Java3D基本图形功能介绍
java3d课程设计
java3d课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解Java 3D图形渲染的原理，掌握Java 3D基本概念和术语；2. 学会使用Java 3D API创建基本的3D几何体，并能对其进行变换和组合；3. 掌握Java 3D中的光照、纹理映射和材质等视觉效果的实现方法；4. 了解Java 3D的动画和交互功能，能够实现简单的动画和交互效果。
技能目标：1. 能够运用Java 3D API设计和开发简单的3D场景和物体；2. 能够独立解决Java 3D编程过程中遇到的问题，具备一定的调试和优化能力；3. 能够运用所学知识进行团队协作，共同完成一个综合性的Java 3D项目。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对3D图形编程的兴趣和热情，激发学生的创新意识；2. 培养学生严谨的编程态度和良好的编程习惯，提高学生的自主学习能力；3. 通过团队合作，培养学生的沟通协调能力和团队精神。
课程性质：本课程为选修课程，适用于对3D图形编程感兴趣的初中学生。
学生特点：学生对计算机编程有一定的基础，具备Java编程能力，对3D图形编程有较高的兴趣。
教学要求：教师应注重理论与实践相结合，引导学生通过实践掌握Java 3D编程技能。
在教学过程中，关注学生的个体差异，鼓励学生提问、思考和讨论，提高学生的参与度和积极性。
同时，注重培养学生的团队协作能力和综合素质。
通过本课程的学习，使学生能够独立设计和开发简单的3D应用，为后续学习奠定基础。
二、教学内容1. Java 3D基本概念与术语：讲解场景图、节点、外观、变换等基本概念，使学生理解Java 3D编程的框架和原理。
- 教材章节：第一章 Java 3D简介2. 创建3D几何体：学习使用Java 3D API创建基本几何体，如立方体、球体、圆柱体等，并进行组合和变换。
- 教材章节：第二章 创建3D几何体3. 光照与材质：介绍Java 3D中的光照模型，学习如何为物体添加光源、材质和纹理映射，实现真实感渲染。
Java3D总结
Java3D介绍Java3d是适应与internet 环境下开发的三维图形开发包，它针对底层库openGL 和DirectX 的封装。
这样使得他们摆脱了单机三维束缚，面向与网络方向。
OpenGL ：图形编程库。
（如坐标的变化，基本形体，关照效果等）DirectX ：微软公司三维库传统下的Internet 图形处理，数据不是从本地硬盘中读取，运行环境也不是事先安装好的，如果用OpenGL 等传统的可视手段，只能在Web服务器端生成图像，在发到客户端显示。
但是当前的网络传输能力是不可能满足的。
（但是java3的是传输的不是图像本生，而是三维图像生成的程序和数据）当前下的Java3d是这样的：java3d是基于OpenGL或DirectX底层的API。
他和java 一样需要安装，jre（java虚拟机）一次编程，跨平台运行。
所以说他很好的运用了pc机的硬件加速器。
（当前我们现在用的是WebStart来下载java3d程序，他保证了如果服务器端没有升级变化时，只需要下载一次，以后就可以直接运行）。
Java3d 本质是一个交互式三维图形应用编程接口（api），他可以和java2d，swing，awt 结合。
其目标是：让用户在浏览器中观看或操作三维动画图形。
一次编程，到处运行。
适应不同的软件平台。
适应各种显示环境和输入设备。
Java3d的编程思想Java3d编程的空间采用场景图结构，是一种有向无环图。
如图：locale下有一到多个branchgroup节点，在他下有一个基准坐标系transformgroup，就可以相对此坐标系摆放所需的形体（shape3d）也可以给出形体的外观appearance及geometry。
所以：他就是将许多对象安放在这个虚拟空间的过程，在设置各个方面的属性，如：形状，位置，外观，贴图，透明效果等；再在三维环境下设置灯光，雾，背景，声音等。
最后定义我们自己的观察角度，最终达到效果。
Java的Graphics类进行绘图的方法详解
Java的Graphics类进⾏绘图的⽅法详解Graphics类提供基本绘图⽅法，Graphics2D类提供更强⼤的绘图能⼒。
Graphics类提供基本的⼏何图形绘制⽅法，主要有：画线段、画矩形、画圆、画带颜⾊的图形、画椭圆、画圆弧、画多边形等。
1. 画线在窗⼝画⼀条线段，可以使⽤Graphics类的drawLine()⽅法：drawLine(int x1,int y1,int x2,int y2) 例如，以下代码在点（3,3）与点（50,50）之间画线段，在点（100,100）处画⼀个点。
g.drawLine(3,3,50,50);//画⼀条线段g.drawLine(100,100,100,100);//画⼀个点。
2. 画矩形有两种矩形：普通型和圆⾓型。
(1) 画普通矩形有两个⽅法：drawRect(int x,int y,int width,int height)：画线框围起来的矩形。
其中参数x和y指定左上⾓的位置，参数width和height是矩形的宽和⾼。
fillRect(int x,int y,int width,int height)：是⽤预定的颜⾊填充⼀个矩形，得到⼀个着⾊的矩形块。
