Java 3D的動畫展示圖(Part1-使用JMF)

2019-11-18 12:13:37

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供稿：網友

　　在java 3D場景中插入動畫片段使3D內容更加有趣充實.一段動畫可以在更令人信服的背景下展示，例如飄動的云，繁忙的城市街道，或者是從窗向外看的效果.動畫可以在屏幕效果和游戲效果之間任意轉換.
　　
　　這篇文章被分為兩個部分，描寫我怎樣實現一個Java 3D動畫屏幕效果.在這個部分，我將說明我怎樣利用JMF（Java Media Framework），非凡是在JMF Performance Pack for Windows v.2.1.1e情況下.我的另外兩個工具是J2SE 5.0和Java 3D 1.3.2.我將討論另外的使用Quicktime for Java的動畫屏幕版本.
　　
　　圖1是應用JMF Movie3D在不同時間截取的兩幅截屏，右邊截屏是從屏幕后看的效果.
　　　 Java 3D的動畫展示圖(Part1-使用JMF)（圖一）

　　圖1. Movie3D應用截屏
　　
　　此應用程序中重點：
　　
　　。JMF和Java 3D的集成.屏幕以任意尺寸成倍增加在一個應用程序.由于屏幕是Java3D的Shape3D類的一個子類，因此它可以很輕易的統一到各種Java 3D場景中.
　　
　　。程序執行使用Model-View-Controller設計模式.屏幕是一個視頻元素，由JMFMovieScreen類描述.動畫是一個由JMFSnapper類控制的模型部分.一個Java 3D Behavior類，TimeBehavior，控制動畫定時定期更新.所有JMF編碼都存放在JMFSnapper類，可以很方便的測試各種變化.這篇文章的第二部分JMFSnapper由QuickTime for Java版本中的QTSnapper取代.
　　
　　。Java 3D 的使用將會使動畫的播放速度毫無困難的上升到25幀/秒.
　　
　　。使用JMF出現問題的討論.問題是我首選解決方案將不會工作-JMF有可能變為一個巨大的API，但在其內部仍有一些程序沒有及時運行.
　　
　　1. 我坐在山上
　　
　　事實上，我正坐在一個冰冷的辦公室.我真正的意思是說這篇文章建立在大量Java 3D和JMF背景知識之上.
　　
　　我將不會細致地解釋Java 3D的基礎知識，因為它們都可以在O'Reilly文章Killer Game PRogramming in Java（以下簡稱KGPJ）中找到.例如，圖1場景效果圖是其第15章中的稍微改良Checkers3D的版本實例.我再生了這些編碼以生成底版，藍天和燈光.
　　
　　假如你不想買這本書，沒關系，所有篇章的初稿和所有編碼都可以在此書的站點查閱.
　　
　　在此文章中，我將會解釋我用來從動畫中抽取幀的JMF技術.我將不會討論流媒體或者編碼轉換.
　　
　　2. 應用簡述
　　
　　動畫由JMFSnapper類加載播放，并且不斷的循環播放直到被停止.
　　
　　JMFMovieScreen生成動畫屏幕，并在底版上控制Java 3D四邊形.
　　
　　圖2顯示這些類的應用（該場景圖說明場景中Java 3D節點怎樣連接在一起）
　　　 Java 3D的動畫展示圖(Part1-使用JMF)（圖二）

　　圖2：Movie3D場景圖
　　
　　圖2種的很多細節可以被忽略，此圖KGPJ15章中的得Checkers3D實例有很多相似之處. 只有非凡動畫的節點是新的.
　　
　　由于節點關系，JMFMovieScreen和TimeBehavior對象以三角形表示.JMFSnapper對象不屬于這張圖，但由JMFMovieScreen調用.
　　
　　每40毫秒，TimeBehavior對象調用JMFMovieScreen類中的nextFrame()方法.接下來調用JMFSnapper中的getFrame()方法獲取動畫中當前播放的幀，由JMFMovieScreen控制成像.
　　
　　TimeBehavior是Java 3D的Behavior類的子類，它是Java 3D應用的計時器.它與KGPJ18章中的3D sprites實例中的TimeBehavior類十分相似.
　　
　　觀察應用過程的另一種方式就是察看它的UML類圖表，圖3給出。類中的公共方法被顯示.
　　　 Java 3D的動畫展示圖(Part1-使用JMF)（圖三）

