软件设计与实现--基于java3d的虚拟漫游

她。 3D打印店铺

1．Java3d 简介
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。

1．1场景图树
Java 3D 场景图是一棵由两个部分或分支组成的树，这两个部分是：内容（content）和视图（view）。视图分支含有复杂 Java 3D 视图模型的所有细节，它还定义视点。好的事情是，对于大多数简单的应用我们都可以使用统一实用类（尤其是“正如其名称所暗示”的 SimpleUniverse 类）来处理视图管理的大多数复杂任务。
内容分支描述了您将在场景中看到什么 。它包含所有图形对象（球体、立方体或更复杂的几何对象）、用来移动它们的转换、光、行为、组节点和烟雾。我们的大多数工作将集中在内容分支。

1．2组节点
Group 对象组成了场景图内容分支的内部节点 。您可以使用 Group 节点来将您的场景图组织成相互关联的部分。每个 Group 节点包含一些子节点，在处理该节点时将渲染这些子节点。Switch 节点和 TransformGroup 节点是特殊的 Group 节点，它允许您对场景图施加进一步的控制。TransformGroup 节点在处理期间对它们的子节点应用 3D 变换（诸如平移、缩放或旋转），这使得您可以移动、旋转或缩放整个场景图。 Switch 节点限制在渲染期间访问哪些子节点，使您可以控制渲染场景图的哪些部分。以 Quake 为例，您可以将所有不同的武器分组到一个 Switch 节点下面，使得您可以只渲染当前使用的武器。

1．3能力位（Capability bits）
Java 3D 将会通过尽可能地预先计算值来优化场景图的渲染。如果想在渲染场景时更改场景的某些方面，则必须使用能力位来指定以后想更改的数据。例如，使一个对象动起来需要更改影响该对象的变换。为了做到这一点，需要在 TransformGroup 中启用 ALLOW_TRANSFORM_WRITE 位

2．大赛题目分析

2．1创建模型库：
将场景中所需模型如沙发，电视机，等具体的模型，并不采用更细的模型来搭配场景。

2．2三维场景交互功能：
只是在场景中添加大点的模型，比如在房间中添加桌子，电视等，对模型进行变换操作

2．3情感交流功能我们是没有思路实现。

2．4场景漫游功能：
可以通过方向键进行场景全方位漫游，如前进，后退，上升，下降，左右旋转。并实现碰撞检测。  

3．我的实现思路
无论是实现程序与模型分离还是实现点取还是碰撞检测，我们都离不开一个对象shape3d它是我的实现思路的核心所在。
Shape3d是什么啊？说简单点,就是我们场景中一个一个模型，它可以是一个桌子，一个椅子，也可以是一个房子，我说他是我们整个场景也一点也不为过，我这么说应该能说明shape3d的作用了吧。

3．1导入模型到场景中
获得所有的shape3d对象，将其添加到一个集合中。而我们每次添加程序时，都会去遍历这个存储了shape3d对象的集合。可能有人会说，shape3d对象是添加在BranchGroup结点上的，而java3d对象规定一个子结点是不允许有两个父结点的，这样的理解是错的。在集合里我们只是存储了一个shape3d对象的引用而以，再说了集合也不是结点哦。

3．2动态添加模型到场景中
程序启动时添加的模型叫静态添加，而在场景中运行时，我们要想在场景中添加模型必须有相应的能力被设置了才有效，所以要动态添加模型必须设置父结点的可扩展能力位。

3．3动态模型的删除。
同添加一样，为了移除结点，必须首先设置父结点允许子结点分离。

3．4最主要的是模型的更新功能
模型的更新功能包括：模型的纹理修改，模型点取能力设置，模型的碰撞能力设置。
模型纹理修改：前面我已说过，我们场景中的所有模型都是shape3d，而shape3d又可以设置其纹理，这样的话实现修改纹理就比较方便了。我们通过 swing菜单生成需要的外观对外（应该能理解吧，就是通过菜单获取所需图片，以及相应的贴图坐标，贴图模型，边界模型等）然后通过shape3d的setAppearce()更改其外属性。

3．5模型点取能力设置：
虽然我们可以通过上面的方法去实现纹理修改，但一定是存在问题的，比如说，在集合中那么多的shape3d对象，如何能得到自己所要修改的那个对象呢？？
这个问题开始我们也想了好长时间，后来我们找到的解决方案是通过点取，点取我们所需要的对象。
在JAVA3D我们找到了一个好的行为点，是这个类让我想到了方法，这个类就是PickrotateBehavior, PickZoomBehavior, PickTranslateBehavior
该类实现的特别好，误差不是很大，对一些规则物体的点取几乎没误差，它是根据规则体的6个顶点坐标取值，所设置的碰撞检测范围，也许其它采用java3d开发的团队也发现了这个类，但这个类是点取时是不会返回对应的shape3d对象的。所以这个时候我们也特别失望，但我们没有放弃。我们发现PickMouseBehavior对象的updateScene()方法，可以获取一个shape3d对象。

   
        
            
            PickScene = new PickObject(canvas, root)   //canvas是画布,root是一个父结点,
                                        shape3d=(Shape3d)pickScene.pickNode(pickScene.pickClosest(xpos， ypos, PickObject.USE_BOUNDS), PickObject.PRIMITIVE);
            //这样就获得了shape3d对象
            
        
   


3．6模型的碰撞能力设置
通过以上说明，碰撞检测就好实现了。。我们在遍历模型时，将每个shape3d对象的范围获得，然后用此范围生成一个判断视野进入的碰撞检测范围，用此范围生成一个WakeupOnViewPlatformEntry类的对象（new WakeupOnViewPlatformEntry(bounds)）;这样的话，当我们的视野进行此范围时，就会被检测到，由WakeupOnViewPlatformEntry的processStimulus（）方法进行处理， 我们采用碰撞后，让前进的位移变为 0 。当左右旋转时，位移恢复。

4．总结。
整个大赛结束时，我感到有些遗憾，因为我们的作品和大赛的完整程序有很大差距，暑期快结束时，我才意识到我们需要从引擎的角度进行考虑。我们得有一个类似引擎处理方式的思路。开学后大赛虽然还留了时间，可是这时候我们已没时间去完成大赛了，所以我们作品中，只是完成了虚拟漫游，在此基础上本来是可以添加更多的漫游方式来，动态添加模型和删除也写了简单的测试。还有一个遗憾是，我们的场景是用3dmax中样条线生成的，一直有一种更好的减少面的方法没用上，就是采用低模型，展UV的方法设计场景中的模型，这样模型的面也会大大减少，模型的3d效果也会很好的表现出来。