# Virtual Performer 軟體使用手冊
[TOC]

## 1. 簡介
### 1.1 目標
自從元宇宙興起，虛擬替身的概念更加普及於大眾。以虛擬形象上傳影片或直播的創作者，比如說虛擬 YouTuber (Virtual YouTuber, VTuber) 亦是方興未艾。然而，以虛擬形象為主的音樂直播卻仍面臨以下幾個問題：

1. 動作捕捉設備過於昂貴
2. 動作捕捉系統過於複雜
3. 演奏動作不夠精準

基於以上幾個原因，使得演奏類與音樂類的創作者想要踏入虛擬直播領域的門檻相對較高。

因此，本產品將提供音樂創作者在毋需購買和穿戴繁重動作捕捉設備的情況下，產生快速且準確的演奏動畫。使用者只需要在數位音樂工作站中播放音樂，或是透過 MIDI 樂器演奏，就能即時的在不同景色之間穿梭演奏的動畫。期望在解決上述問題的同時，除了能幫助音樂創作者快速的做出音樂影片 (Music Video, MV)，也能在直播中幫助 VTuber 帶給觀眾更精彩的表演！

### 1.2 內建軟體

| 名稱 | 性質 | 說明 |
|---|---|---|
| **Virtual Performer** | Standalone App | 即時動畫程式 |
| **Animator** | VST Plugin | 掛載於數位音樂工作站(DAW)的插件，可以以 MIDI 訊號用來控制 **Virtual Performer** 中虛擬演出者的動作 |
| **OrchestraVST** | VSTi Plugin | 虛擬管弦樂團音源 |

### 1.3 系統需求

| 項目 | 內容 |
|---|---|
| **作業系統** | **Windows**<br /><ul><li>Windows 10/11 (64 bit)</li></ul><br />**macOS** <br /><ul><li>macOS 12 (Monterey)</li><li>macOS 11 (Big Sur)</li></ul> |
| **RAM** | 8 GB 的 RAM (建議使用 16GB) |
| **硬碟** | 請保留 3GB 以上的磁碟空間進行安裝 |
| **螢幕解析度** | 1920 x 1080 顯示器 |
| **GPU** | 建議具備獨立顯示卡 |
| **數位音樂工作站**(DAW) | [Reaper 6](https://www.reaper.fm) |
## 2. 安裝指南
### 2.1 安裝主要程式
主要的三個程式 (Virtual Performer, Animator, OrchestraVST) 被包在一個 package 檔案中，以下我們會說明如何在不同系統上進行安裝。

#### 2.1.1 在 macOS 上進行安裝
1. 下載 `VirtualPerformer.dmg` 之映像檔 [[點我下載]](https://drive.google.com/file/d/18Wl7PHqwSII9niGnlvkJ2Z52opOMXXJn/view?usp=sharing)
2. 完成下載後將其開啟，會看到如以下視窗^註1

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| **圖 2.1** VirtualPerformer 映像檔示意圖 |

> *註1: v0.3.1 版後，Animator 亦包含於映像檔中*

3. 點擊 `VirtualPerformer.pkg` 檔進行安裝
4. 依序點擊完成安裝

| **圖 2.2** 安裝 VirtualPerformer 流程圖 | |
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|  | 點擊 continue |
|  | 點擊 `Install` 直接安裝 <br /> 或 點擊 `Customize` ^備註1 選擇安裝項目 |
|  | 完成安裝 |

> *備註1 : 若您有自備的音源，OrchestraVST 非必要安裝。關於 OrchestraVST 詳細安裝與說明，請參考* [*弦樂虛擬音源功能教學*](https://hackmd.io/knvb4J9bRlqEw36sltxiPQ#%E5%BC%A6%E6%A8%82%E8%99%9B%E6%93%AC%E9%9F%B3%E6%BA%90%E5%8A%9F%E8%83%BD%E6%95%99%E5%AD%B8)

### 2.2 安裝數位工作站
> 在這份手冊中，我們將以 Reaper 這個數位工作站作為說明。若您有有其他數位工作站，亦可使用其他工作站作為音源介面 (見 **章節2.3** )

1. 前往 [Reaper](https://www.reaper.fm) 官網，點擊下載軟體
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| **圖 2.3** Reaper 官網示意圖 |
2. 在完成 **步驟1.** 後跳轉的頁面選擇相對應的作業系統

