J2ME Mobile 3D入門教程系列文章之一

2019-11-18 15:54:17

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供稿：網(wǎng)友

　　3D圖形技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)越來(lái)越多的被應(yīng)用了，當(dāng)然這也包括了J2ME領(lǐng)域。在J2ME中為我們提供了JSR184這樣一個(gè)可選包，該套API實(shí)現(xiàn)手機(jī)上3D圖形的編程。同時(shí)也伴隨著移動(dòng)設(shè)備硬件的發(fā)展，現(xiàn)在也出現(xiàn)了越來(lái)越的支持該可選包的手機(jī)了，例如Sony EriCSSon的 K系列、S系列等等。
　　
　　正巧前一段時(shí)間我簡(jiǎn)單的學(xué)習(xí)了一下3D圖形學(xué)，所以最近開始對(duì)Mobile 3D的學(xué)習(xí)，在這里把學(xué)習(xí)到的東西拿出來(lái)與大家共享，希望能對(duì)大家有所幫助，也同時(shí)希望大家能夠一起來(lái)學(xué)習(xí)JSR184。
　　
　　下面言規(guī)正傳，首先我們來(lái)想象一下在現(xiàn)實(shí)生活中，我們是如何觀察這個(gè)世界的。我們是通過(guò)眼睛來(lái)觀察，我們生活在一個(gè)3維坐標(biāo)系構(gòu)成的世界。在Mobile3D中同樣的有World類讓你隨心所欲的構(gòu)造你想要的世界，當(dāng)然在這里專業(yè)些，在3D制圖中我們叫它“場(chǎng)景”；另外還有Camera類來(lái)作為你的眼睛，你可以來(lái)設(shè)置它的位置角度等參數(shù)，來(lái)顯示出不同的圖像。
　　
　　在Mobile 3D中是如何實(shí)現(xiàn)3D圖像的顯示呢？首先你要建立或者載入3D模型，然后根據(jù)需要設(shè)置場(chǎng)景中的環(huán)境、渲染方式等一系列的參數(shù)，再后生成并設(shè)置一架攝影機(jī)并且調(diào)整好你想要的光線，調(diào)整好你所需要的位置和角度。OK還需要什么呢？按下快門，這一步就是被叫做“渲染”一切就搞定了，這聽起來(lái)似乎很簡(jiǎn)單其實(shí)也并不難，其實(shí)這也不難。
　　
　　下面我們分步驟的來(lái)講解這些步驟：
　　
　　首先說(shuō)模型的建立，在Mobile 3D中和大多數(shù)的3D編程API是一樣的有兩種方式：1 及時(shí)運(yùn)算生成；2 外部建模導(dǎo)入。由于外部建模導(dǎo)入會(huì)將環(huán)境信息同時(shí)導(dǎo)入，所以稍候給大家做具體的介紹，這里著重要給大家介紹“及時(shí)運(yùn)算生成”的部分，這樣一來(lái)有助于大家了解Mobile 3D的工作原理。在Mobile 3D中為我們提供了VertexArray和VertexBuffer倆個(gè)類，這兩個(gè)類用來(lái)保存3維模型的頂點(diǎn)信息。
　　
　　其中VertexArray 類用處比較多，也比較靈活，這個(gè)類最常用的用法有3個(gè)，1 保存頂點(diǎn)坐標(biāo)信息； 2 保存法線信息；3保存帖圖信息。有人也許要問(wèn)這一個(gè)類怎么治理3種不同的東西呢？那下面我們來(lái)分析一下該類，首先該類的構(gòu)造器有3個(gè)參數(shù)：1 該實(shí)例要包括的元素的數(shù)量； 2 每個(gè)元素要包括的元素?cái)?shù)量； 3每個(gè)子元素所占的字節(jié)數(shù)。這樣一來(lái)似乎清楚很多為什么這個(gè)類能被使用到3種東西上。
　　
　　另外該類還有一個(gè)比較常用的方法set(int index,int length,short[] array0)這個(gè)方法是用來(lái)向該類的實(shí)例對(duì)象種存放數(shù)據(jù)的，第一個(gè)參數(shù)是指從第幾個(gè)元素開始；第二個(gè)參數(shù)是指要設(shè)置多少個(gè)；第三個(gè)參數(shù)就是實(shí)際設(shè)置的置了。
　　
　　下面簡(jiǎn)單介紹VertexBuffer類，該類才是真正保存多邊形的框架信息的類。改類通過(guò)設(shè)置頂點(diǎn)位置、發(fā)現(xiàn)、帖圖信息，來(lái)建立圖形。其中
　　
　　setPositions(VertexBuffer v,float s,float[]b)
　　
　　是用來(lái)設(shè)置頂點(diǎn)位置的，在這個(gè)方法中你會(huì)發(fā)現(xiàn)有3個(gè)參數(shù)，第一個(gè)不用說(shuō)了，是頂點(diǎn)的坐標(biāo)信息，后兩個(gè)是用來(lái)做坐標(biāo)偏移等操作的，操作是這樣的數(shù)學(xué)公式：
　　
　　v'=v*s+b
　　
　　還有一個(gè)
　　
　　setNormals(vertexBuffer norm)
　　
　　方法來(lái)設(shè)置法線。還有一個(gè)非常重要的方法
　　
　　setTexCoords(int, VertexArray, float, float[])
