Celestia/教程/高階小行星

在您編寫了基本的小行星定義後，您可能希望進行一些工作以使您的小行星更準確。畢竟，一些小行星已被觀察到足以讓我們知道它們的額外引數，例如形狀、顏色和旋轉軸。

本教程假設您已閱讀上一頁：簡單小行星。它還假設您有一個.ssc檔案，其中包含類似於以下內容的程式碼。對於此示例，我們將使用小行星107 卡米拉

"107 Camilla:Camilla" "Sol"
{
	Class "asteroid"
	Mesh "asteroid.cms"
	Texture "asteroid.jpg"
	Radius 105.185

	EllipticalOrbit
	{
	Epoch	        2459000.5
	Period		6.52164269786
	SemiMajorAxis	3.49059288735
	Eccentricity	0.06510884809
	Inclination	10.0014540063
	AscendingNode	172.582645061
	ArgOfPericenter 306.396995698
	MeanAnomaly	27.1200816186
	}

	Albedo 0.059
	RotationPeriod 4.844
}

網格

我們將使用Blender來處理模型。

您使用的模型asteroid.cms或roughsphere.cms是CMS模型。這些模型適合對斑點和其他簡單形狀進行建模，但對於詳細模型，您需要使用3DS或CMOD模型。CMOD模型是推薦的，因為與3DS檔案相比，Celestia使用CMOD檔案執行得更快。

小行星模型可以從幾個地方下載，但3D小行星目錄非常全面，並且是查詢模型的好地方。模型可以以PLY或OBJ格式下載，但無論哪種方式，它們都必須在用於Celestia之前進行處理。

在本教程中，我們將使用Blender。它是一個免費的開源程式，與Celestia一樣，功能非常強大。但是，它的使用者介面和控制元件可能相當令人生畏！因此，將提供螢幕截圖。在開始之前，請下載Blender並安裝它。您需要2.79或更低版本，因為2.8刪除了對3DS格式的支援。（如果您使用的是Blender 2.8，可能會有支援匯入/匯出3DS檔案的外掛。）

請注意，本教程存在一個固有的限制，即3DS檔案有65,536個多邊形的限制，因此原始形狀模型不能超過這個數字的多邊形。

模型方向

如何在Blender中匯入模型。

對於107卡米拉，模型可以從這裡下載。卡米拉有兩個版本可用：一個是Torppa等人提供的，它是從光變曲線反演中推匯出來的，另一個是Hanuš等人提供的，它是從直接拍攝小行星影像中推匯出來的。光變曲線反演涉及從光變曲線（顯示物體亮度隨時間變化的圖表）中重建形狀。這是獲取小行星模型最簡單的方法，但由此產生的模型不如直接成像製作的模型好。因此，在此處，下載Hanuš模型，以PLY或OBJ格式。

在這裡，模型太大，應該縮小以提高可見度。

開啟Blender。Blender始終以一個立方體開始，應該刪除它。按X和Enter刪除立方體。然後，透過轉到左上角的File，然後Import，然後選擇您下載的模型型別來匯入檔案。您將在計算機中看到檔案列表，因此選擇您的小行星模型。

在某些情況下，模型太大，無法舒適地檢視，並且您將看到模型本身內部的檢視。在這種情況下，您可能希望將模型縮放到一定大小，但這並非嚴格必要。為此，請按S，然後將游標向內拖動，直到整個模型都可見為止。但是，請確保模型在縮放時不會翻轉。單擊一次以設定大小。

如果您下載了OBJ模型，則需要將其旋轉，以便下一步（UV對映和新增表面法線）能夠正常工作。鍵入R，然後X，然後-90，然後按Enter，將其繞X軸旋轉-90°。如果您下載了PLY模型，則不要這樣做。

準備模型

切換到左下角的“編輯模式”。

現在，這些模型只定義了頂點和麵。這意味著Celestia或任何軟體都無法對映紋理或平滑燈光。要解決這些問題，我們需要在模型中新增UV貼圖和表面法線。

UV對映

如何向模型新增UV貼圖。

UV貼圖只是一組座標，它告訴軟體如何將紋理包裹在模型周圍。要將此新增到您的模型，請轉到螢幕左下角的Object Mode，並將其更改為Edit Mode。（如果您無法做到這一點，請嘗試右鍵單擊模型並重試。）您應該看到模型的所有面和頂點現在都以橙色突出顯示。

接下來，選擇螢幕左側第三個標籤（請參閱右側的螢幕截圖），即Shading/UVs。在UV Mapping:下，單擊顯示Unwrap的選單，然後選擇Sphere Projection。

表面法線

表面模型是告訴軟體光線應如何從模型上反射的向量。您應該已經在Shading/UVs標籤中。在Normals:下，單擊Recalculate。

匯出為3DS

在匯出模型之前，請鍵入R，然後X，然後-90，然後按Enter。這對PLY和OBJ模型都是必需的。

然後，透過轉到File，然後Export（位於Import下方），並選擇3DS來將模型匯出為3DS模型。

轉換為CMOD

您的3DS模型在技術上可以用作Celestia中的網格，但強烈建議使用CMOD。要將其轉換為CMOD，請下載3DS到CMOD轉換器。Windows和MacOS版本可從這裡獲得。選擇您剛匯出的3DS，然後輸出CMOD（推薦使用二進位制，因為生成的檔案更小）。