以下代码是画矩形的例⼦：g.drawRect(80,100,40,25);//画线框g.setColor(Color.yellow);g.fillRect(20,70,20,30);//画着⾊块(2)画圆⾓矩形也有两个⽅法：drawRoundRect(int x,int y,int width, int height, int arcWidth, int arcHeight)：是⽤线围起来的圆⾓矩形。
其中参数x和y指定矩形左上⾓的位置；参数width和heigth是矩形的宽和⾼；arcWidth和arcHeight分别是圆⾓弧的横向直径和圆⾓弧的纵向直径。
fillRoundRect(int x,int y,int width,int height,int arcWidth,int archeight)：是⽤预定的颜⾊填充的圆⾓矩形。
java3D
Java3d整理Java3d基础环境配置1.1安装JDK1.2安装官网下载最新版本简单实例2.1新建java项目2.2导入基本jar包，jar包下载2.3编写代码package measoft.java3d.base;import java.applet.Applet;import java.awt.BorderLayout;import java.awt.GraphicsConfiguration;import javax.media.j3d.Appearance;import javax.media.j3d.Background;import javax.media.j3d.BoundingSphere;import javax.media.j3d.BranchGroup;import javax.media.j3d.Canvas3D;import javax.media.j3d.DirectionalLight;import javax.media.j3d.Material;import javax.media.j3d.TransformGroup;import javax.vecmath.Color3f;import javax.vecmath.Point3d;import javax.vecmath.Vector3f;import com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame;import com.sun.j3d.utils.geometry.Cone;import com.sun.j3d.utils.universe.SimpleUniverse; /*** 使用了SimpleUniverse对象，使得基本步骤比较简单：* 1.创建一个Canvas3D对象。
* 2.创建并定制一个SimpleUniverse对象，该对象引用前一步创建的Canvas3D对象* 3.构建内容子图* 4.编译内容子图* 5.将内容子图插入SimpleUniverse的Locale中*** @author J_nan**/publicclass MyCone extends Applet {public BranchGroupcreateSceneGroup(){/*** 一、 1.创建一个包含对象的数据结构2.生成坐标系3.将坐标系添加到跟节点上4.设置场景的有效范围*/BranchGroupobjRoot = new BranchGroup();TransformGroupobjTrans = new TransformGroup();objRoot.addChild(objTrans);BoundingSphere bounds = new BoundingSphere(newPoint3d(0.0,0.0,0.0),100.0);/*** 二、1. 创建背景颜色 2.设置背景边界 3.添加背景到场景中*/Color3f bgColor = new Color3f(0.0f,0.0f,0.0f);Background bg = new Background(bgColor);bg.setApplicationBounds(bounds);objRoot.addChild(bg);/*** 三、1. 添加平行光 2.给指定的bounds设定光的范围界限*/Color3f directionalLightColor = new Color3f(1.f,1.f,1.f);Vector3f vec = new Vector3f(0.f,0.f,-1.0f);DirectionalLightdirectionalLight =new DirectionalLight(directionalLightColor,vec);directionalLight.setInfluencingBounds(bounds);objRoot.addChild(directionalLight);/*** 四、1.设置外观 2.设置材料 3.