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| **圖 2.4** Reaper 下載頁面示意圖 |
3. 點擊下載的軟體
4. 依照指示進行安裝

### 2.3 音源端設定與配置
想要透過數位工作站 (DAW) 控制 Virtual Performer 中的演出者，我們需要對 **章節 2.1** 中安裝好的 DAW 進行以下的設定。設定的內容包括以下幾個主要步驟，在此章節中我們也會針對這幾個步驟逐一進行更詳細的描述。

1. 創建音軌
2. 掛載 Animator
3. 掛載音源
4. 設定 MIDI 訊號路徑 (Routing)

#### 2.3.1 創建音軌
1. 開啟 Reaper 數位工作站。若沒有先前已經開啟的專案，您所看到的畫面會如下圖 2.5 所示。

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| **圖 2.5** Reaper 開啟畫面示意圖 |
2. 在左側音軌區按下滑鼠次要鍵（一般情況為右鍵），選擇插入新的音軌 (Insert new track)。

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| **圖 2.6** 插入新音軌示意圖 |
3. 完成後，在左側的音軌區，會出現一個空白的音軌 (見 **圖 2.7**)。若您沒有看到如下圖的畫面，請回到 **步驟2.** 重新操作。

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| **圖 2.7** 空白音軌示意圖 |
#### 2.3.2 掛載 Animator
> 若您尚未完成 **Animator** 的安裝 (**章節 2.1**)，以及創建完成音軌 (**章節 2.3.1**)，請回到該章節操作。

1. 點擊音軌左側 `FX` 字樣的按鈕

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| **圖 2.8** `FX` 按鈕示意圖 |
2. 點擊後，將會跳出帶有 `Add FX to Track` 標題的視窗
3. 找到 Animator VST3 的插件並點擊將其加入 (`Add`) 音軌中。若您有較多掛載的插件，您可以使用 Filter 快速找到 Animator 這個插件 (如 **圖 2.9** 所示)

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| **圖 2.9** 篩選尋找插件示意圖 |

4. 成功加入後，您會看到如 **圖 2.10** 所示之畫面。若無，請回到 **步驟1.** 重新操作。

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| **圖 2.10** 成功掛載 Animator 示意圖 |

#### 2.3.3 掛載音源
> 我們會使用 **章節 2.1** 提供的虛擬樂團音源 (OrchestraVST) 進行說明，若您尚未安裝，請參考 **章節 2.1** 進行安裝。
> 您可不使用 OrchestraVST 作為音源，並以自己的 合成器/VSTi 取代

1. 在 `FX` 視窗中按下 `Add` 新增新的 VSTi 插件 (請參考 **圖 2.10**)
2. 同 **章節 2.3.2/步驟 3.** 所示，找到 OrchestraVST 的 VSTi 插件
3. 加入 OrchestraVST 並將其放置在 Animator 插件的後面 (如 **圖 2.11** 所示)

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| **圖 2.11** 插件掛載示意圖 |

#### 2.3.4 設定 MIDI 訊號路徑
接下來我們要分別設定動畫控制器 (Animator) 與虛擬樂團音源 (OrchestraVST) 這兩個 VST、VSTi 插件 MIDI 的輸入與輸出路徑。我們要將 Animator 的輸入設定為 MIDI Bus 1，並將輸出設定為 MIDI Bus 2。另外，將虛擬樂團音源的輸入設定為 MIDI Bus 2。

1. 在 `FX` 視窗中選擇 Animator
2. 按下右上角標示 `MIDI` 的按鈕 (如 **圖 2.12** 所示)

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| **圖 2.12** Animator 之 MIDI 路徑示意圖 |

3. 在 MIDI input 中，將輸入設定為 MIDI Bus 1 (如 **圖 2.13** 所示)

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| **圖 2.13** MIDI 路徑設定示意圖 |

4. 在 MIDI output 中，將輸出設定為 MIDI Bus 2
5. 同理 **步驟 3, 4** 設定的 Animator，將 OrchestraVST 的 MIDI input 設為 MIDI Bus 2

