广告：
网页制作参考
千千学园
雨路开发频道
雨路技术文档
技术问答
编程技术

　　在本系列的第一篇中，我们讨论了如何在开发Java 3D图形程序中创建形状、灯光和背景。在随后的本篇中，我将向你展示如何为Checkers3D程序创建浮动的球体。

　　一、 地板

　　地板是由瓷砖（用我的ColouredTiles类创建）和轴标签（用Java 3D中的Text2D工具类构建）组成的。图5显示了地板分支子图，以前隐藏在图3中的一个"Floor Branch"方框中。

图5.场景图的地板分支子图

　　这个地板子图是用我的CheckerFloor类的一个实例构建的，它可以通过调用getBG()方法来使用：

sceneBG.addChild(new CheckerFloor().getBG());//添加地板

　　这个CheckerFloor()构造器使用嵌套的循环来初始化两个ArrayLists。blueCoords列表包含蓝色瓷砖相关的所有坐标，而greenCoords包含绿色瓷砖相关的坐标。一旦填充完ArrayLists，连同用于生成瓷砖的颜色被一起传递到ColouredTiles对象中。ColouredTiles对象是一个Shape3D的子类，因此可以被直接添加到地板图中：

floorBG.addChild( new ColouredTiles(blueCoords， blue) ); floorBG.addChild( new ColouredTiles(greenCoords， green) );

　　原点处的红色方格(见于图1)是用相似的方式构建的：

Point3f p1 = new Point3f(-0.25f， 0.01f， 0.25f); Point3f p2 = new Point3f(0.25f， 0.01f， 0.25f); Point3f p3 = new Point3f(0.25f， 0.01f， -0.25f); Point3f p4 = new Point3f(-0.25f， 0.01f， -0.25f); ArrayList oCoords = new ArrayList( ); oCoords.add(p1); oCoords.add(p2); oCoords.add(p3); oCoords.add(p4); floorBG.addChild( new ColouredTiles(oCoords， medRed) );

　　该方格的中心在XZ平面的(0，0)处并且在y轴稍微向上(+0.01单位)的地方，这样就可以在瓷砖上看到它。

　　该方格的每一边的长度为0.5单位。在ArrayList中的四个Point3f点以逆时针方向存储。对于在blueCoords和greenCoords中的每一组的四个点都是如此。图6显示出方格中的点的顺序。

图6.从上方看上去的OrigMarker

　　二、 着色的瓷砖

　　我的ColouredTiles类扩展了Shape3D并用相同的颜色定义瓷砖的几何体和外观。该几何体使用一个Java 3D QuadArray来描述瓷砖为一系列的四边形。其构造器是：

QuadArray(int vertexCount， int vertexFormat);

　　vertexFormat是一个静态整数集合-它指定稍后被初始化的该四边形的各种信息如坐标、颜色和法线。在ColouredTiles中，QuadArray平面是用下面一行代码创建的：

plane=new QuadArray(coords.size()，GeometryArray.COORDINATES|GeometryArray.COLOR_3);

　　size()方法返回在ArrayList中的坐标数目。坐标和颜色数据是在createGeometry()中提供的：

int numPoints=coords.size(); Point3f[] points=new Point3f[numPoints]; coords.toArray(points);//ArrayList->数组 plane.setCoordinates(0，points); Color3f cols[]=new Color3f[numPoints]; for(int i=0;i<numPoints;i++) cols[i]=col; plane.setColors(0，cols);

　　一个四边形的坐标顺序的正确指定是极为重要的。一个多边形的前面是指顶点形成一个逆时针方向环时的那一面。区别开前面与后面对于光线和隐藏面的选择是非常重要的；并且默认情况下，在一个场景中只有多边形的前面是可见的。在这个应用程序中，瓷砖是有向的-它们的前面朝向y轴。

　　必须确保一个凸的平面多边形的每个四边形中的顶点可以是折衷的（compromised）。然而，在坐标数组中的每个四边形不需要连接到邻近其它的四边形-正好适于表达瓷砖。既然一个四边形的几何体不包括法线信息，那么一个Material结点组件不可能被用来指定该四边形的在照亮时的颜色。我可以使用一个ColoringAttributes，但是第三种选择是设置几何体中的颜色，例如使用语句"plane.setColors(0，cols);"。这个颜色将固定不变-不受场景中灯光的影响。

