的三個(gè)界面，都具有回調(diào)函數(shù)為 cbEcs 的按鈕，在這個(gè)回調(diào)函數(shù)中，會(huì)判斷調(diào)用者是哪個(gè) UI，如果是歌曲選擇，那么顯示一個(gè)退出菜單，包括回到游戲和退出游戲。如果是角色和場(chǎng)景選擇， 同樣會(huì)顯示一個(gè)退出菜單，包括回到游戲，退出游戲，還有回到歌曲選擇界面?；氐礁枨x擇界面會(huì)摧毀 3D 模型和 UI。然后重新繪制第一個(gè)場(chǎng)景。如果是歌曲界面，首先會(huì)停止角色動(dòng)畫(huà)的播放，然后彈出類(lèi)似的對(duì)話框，提供回到前面任意場(chǎng)景的功能，實(shí)現(xiàn)方式同樣是摧毀當(dāng)前模型和 UI，然后重繪要返回到的界面。 音樂(lè) 線程的啟動(dòng) 聲音系統(tǒng)是和主線程分離的，該線程在 SmilyMain 中創(chuàng)建 ，時(shí)間在渲染開(kāi)始之前，初始化 Framelistener 之后 ， 使用到的類(lèi)是 Sound，該類(lèi)使用 File 類(lèi)得到要播放的音樂(lè)的 文件名，把它們傳遞給 Fmod 的 API，實(shí)現(xiàn)音樂(lè)的播放和停止等操作。 音樂(lè)的試聽(tīng)和播放 當(dāng)音樂(lè)選擇界面加載完成之后，會(huì)在歌曲列表顯示所有的 歌曲的名稱(chēng)，當(dāng)用戶(hù)點(diǎn)擊其中一個(gè)歌曲的時(shí)候，系統(tǒng)不當(dāng)會(huì)高亮它，而且會(huì)開(kāi)始播放著短音樂(lè)，實(shí)現(xiàn)方式很簡(jiǎn)單，用戶(hù)點(diǎn)擊音樂(lè)的時(shí)候，記錄音樂(lè)的名稱(chēng)并把它放入到 Level 類(lèi)的一個(gè)成員變量之中，當(dāng)音樂(lè)線程發(fā)現(xiàn)該成員變量不為空時(shí)，調(diào)用 Sound 類(lèi)來(lái)播放這個(gè)音樂(lè)，期間要加上鎖來(lái)保證音樂(lè)只播放一遍而不是線程的每個(gè)循環(huán)都重新播放。 而且由于每個(gè)界面都會(huì)與音樂(lè)線程有交互，所以當(dāng)它做出行為 是會(huì)判斷當(dāng)前位于哪個(gè)界面。 玩家所選的音樂(lè)被放入到 Level 類(lèi)中之后就 可以繼續(xù)下一步了。 角色 的 選擇 位置的記錄 天津大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 21 游戲中的角色選擇是通過(guò)屏幕上角色模型的旋轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，角色選擇界面被載入之后，系統(tǒng)會(huì)通過(guò) File 類(lèi)得到 Mesh 目錄下的所有模型文件的名稱(chēng)。然后使用 Scene 類(lèi)繪制這些模型，在繪制的過(guò)程中會(huì)使用 四元數(shù)來(lái)是坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)，使模型們被放置成一個(gè)近似的圓形。繪制過(guò)程中需要記錄模型的當(dāng)前位置，和下一個(gè)模型的位置，用來(lái)為后面的模型換位做準(zhǔn)備。 由于換位操作不過(guò)是把邏輯上的模型移動(dòng)到下一個(gè)模型的 位置上，所以并不需要記錄 這個(gè)位置是屬于哪個(gè)模型的，只要按順序記錄即可。 繪制結(jié)束以后，會(huì)有一個(gè)正對(duì)屏幕的模型，把它壓入 Level 類(lèi)得 PlayerMesh和 TeacherMesh 這兩個(gè)隊(duì)列中，作為默認(rèn)選擇的模型。 動(dòng)畫(huà)的實(shí)現(xiàn) 記錄下各個(gè)模型的位置之后，當(dāng)玩家點(diǎn)擊選擇模型按鈕就可以讓各個(gè)模型的位置按照逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，在最前面的即為選擇的模型。 為了簡(jiǎn)化，移動(dòng)過(guò)程是直線，需要的參數(shù)是方向向量， 距離 和速度，在上一節(jié)已經(jīng)記錄 了起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置 ，方向向量 和距離均可 通過(guò)簡(jiǎn)單的向量計(jì)算得到，速度是 一個(gè)預(yù)定值。 這些計(jì)算在 UI 類(lèi)的按鈕回調(diào)函數(shù)中完成。 