Virtools元素、类和面向对象设计

无意中发现了在某个不存在的网站( https://sites.google.com )上，还存有09年写的一些半成品教材，下面这篇文章就是其中一部分。

概述

Virtools将元素（Element）组织至类（Class）中。元素包括你导进Virtools的媒体(模型、声音、纹理等)，也包括你在Virtools中创建的物体(例如曲线、位置、场景等)和数据（如参数、属性和脚本）。

这章的基本主题是关于Virtools类层级（class hierarchy）的行为对象分支，包括：

• Virtools如何进行媒体（media）分类。
  举例来说，在Virtools中有Light类，该对象包含所有Light的属性。每个灯光是Light的一个实例，而且具有如颜色和范围的特性。
• 某些操作为什么只可能出现在特定元素(类)上。
  举例来说，为什么Character才能使用字符动画。
• 某些操作为什么可以出现在所有元素上。
  举例来说，所有的元素都能被激活(activated)或解除激活(deactivated)。

这章介绍的Virtools类层次的分支结构，对大多数使用者足够了。当然，你还能在Virtools的SDK中找到类层级结构的完整描述。

面向对象设计

Virtools采用面向对象的方法来构建作品(一个CMO文件)。即,每个元素都是一种唯一的类型，其各种特性由类的定义来描述。元素由行为（BB）中以及参数操作符（paramOps）的方法控制。Virtools中的类叫做CKClass。

**图1-1** Virtools类层级结构中的行为对象分支

例如Virtools中有一个类叫做CKCharacter，只有CKCharacter能用于专为角色设计的特定行为（例如Character Controller BB）。

Virtools的面向对象的特性意味着你导入到Virtools中的任何事物（以模型、声音等形式出现的元素）都是CKClass的一个实例。同样，你在Virtools中创建的任何事物（从摄像机Camera到阵列Array）也都属于CKClass。图1-1说明了Virtools类层级结构中的行为对象分支。

继承

使用类层级结构的一个优点是继承原则。也就是说，任何元素都有它自己独一无二的特性，及继承自它父类的特性。

例如，类CKLight继承自：

• CK3Dentity，CK3Dentity继承自CKRenderObject
• CKRenderObject继承自
• CKBeObject

所以，灯光具有只能应用至CKLight类对象的特性，就像：

• 灯光类型（点、方向等）
• 灯光颜色（白色、红色等）和
• 灯光的照射范围

这些特性可以通过Light的“Setup”（创作模式下）或“行为BB”（运行时，如播放模式）进行改变。

其次，灯光是一种三维实体（3D Entity），意味它继承了3D Entity在三维空间内的位置、方位等特性。就因为灯光是一个三维实体，所以能够应用到三维实体上的任何行为也能应用到灯光上。

第三，灯光是一种渲染对象（Render Object），意味着它能够被渲染（能够在回放中被看到）。就因为灯光是渲染对象，所有能应用到渲染对象上的任何行为也能应用到一个灯光上。

最后，灯光还是一种行为对象（Behavioral Object），也就意味着它能被附加行为（有些Virtools类，如一些只能存储内部数据的类，就不能被附加行为）。就因为灯光是行为对象，所以任何能应用到行为对象的行为也能应用到灯光上。

特殊化

Virtools对行为提供了特殊化（Specialization）处理，某些行为针对特定任务（也就是多态性）进行了优化处理。例如，移动3D Frame可以比移动Character更容易，所以移动3D Frame的行为被优化为了更简单的任务。

优化过的行为减少了给定任务的计算时间，从而在可接受的渲染质量前提下，达到了使作品更小、对用户的输入反应更快的效果。

聚合

Virtools支持聚合（Aggregation）-二个元素之间的一种逻辑关系，一个元素是另一个元素的一部分，但二者都是截然不同的。

如图1-2所示的3D Object Setup界面，可以看到有一个Object Meshes的纵栏。虽然在同一时刻只有一个Mesh能被激活，但是一个3D对象可以拥有好几个Mesh。

**图1-2** 3D Object Setup的网格设置栏

图1-3是网格设置，可以看到有一个Materials Used栏。一个网格可以有几个材质，它们中的几个可在同一时刻被激活。

**图1-3** Mesh Setup的材质栏

图1-4是材质设置，你会看到一个Texture标签。一个材质只能有一种纹理。

**图1-4** Material Setup的纹理栏

所以说，3D Entity元素（不管它是物体还是角色等）之间有关联，但每个元素都保持着独立性。在上述的例子中，纹理是材质的一部分，材质是网格的一部分，网格是3D物体的一部分。

因为每个元素都保持独立性，所以每个元素的特性（例子中的物体网格、材质、纹理）都能够被快速、简单地更改。事实上，所有的元素都能与另一个兼容元素进行交换。

例如，你可以改变一个3D物体的网格、材质或者纹理—或者它们的任意组合，而不改变3D物体存在的现实。

注意：如果改变一个角色的网格，那么很可能你的动画就不会象预期的那样工作了。

运行时聚合、场景层次

场景是元素的集合，通常在运行时被激活。场景内的元素被组织到一个场景层次中。在运行时，元素之间可以通过Set Parent和Add Child（两者都在3DTransformations/Basic中）建立关系。运行时聚合允许你在任意3D实体集之间建立关联，典型的是简化3D实体集的应用。

例如，用Set Parent和Add Child，你可以建立一部汽车的3D实体层次：有门、车身、轮子，尽管用建模软件实现更简单。一旦层次关系被确定，汽车的变化会自动改变汽车相应的子物体：门、车身、轮子。

注意：Set Parent和Add Child只能在场景（scene）层次中建立关联而不能在CKClass层次中建立。在Set Parent或者Add Child被激活前，如果设置了元素的初始状态，通过按Reset IC按钮，到时建立的关系就可以被删除。

共享元素

由于Virtools支持聚合，所以允许在你的整个作品中共享例如像声音、动画、网格、材质和纹理等这样的元素。

例如两个椅子能共享相同的网格、材质和纹理，所以二把椅子看起来一样，但有不同的名字。然而，二把椅子也可以有相同的网格、不同的材质和纹理，那样二把椅子将会有相同的形状，但看起来不一样。

共享元素能够极大地减少文件尺寸，减轻CPU和显卡的工作量。在作品中减少元素的数量也能使开发作品更容易。

联合

联合允许Virtools在CKClass层次内，在两个没有被直接指定父 - 子关系的元素之间建立一个逻辑关系。通过联合，一个对象可以和另一个明显不一样的对象建立沟通渠道。

例如一个角色经常用一组3D物体联合实现碰撞检查、管理和阻碍的目的。