Устройство виртуального мира

Трехмерное пространство виртуального мира описывается правой системой координат, где X и Y — это оси горизонтальной плоскости, а Z указывает наверх. При экспорте 3D моделей и анимации из 3D редакторов, ось Y рассматривается как вектор прямого направления.

Положительным углам соответствует вращение вектора против часовой стрелки в системе координат: согласно правилу буравчика (или правилу правой руки), если большой палец правой руки направить в положительном направлении оси координат, то остальные пальцы руки покажут направление вращения.

Создать новый виртуальный мир можно через Меню в редакторе UnigineEditor или создав новый проект в Unigine SDK браузере — в этом случае новый мир создается автоматически.

В Unigine все объекты, которые добавлены в виртуальный мир, называются узлами и отображаются в окне Nodes редактора UnigineEditor.

Виртуальный мир может содержать как узлы, так и ссылки на узлы, хранящиеся во внешних файлах с расширением .node. Узел может ссылаться на файлы 3D моделей (*.mesh), аудио файлы (*.oga), или пути (*.path).

Узлы, которые относятся к типу "объектов" (object-related nodes) могут иметь поверхности (surfaces), назначенные физические тела (bodies) (включая формы (shapes) для определения столкновений с другими объектами, и соединения (joints) для крепления к другим объектам).

Все узлы состоят в иерархии: есть родительские узлы (parent) и дочерние (child); родительские узлы могут иметь множество дочерних узлов.

Позиция узлов, находящихся на первом уровне (не являющиеся дочерними), задается в глобальных (мировых) координатах. Позиция узлов, которые являются дочерними, задается в локальных координатах относительно родительского узла. Благодаря этому любая операция трансформации (перемещение, вращение, изменение размера) одного родительского узла повлечет за собой трансформацию всех дочерних узлов. Это позволяет передвигать всего один родительский узел, задавая ему координаты в мировом пространстве, для остальных местоположение будет рассчитано автоматически.

Базис глобальной системы координат находится в центре виртуального мира и задается автоматически. В случае с локальной системой координат, в качестве базиса берется точка привязки (pivot point) родительского узла.

Поверхность является атомарной единицей отрисовки (каждая поверхность требует свой вызов отрисовки). Поверхность может представлять собой:

• Часть 3D модели со своим материалом.
• Уровень детализации (LOD). В этом случае, поверхность является той же 3D моделью (или ее частью) в менее детализированном виде. В свойствах каждой поверхности можно определить, на каком расстоянии от камеры будет видна та или иная поверхность (чем дальше от камеры, тем менее детализирована поверхность).

Узлы и их поверхности имеют общие настройки. Узел является "корнем" для своих поверхностей.

Как говорилось выше, узлы, которые относятся к типу "объектов" могут иметь поверхности.

Число поверхностей у узла зависит от того, как была экспортирована 3D модель из 3D редактора. Число поверхностей не может быть изменено динамически при работе движка. Каждая поверхность может добавить новый вызов отрисовки для GPU.

Поверхности участвуют в отсечении невидимых частей 3D модели (когда часть 3D модели перекрывается другой 3D моделью). Также они задействованы для вычисления столкновений с физическими объектами.

При необходимости, какая-нибудь из поверхностей узла может быть отключена (в этом случае она не будет отрисована). Порядок поверхностей в иерархии может быть изменен (для этого надо просто перетащить курсором мыши поверхность в нужное место, зажав при этом клавишу ALT). Однако, остальные операции с поверхностями (удаление, добавление, изменение) в редакторе невозможны. Это связано с тем, что 3D модели с поверхностями создаются в сторонних 3D редакторах, поэтому вы должны изменить поверхности в 3D редакторе, экспортировать объект и добавить его в редактор.

На поверхности назначаются материалы и свойства, загружаемые из библиотек.

Иконки изменения материала и свойств позволяют редактировать материал. Стоит учесть, что при редактировании материалов и свойств таким способом, движок создает новый дочерний материал/свойство и хранит его в файле виртуального мира.

Материалы организованы в иерархию материалов (также как и узлы), но при этом библиотека материалов не зависит от библиотеки узлов.

Unigine содержит базовые материалы из коробки, для изменения параметров которых необходимо отнаследоваться от базового материала и создать новый. В результате наследования, новый материал будет иметь те же свойства и параметры, что и родительский материал.