生成基本圆锥*/Appearance app = new Appearance();Material material = new Material();material.setDiffuseColor(new Color3f(10.f,1.0f,0.0f));app.setMaterial(material);Cone cone = new Cone(.5f,1.0f,1,app);objRoot.addChild(cone);/*** 五、返回objRoot*/return objRoot;}public MyCone(){setLayout(new BorderLayout());GraphicsConfigurationconfig =SimpleUniverse.getPreferredConfiguration();/*** 第一步：Canvas3D类提供了一个3D渲染绘图画布，构造并初始化一个新的Canvas3D对象*/Canvas3D c = new Canvas3D(config);/*** 第二步：创建虚拟空间*/SimpleUniverse u = new SimpleUniverse(c);/*** 第三步：构建内容子图*/BranchGroup scene = createSceneGroup();/*** 第四步：编译内容子图*/pile();/*** 第五步：将内容子图插入SimpleUniverse的Locale中*/u.addBranchGraph(scene);add("Center",c);//安放观察点u.getViewingPlatform().setNominalViewingTransform();}publicstaticvoid main(String[] args) {new MainFrame(new MyCone(),400,300);}}运行效果如图：编写JAVA3D程序的一般步骤:A.SceneGraphObject的子类是构建场景图的基石。
3d模型教程
3d模型教程3D模型教程：基础概念与工具介绍三维建模是指使用计算机软件创建虚拟三维模型的过程。
在这篇教程中，我们将向你介绍基本的3D建模概念与工具。
让我们开始吧！一、概念介绍1. 三维空间：与二维平面不同，三维空间包含了高度、宽度和深度。
在3D建模中，我们可以在这个空间中创建各种形状和结构。
2. 点、线、面：3D模型是由许多点、线和面组成的。
通过连接这些基本元素，我们可以构建出复杂的形状。
3. 多边形：在3D建模中，多边形是最基本的面元素。
常见的多边形包括三角形、四边形和多边形。
多边形的边缘由线连接，形成闭合的面。
4. 顶点：顶点是多边形的角点。
通过移动、旋转和缩放顶点，我们可以改变多边形的形状。
5. 网格：网格是一组连接的多边形，构成了一个3D模型的表面。
二、工具介绍1. 3D建模软件：有许多商业和免费的3D建模软件可供选择。
常见的商业软件包括Maya、3ds Max和Blender等。
2. 视图控制：通过旋转、缩放和移动视图，我们可以在三维空间中观察和编辑模型。
3. 绘制工具：绘制工具包括点、线和面的创建工具。
通过这些工具，我们可以构建出复杂的形状。
4. 变换工具：变换工具包括移动、旋转和缩放工具。
使用这些工具，我们可以对模型的顶点、边和面进行编辑和调整。
5. 材质和纹理：材质和纹理可以给模型添加颜色、纹理和光照效果，使其更加逼真和生动。
这些只是3D建模的基础概念和工具介绍，希望能为你提供一个了解3D建模的起点。
如果你对此感兴趣，可以继续深入学习和探索更多高级技术。
祝你成功！。
java3d官方教程
Java 3D API官方教程[翻译一]开始学习Java3D API1第一章、入门本章目标：学习了本章之后，你能：•能用一些基本术语解释什么是Java3D•能描述出Java3D程序的基本结构。
•能识别出Java3D API中的许多类。
•能编写出简单的Java3D动画程序。
Java 3D API是一个用于编写显示和交互操作三维图形对象的程序的接口。
Java 3D也是在Java2 Java开发包（JDK）上的标准扩展。
这个API提供了用于创建和操纵3D图形的高端构成方法以及渲染该图形的一些数据结构。
Java3D 提供了创建图片、可视化、动画以及3D交互图形应用程序的函数。
1.1 什么是Java 3D API?Javae 3D API是作为复杂三维图形和声音渲染系统的接口的一系列层次的JAVA类的统称。
程序员可以用Java3D开发创建和操纵3D图形对象的高端应用。
这个图形对象处于一个被渲染了的虚拟世界(Virtual Universe)中。
这个API就是用设计来用于灵活方便地创建精确的各种大小的虚拟环境，可以大到大空物体，小到比原子还小。
除了这些功能之外，API的使用也很直接，API能自动处理渲染的细节，由于利用了Java线程机制的优势，所以Java3D的渲染器的工作是并行进行的。
并且渲染器也能自动地优化并提高渲染性能。
一个Java3D程序创建了Java3D对象的实际，并将其置之于场景图数据结构中。
在这个场景图中，所有3D对象用完全指定了虚拟世界内容和其如何被渲染的树形结构存储，Java3D程序能写成能独立运行的应用程序，或者写成能嵌入在浏览器中运行的Applets，或者二者兼备。
1.2 Java 3D API每一个Java3D程序至少部分地集成了来自Java类层次中的对象，这些对象的集合称做虚拟世界（virtual universe），这就是将要被渲染的对象。
此API在javax.media.j3d包中定义了超过100多个类，这些类我们平常称做Java3D 核心类。
