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j2me mobile 3d入门教程系列文章之一


  3d图形技术在各个领域已经越来越多的被应用了,当然这也包括了j2me领域。在j2me中为我们提供了jsr184这样一个可选包,该套api实现手机上3d图形的编程。同时也伴随着移动设备硬件的发展,现在也出现了越来越的支持该可选包的手机了,例如sony ericsson的 k系列、s系列等等。
  
  正巧前一段时间我简单的学习了一下3d图形学,所以最近开始对mobile 3d的学习,在这里把学习到的东西拿出来与大家共享,希望能对大家有所帮助,也同时希望大家能够一起来学习jsr184。
  
  下面言规正传,首先我们来想象一下在现实生活中,我们是如何观察这个世界的。我们是通过眼睛来观察,我们生活在一个3维坐标系构成的世界。在mobile3d中同样的有world类让你随心所欲的构造你想要的世界,当然在这里专业些,在3d制图中我们叫它“场景”;另外还有camera类来作为你的眼睛,你可以来设置它的位置角度等参数,来显示出不同的图像。
  
  在mobile 3d中是如何实现3d图像的显示呢?首先你要建立或者载入3d模型,然后根据需要设置场景中的环境、渲染方式等一系列的参数,再后生成并设置一架摄影机并且调整好你想要的光线,调整好你所需要的位置和角度。ok还需要什么呢?按下快门,这一步就是被叫做“渲染”一切就搞定了,这听起来似乎很简单其实也并不难,其实这也不难。
  
  下面我们分步骤的来讲解这些步骤:
  
  首先说模型的建立,在mobile 3d中和大多数的3d编程api是一样的有两种方式:1 及时运算生成;2 外部建模导入。由于外部建模导入会将环境信息同时导入,所以稍候给大家做详细的介绍,这里着重要给大家介绍“及时运算生成”的部分,这样一来有助于大家了解mobile 3d的工作原理。在mobile 3d中为我们提供了vertexarray和vertexbuffer俩个类,这两个类用来保存3维模型的顶点信息。
  
  其中vertexarray 类用处比较多,也比较灵活,这个类最常用的用法有3个,1 保存顶点坐标信息; 2 保存法线信息;3保存帖图信息。有人也许要问这一个类怎么管理3种不同的东西呢?那下面我们来分析一下该类,首先该类的构造器有3个参数:1 该实例要包括的元素的数量; 2 每个元素要包括的元素数量; 3每个子元素所占的字节数。这样一来似乎清楚很多为什么这个类能被使用到3种东西上。
  
  另外该类还有一个比较常用的方法set(int index,int length,short[] array0)这个方法是用来向该类的实例对象种存放数据的,第一个参数是指从第几个元素开始;第二个参数是指要设置多少个;第三个参数就是实际设置的置了。
  
  下面简单介绍vertexbuffer类,该类才是真正保存多边形的框架信息的类。改类通过设置顶点位置、发现、帖图信息,来建立图形。其中
  
  setpositions(vertexbuffer v,float s,float[]b)
  
  是用来设置顶点位置的,在这个方法中你会发现有3个参数,第一个不用说了,是顶点的坐标信息,后两个是用来做坐标偏移等操作的,操作是这样的数学公式:
  
  v'=v*s+b
  
  还有一个
  
  setnormals(vertexbuffer norm)
  
  方法来设置法线。还有一个非常重要的方法
  
  settexcoords(int, vertexarray, float, float[])
  
  这个方法中参数除第一个以外,后三个和
  
  setpositions(vertexbuffer v,float s,float[]b)
  
  是一样的,第一个参数是开始的元素编号。这样说是不是有些抽象呢?给大家一个例子吧,好让大家理解。
  
  short x = 20;
  
  short y = 20;
  
  short z = 20;
  
  short fx = (short) -x;
  
  short fy = (short) -y;
  
  short fz = (short) -z;
  
  //定点坐标
  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.println("vert");}
  
  //发线
  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();}
  
  //给出顶点们对应图片上的点(vert和tex数组是一一对应的)
  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");}
  
  //建立正方体
  vb=new vertexbuffer();
  vb.setpositions(vertarray,1.0f,null);
  vb.setnormals(normarray);
  vb.settexcoords(0,texarray,1.0f,null);
  
  在上述代码中我建立一个正方体所需要全部顶点和面的信息,但大家要注意这里并没有生成对应的模型。原因就是我们还没有设置生成模型所以的其他信息,下面我们来看看trianglestriparray类,该类是构成面所需要的三角面的信息类,熟悉3d制图的人都清楚构造3d图形是通过多个面构造一个3d实体的,而三角面是比较常用的一个方法。具体内容我这里不详细说明了。
  
  下面我们还需要设置一些环境和材质信息,这里要用到的类比较多appearance、texture2d、material。先来看个例子:
  
  appearnce=new appearance();
  
  //创建帖图
  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);
  
  我个人感觉appearance类有些类似vertexbuffer类,同样是多种属性的持有者;在这里要强调一点,就是appearance类的设置远远不止上述给出的东西,还有很多的设置(例如fog也就是雾的设置)。texture2d是帖图类,用它来设置帖图的信息,例如帖图的方式是平铺等方式。material物名斯意就是指材质,这里你可是设置“反光度”、“颜色”等等信息。另外这里我还要介绍一种设置渲染参数的方法
  
  //设置poly模式设置
  polygonmode polygonmode=new polygonmode();
  polygonmode.setshading(polygonmode.shade_smooth);
  polygonmode.setculling(polygonmode.cull_none);
  
  //生成外貌
  appearnce=new appearance();
  appearnce.setpolygonmode(polygonmode);
  
  看刚刚给出的代码,似乎比上面的更简单是吧?其实在polygonmode中已经替我们做了很多工作。该的设置很类似3d max中的poly的使用。
  
  刚才的代码中还给出了一个mesh类,该类材质最后我们要的模型。建立模型后,我们要建立camera。在camera中我在这里只简单介绍两个方法setparallel(float, float, float, float)和setperspective(float, float, float, float)。我们首先来看setparallel(float, float, float, float)该方法是设置camera的视图方法为平视图;第一个参数是设置视角的高度,注意是高度,不是角度,因为这里是平视图;第二个参数是camera的宽高比例,例如我们的电视是4:3、宽银幕电影是16:9;第三、四参数分别是最近和最远渲染的范围。同样的setperspective是设置camera为透视图,这种视图比较接近我们日常生活中的观察的角度,而该方法的后三个参数和setparallel的后三个参数是一样的,而第一个参数是可是角度,这里你可不要忽视这个角度问题,这个角度是在透视图中计算投影的一个重要参数。
  
  似乎一切都设置好了,其实不然,到目前为止我们仅仅是把我们所需要的素材都准备好了。下面我们来看看mobile 3d的管理机制,熟悉3d制图的人都清楚大部分3d软件,3d api都是通过树状结构来管理素材的,这样的好处是每个模型、模型组、摄像机等元素作为节点都可以设置自己的旋转轴等等属性,并可以按照自己所设定好的动画信息进行运动。在mobile 3d中为我们规定了该树状结构的根节点必须是world类的实例对象,其中摄影机和光线比较特殊,可以不被放置在这个树中,而是通过graphics3d类的对象来设置(只是可以不

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