弦而時習之

使用 Zigfu 的骨架功能

接續上一篇文章的介紹,這一篇文章會針對 Kinect 在遊戲類型應用上最為重要的功能「骨架」來做討論。

在 Zigfu 中,已經提供了 ZigTrackedUser.Skeleton 這個物件讓我們可以存取骨架,與前一篇文章不同的地方在於,我們會用 Zig_UpdateUser 這個方法存取骨架。

理解 Zigfu 的玩家追蹤

Zigfu 提供了三個方法讓我們可以了解玩家的狀況。

  • Zig_UserFound - 辨識到玩家的情況
  • Zig_UpdateUser - 更新玩家的情況(不一定有辨識到)
  • Zig_UserLost - 遺失玩家的情況

這三個方法都會接收到一個叫做 ZigTrackedUser 類型的物件,裡面儲存著目前被「追蹤」的玩家,以及其相關資料(如骨架資訊)

接下來,我們來看 ZigSkeleton.cs 這個檔案是如何使用 Zig_UpdateUser 來處理骨架的。

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// 略
    void Zig_UpdateUser(ZigTrackedUser user)
    {
        UpdateRoot(user.Position);
        if (user.SkeletonTracked)
        {
            foreach (ZigInputJoint joint in user.Skeleton)
            {
                if (joint.GoodPosition) UpdatePosition(joint.Id, joint.Position);
                if (joint.GoodRotation) UpdateRotation(joint.Id, joint.Rotation);
            }
        }
    }
// 略

當我們獲取 ZigTrackedUser 之後,可以用 Position 來取得玩家的位置(大致上會是一個三度空間,這個空間是 Kinect 所能偵測的範圍)

UpdateRoot(user.Position) 這段程式碼會更新場景中物件的位置,使之與玩家在現實中的位置同步。

不過,即使辨識到了「玩家」也不代表能夠辨識出「骨架」因此會做一個 SkeletonTracked 的確認,假設確定骨架正常運作的話,就將每一個骨架資料更新。

Skeleton 取出的會是一組 ZigInputJoint 類型的骨架陣列,裡面儲存著每一個關節的資料。

從這這段程式碼中,我們可以看到 GoodPositionGoodRotation 兩個檢查,用於確認單一關節是否正常。

因為官方並沒有 Unity3D 的文件,因此上述的描述多以「程式碼」與「執行結果」進行假設,推論最接近的答案。

ZigInputJoint 類型的物件至少會有這三項屬性。

  • Id - 一個 ZigJointId 列舉的值(用來表示關節)
  • Position - 關節所在的位置
  • Rotation - 關節旋轉的狀況

運用骨架資訊

這個段落,我們將透過 ZigSkeleton.cs 的一些範例,製作一個右手關節的簡易物件。 (可以視為 Blockman3rdPerson 的簡化版。)

這個階段會用三個 Sphere(球體)來代表手腕、手肘、肩膀三個關節節點,並且用骨架功能讓這三個節點追蹤玩家右手的變化。

首先,先建立一個新的場景,並且設置好 Zig 原件到場景上。 接著製作一個物件群組,並且在裡面放置三個 Sphere(球體)。

螢幕快照 2014-09-13 下午6.50.04.png

物件群組可以利用空物件來製作,為了方便辨識我製作了三種顏色的材質球放到不同的關節。 (從肩膀開始剛好是 Red > Green > Blue 的順序。)

我們一共需要兩個程式來輔助我們實作骨架的功能,一個是 TrackUser.sc 用來追蹤使用者並且分派骨架,另一個則是 SimpleSkeleton.cs 用來搜集從 Zigfu 拿到的骨架資料,更新對應的物件。

以下是 TrackUser.cs 的程式碼,解釋用註解的方式寫在裡面。

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public class TrackUser : MonoBehaviour {
	
  // 骨架物件(上面套有 SimpleSkeleton 元件的物件)
	public GameObject skeletonObject;
  // 追蹤的使用者(因為我們只要一個玩家,所以只存單筆資料)
	public ZigTrackedUser trackingUser;

