J2ME Mobile 3D入门教程系列文章之一

核心提示：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，J2ME Mobile 3D入门教程系列文章之一，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，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非凡，

　　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，所以稍候给大家做具体的介绍，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治理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，但大家要注重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。具体内容我这里不具体说明了。
　　
　　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，注重是高度，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预备好了。下面我们来看看Mobile 3D的治理机制，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治理素材的，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非凡，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