基于Java 3D的三维可视化技术及其应用

1 引言

随着计算机技术的发展,三维应用程序有着越来越多的需求。自从Sun 公司的Java 3D 问世以来,人们终于有了一个性能优越的编写三维应用程序的优良工具[1 ]。Java 语言与C + +有着相似的语法结构,对于初学者来说易学易用,而且Java 程序可以在网页上运行,因而获得越来越广泛的应用。Java 3D 是一组API ,是Java 语言在三维领域的扩展。与Java 3D 相似的技术有OpenGL和Direct 3D ,对于普通的三维应用程序的编程人员来说,OpenGL和Direct 3D 属于较低级的三维函数库,难以掌握和学习。而Java 3D 则是Java 语言在三维领域的延伸,属于面向对象的计算机语言,容易学习和掌握。目前,越来越多的人在从事网页的编写工作,Java 3D 程序和其他Java程序一样,可以在网页上运行,这就为我们在互联网上交互式显示三维模型提供了极大的便利。

由于Java 3D 的功能繁杂,编制三维应用程序也是相当复杂的。Java 3D三维可视化编程的研究直到现在还是涉及较少的一个领域,很少有相关的理论和技术出现。

本文通过使用Java语言的三维图形模块Java 3D技术并结合NetBeans来实现Java 3D的三维可视化编程使三维编程变得更加简单。希望能够以此在三维可视化编程方面进行一定的研究和探讨。

2 Java 3D 技术简介

Java 3D是Java语言在三维图形领域的扩展,是一组用于三维编程的API,它提供了一个建立三维场景的机制,提供了编写三维应用程序所需的各种功能。Java 3D可用来编写非常复杂的应用程序,应用于许多领域[1]

Java 3D中最重要的概念是它的场景图数据结构[2][3]。Java 3D的场景图根据Java语言编程的特点增加了一些新的内容,更加易于实时处理及特殊三维效果的显示,更加方便最新的三维图形加速技术的应用。

Java 3D从1.3.1发展到1.3.2以后,在java.net 上已经发展成为一个开源项目。在过去Java3D一直没有竞争力,然而,当前Java 3D的稳定版本是1.5.0,要比以前的老版本在运行效率上快很多。

Java 3D现在分成了许多子项目[4],其中Java 3D的核心类是j3d-core,与Java 3D相关的其他项目可以查阅Java 3D Project站点来进一步了解其内容。

3 3 Java 3DNetBeans的结合

为了有效地实现Java 3D的可视化编程,在这里采用了Java 3D与NetBeans相结合的方法。Java 3D通过在NetBeans中导入Java 3D开发模块,利用其内置的Java 3D API来实现三维可视化编程。

NetBeans是一个全功能的开放源码Java IDE,可以帮助开发人员编写、编译、调试和部署Java应用,并将版本控制和XML编辑融入其众多功能之中[5]

NetBeans本身并没有开发Java 3D应用程序的能力,必须外挂Java 3D API和Java 3D开发模块才能进行三维可视化的开发(如图1所示)。


图1 NetBeans外挂Java 3D开发模块

Netbeans中安装外挂的方法有两种:

[1]利用NetBeans内建的网络升级功能;

[2]先到NetBeans网站下载这些模块(.nbm文件),然后再利用NetBeans内建的模块安装功能。

在这里使用第二种方式来安装Java 3D的开发模块。首先启动Netbeans,选择主功能菜单的"Tools/Update Center"以打开Update Center Wizard向导,然后根据提示加载Java 3D安装模块java3d.nbm(如图2所示)即可完成Java 3D可视化环境的搭建。


图2 选择需要安装的java3d.nbm模块

4 一个基于Java 3D可视化技术的一个实例

图3是实现Java 3D可视化编程的一个实例,首先创建一个场景图,然后添加相应的节点和属性等内容来生成场景图。场景图生成以后,可以直接从场景图来生成与Java 3D对应的源代码。



图3 基于Java 3D的三维可视化交互开发环境

5 结论

随着面向对象和可视化技术的发展,实现Java 3D的可视化编程,对于提高三维图形编程的效率和减少三维编程的复杂性很有意义。结合NetBeans编程的通用性和Java 3D对三维场景强大的可操作性及跨平台性,构建基于Java 3D-NetBeans的三维可视化交互开发环境,对于实现三维图形和三维动画编程具有实际意义。Java 3D的可视化开发是一个正在发展的领域,在获取形体的特征和属性等方面仍需作进一步的研究和实践。

参考文献

[1] 张杰. Java 3D 交互式三维图形编程[M] 北京:人民邮电出版社,1999.

[2]都志辉.Java 3D编程实践[M] 北京:清华大学出版社,2002

[3]Selman, D.Java 3D Programming[M].Manning Publications,2002

[4] Sun.Java 3D Project. https://java3d.dev.java.net

[5] Netbeans.org. http://www.netbeans.org/


posted on 2009-02-22 13:54 XiaoLi 阅读(1898) 评论(0)  编辑  收藏 所属分类: NetBeans


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