java3d_API_java3d_programming.pdf

Java 3D API 是一种用于创建三维图形应用程序的Java库，它允许开发者构建复杂的3D场景并进行交互式渲染。本章主要介绍了如何开始使用Java 3D API进行编程。 在Java 3D中，一个虚拟宇宙是通过场景图构建的，场景图由一系列Java 3D类的实例组成。这些实例包括几何体、声音、光线、位置、方向、外观和音频对象等元素。场景图可以被理解为一个节点和边的数据结构，其中节点代表数据元素，边表示元素间的关系。 场景图中的节点分为两类：组节点（Group Node）和叶节点（Leaf Node）。组节点可以有多个子节点但只有一个父节点，叶节点则只有一个父节点且没有子节点。边有两种类型的关系：父子关系和引用关系。父子关系描述了节点的层级结构，而引用关系将NodeComponent对象与场景图节点关联，定义了视觉对象的几何形状和外观属性。 Java 3D的场景图是一个树形结构，以根节点为起点，其他节点沿着根节点向下延伸。每条从根节点到叶节点的路径都唯一地定义了一个特定的叶节点，称为场景图路径。路径包含了关于叶节点的所有状态信息，如位置、方向和对象的大小。因此，每个视觉对象的属性都与其对应的场景图路径相关联。Java 3D的渲染引擎利用这一点，按照最有效的方式渲染叶节点，程序员无需关心对象的渲染顺序。 设计Java 3D场景图时，可以使用标准图形符号表示，有助于理解和文档化。例如，图1.1展示了不同类型的节点和它们之间的关系。实线箭头表示父子关系，虚线箭头表示引用关系。值得注意的是，场景图必须遵循有向无环图（DAG）的特性，这意味着从根节点到任何叶节点的路径不能形成循环。 如果场景图违反了DAG规则，例如图1.3所示，就会导致不合法的场景图，此时Java 3D运行时系统会抛出错误。例如，一个Shape3D对象被两个TransformGroup对象同时作为子节点，这违反了每个叶节点只能有一个父节点的规则。这种情况下，会出现"多父类"的错误，Java 3D程序在运行时会检测并报告此问题。 为了修复这个问题，如图1.4所示，每个Shape3D对象应该仅与一个父节点关联，以确保场景图的合法性。这样的结构使得每个3D对象都能正确地定位和渲染，从而实现预期的3D效果。 通过理解Java 3D API的场景图构造原理和规则，开发者能够有效地创建和管理复杂的3D环境，实现各种交互式三维应用，例如游戏、模拟和可视化工具等。学习和掌握Java 3D API对于希望在Java平台上进行三维编程的开发者来说是至关重要的。