Java中的GUI编程
集成Web技术：Java GUI编程将与Web技术更加紧密地集成，使得开发者能够更加方便地 开发出功能丰富、界面美观的Web应用程序。
增强安全性：Java GUI编程将更加注重安全性，提供更多的安全特性和工具，帮助开发者 构建更加安全的应用程序。
AWT组件使用示例
组件类型：按钮、标
签、文本框、选择框 等
组件属性：颜色、字 体、大小、位置等
组件事件：点击事件
、键盘事件、鼠标事 件等
组件布局：流式布局 、网格布局、边界布 局等
JavaFX组件库
JavaFX组件库简介
标题
JavaFX组件库是Java中用于构建GUI界面的工具包
标题
提供了丰富的UI控件，如按钮、文本框、列表等
BorderPane：分为 五个区域，可以设置 子节点的位置和比例 ，适合布局复杂的界
面
GridPane：按照网格 布局，可以设置行、列 、跨度等属性，适合布 局规则、整齐的界面
06
HBox和VBox：分别 按照水平或垂直方向 排列子节点，可以设 置对齐方式、间距等
07
JavaFX布局管理器的 使用方法：通过设置组 件的布局管理器属性， 可以轻松实现界面布局
。
JavaFX事件处理机制
事件源： JavaFX组件库 中的UI组件
事件类型：包 括鼠标事件、 键盘事件、触 摸事件等
事件处理：通 过注册监听器 来实现事件处 理
监听器类型： 包括事件监听 器、动作监听 器、选择监听 器等
事件传播：事 件从源组件传 播到父组件， 直到到达根节 点
java3D与计算机图形学期末复习
java3D与计算机图形学期末复习第一章绪论图片与定义摘自《Java 3D 与计算机三维动态图形网络编程设计》重点复习：1、线架模型英文：Wire Frame以线段、圆弧和一些简单的曲面来表示一个三维模型。
2、Brep英文：Boundary Representation中文含义：边界面表示将一个封闭的几何体模型所使用的多边形面称为该几何体的Brep边界面。
所有的多面体模型都是一种Brep边界面模型。
最常用的数据结构是翼边结构与半边结构3、NURBS曲面英文：Non Uniform Rational B-Spline中文含义：非均匀有理B样条曲面4、Solid实体Solid实体几何模型主要通过组成该几何体的边界面所形成的半空间来表示一个物体。
平面或曲面的半空间是指一个空间平面或曲面将空间分为两部分，如果一部分位于物体的内部则另一部分位于物体的外部。
5、CSG方法英文：Constructive Solid Geometry中文含义：构造实体几何实体造型（Solid Modeling）就是通过各种实体之间的并、交、差、布尔运算生成一个封闭实体的过程。
通过简单实体(如立方体﹑圆柱体、球体﹑圆锥体、扫描表示法产生的体等)之间的正则布尔运算生成比较复杂的体。
其中运用了二叉树来记录构造过程，这种表示也被称为实体的隐式模型(Unevaluted Model)或过程模型(Procedure Model)。
6、VOXEL（体素）含义：三维图形显示的最小单元规则体素空间是将一个立方体分别沿x、y、z轴进行等间距均匀分割所形成的，每一个体素都是一个小立方体。
其中每一个小体素所具有属性的定义分两种情况。
(1）用小体素8个角点的不同属性来定义,通过三次线性插值,可求出该体素内任一点的属性值,也可求出体素中心点的属性值,该中心点属性值,在体素足够小的情况下可用来代表整个体素的属性。
(2）直接定义小体素中心点的属性值﹐用该中心点属性值代表该体素的属性。
3d编程基本原理
3d编程基本原理
3D编程基本原理是指在计算机中实现三维图形渲染和动画效果的技术原理。
以下是一些常见的基本原理：
1. 三维坐标系统：在三维空间中，使用三个坐标轴（通常是x、y 和z轴）来确定物体的位置和方向。
2. 三角形绘制：三维图形通常使用三角形作为基本的图元进行绘制。
通过确定三角形的顶点位置和颜色来绘制复杂的三维图形。
3. 光照模型：光照模型用于模拟光照对物体的影响。
常见的光照模型包括环境光、漫反射光和镜面反射光等。
4. 投影变换：在将三维物体渲染到二维屏幕上时，需要进行投影变换。
常见的投影方式包括透视投影和正交投影。
5. 纹理映射：纹理映射用于将二维图像（纹理）贴到三维物体上，以增加细节和真实感。
6. 三维变换：通过平移、旋转和缩放等变换操作，可以改变物体在三维空间中的位置、方向和大小。
7. 可见性检测：在渲染三维场景时，需要确定哪些物体是可见的，哪些是被遮挡的。
常见的可见性检测算法包括深度缓冲和剔除算法等。
8. 动画效果：通过改变物体的属性（如位置、颜色等）来实现动画效果。
常见的动画技术包括关键帧动画、骨骼动画和物理模拟等。
以上是一些常见的基本原理，实际的3D编程还涉及到更多的细节和技术，如着色器编程、阴影算法、碰撞检测等。
3D基础知识介绍PPT课件
2021/3/9
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放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
2021/3/9
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优点：分辨率、透光率方面能保证，不会影响既有的设计架构，3D显示效果出色 缺点：技术尚在开发，产品不成熟