　　一旦完成，用下列语句设置Shape3D的几何体：

setGeometry(plane);

　　形状的外观是由createAppearance()管理的，这个方法使用一个Java 3D PolygonAttribute组件来隐藏后面的显示。PolygonAttribute可能被用于以点或线形式生成多边形（也就是以线框架形式），并且用于翻转后面形状的法线：

Appearance app=new Appearance(); PolygonAttributes pa=new PolygonAttributes(); pa.setCullFace(PolygonAttributes.CULL_NONE); app.setPolygonAttributes(pa);

　　一旦外观全部指定，它就被用下列语句固定在形状中：

setAppearance(app);

　　三、 地板的轴标签

　　地板的轴标签是在CheckerFloor()中用labelAxes()和makeText()方法生成的。labelAxes()使用两个循环来沿着x和z轴创建标签。每个标签是由makeText()构建的，然后被添加到地板的BranchGroup(见图5)：

floorBG.addChild(makeText(pt，""+i));

　　makeText()使用Text2D工具类创建一个2D串来指定颜色、字体、点大小及字体风格：

Text2D message=new Text2D(text，white，"SansSerif"，36，Font.BOLD); //36点粗体的Sans Serif

　　Text2D对象是一个具有一个四边形几何体(一矩形)的Shape3D对象，并且外观是由一个字符串表达的材质贴图(图像)来确定的-贴图被放在前面。默认地，后面是隐藏的；如果用户移动到轴标签的后面，那么对象成为不可见的。

　　点大小被转换成虚拟世界单位-方法把其是与256相除。通常，在Text2D()构造器使用太大的点是一种糟糕的主意，因为这有可能导致文字的不正确着色。我建议把一个TransformGroup放置在形状上方并且把它缩放到必要的大小。
每个标签的放置是由在形状上方的一个TransformGroup来实现的：

TransformGroup tg=new TransformGroup( ); Transform3D t3d=new Transform3D(); t3d.setTranslation(vertex);//标签的位置 tg.setTransform(t3d); tg.addChild(message);

　　setTranslation()仅仅影响该形状的位置。TransformGroup tg被添加到地板场景图。

　　四、 观察者位置

　　图3中的场景图并不包括视图分支图；该分支图显示在图7中。

图7.视图分支图

　　这个分支是通过在WrapCheckers3D()构造器中调用SimpleUniverse构造器构建的：

su=new SimpleUniverse(canvas3D);

　　SimpleUniverse提供到视图分支图的简化存取-这是经由ViewingPlatform和Viewer类实现的，而且这两个类被映射到图上（在图7中显示为用点画线绘制的矩形）。

　　ViewingPlatform被用在initUserPosition()中以存取ViewPlatform结点上方的TransformGroup：

ViewingPlatform vp=su.getViewingPlatform(); TransformGroup steerTG=vp.getViewPlatformTransform();

　　steerTG相应于图7中的TG结点。它的Transform3D组件分别用lookAt()和invert()方法加以提取和改变：

Transform3D t3d=new Transform3D(); steerTG.getTransform(t3d); t3d.lookAt( USERPOSN，new Point3d(0，0，0)，new Vector3d(0，1，0)); t3d.invert(); steerTG.setTransform(t3d);

　　lookAt()是在虚拟的世界中设置观察者位置的一种方便的方法。这个方法需要观察者的所在位置、他的观察点和一个指定向上方向的矢量。在这个应用程序中，观察者的位置是USERPOSN((0，5，20)坐标)；他向着原点(0，0，0)观看，并且沿着正向y轴向上看。这可以由图8展示。

图8.lookAt()的图形描述

　　既然位置是相对于观察者而不是相对于场景中的一个对象，所以必须调用invert()。

　　五、 观察者移动

　　用户能够通过场景移动-利用视图图中的Java 3D OrbitBehavior工具类实现。观察者的位置是通过控制键和鼠标按钮结合方式完成移动和旋转的。

　　行为是在WrapCheckers3D中的orbitControls()方法中建立的：

OrbitBehavior orbit = new OrbitBehavior(c， OrbitBehavior.REVERSE_ALL); orbit.setSchedulingBounds(bounds); ViewingPlatform vp = su.getViewingPlatform( ); vp.setViewPlatformBehavior(orbit);