　　圖3：Movie3D類圖表
　　
　　Movie3D的子類JFrame，WrapMovie3D是JPanel的一個子類.圖2展示了WrapMovie3D如何構建場景圖，和將其譯成應用的JPanel.他使用CheckerFloor 和ColouredTiles類構建底版.
　　
　　JMFMovieScreen創建動畫屏幕，將其加入場景中，通過創建一個JMFSnapper對象開始動畫.TimeBehavior每40毫秒調用JMFMovieScreen中的nextFrame()方法. nextFrame()調用JMFSnapper中的getFrame()得到當前幀.
　　
　　這個例子中的所有編碼，此文章的早期版本可以在KGPJ網點查詢.
　　
　　3. 預備動畫
　　
　　動畫，它的屏幕和更新屏幕的TimeBehavior對象，都是由WrapMovie3D中的addMovieScreen()方法創立.
　　
　　// globalsprivate BranchGroup sceneBG;private JMFMovieScreen ms;
　　// the movie screenprivate TimeBehavior timer;
　　// to update screenprivate void addMovieScreen(String fnm){　// put the movie in fnm onto a movie screen　ms = new JMFMovieScreen(　　　　　 new Point3f(1.5f, 0, -1), 2.0f, fnm);
　　sceneBG.addChild(ms);
　　// set up the timer for animating the movie　timer = new TimeBehavior(40, ms);
　　// update movie every 40ms (== 25 frames/sec)　timer.setSchedulingBounds(bounds);
　　sceneBG.addChild(timer);}
　　
　　兩個Java 3D addChild()方法調用JMFMovieScreen和TimeBehavior節點間的連接.setSchedulingBounds()激活TimeBehavior節點.
　　
　　4. 創建動畫屏幕
　　
　　JMFMovieScreen是Java 3D的Shape3D類的一個子類.所以必須仔細說明它的外形的幾何外形和外觀.
　　
　　幾何外形是指動畫圖像的四個邊尺寸上成比例，它的最大尺寸（高寬）必須向構造器仔細說明.這個四方形是垂直的，朝向Z軸正方向，可以在底版的任何位置被定位.
　　
　　四方形外觀是雙面，答應從前或后觀看動畫.結構是用雙線性插值，可以降低動畫圖像的像素化.
　　
　　大多數的功能是從KGPJ24章中的FPS（first-person shooter）實例中的ImageCSSeries類拷貝而來. ImageCsSeries在一個區域中顯示一系列的GIF圖片. 為了簡短起見，我僅描述了JMFMovieScreen與ImageCsSeries的不同特征.
　　
　　高效顯示圖像
　　
　　動畫中的一個幀被轉換結構擴大四倍；分為兩個步驟：第一步提供的BufferedImage傳給Java 3D的ImageComponent2D對象，然后傳給Java 3D Texture2D.
　　
　　區域的圖像更新非常快：每秒更新25幀，要求結構更新25次.因此結構有效率的更新非常的重要.這種高效率在利用BufferedImage和ImageComponent2D對象進行格式化的情況下是可能的.
　　
　　JMFMovieScreen使用的ImageComponent2D對象以以下方式聲明：
　　
　　ImageComponent2D ic = new ImageComponent2D(　　　　ImageComponent2D.FORMAT_RGB,　　　　FORMAT_SIZE, FORMAT_SIZE, true, true);
　　
　　構造器剩余兩個需要說明的討論點是它使用"by reference"和"Y-up"模式.這些模式降低了存儲結構圖像的內存大小，因為Java 3D避免將圖像從應用空間拷貝到圖形內存.
　　
　　在Windows OS環境下，使用OpenGL作為Java 3D優先圖像引擎，ImageComponent2D格式應是ImageComponent2D.FORMAT_RGB，BufferedImage格式應是BufferedImage.TYPE_3BYTE_BGR.BufferedImage格式在JMFSnapper中確定.
　　
　　此項技術的更多細節可以在j3d.org中查詢.
　　
　　將紋理加進區域
　　
　　通常在一個區域中確定一幅圖像的方法是將圖像的坐下角連接到區域的左下角，然后逆時針連接剩余的幾個角.圖4說明這種方法.
　　　 Java 3D的動畫展示圖(Part1-使用JMF)（圖四）

　　圖4.圖像與區域之間的標準連接
　　
　　圖像坐標區間在X Y軸的0 1之間，Y軸正方向.例如，圖像左下點坐標為（0，0），右上點為（1，1）.
　　
　　當"Y-up"模式使用，圖像坐標Y軸翻轉，負方向.意味著（0，0）代表圖像左上點，（1，1）指向右下.
　　
　　當"Y-up"模式建立，圖像坐標必須分配給區域中不同點以便獲得圖像的相同定位.圖5顯示了最新配置.
　　 Java 3D的動畫展示圖(Part1-使用JMF)（圖五）

　　圖5."Y-up"模式使用時，圖像與區域之間的連接
　　
　　連接區域點與圖像定位的JMFMovieScreen編碼是
　　
　　TexCoord2f q = new TexCoord2f();
　　q.set(0.0f, 0.0f);
　　plane.setTextureCoordinate(0, 3, q);
　　// (0,0) tex coord --> top left quad point (p3)q.set(1.0f, 0.0f);
　　plane.setTextureCoordinate(0, 2, q);
　　// (1,0) --> top right (p2)q.set(1.0f, 1.0f);
　　plane.setTextureCoordinate(0, 1, q);
　　// (1,1) --> bottom right (p1)q.set(0.0f, 1.0f);
　　plane.setTextureCoordinate(0, 0, q);
　　// (0,1) --> bottom left (p0)
　　
　　PLANE對象指代區域.
　　
　　更新圖像
　　
　　以上所講，TimeBehavior是被設置用來被40毫秒調用JMFMovieScreen的nextFrame()方法.nextFrame()調用JMFSnapper對象中的getFrame()方法獲得被看作BufferedImage對象的當前動畫幀.指派給一個mageComponent2D對象，然后傳給區域圖像.nextFrame()是：
　　
　　// globalsprivate Texture2D texture;
　　// used by the quadprivate ImageComponent2D ic;
　　private JMFSnapper snapper;
　　// to take snaps of the movieprivate boolean isStopped = false;
　　// is the movie stopped?public void nextFrame(){ if (isStopped)　 // movie has been stopped　　return;　 BufferedImage im = snapper.getFrame();
　　// get current frame　if (im != null) {

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