2021/3/9
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主动快门式3D技术介绍
2021/3/9
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主动快门式3D技术介绍
常见问题
CROSSTALK(鬼影)：由于受液晶响应速度的影响，如左眼在观看左眼图像时， 会同时看到上一场残留的部分右眼图像，导致左右眼图像重叠，形成重影， 叫crosstalk，任何基于液晶显示的快门式3D电视都存在crosstalk现象。
2021/3/9
5
实现3D显像的技术概述
三、全息技术：
•全息技术是利用光波的干涉和衍射原理记录并再现物体的真实感的一种成像技术。 •全息技术再现的图像立体感强，具有真实的视觉效应。除用光波产生全息图外， 现在已发展到可用计算机产生全息图，然而需要的计算量极其巨大。 •全息术应该是3D显示的终极解决方案，但目前还有很多技术问题有待解决，短期 内难有成熟产品量产。
优点：与既有的LCD液晶工艺兼容，因此在量产性和成本上较具优势 缺点：画面亮度低，分辨率会随着显示器在同一时间播出影像的增加呈反比降低
2021/3/9
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裸眼式3D技术
柱状透镜(Lenticular Lens)技术
柱状透镜(Lenticular Lens)技术也被称为双凸透镜或微柱透镜3D技术，其最大 的优势便是其亮度不会受到影响。柱状透镜3D技术的原理是在液晶显示屏的前面加 上一层柱状透镜，使液晶屏的像平面位于透镜的焦平面上，这样在每个柱透镜下面 的图像的像素被分成几个子像素，这样透镜就能以不同的方向投影每个子像素。于 是双眼从不同的角度观看显示屏，就看到不同的子像素。不过像素间的间隙也会被 放大，因此不能简单地叠加子像素。让柱透镜与像素列不是平行的，而是成一定的 角度。这样就可以使每一组子像素重复投射视区，而不是只投射一组视差图像。
编程与3D建模：如何使用编程技术实现物体的3D建模
编程与3D建模：如何使用编程技术实现物体的3D建模随着信息技术和计算机的发展，编程技术已经在很多领域得到了广泛应用。
其中，利用编程技术实现物体的3D建模，已经成为了计算机图形学和计算机辅助设计等领域的重要研究内容。
本文将介绍如何使用编程技术实现物体的3D建模，并探讨其在实际应用中的作用。
首先，我们需要了解3D建模的概念。
3D建模是指利用计算机技术创建三维模型的过程。
它可以用于模拟真实世界中的物体、场景和动作，为计算机图形学、虚拟现实、游戏开发等各个领域提供基础。
传统的3D建模软件通常提供了可视化界面，用户可以通过鼠标、键盘等交互方式绘制、修改和操作3D模型。
然而，对于一些复杂的场景或需要大量模型生成的情况，传统的建模方法往往不够高效。
这时，编程技术的应用就成为了一种有效的解决方案。
编程技术实现物体的3D建模主要包括两个方面：建模语言和建模算法。
建模语言是一种描述3D模型结构和属性的语言，它可以使开发者通过编程的方式创建和修改3D模型。
常见的建模语言有OpenSCAD、PythonOCC等。
这些语言提供了丰富的API，可以实现几何建模、属性设置、运动路径等功能。
通过编写代码，开发者可以使用这些语言实现复杂的3D模型。
建模算法是一种将物体的外形拟合为一系列基本图元的算法，它可以根据给定的参数生成特定形状的模型。
常见的建模算法有直线扫掠、旋转体、CSG（Constructive Solid Geometry）等。
这些算法可以通过编程技术实现，且可以使用编程的方式来调整模型的形状、大小、位置等属性。
例如，通过调整代码中的参数，可以改变一个旋转体的半径或高度，从而生成不同形状的3D模型。
除了建模语言和建模算法，编程技术还可以与传统的建模软件相结合，提高建模效率。
例如，通过编写脚本，可以批量生成3D模型，并自动进行一些模型变换和修正。
这种方式尤其适用于一些重复性工作或需要大量模型生成的情况。
同时，编程技术还可以与其他数据处理算法相结合，例如图像处理、光线追踪等，进一步提高模型的质量和逼真度。
java rendering方法
java rendering方法Java是一种面向对象的编程语言，广泛应用于各个领域，包括图形渲染。
在Java中，有多种渲染方法可以实现图形的绘制和呈现。
本文将介绍几种常用的Java渲染方法。
一、Java 2D渲染Java 2D是Java平台的一个强大的图形库，提供了丰富的API用于绘制和渲染2D图形。
它支持各种图形对象的绘制，如直线、矩形、圆形等，并且可以进行颜色、渐变、纹理等效果的设置。
Java 2D 渲染方法适用于绘制简单的图形，并且具有较好的性能。
二、Java 3D渲染Java 3D是Java平台的一个高级图形库，用于创建和呈现三维图形。
它提供了一组强大的API，可以实现复杂的三维场景的渲染。
Java 3D渲染方法适用于需要展示真实感和逼真效果的三维图形应用，如游戏、虚拟现实等。
三、JavaFX渲染JavaFX是Oracle公司推出的一种用于创建富互联网应用程序的平台。
它集成了Java 2D和Java 3D的功能，并提供了更加直观和易用的API。