　　
　　這個(gè)方法中參數(shù)除第一個(gè)以外，后三個(gè)和
　　
　　setPositions(VertexBuffer v,float s,float[]b)
　　
　　是一樣的，第一個(gè)參數(shù)是開始的元素編號(hào)。這樣說(shuō)是不是有些抽象呢？給大家一個(gè)例子吧，好讓大家理解。
　　
　　short x = 20;
　　
　　short y = 20;
　　
　　short z = 20;
　　
　　short fx = (short) -x;
　　
　　short fy = (short) -y;
　　
　　short fz = (short) -z;
　　
　　//定點(diǎn)坐標(biāo)
　　short[] vert = {x,y,z, fx,y,z, x,fy,z, fx,fy,z, //D
　　
　　fx,y,fz, x,y,fz, fx,fy,fz, x,fy,fz, //C
　　
　　fx,y,z, fx,y,fz, fx,fy,z, fx,fy,fz, //B
　　
　　x,y,fz, x,y,z, x,fy,fz, x,fy,z, //F
　　
　　x,y,fz, fx,y,fz, x,y,z, fx,y,z, //A
　　
　　x,fy,z, fx,fy,z, x,fy,fz, fx,fy,fz}; //E
　　
　　try{vertArray=new VertexArray(vert.length/3,3,2);
　　vertArray.set(0,vert.length/3,vert);
　　}catch(Exception e){System.out.　　
　　//發(fā)線
　　byte[] norm = { 0,0,127, 0,0,127, 0,0,127, 0,0,127,
　　
　　0,0,-127, 0,0,-127, 0,0,-127, 0,0,-127,
　　
　　-127,0,0, -127,0,0, -127,0,0, -127,0,0,
　　
　　127,0,0, 127,0,0, 127,0,0, 127,0,0,
　　
　　0,127,0, 0,127,0, 0,127,0, 0,127,0,
　　
　　0,-127,0, 0,-127,0, 0,-127,0, 0,-127,0};
　　
　　try{normArray=new VertexArray(norm.length/3,3,1);
　　normArray.set(0,norm.length/3,norm);
　　}catch(Exception e){System.out.println("norm");e.printStackTrace();}
　　
　　//給出頂點(diǎn)們對(duì)應(yīng)圖片上的點(diǎn)（vert和tex數(shù)組是一一對(duì)應(yīng)的）
　　short[] tex = { 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1,
　　
　　1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1,
　　
　　1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1,
　　
　　1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1,
　　
　　1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1,
　　
　　1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1 };
　　
　　try{
　　texArray=new VertexArray(tex.length/2,2,2);
　　texArray.set(0,tex.length/2,tex);
　　}catch(Exception e){System.out.println("tex");}
　　
　　//建立正方體
　　vb=new VertexBuffer();
　　vb.setPositions(vertArray,1.0f,null);
　　vb.setNormals(normArray);
　　vb.setTexCoords(0,texArray,1.0f,null);
　　
　　在上述代碼中我建立一個(gè)正方體所需要全部頂點(diǎn)和面的信息，但大家要注重這里并沒(méi)有生成對(duì)應(yīng)的模型。原因就是我們還沒(méi)有設(shè)置生成模型所以的其他信息，下面我們來(lái)看看TriangleStr ipArray類，該類是構(gòu)成面所需要的三角面的信息類，熟悉3D制圖的人都清楚構(gòu)造3D圖形是通過(guò)多個(gè)面構(gòu)造一個(gè)3D實(shí)體的，而三角面是比較常用的一個(gè)方法。具體內(nèi)容我這里不具體說(shuō)明了。
　　
　　下面我們還需要設(shè)置一些環(huán)境和材質(zhì)信息，這里要用到的類比較多Appearance、Texture2D、Material。先來(lái)看個(gè)例子：
　　
　　appearnce=new Appearance();
　　
　　//創(chuàng)建帖圖
