使用 Java 3D 创建交互式 3D 场景84

Java 3D 是 Java 平台上的一个 API，用于创建和操作三维图形。它提供了一套丰富的类和方法，使其成为开发复杂 3D 场景的理想选择。本文将指导您使用 Java 3D 构建交互式 3D 场景，涵盖从场景设置到场景元素交互的各个方面。

1. 场景设置

要创建 Java 3D 场景，您需要实例化一个 VirtualUniverse 对象。它表示包含所有 3D 元素的虚拟世界。接下来，创建一个 Canvas3D 对象，它是一个 JPanel，用于渲染场景。最后，将 VirtualUniverse 添加到 Canvas3D 并设置其大小。
import .j3d.*;
public class Java3DScene {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个虚拟世界
VirtualUniverse universe = new VirtualUniverse();
// 创建一个画布用于渲染场景
Canvas3D canvas = new Canvas3D(universe);
// 设置画布大小
(500, 500);
// 将 VirtualUniverse 添加到画布
(canvas);
}
}

2. 添加 3D 对象

要向场景中添加 3D 对象，您可以使用 Shape3D 类。它表示 3D 几何形状，可以应用各种属性，如颜色、纹理和光照。要创建形状，请使用合适的 Geometry 类，如 Box、Sphere 和 Cylinder。将 Geometry 对象添加到 Shape3D 并将其添加到场景图中。
import .j3d.*;
public class Java3DScene {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个虚拟世界
VirtualUniverse universe = new VirtualUniverse();
// 创建一个画布用于渲染场景
Canvas3D canvas = new Canvas3D(universe);
// 创建一个红色的立方体
Box cube = new Box(1.0f, 1.0f, 1.0f, Appearance.ALLOW_GEOMETRY_READ,
new Color3f(1.0f, 0.0f, 0.0f));
Shape3D cubeShape = new Shape3D(cube);
// 将立方体添加到场景图中
(cubeShape);
}
}

3. 场景照明

为了使 3D 对象可见，您需要设置场景照明。Java 3D 提供了多种光源类，如环境光、点光和方向光。使用 AmbientLight 类创建一个环境光，它均匀地照亮场景中的所有对象。要添加点光源或方向光源，请使用 PointLight 或 DirectionalLight 类。
import .j3d.*;
public class Java3DScene {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个虚拟世界
VirtualUniverse universe = new VirtualUniverse();
// 创建一个画布用于渲染场景
Canvas3D canvas = new Canvas3D(universe);
// 创建一个红色的立方体
Box cube = new Box(1.0f, 1.0f, 1.0f, Appearance.ALLOW_GEOMETRY_READ,
new Color3f(1.0f, 0.0f, 0.0f));
Shape3D cubeShape = new Shape3D(cube);
// 创建一个环境光
AmbientLight ambientLight = new AmbientLight();
BoundingSphere bounds = new BoundingSphere();
(bounds);
// 将环境光添加到场景图中
(ambientLight);
// 将立方体添加到场景图中
(cubeShape);
}
}

4. 摄像机视图

要查看场景，您需要创建摄像机。Java 3D 提供了 Perspective 和 Orthographic 两种摄像机类型。PerspectiveCamera 创建具有透视投影的摄像机视图，而 OrthographicCamera 创建具有正交投影的视图。设置摄像机的视场、位置和方向。
import .j3d.*;
public class Java3DScene {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个虚拟世界
VirtualUniverse universe = new VirtualUniverse();
// 创建一个画布用于渲染场景
Canvas3D canvas = new Canvas3D(universe);
// 创建一个红色的立方体
Box cube = new Box(1.0f, 1.0f, 1.0f, Appearance.ALLOW_GEOMETRY_READ,
new Color3f(1.0f, 0.0f, 0.0f));
Shape3D cubeShape = new Shape3D(cube);
// 创建一个透视摄像机
PerspectiveCamera camera = new PerspectiveCamera(60.0f, 1.0f, 0.1f, 100.0f);
(PerspectiveCamera.ALLOW_FIELD_OF_VIEW_WRITE);
(PerspectiveCamera.ALLOW_POSITION_WRITE);
(PerspectiveCamera.ALLOW_ROTATION_WRITE);
// 设置摄像机的位置和方向
(new Vector3f(0.0f, 0.0f, 5.0f));
(new Vector3f(0.0f, 0.0f, 0.0f));
// 将摄像机添加到场景图中
(camera);
// 将立方体添加到场景图中
(cubeShape);
}
}

5. 场景交互

要使场景具有交互性，您可以使用 Java 3D 提供的行为类。行为是附加到场景中的节点上的对象，它们可以响应用户输入或其他事件。例如，创建一个鼠标旋转行为以响应鼠标拖动，或者创建一个碰撞检测行为以检测场景中的碰撞。
import .j3d.*;
public class Java3DScene {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个虚拟世界
VirtualUniverse universe = new VirtualUniverse();
// 创建一个画布用于渲染场景
Canvas3D canvas = new Canvas3D(universe);
// 创建一个红色的立方体
Box cube = new Box(1.0f, 1.0f, 1.0f, Appearance.ALLOW_GEOMETRY_READ,
new Color3f(1.0f, 0.0f, 0.0f));
Shape3D cubeShape = new Shape3D(cube);
// 创建一个鼠标旋转行为
MouseRotate mouseRotate = new MouseRotate();
(new BoundingSphere());
(mouseRotate);
// 将立方体添加到场景图中
(cubeShape);
}
}