## 3. 功能介紹
### 3.1 角色場景設定
在演奏者與場景設定頁面中，使用者可以針對演出角色、演出樂器以及演出場景進行設定與預覽。

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| **圖 3.1** 角色場景設定介面示意圖 |

### 3.2 拍攝鏡位設定
在拍攝鏡位設定介面 (**圖 3.2**) 中，使用者可以自行決定演出鏡位的數量、時間與鏡頭移動的軌跡等細節。使用者可以藉由預覽的方式來確認畫面的呈現。

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| **圖 3.2** 拍攝鏡位設定頁面示意圖 |

拍攝鏡位設定介面主要分成四個區域 (**圖 3.3**)，由上而下分別是狀態列、預覽區、設定面板與時間軸。(詳細使用說明請參考 )

| **圖 3.3** 拍攝鏡位設定介面分區簡介 | |
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|  | **狀態列** |
|  | **預覽區** |
|  | **設定面板** |
|  | **時間軸** |

### 3.3 即時演奏生成
當您調整完角色場景與鏡位的設定後，即可進入演奏模式 (**圖 3.4**)。在演奏模式下，虛擬樂手將接收來自數位音樂工作站所演奏內容，並在自行設定的場景與鏡位下進行演奏。關於生成即時演奏的相關設定細節，請參考 **第四章 操作指南** 與 **第五章 進階操作指南**。

|  |  |
|---|---|
| (左) Virtual Performer 接收演奏內容產生演奏 | (右) DAW 播放音樂控制左側的 Virtual Performer |
| **圖 3.4** 演奏模式示意圖 | |

## 4. 操作指南
### 4.1 主選單
點擊 **Virtual Performer** 的應用程式後，您會看到如 **圖 4.1** 所示的主選單畫面。在此主選單下有三個按鈕，分別是 `Play`、`Option` 以及 `Quit`

您可以透過按下 `Play` 按鈕直接開始設定人物與場景，或是按下 `Quit` 按鈕離開程式。您也可以在 `Option` 選項中，開啟設置頁面。在點擊 `Option` 後，您將可以依照需求對解析度進行調整。

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| **圖 4.1** 主選單示意圖 |

### 4.2 演奏設定
當我們在主選單按下 `Play` 後，映入眼簾的會是如 **圖 4.2** 的畫面。在畫面的左側是場景與人物的預覽視窗，而畫面的右側則是設定面板。所有在面板上的操作，都會即時的在預覽視窗更新，使用者可以藉此對比修改的設定。

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| **圖 4.2** 角色場景設定畫面示意圖 |

#### 4.2.1 預覽角色
在角色場景設定頁面的設定面板中，我們可以看到位於上方數來第一個欄位的角色切換選項 (見 **圖 4.2**)。在 v0.3版中，一共有兩個預設的角色，分別以 Character 1, 2 代稱，若使用者想匯入自行製作之角色，請參考 **章節 5. 進階操作指南 / 匯入自訂角色**。

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| **圖 4.2** 角色切換欄位示意圖 |

當通過左右按鈕切換角色時，當前角色的提示字樣 (Character X) 會隨之改變，除此之外左方預覽畫面的角色也會隨之更換。

| **圖 4.3** 角色切換情境圖 | |
|---|---|
|  | 1. 按下切換下一個角色按鈕 |
|  | 2. 角色提示字樣更改為 Character 2，左方預覽畫面亦隨之更動 |

#### 4.2.2 預覽樂器
在角色場景設定頁面中，設定面板的第二個欄位為樂器切換欄位。(**圖 4.4**) 在 v0.3 版中，一共有三種預設的樂器，分別是 Violin、Viola 以及 Cello，使用者可以依照自己的需求進行調整。

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| **圖4.4** 樂器切換欄位示意圖 |

當通過左右按鈕切換樂器時，當前樂器的提示字樣會隨之改變，除此之外左方預覽畫面的樂器也會隨之更換。

| **圖 4.5** 樂器切換情境圖 | |
|---|---|
|  | 1. 按下切換前一個樂器按鈕 |
|  | 2. 樂器提示字樣更改為 Cello，左方預覽畫面亦隨之更動 |

#### 4.2.3 切換城市
在角色場景設定頁面中，設定面板的第三個欄位為城市切換欄位。(**圖 4.6**) 在 v0.3 中，一共有三個預設城市，分別是 Fukuoka (福岡), Akihabara (秋葉原), Sapporo (札幌)，使用者可依照自己的喜好進行選擇。