得到以上三個(gè)數(shù)據(jù)，即可把把開(kāi)始播放動(dòng)畫(huà)的信息傳遞給 FrameListener 類(lèi)，在該類(lèi)中逐幀通過(guò)方向向量來(lái)移動(dòng)模型位置，移動(dòng)的大小由速度決定，這里需要說(shuō)明的是由于游戲幀數(shù)并不固定，所以規(guī)定的是速度而不是具體的長(zhǎng)度，長(zhǎng)度由速度乘以上一幀與這一幀的間隔時(shí)間來(lái)得到，這保證了視覺(jué)上的運(yùn)動(dòng)連貫性。同時(shí)需要削減距離值，當(dāng)距離被減少到 0 或者小于 0 時(shí)，即可判斷模型已經(jīng)到達(dá)預(yù)定位置， 這時(shí)改變 Level 類(lèi)中記錄的模型數(shù)據(jù)。并更新數(shù)據(jù)窗口中模型數(shù)據(jù)的信息。 在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，還會(huì)播放走動(dòng)的動(dòng)畫(huà) ，在模型到達(dá)預(yù)定位置之后會(huì)播放一段站立姿態(tài)的動(dòng)畫(huà)，這些設(shè)計(jì)是為了使游戲的用戶(hù)體驗(yàn)更加順暢。 動(dòng)畫(huà)播放 在舞蹈界面，前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)會(huì)繪制指導(dǎo)者和玩家兩個(gè)模型，玩家模型將由運(yùn)動(dòng)捕獲系統(tǒng)來(lái)控制，而指導(dǎo)者模型是有預(yù)先定制好的舞蹈數(shù)據(jù)控制的（即 Ogre動(dòng)畫(huà)）， Ogre 動(dòng)畫(huà)被存儲(chǔ)在與模型文件（ .mesh）同名的骨骼文件中（ .skeleton），這是 Ogre 的內(nèi)置格式，所以可以很方便的進(jìn)行讀取。 骨骼文件同時(shí)包含模型的骨骼信息和骨骼動(dòng)畫(huà)信息， 而不同模型的骨骼是不能兼容的（嚴(yán)格來(lái)講是可以通過(guò)來(lái)調(diào)整來(lái)達(dá)到兼容的目的， 但是這方面的研究和本課題的方向相距較遠(yuǎn)，所以沒(méi)有采用）， 所以 在本游戲中，每一個(gè)模型都會(huì)擁有自己的骨骼文件（ .skeleton），其中包含它要播放的動(dòng)畫(huà)數(shù)據(jù)。 播放動(dòng)畫(huà)的方法很簡(jiǎn)單，在 Frame Listener 中告訴 Ogre 播放與下一幀對(duì)應(yīng)的天津大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 22 動(dòng)畫(huà)數(shù)據(jù)即可，同樣這和幀數(shù)有關(guān)，所以依然會(huì)用到兩幀之間的間隔時(shí)間 動(dòng)作數(shù)據(jù)獲取 運(yùn)動(dòng)捕獲算法概述 交互方式及數(shù)據(jù)格式 數(shù)據(jù)處理 攝像數(shù)據(jù)的獲取和展示 由于本系統(tǒng)的算法還處于研究階段，所以不能保證用戶(hù)的每 一個(gè)動(dòng)作都能完美的被識(shí)別， 所以系統(tǒng)還提供了一個(gè)額外的窗口用來(lái)顯示攝像頭實(shí)際捕獲到的數(shù)據(jù)，以幫助玩家了解自己的動(dòng)作。 該窗口的所有行為同樣是在另一線程中完成的，線程啟動(dòng)于開(kāi)始渲染之前，系統(tǒng)通過(guò) CamWindow 類(lèi)來(lái)啟動(dòng)線程， 線程中通過(guò) OpenCV 的一段公共代碼來(lái)訪問(wèn) DirectShow，并通過(guò)它來(lái)訪問(wèn)硬件。 首先創(chuàng)建 OpenCV 的窗口，然后檢測(cè)攝像頭的數(shù)量，如果沒(méi)有攝像頭就結(jié)束線程，如果存在那么選取第一個(gè)攝像頭并打開(kāi)它，設(shè)置窗口大小，然后把攝像頭采集到的數(shù)據(jù)繪制到窗口上。 游戲結(jié)束時(shí)，該線程被一并殺死。 天津大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論 文） 23 參 考文獻(xiàn) （以上，如果需要兩行的，第二行文字要位于序號(hào)的后邊，與第一行文字對(duì)齊。中文的用五號(hào)宋體，外文的用五號(hào) Times New Roman 字體。） 外文資料 天津大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 中文 譯 文 天津大學(xué) 2021屆本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 致 謝