JavaFX渲染方法适用于需要创建具有良好用户界面和交互体验的图形应用程序。
四、OpenGL渲染OpenGL是一种跨平台的图形渲染API，广泛应用于游戏开发、计算机图形学等领域。
Java通过JOGL（Java OpenGL）库提供了对OpenGL的支持。
使用OpenGL渲染方法，可以实现高性能的图形渲染，并且具有较好的跨平台性。
五、WebGL渲染WebGL是一种基于Web标准的图形渲染技术，可以在浏览器中实现高性能的三维图形渲染。
Java可以通过JavaFX的WebView组件嵌入WebGL渲染器，实现在Java应用程序中展示WebGL渲染的图形内容。
六、软件渲染软件渲染是指通过计算机的CPU来进行图形渲染的方法。
Java提供了一些软件渲染库，如Java Monkey Engine（JME），可以实现基于软件的图形渲染。
软件渲染方法适用于对图形性能要求不高的应用，或者在不支持硬件加速的环境下进行图形渲染。
计算机图形学习题参考答案(完整版)
计算机图形学习题参考答案第1章绪论1、第一届ACM SIGGRAPH会议是哪一年在哪里召开的？解：1974年，在Colorado大学召开了第一届SIGGRAPH年会。
2、计算机图形学之父是谁？解：Sutherland3、列举一些计算机图形学的应用领域（至少5个）。
解：计算机辅助设计、图示图形学、计算机艺术、娱乐、教学与培训、可视化、图像处理、图形用户界面等。
4、简要介绍计算机图形学的研究内容。
解：（1）图形的输入。
如何开发和利用图形输入设备及相关软件把图形输入到计算机中，以便进行各种处理。
（2）图形的处理。
包括对图形进行变换（如几何变换、投影变换）和运算（如图形的并、交、差运算）等处理。
（3）图形的生成和输出。
如何将图形的特定表示形式转换成图形输出系统便于接受的表示形式，并将图形在显示器或打印机等输出设备上输出。
5、简要说明计算机图形学与相关学科的关系。
解：与计算机图形学密切相关的学科主要有图像处理、计算几何、计算机视觉和模式识别等。
计算机图形学着重讨论怎样将数据模型变成数字图像。
图像处理着重研究图像的压缩存储和去除噪音等问题。
模式识别重点讨论如何从图像中提取数据和模型。
计算几何着重研究数据模型的建立、存储和管理。
随着技术的发展和应用的深入，这些学科的界限变得模糊起来，各学科相互渗透、融合。
一个较完善的应用系统通常综合利用了各个学科的技术。
6、简要介绍几种计算机图形学的相关开发技术。
解：（1）OpenGL。
OpenGL是一套三维图形处理库，也是该领域事实上的工业标准。
OpenGL独立于硬件、操作系统和窗口系统，能运行于不同操作系统的各种计算机，并能在网络环境下以客户/服务器模式工作，是专业图形处理、科学计算等高端应用领域的标准图形库。
以OpenGL为基础开发的应用程序可以十分方便地在各种平台间移植；OpenGL与C/C++紧密接合，便于实现图形的相关算法，并可保证算法的正确性和可靠性；OpenGL使用简便，效率高。
基于JAVA的3D图形开发技术 文档(DOC)
基于Java的3D图形开发技术龚建成张佑生（合肥工业大学，安徽合肥)安徽工程科技学院，安徽芜湖）·安徽工程科技学院学报!"·#""$年%&’(%%)* +,,-./0, 1 %&’23+45 6 789:公司提供了一个;3<0=>的?%+,@3，在A+B+$C程序中利用它，可方便地调用;3<0=>图形* ;3<0图形的调用和%&’图形的调用基本相同，将调用;3<0图形文件的部分单独作为一个文件，进而可将主程序的重点放在对形体的动画处理等方面*此外CDE等图形文件也都有相应的?%+,@3将其应用到A+B+$C*#F G A+B+$C的形体组合A+B+$C应用程序中，一般都有多个三维形体，只有对其进行合理的组合，才能对指定的形体进行几何变换，进行某种操作，生成所需要的交互式三维应用程序或三维动画* A+B+$C为此提供了多个用于形体组合的对象，它们是E3%HI及其子孙类* A+B+$C场景图的底部为;/3)H+0 94/B@35@，每一个场景图只能有一个;/3)H+0 94/B@35@，;/3)H+0 94/B@35@上面为?%J+0@* E3%HI类型的对象只能有一个父类，对于K3+4J.LE3%HI对象来说是?%J+0@*而其他E3%HI类型的对象，可以将其他E3%HI类型的对象作为父类*如23+45M%3<E3%HI对象可以将E3%HI对象作为父类，也可以将另一个23+45M%3<E3%HI对象作为父类*1 N 6 K3+4J.E3%HI对象* K3+4J.E3%HIA+B+$C场景图中一个重要节点，它能够附在一个?%J+0@节点上，作为一个单元进行编译*将一个K3+4J.E3%HI放在一个?%J+0@上形成?%J+0@的一个分支，使其组合的内容激活，一旦形体、灯光等被激活，它们就可以根据自身的J+I+&/0/)O的设定，产生相应的变化*1 # 6 23+45M%3<E3%HI和23+45M%3<$C对象* 23+45M%3<E3%HI定义一个通过设置，可以移动、旋转、放大缩小的局部坐标系*它有两个M0+P5：Q??RDS2(Q:8TR(US(VQC7 Q??RDS2(Q:8TR(USD(W2V *这两个M0+P5通过设定，可以控制坐标系在程序运行过程中的运行方式，如果设置不当，程序可能无法运行* 23+45M%3<$C用来表示一个G X G的双精度浮点数矩阵，进而表示所指定的坐标的坐标变换，如旋转、放大缩小、平移等*#F Y A+B+$C的交互作用Z G [A+B+$C借助A+B+语言强大的事件处理功能，可用来编写复杂交互式的虚拟场景* A+B+$C的事件处理方法使用的是A+B+ N* #版本的事件处理模型* A+B+ N* #事件程序中，在类定义时，用/<I0@<@4)5说明该类实现的一个或多个监听器，如IH&0/J J0+55 P+<@ @\)@4,5 QII0@) /<I0@<@4)5 D/4,%]?