　　Texture2D texture=new Texture2D(image2d);
　　texture.setBlendColor(Texture2D.FUNC_DECAL);
　　texture.setWrapping(Texture2D.WRAP_REPEAT,Texture2D.WRAP_REPEAT);
　　texture.setFiltering(Texture2D.FILTER_NEAREST,Texture2D.FILTER_NEAREST);
　　
　　material=new Material();
　　material.setColor(Material.DIFFUSE, 0xFFFFFFFF);
　　material.setColor(Material.SPECULAR, 0xFFFFFFFF);
　　material.setShininess(100.0f);
　　
　　appearnce.setTexture(0,texture);
　　appearnce.setMaterial(material);
　　
　　mesh=new Mesh(vb,tsa,appearnce);
　　mesh.setAppearance(0,appearnce);
　　
　　我個(gè)人感覺Appearance類有些類似VertexBuffer類，同樣是多種屬性的持有者；在這里要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，就是Appearance類的設(shè)置遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止上述給出的東西，還有很多的設(shè)置（例如FOG也就是霧的設(shè)置）。Texture2D是帖圖類，用它來(lái)設(shè)置帖圖的信息，例如帖圖的方式是平鋪等方式。Material物名斯意就是指材質(zhì)，這里你可是設(shè)置“反光度”、“顏色”等等信息。另外這里我還要介紹一種設(shè)置渲染參數(shù)的方法
　　
　　//設(shè)置poly模式設(shè)置
　　PolygonMode polygonMode=new PolygonMode();
　　polygonMode.setShading(PolygonMode.SHADE_SMOOTH);
　　polygonMode.setCulling(PolygonMode.CULL_NONE);
　　
　　//生成外貌
　　appearnce=new Appearance();
　　appearnce.setPolygonMode(polygonMode);
　　
　　看剛剛給出的代碼，似乎比上面的更簡(jiǎn)單是吧？其實(shí)在PolygonMode中已經(jīng)替我們做了很多工作。該的設(shè)置很類似3D MAX中的Poly的使用。
　　
　　剛才的代碼中還給出了一個(gè)Mesh類，該類材質(zhì)最后我們要的模型。建立模型后，我們要建立Camera。在Camera中我在這里只簡(jiǎn)單介紹兩個(gè)方法setParallel(float, float, float, float)和setPerspective(float, float, float, float)。我們首先來(lái)看setParallel(float, float, float, float)該方法是設(shè)置Camera的視圖方法為平視圖；第一個(gè)參數(shù)是設(shè)置視角的高度，注重是高度，不是角度，因?yàn)檫@里是平視圖；第二個(gè)參數(shù)是Camera的寬高比例，例如我們的電視是4：3、寬銀幕電影是16：9；第三、四參數(shù)分別是最近和最遠(yuǎn)渲染的范圍。同樣的setPerspective是設(shè)置Camera為透視圖，這種視圖比較接近我們?nèi)粘Ｉ钪械挠^察的角度，而該方法的后三個(gè)參數(shù)和setParallel的后三個(gè)參數(shù)是一樣的，而第一個(gè)參數(shù)是可是角度，這里你可不要忽視這個(gè)角度問(wèn)題，這個(gè)角度是在透視圖中計(jì)算投影的一個(gè)重要參數(shù)。
　　
　　似乎一切都設(shè)置好了，其實(shí)不然，到目前為止我們僅僅是把我們所需要的素材都預(yù)備好了。下面我們來(lái)看看Mobile 3D的治理機(jī)制，熟悉3D制圖的人都清楚大部分3D軟件，3D API都是通過(guò)樹狀結(jié)構(gòu)來(lái)治理素材的，這樣的好處是每個(gè)模型、模型組、攝像機(jī)等元素作為節(jié)點(diǎn)都可以設(shè)置自己的旋轉(zhuǎn)軸等等屬性，并可以按照自己所設(shè)定好的動(dòng)畫信息進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。在Mobile 3D中為我們規(guī)定了該樹狀結(jié)構(gòu)的根節(jié)點(diǎn)必須是World類的實(shí)例對(duì)象，其中攝影機(jī)和光線比較非凡，可以不被放置在這個(gè)樹中，而是通過(guò)Graphics3D類的對(duì)象來(lái)設(shè)置（只是可以不

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