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| **圖 4.6** 城市切換欄位示意圖 |

當通過左右按鈕切換城市時，當前城市的提示字樣會隨之改變，除此之外左方預覽畫面的城市也會隨之更換。

| **圖 4.7** 城市切換情境圖 | |
|---|---|
|  | 1. 按下切換前一個城市按鈕 |
|  | 2. 城市名稱由 Fukuoka (福岡) 變為 Sapporo (札幌)，左方預覽畫面亦隨之更動 |

#### 4.2.4 預覽城市場景
在角色場景設定頁面中，設定面板的第四個欄位為城市場景切換欄位。(**圖 4.8**) 在 v0.3 中，每一個城市都會有四個預設的城市場景，使用者在這邊可以對城市中的四個場景做切換預覽。

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| **圖 4.8** 城市場景切換欄位示意圖 |

當通過左右按鈕切換城市場景時，當前場景的提示字樣會隨之改變，除此之外左方預覽畫面的場景也會隨之更換。

| **圖 4.9** 城市場景切換情境圖 | |
|---|---|
|  | 1. 按下切換前一個城市場景按鈕 |
|  | 2. 畫面移至前一個城市場景，左方預覽畫面亦隨之更動 |

#### 4.2.5 確認角色場景設定
當我們完成了 **章節 4.2** 中的前面四個步驟後，所有的設定皆會即時顯示在左方的預覽視窗中。請注意，所有的設定皆在您按下設定面板中右下角 `Confirm` 字樣的按鈕後才會儲存。

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| **圖 4.10** 確認角色場景設定示意圖 |

### 4.3 拍攝設定
當我們完成了 **章節 4.2** 的角色場景設定，按下 `Confirm` 字樣的按鈕後畫面將跳轉至拍攝鏡位設定頁面 (見 **圖 4.11**)。我們在第三章時即提過，這個頁面由上而下主要可分為四大區域，分別是狀態列、預覽區、設定面板與時間軸。接下來，我們會介紹如何使用這些區域的功能來完成以下任務。

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| **圖 4.11** 拍攝鏡位設定頁面示意圖 |

#### 4.3.1 加入鏡位
初次進入拍攝鏡位設定頁面，我們會看到如 **圖 4.11** 所示的畫面。對於這個鏡位，我們可以在右側的設定面板看到相關的參數，在這個章節中我們只會提到設定面板上方的兩個欄位，其餘的設定請參考 **章節 5.2 自訂拍攝軌跡**。

首先，我們可以先按下左上角標示 `Add Camera` 字樣的按鈕。一旦使用者按下此按鈕，系統便會為您紀錄您所設定的鏡位置內容，並會以縮圖的方式出現在時間軸，提醒您已經所有加入過的鏡位。

| **圖 4.12** 加入鏡位情境說明 | |
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|  | 1. 點擊 `Add Camera` 加入鏡位 |
|  | 2. 點擊同時時間軸亦會出現縮圖作為提示 |

除了一般的 `Add Camera` 的作法外，您也可以透過以下幾個設定面板的基本的操作來增加演出的變化性：

在設定面板的第一個欄位中標示著 `Position X` 的選單並不陌生，它切換的是我們曾在 **章節 4.2** 見過的城市場景。我們可以在選定的城市內自由的切換場景，並將其分配至不同的拍攝鏡位。

再來是第二個欄位 `With Track/No Track` 的選單，若您選擇 `No Track` 則鏡頭在這個鏡位就不會移動，預設的設定是 `With Track`。

最後是最底下的 `Shot Time` 欄位，代表著此鏡位所演奏的時長，單位是秒。

| **圖 4.13** 基本鏡位設定 | |
|---|---|
|  | 調整演出位置|
|  | 設定鏡位沿軌道滑行|
|  | 改變鏡位時長|
| | 加入多個鏡位來穿梭於城市之中進行演奏 |

#### 4.3.2 修改已加入之鏡位
使用者可以針對任何一個已經加入的鏡位進行修改。想要修改特定鏡位，只需點擊時間軸上的鏡位，畫面就會跳轉至該鏡位的設定畫面，按下 `Edit` 字樣的按鈕後，即可進行修改，一旦修改完畢按下狀態列中 `Confirm` 字樣的按鈕即可儲存更改的參數。您亦可隨時按下返回鍵返回。

| **圖 4.14** 鏡位修改流程情境圖 | |
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|  | 1. 點擊想要修改的鏡位 |
|  | 2. 跳轉至指定鏡位設定頁面 |
|  | 3. 按下 `Edit` 按鈕喚出設定面板並進行修改 |
|  | 4. 點擊 `Confirm` 儲存修改 |