　　REVERSE_ALL标志保证观察点的移动沿着与鼠标一样的方向。

　　提示: 还有其它许多标志和方法影响旋转、平移和缩放特性，详见OrbitBehavior类文档的有关解释。

　　MouseRotate、MouseTranslate和MouseZoom是一些经常出现在许多Java 3D例子中的相类似的行为类；它们与OrbitBehavior的主要的差别是它们影响场景中的对象而不是影响观察者。

　　提示: 大多数游戏，例如第一人称射手(FPS)，要求较强地控制观察者的移动，甚至超出这些工具行为能提供的功能；因此我将在后面实现我自己的行为。

　　六、 观看场景图

　　本文中已经使用场景图来展示所讨论的编码技术，而场景图是一个理解(和检查)代码的相当有用的方法。

　　我使用Daniel Selman的Java3dTree包来帮助我实现绘图。它创建一个Jframe-它用一个文本树来描述场景图(图9)。

图9.Checkers3D场景图的Java3dTree描述

　　该树(一个JTree对象)在开始时是最小化的，并且可以通过点击子文件夹图标来检查分支。当前选择结点信息出现在底部窗口中。该包包含在j3dtree.jar中，它是从http://www.manning.com/selman/下载的源代码（Selman的"Java 3D编程文本"）的一部分。

　　扩充代码来生成JTree是简单的。为了显示JFrame树，WrapCheckers3D必须导入j3dtree包并且声明一个全局变量：

import com.sun.j3d.utils.behaviors.vp.*; private Java3dTree j3dTree;

　　由WrapCheckers3D()构造器创建j3dTree对象：

public WrapCheckers3D(){ //另外的代码 su = new SimpleUniverse(canvas3D); j3dTree = new Java3dTree( );//为SG创建一个显示树 createSceneGraph( ); initUserPosition( ); orbitControls(canvas3D); su.addBranchGraph( sceneBG ); j3dTree.updateNodes( su );//构建树显示窗口 }

　　在完成场景图之后(也就是，在构造器的最后)，该树的显示是用一行代码实现的：

j3dTree.updateNodes( su);

　　然而，在这之前，必须调整场景图结点的能力：

j3dTree.recursiveApplyCapability(sceneBG);

　　应该在完成内容分支组(sceneBG)之后而编译或使其成为现场的之前执行这个操作。在我的代码中，这意味着在createSceneGraph()中添加一行代码：

private void ceateSceneGraph(){ sceneBG = new BranchGroup(); //创建场景的其它代码 j3dTree.recursiveApplyCapability( sceneBG ); sceneBG.compile( ); }

　　不幸的是，你不能仅调用：

j3dTree.recursiveApplyCapability(su);

　　在此，没有产生错误-因为SimpleUniverse()构造器已经使得ViewingPlatform成为现场的，它可以防止进一步改变它的能力。

　　既然只有内容分支的能力得到调整，那么当遇到在Locale结点下的视图分支时，对updateNodes()的调用将生成一些警告消息。

　　注意 在编译和执行中必须把j3dtree.jar包括在classpath中。我比较喜欢的方式是用命令行参数来实现：

javac -classpath "%CLASSPATH%;j3dtree.jar" *.java java -cp "%CLASSPATH%;j3dtree.jar" Checkers3D

　　提示: 如果重复地输入classpath不适合你，象上面这样的命令行可以被隐藏在批文件或外壳脚本内部。

　　Java3dTree对象是一个文本方式的场景描述，这意味着我们必须自己绘制场景图。但其优点是树的生成对于程序的其它部分所产生的影响可以忽略。

　　另一种方法是使用Java 3D场景图编辑器(http://java3d.netbeans.org/j3deditor_intro.html)。这里显示场景图的一个图形化的版本但是也有其负面-其安装和用法是复杂的并且内存要求对于一些机器来说可能很苛刻。