	// Use this for initialization
	void Start () {
  	// 向 Zigfu 登記更新時要通知這個元件
		ZigInput.Instance.AddListener (gameObject);
	}

	void Zig_UserLost(ZigTrackedUser user)
	{
		if (user == trackingUser) { // 如果遺失的使用者是追蹤中的使用者
			trackingUser = null; // 解除追蹤使用者狀態
		}
	}
	
	void Zig_Update(ZigInput input)
	{
		if (trackingUser != null) { // 如果已經追蹤使用者
			return; // 那麼不做任何事情
		}

		foreach (ZigTrackedUser user in input.TrackedUsers.Values)
		{ // 讀取追蹤中的使用者
			trackingUser = user; // 第一個讀取到的使用者被追蹤
			trackingUser.AddListener(skeletonObject); // 將骨架物件套用到使用者上
			break;
		}
	}
}

裡面較為特別的地方是 ZigTrackedUser 也有 AddListener 這個方法。 簡單來說 ZigInput.InstanceAddListener 後,被登記的物件可以用 Zig_Update 收到訊息。 而 ZigTrackedUserAddListener 後,被登記的物件可以用 Zig_UpdateUser 收到訊息。

因此要注意,物件是否被加入到正確的 Zigfu 物件中。

螢幕快照 2014-09-13 下午9.14.51.png

之後把這個語法附加到 Zigfu(跟 Zig 元件相同的物件上)就可以了,上圖已經預先將骨架物件放進去了!

至於 SimpleSkeleton.cs 的內容如下,一樣將解釋寫在裡面。

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public class SimpleSkeleton : MonoBehaviour
{

	// 對應關節的物件
	public GameObject Hand;
	public GameObject Elbow;
	public GameObject Shoulder;

	// 縮放,基本上要照遊戲的比例尺設定
	public Vector3 Scale = new Vector3 (0.001f, 0.001f, 0.001f);

	// 更新物件坐標的處理器
	void UpdatePosition(GameObject node, Vector3 position)
	{
  	// 將物件坐標調整為正確比例
		Vector3 dest = Vector3.Scale (position, Scale);
    // 更新物件坐標(使用 Lerp 讓變化是比較平滑的)
		node.transform.localPosition = Vector3.Lerp (node.transform.localPosition, dest, Time.deltaTime * 50f);
	}

	void Zig_UpdateUser (ZigTrackedUser user)
	{
		if (user.SkeletonTracked) {

			foreach(ZigInputJoint joint in user.Skeleton) {
      	// 因為只使用三個關節,所以直接比對
				if(joint.Id == ZigJointId.RightHand) {
					UpdatePosition(Hand, joint.Position); // 透過更新坐標處理器更新
				}
				if(joint.Id == ZigJointId.RightElbow) {
					UpdatePosition(Elbow, joint.Position);
				}
				if(joint.Id == ZigJointId.RightShoulder) {
					UpdatePosition(Shoulder, joint.Position);
				}
			}
		}
	}
}

整體來說並沒有什麼特別的地方,這邊省略了旋轉的處理,詳細的做法可以參考 ZigSkeleton.cs 的內容。 比較需要注意的是,這裡使用的是 localPosition 並且沒有與物件的基礎坐標做修正。 (localPosition 會受到上層物件的位置影響)

螢幕快照 2014-09-13 下午9.24.29.png

接下來對骨架物件設定,完成後就能夠看到右手的肩膀、手肘、手腕三個關節依照 Kinect 照到的位置做出改變。 剩下的骨架控制就需要依照情況去儲存不同狀態、時間的骨架,並且做出對應的反應。

這篇文章到此告一段落,下一篇文章會是這一系列的最後一篇。 我會把 Zigfu 提供的一些輔助像是揮手、舉手這類預先設定好的工具詳細的介紹給大家,如果遊戲只需要基本的操作的話,某方面來說其實就非常夠用了!

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