#### 4.3.3 移除已加入之鏡位
使用者可以移除任何一個已經加入的鏡位，步驟如下：1. 點擊欲移除之鏡位, 2. 點擊刪除按鈕, 3. 完成刪除。

| **圖 4.15** 刪除鏡位流程情境圖 | |
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|  | 1. 點擊想要修改的鏡位 |
|  | 2. 跳轉至指定鏡位設定頁面 |
|  | 3. 點擊刪除按鈕，完成刪除 |

#### 4.4.4 預覽鏡位
在哪個鏡位設定頁面中，狀態列都有 `Preview` 字樣的按鈕。若非指定特定鏡位，預覽功能播放的是正在設定的鏡位。

| **圖 4.16** 預覽鏡位示意圖 | |
| --- | --- |
|  | 一般情況下預覽的是尚未加入時間軸的鏡位 |
|  | 指定預覽則是針對選定鏡位進行播放 |

### 4.4 即時演奏
#### 4.4.1 使用現有的 MIDI 音樂演奏
在 **章節 2.4** 中，我們已經完成音軌與插件的安裝與設置，接下來我們要將 MIDI 檔案加入音軌中，並透過音軌控制 **Virtual Performer** 中演奏畫面的表演者。
1. **[Virtual Performer]** 端
1. 開啟 **Virtual Performer**
2. 設定角色
3. 設定場景
4. 設定鏡位
5. 進入演奏模式

2. **[Reaper (DAW)]** 端
1. 掛載 Animator 與 OrchestraVST 的插件 (**章節 2.4**)
2. 準備一段 MIDI 音樂
3. 將檔案加入音軌

3. 在 Reaper (DAW) 端播放音軌，Virtual Performer 處的角色會在延遲內隨之演奏！

#### 4.4.2 使用 MIDI 樂器演奏

1. **[Virtual Performer]** 端
1. 開啟 **Virtual Performer**
2. 設定角色
3. 設定場景
4. 設定鏡位
5. 進入演奏模式

2. **[Reaper (DAW)]** 端
1. 掛載 Animator 與 OrchestraVST 的插件 (**章節 2.4**)
2. 接上 MIDI 鍵盤，並確認 DAW 確實偵測到鍵盤
3. 按下音軌上的錄音按鈕，確認狀態為 Record Armed (**圖 4.11**)

|  |  |
|---|---|
| 未在錄音狀態 (Disarm) | 錄音狀態 (Arm) |
| **圖 4.11** 音軌狀態示意圖 | |

3. 在 Reaper (DAW) 端播放音軌，Virtual Performer 處的角色會在延遲內隨之演奏！

## 5. 進階操作指南
### 5.1 匯入自訂角色
如果您不想使用 **Virtual Performer** 中預設的演出人物，您也可以匯入自己的人物模型來進行演奏。

在 v0.3 版中，使用者可以將製作好的 VRoid 模型匯入至 **Virtual Performer** 內，並選擇該人物進行演奏。以下我們會說明匯入的詳細步驟：

1. 製作 VRoid 模型
- 若您對製作 VRoid 模型有任何的疑問，請參考 [VRoid 應用程式教學](https://hackmd.io/knvb4J9bRlqEw36sltxiPQ#VRoid-%E6%87%89%E7%94%A8%E7%A8%8B%E5%BC%8F%E6%95%99%E5%AD%B8)，或至 [VRoid 官網](https://vroid.com) 了解

2. 以「.vrm」的格式匯出人物模型
3. 開啟 **Virtual Performer**
4. 在角色場景頁面設定時，按下設定面板左下角之「Add Character」
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| **圖 5.1** 新增人物角色示意圖 |

5. 點擊後會出現標題為「Load VRM FILE」的視窗
6. 選擇欲輸入 .vrm 檔
|  |
| --- |
| **圖 5.2** 匯入 VRM 檔案視窗示意圖 |