Пример изменения параметров базового материала:

Куб с назначенным базовым материалом mesh_base	Куб с назначенным материалом, который был отнаследован от mesh_base

На куб, находящийся слева, назначен базовый материал mesh_base который есть в библиотеке Unigine. Куб, находящийся справа, наследует этот базовый материал, а также две текстуры (диффузную (diffuse) и текстуру нормалей (normal)). Таким же образом можно изменить любые параметры у нового материала, который был отнаследован от базового.

Почти все свойства материала (кроме шейдеров) могут быть легко изменены в редакторе UnigineEditor. В том случае, когда необходимо сильно изменить (или расширить) материал и использовать новые шейдеры, необходимо вручную создать новый материал или изменить XML файл существующего и переписать шейдеры.

При создании материала необходимо выбрать библиотеку материалов (или, в случае необходимости, ее создать). Материалы хранятся в библиотеках материалов и подключаются к виртуальному миру: данные о подключении библиотек материалов записывается в .world файл виртуального мира. Библиотеки материалов представляют собой XML файлы с расширением .mat в которых перечислены материалы. Unigine SDK содержит библиотеки материалов, которые хранятся в папке data/core/materials/default. Эта библиотеки подключены к виртуальному миру по умолчанию, поэтому нет необходимости подключать их повторно.

При добавлении библиотеки материалов через редактор UnigineEditor (в окне материалов Materials), библиотека подключится к файлу виртуального мира автоматически.

Порядок загрузки материалов имеет значение. Если библиотека материалов содержит материал, который наследуется от материала из другой библиотеки, то сначала должна быть загружена вторая библиотека, где находится родительский материал. Рассмотрим на примере: предположим, что у вас есть две библиотеки custom1.mat и custom2.mat. Так как материал F из библиотеки custom2.mat наследуется от материала C из библиотеки custom1.mat, значит сначала должна быть загружена библиотека custom1.mat.

Иерархия свойств представляет собой организованный список. Как и в случае с материалами, новые свойства могут быть созданы наследованием от существующего свойства. При этом иерархии материалов, узлов и свойств не пересекаются, то есть существуют независимо друг от друга. Каждое из свойств может быть назначено какому-либо узлу, находящемуся в сцене.

В Unigine есть 2 базовых свойства (node_base и surface_base), которые не могут быть изменены, но от них можно отнаследоваться и сделать свои собственные свойства. В созданном (отнаследованном) свойстве могут быть заданы параметры, изменение которых недоступно для базовых свойств.

При изменении параметра в родительском свойстве, все дочерние свойства автоматически поменяют свое значение данного параметра на заданное в родительском. Это позволяет быстро менять значения каких-либо параметров свойств для всех дочерних объектов разом, избавляя от рутинных операций.

Благодаря кнопкам контроля, вы можете легко создать новую библиотеку свойств, клонировать свойства, создать новое путем наследования от существующего, назначить свойство узлу в сцене.

Созданные свойства помещаются в библиотеку и библиотека подключается к виртуальному миру (данные о подключенных библиотеках записываются в .world файл виртуального мира). Библиотеки свойств представляют собой XML файлы с расширением .prop.

При добавлении новой библиотеки через редактор UnigineEditor (окно свойств Properties), ссылка на библиотеку будет добавлено в .world файл автоматически.

Unigine SDK содержит себе набор библиотек, которые находятся в папке data/core/properties. Эти библиотеки подключены к виртуальному миру по умолчанию, поэтому нет необходимости подключать их к виртуальному миру повторно.

Чтобы была возможность обнаружить столкновения, на объекты должны быть назначены тела (bodies). Тип тела указывает, как может себя вести объект с заданным телом и какими физическими свойствами он обладает. К примеру, твердые тела (rigid body) сохраняют свою форму и не деформируются, а ткани (cloth) легко деформируются и могут порваться.

Кроме назначения тела необходимо задать форму (shape). Форма определяет объем, занимаемый данным объектом и дает возможность взаимодействовать с другими объектами. В Unigine есть несколько типов форм: куб (box), сфера (sphere), капсула (capsule), цилиндр (cylinder), выпуклая оболочка (convex hull) или произвольная форма 3D модели. Форма используется для вычисления столкновения объектов.

Несколько форм могут быть соединены между собой соединениями (joints). В Unigine есть несколько типов соединений: неподвижное соединение (fixed joint), шаровое шарнирное соединение (ball joint), шарнирное соединение (hinge joint), призматическое соединение (prismatic joint), цилиндрическое соединение (cylindrical joint), подвешенный шарнир (suspension joint), колесное соединение (wheel joint), соединение для систем частиц (particles joint), соединения для путей (path joint). Соединение показывают, как формы объектов могут двигаться относительно друг друга.