/5)@4@3 ，QJ)/%4?/5)@4@3，W)@<?/5)@4@3，-.@J^&%\U@4H?/5)@4@3 _ ‘但这种方法主要用于特定显示界面的设计及一些状态的变化处理方面*如果要编写更复杂的交互式三维应用程序，则需要用到A+B+$C的K@.+B/%3对象* K@.+B/%3有K/00&%+3,、?%,、W4)@3I%0+)%35等子类*编写复杂的交互式三维对象时，经常会感到计算机速度不够*可以有多种方法解决速度慢的问题* A+B+$C编程可通过灵活应用对象，提高计算机的运行速度*其他三维图形技术也用到了?RC技术，如;(U?语言就用到了?RC技术，;(U?语言就有?RC节点* A+B+$C的?RC对象通过设定，可以使计算机根据三维场景图的需要，在程序运行时，有效处理复杂形体：当复杂物体离观察点很远时，就用一个简单的形体替代，当复杂形体离观察点不远不近时，就用一个近似的形体替代，当复杂物体离观察点很近时，就显示复杂形体自身，这样可以有效提高计算机的运行速度* K/00&%+3,是K@.+B/%3的子类，利用K/00&%+3,可生成一个局部坐标系，此坐标系的a b轴方向一直指向观察者的眼镜*这表示在三维空间移动位置及方向时，K/00&%+3,所在的局部坐标系中的形体将一直面向着我们，也即自动绕着局部坐标系的c轴旋转*A+B+$C提供的K@.+B/%39)/0/)O一共有四组：/4)@3I%0+)%3（用于生成形体的曲线运动）7 ^@O&%+3,（用于处理键盘输入的内容）7 <%H5@（用于处理鼠标对坐标变化的控制）7 I/J^/4P（用于处理对象的点击拾取）7 W4)@3I%0+)%35可用于建立三维空间中形体绕着样条曲线运动的轨迹，只要输入形体及多个关键点的数据，就可控制形体绕着这几个关键点做空间的曲线运动，同时可控制形体的比例变化及旋转* W4)@3I%0+)%35在程序中的具体应用是生成一个2-Kd@OT3+<@对象* d@O&%+3,可用于监听键盘输入的内容，通过判断第!期·"#龚建成，等：基于·$%&%的’(图形开发技术类如)*+,-、./012、3456+7/012、8,49:’2、%99:47415:、;:<-07:及其属性等内容，还有&*:=>?4-@/7A、.:18/7、3:,4B*/7、C/79,、)*16等，类似于&DC)语言的相应节点，是$%&%’(场景图的重要组成部分EF G H I/2:J/A9/1:1-类E用于表示I/2:的属性，它不是$4B4’(场景图的组成部分，而是被场景图所引用，用来修饰某些):4@对象，如某个颜色可以被多个形体引用E 3/0128及其子类、;7418@/7A’(并不是I/2:J/A9/1:1-的子类，但它们同样作用于):4@对象，因而也是I/2:J/A9/1:1-类型的对象EG利用$4B4’( %>K进行编程的要点分析GL ! $4B4中点、线、面的生成编写$4B4’(的点、线、面时，需要给出顶点坐标数组、顶点坐标对应的颜色数组等内容，输入这些内容需要用到M:/A:-7N%774N提供的多个方法，所有的点、线、面类都是M:/A:-7N%774N的子类或孙类，因而都继承了它所有的方法E具体内容可查看相关%>KEGL G .,49:’(对象、%99:47415:对象及3/0128对象F ! H .,49:’(对象E点、线、面的各种对象，均为M:A/-70%774N的子孙类，它们只是几何对象，不能单独放置在三维场景图中E真正的三维形体对象应当既具有几何特征，同时也应具有材质特征，.,49:’(就是用来定义三维形体对象的对象E它有下面一些@?4+8：%))OPQMROCR;DSQDR%(T %)U)OPQMROCR;DSQPDK;RT %))OPQ%>>R%D%IJRQDR%(T %))OPQ%>>R%D%IJRQPDK;R T %)U)OPQJO))K.KOIQ3OVI(.QDR%(T %))OPQJO))K.KOIQ3OVI(.QPDK;RE这些@?4+8可以通过8:-J494UW*?*-N设定，使形体具有某种特征，从而使程序能在运行过程中产生相应的变化效果EF G H %99:47415:对象对象给出了三维空间里的形体，形体除了有几何属性外，还应有外观属性，如颜色、纹理等，形体的外观属性由%99:47415:对象提供E %99:47415:是I/2:J/A9/1:1-的子类，每一个%99:47415:对象均可以被多个.,49:’(对象所用EF ’H 3/0128对象E $4B4’(程序里，经常需要设置一些灯光、声音、行为等对象，这些对象在使用时，必须给出它们的作用范围，需要用到3/012*1+.9,:7:对象EGL ’常用三维图形文件的调入复杂形体很难直接通过编程实现E这时可通过调用其他格式的三维图形文件获得复杂形体，如直接调用&7A?GE X格式、O3$格式的三维图形文件，通过处理，间接调用(PM、(YZ、’(.