7. 按下右下角 「Load」 字樣的按鈕
8. 完成匯入
|  |
| --- |
| **圖 5.3** 匯入製作好的 Ono Naoko 角色 |

### 5.2 自訂拍攝軌跡
拍攝軌跡調整是在拍攝鏡位設定中較為複雜的操作，我們將在這一章解釋在拍攝鏡位設定頁面中設定面板 (**圖 5.4**) 的各個欄位，讓使用者能更了解相機運作的模式，進一步調整到自己想要的演奏畫面。

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| **圖 5.4** 設定面板 (拍攝鏡位設定頁面) |

我們之前 (**章節 4.3**) 已經有介紹過這個設定面板最上 (Position/Track) 與最底 (Shot Time) 兩個欄位，在這個章節就不再贅述。在這個章節中，我們要關注此面板中間的三個設定欄位，分別是 Distance, Rotation, 與 Offset。

|  | **(a)相機距離** |
|---| --- |
|  | **(b)相機旋轉** |
|  | **(c\)視角中心** |
| **圖 5.5** 進階相機設定欄位 | |

這些設定中都有相同的三個參數，分別是 x, y, z。這三個參數即是以表演者為中心，形成的座標系，表演者的右手對應的是 x 軸的正向，表演者的上方對應的是 y 軸的正向，而表演者的正前方對應的是 z 軸的正向。

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| **圖 5.6** 座標軸示意圖 |

由這個座標系的定義來看 Distance 的調整。Distance 代表的是相機與人物角色之間的距離，當 Distance 的絕對值越大時，代表相機離人物角色越遠，反之，絕對值越小代表相機離人物角色越近。在 Distance 參數中，正負值代表的是方向，當數值為正時，代表相機目前在人物的右手邊，數值為負時，代表相機目前在人物的左手邊。

舉個例子來說，當我們將 Distance 設置為 $(x, y, z) = (0, 0, 0)$ 時，相機的位置就會在人物角色的正下方，如同我們在 **圖 5.7** 中所見。

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| **圖 5.7** $Distance(0, 0, 0)$ 時相機之位置 |

至於 Offset 則是相機所呈現的視角中心，您可以透過 Offset 的調整，設置人物角色在畫面的不同角落，來增添畫面的豐富度。對於 Offset 的座標軸就如同我們在 Distance 所看到，我們可以透過 **圖 5.8** 添加的輔助匡線來更容易了解 Offset 的概念。

在 **圖 5.8** 中，Offset 被設置為 $(x, y, z) = (0, 1, 1)$，這會使得相機在 With Track 設置時，在移動的過程中將畫面鎖定於小提琴的手部位置。當鏡頭沿著直線軌道 (Track) 進行移動時，會旋轉來使得手部位置保持於畫面中心位置。

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| **圖 5.8** $Offset(0, 1, 1)$ 時相機視角中心示意圖 |

最後是 Rotation 的設置，對於旋轉的定義是，對著座標軸正方向進行順時鐘旋轉者為正方向，反之以逆時鐘旋轉則是負方向。舉個例來說，在 **圖 5.9** 中，是以人物角色為中心的右手座標系示意圖， **圖 5.9 (a)** 中黃色箭頭的方向是各軸的正方向，而 **圖 5.9 (b)** 中黑色箭頭的方向則是各軸的負方向。

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| (a) 正方向旋轉 | (b) 負方向旋轉 |
| **圖 5.9** 座標軸旋轉方向示意圖 | |

了解了這三個參數所代表的意義之後，我們接下來會以一個例子示範如何創建一個自演奏者左下角遠離虛擬演奏者的畫面。

我們可以看到在 **圖 5.10** 中，最初的鏡頭在演奏者的正前方。
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| **圖 5.10** 第三人稱初始鏡頭畫面示意圖 |

首先，我們先將相機的位置沿著 y軸 (x-z 平面) 旋轉 -45度 (360-45=315度)，讓相機一到演奏者的左手邊。

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| **圖5.11** 沿y軸選轉 -45度 | |

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| **圖5.12** 沿x軸旋轉 45度 | |

如此一來，我們就設定好一個在演奏者左下角的鏡頭了，請記得在軌道設定中開啟「With Track」的選項。現在，當我們按下 Preview 字樣的按鈕時，就可以看到鏡頭沿著演奏者的左下角緩緩遠離。

## 6. 疑難排除
## 7. 重要注意事項
## 8. 快速設定指南

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