[Java3D] Java3D探奇（一）——Java 3D眼中的世界

Mr.cai

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发表于 2011-8-3 15:32:44 |只看该作者 |倒序浏览

本教程是为没有任何 3D 编程经验的 Java 程序员而编写的。我们将从一些基本的 3D 概念入手，探索如何构建一副场景图 — 用于描述我们想要渲染的场景的基本对象。然后，我们将接触 Java 3D 的一些更强大的功能。我们的重点将放在使用一些 Java 3D 实用类来开始您的编程。

预备知识

对 3D 编程没有任何经验的程序员都可以是本教程的读者。

系统需求

浏览器：Netscape 4.x 或更高版本, 或者 Internet Explorer 4.x 或更高版本，支持 Javas cript 。

思想

　　Java 3D API 的设计是对以前流行的诸如 OpenGL 和 Direct3D 的 3D 图形 API 的重大革新（以前的 API 是同 3D 硬件设计紧密结合的低级过程性 API）。Java 3D 是一种功能强大的、面向对象的 API，它提供了许多超出我们认为作为“3D 图形 API”所能有的功能。Java 程序员可能会发现 Java 3D 编程环境非常熟悉而且易用。Java 3D 做了许多事情来为您管理图形数据，这样就使得您可以把精力集中在其它编程工作上。

　　使用 Java 3D，首先要在场景图中设置所有的图形对象（也称为几何对象），场景图是一个层次模型，它包含有关场景中的对象以及如何渲染它们的全部信息。然后，将该场景图交由 Java 3D 渲染。您无须为显示数据而编写任何代码 ― Java 3D 为您完成了这项工作。通过使用内置的强大工具，您可以在一个更高的级别上进行编程。

对速度的需要

3D 程序员十分在意性能，这是有其原因的 ― 他们的应用程序往往对性能非常敏感。如果旋转的 CAD 模型没有平滑地旋转，或者 3D 应用程序用户不能够交互地抓取一个对象并移动它，用户将会立即注意到这一点。

令人欣慰的是，Java 3D 能够利用图形适配器所提供的任何 3D 加速性能。Java 3D 最终会在 JNI 层生成可以由图形卡加速的 OpenGL 调用。新工作站通常装有 OpenGL 加速适配器，因此您的 Java 3D 程序应该可以由硬件加速。

那么意义何在呢？

3D 图形将向您生活添加一个全新的维：z 维。在三维坐标（x,y,z）中，Z 指定该坐标离观察者的距离。Java 3D 使用 z 值除去远处遮住对象的不可见的表面。因为下图中的红色圆环离观察者的距离近，所以它的 z 值很小。当在渲染期间同时比较这两个圆环的 Z 值时，它将遮住蓝色圆环的一部分。

3D 对象包含在一起渲染的坐标集合（请参阅 Primitive 类）。您可以将它们渲染为点、线和多边形。游戏程序员可能想使用点来模仿怪物冲向玩家时射出的一串子弹。CAD 设计者为了看清她所设计的相当精确对象的更多细节，可能希望以线渲染。而当汽车设计者完成汽车对象的大部分设计的时候，他可以不是使用线框而是使用实心多边形的形式来渲染坐标。尽管实心多边形看起来更接近现实，但却不允许设计者方便地使用描述对象表面的基本数据。

在本教程中，我们将始终绘制多边形，因为这其中乐趣无穷。

移动对象

在创建完想显示的对象之后，我们可以使用 3D 变换来移动或缩放它们, 实际上就是让对象动起来。例如，当您玩 Quake 时，该游戏程序通过控制坏家伙的 3D 变换来表现他向您冲过来的效果。您视线的位置、方向和走向（在您被打成碎片之前！）被称为视点（viewpoint）。当您偷偷地四处寻找更多弹药的时候，变换更改您的视点。

变换在功能强大的 Transform3D 类中作为矩阵指定。Transform3D 提供许多助手函数以指定常见的变换，诸如平移、旋转和缩放。

光照和其它效果

除了指定在场景中显示什么对象之外，我们还可以通过指定光照效果来控制它们的显示方式（有关光照的更详细信息，请参阅 Light 类）。您可以指定光照的效果类型，例如聚光灯，以及光的颜色。您还可以给您的场景指定雾化效果并且设置对象的自动行为。

材质贴图（通常称为粘贴墙纸）通常用于使场景更真实。例如，您可以使用木纹（wood grain）图像作为对象的表面来模仿橡木桌面。

几何对象不一定非得是非透明的；它们可以是透明的或半透明的。下图中的灯使用了透明和光照效果，陶器使用了材质贴图。