完成後，您現在就擁有了可以在Celestia中使用的CMOD檔案！將您的CMOD檔案移動到“models”目錄（或在您的“extras”目錄中建立一個新的“models”目錄）。然後將Mesh引數更改為您的檔名稱。

顏色

穀神星是灰色，帶有一點棕色。

許多小行星是灰色的，但它們也可能具有不同的棕色和紅色色調。要模擬這一點，您需要使用三個值來指定小行星的Color，分別代表紅色、綠色和藍色元件（RGB），如下所示

	Color [ 1.000 0.945 0.881 ]

有兩種方法可以做到這一點：一種方法使用顏色索引，另一種方法使用視覺光譜。使用視覺光譜更準確，但資料僅存在於一小部分小行星中，並且過程稍微複雜一些。

使用顏色索引

顏色索引告訴您小行星的顏色。對於許多天體物件，包括小行星，顏色位於從紅色到藍色的光譜範圍內。（然而，當小行星呈現“藍色”時，這意味著它是灰色的。）顏色索引越高，它就越紅。

天文學家透過測量物體在兩種不同的波長特定濾光片（稱為“通帶”）中的亮度，然後減去差值來計算顏色索引。這意味著根據所使用的通帶，存在多種顏色索引。最常見的是UBVRI光度系統中的U−B、B−V和V−R指數，通常稱為約翰遜光度系統。

要計算Color值，請使用 FarGetaNik 的顏色計算器。首先，複製一份電子表格。然後，進入“顏色索引”選項卡，在“B−V”和“B−R”單元格中輸入相應的數值。（這裡不用管“反照率”和“紋理亮度”。）對於三個 RGB 值，使用“相對”值：單元格 E11、F11 和 G11。

使用 SMASS 光譜

SMASS（小行星主帶小型光譜巡天）是對小行星進行的大規模巡天，產生了大量的小行星光譜資料。這些資料可以在SMASS 網站上找到。利用這些光譜，可以計算出小行星的 RGB 顏色值。

首先，進入當前的GitHub 倉庫，點選綠色的“克隆或下載”按鈕。然後，下載 ZIP 檔案。

然後，開啟計算機的命令列。在 macOS 上被稱為“終端”，在 Windows 上被稱為“命令提示符”（cmd.exe）。在視窗中，輸入cd，並將當前目錄更改為名為“src/tools/spectrum2rgb”的目錄。可以透過輸入cd並將“spectrum2rgb”資料夾拖動到命令列視窗來實現。

如果您使用的是 Windows，則需要安裝 GCC。安裝 GCC 的說明可以在以下地址找到：https://gcc.gnu.org/install/

完成此操作後，在命令列視窗中輸入gcc spectrum2rgb.c。這將在同一個資料夾中建立一個名為“a.out”的檔案。

現在，進入SMASS 網站目錄。向下滾動到您要新增到 Celestia 的小行星。透過點選檔案圖示選擇一個光譜檔案。請注意，光譜必須位於電磁波譜的可見光（Vis）部分，而不是近紅外（NIR）部分。您應該看到兩列或三列數字。

將這些數字儲存為文字檔案。如果數字有三列，則刪除第三列。這是誤差值，不需要。將文字檔案移動到“spectrum2rgb”資料夾中。

現在執行程式碼。在命令列視窗中，輸入以下內容：

./a.out solar_spectrum.txt filename.txt

其中filename.txt是您文字檔案的名稱。執行後，命令列提示符應該輸出一個顏色定義，該定義可用於 Celestia，如下所示：

	Color [ 1.000 0.943 0.905 ]

自轉軸

對於大多數天體，使用RotationPeriod就足夠了，因為這只是關於它們自轉的唯一已知資訊。但是，對於一些天體，自轉軸的方向也是已知的。對於這些小行星，最好使用UniformRotation，如下所示：

	UniformRotation
	{
		Period <number>
		Inclination <number>
		AscendingNode <number>
	}

Period與之前RotationPeriod引數相同。但是，軸向方向通常以兩種方式給出：λ 和 β（黃道座標值）或 α 和 δ（赤道座標值）。這些值通常可以在呈現這些模型的同一篇論文中找到。例如，根據Pajuelo 等人（2018），極點解為 λ = 68.0°，β = 58.3°。Inclination簡單地為 90 − β，AscendingNode為 90 + λ。因此，對於 107 卡米拉，自轉模型應該如下所示：

	UniformRotation
	{
		Period 4.844
		Inclination 31.7
		AscendingNode 158.0
	}

Pajuelo 等人（2018）還列出了 α 和 δ 的極點解，即 α = 35.8° 和 δ = 76.1°。如果您要使用這些值，只需分別用 δ 替換 β，用 α 替換 λ。您還必須指定主體座標系為EquatorJ2000座標系，因為 Celestia 的預設座標系為EclipticJ2000座標系。對於 107 卡米拉，它將如下所示：

	BodyFrame { EquatorJ2000 { Center "Sol" } }
	UniformRotation
	{
		Period 4.844
		Inclination 13.9
		AscendingNode 125.8
	}

有關更多資訊，請參見Celestia/自轉模型和Celestia/參考座標系。

衛星

與恆星和行星一樣，小行星也可以有衛星圍繞它們執行。要了解如何新增衛星，請參見衛星頁面。