格式的三维图形文件E这些格式的三维形体可以非常方便地应用在$4B4’(程序中，进而提高程序地编程效率E在调用O3$文件时，可以编两个程序，一个是主程序，一个是专门用来调用O3$文件的/WU[?/42E [4B4E在主程序的57:4-:.5:1:M749,（）方法里，在定义背景、声音、灯光等分支后，再定义一个OWU[:5-Z*?:兑现/W[和一个8对象，并用OW[:5-Z*?:的?/42方法调用/W[文件，调用成功后将调入的结果放入/W[对象里面E…37415,M7/09 /W[D//- \ 1:= 37415,M7/09 F H ] W \ 10??TW \ 1:= OW[)/42 F 94-,14A: H T/W[;7418E 422J,*?2 F W H T…调入的/W[文件所定义的三维形体有大有小，这时可在程序中定义一个改变了比例的坐标系，这样即使很大的/W[形体也可显示在屏幕上E通过下面几个语句，使坐标系发生了比例变换，成为原来大小的XE "倍：;7418@/7AM7/09 /W[;7418 \ 1:= ;7418@/7AM7/09 F H T;7418@/7A’( -’2 \ 1:= ;7418@/7A’( F H T-’2E 8:-.54?: F XE " H T/W[;7418E 8:-;7418@/7A F -’2 H T·安徽工程科技学院学报!"·#$$%年在&’()*+,’-.’,/0节点之上的1图2给出了3(4( %5应用程序的场景图6 7 8129 # 3(4(%5 :;<中的类3(4( %5核心包包括=(4(>1 -?@A(1 =%@和=(4(>1 4?B-(CD，其结构层次6 7 8如下E3(4(>1 -?@A(1 =%@FA’C/(GH)A4?’*?I,B(G?FA?J;DK*AB(GL,@K;DK*AB(GM)4A’,-?)CNB’B?)%5O()4/*%5NB?)?.’(0DPL=?BCQ,@?.’,/0I?(+Q,@?O,-0,)?)C&’()*+,’-%5=(4(>1 4?B-(CDR(C’A> OG(**?*其中，=(4(>1 -?@A(1 =%@提供了2$$多个类及接口，是3(4( %5的核心部分；=(4(>1 4?B-(CD则包括了一些矩阵和数组运算的类1 3(4( %5还提供了一个重要的有助于快速编程的应用类型的包，即B,-1 */)1 =%@1 /CAG*包（HCAGACK）S HCAGACK不是3(4( %5编译环境的核心组成部分，可以不用它，但使用它会大大提高程序的编写效率1一些基本形体如立方体、圆柱等，可由HCAGACK方便地生成；对复杂形体的生成，则需对基本形体进行一系列的几何坐标变换来实现129 % 3(4(%5 :;<中类的关系6 # 83(4(%5所提供的类S根据其作用主要有两种类型：Q,@?，Q,@?O,-0,)?)C1T 2 U Q,@?类1含有及I?(+两个子类1 .’,/0类用于将形体等按一定的方式组合在一起1 I?(+图2 3(4(%5应用程序的场景图摘要：,343语言具有结构中立性、网络分布性等优点，它的*/图形-56在开发6789:798及;;;上的图形网络应用程序时有极大优势因而得到了迅速地推广和应用1介绍,343*/ -56的特点，总结了,343*/ -56的组成，对,343*/数据结构、应用程序的编程要点作了重点评述，对如何利用,343*/ -56进行应用程序开发作了初步研究1关键词：,343语言；,343*/；6789:798；场景图中图分类号：文献标识码：-引言,343是目前最流行的功能强大的编程语言，它完全面向对象，简单高效安全，与平台无关，支持多线程= ! >1 ,343*/ -56是,343语言的*/图形用户接口，,343语言提供的内在机制使*/图形图像程序具有“一次写成，到处运行”( ?:@89 A7B90 :C7 37D?E9:9 +的特点开发出的图形系统拥有;9F特性，因而受到了广泛关注1本文从各个侧面对,343*/图形开发技术作了较详细的论述1! ,343 */图形开发技术简介,343*/是,343!1 %的一个标准扩展，它从高层次为开发者提供对三维实体的创建、操纵和着色，使开发工作变得较为简单1 ,343*/的低级-56依赖于现有三维图形系统，如/@:9B8*/G5HIJK等1它为我们编写三维应用程序提供了一个非常完善的-56，其功能主要有= % >：( ! +生成简单或复杂的形体（也可以直接调用现有的三维形体）；( % +使形体具有颜色及具有透明效果；( * +在三维环境中生成灯光及移动灯光；( ’+具有行为（L9E34@A:）的处理判断能力（键盘、鼠标等）；( " +可以生成雾、背景、声音等；( $ +可以使形体变形、移动、生成三维动画；( # +可以编写非常复杂的应用程序，用于各种领域如.M1!N ! ,343*/的场景图数据结构,343*/的数据结构采用/-J（/@:9B89O & -BDBP@B J:3QE）式的场景图（RB979 J:3QE），即具有方向性的不对称图形1图中线和线的交汇点称节点（IAO9），这些节点都是,343 */类的实例；线（-:B）表示实例之间的关系1最底层的节点是.@:8C3P S7@49:T9，每个场景图只能有一个.@:8C3P S7@49:T91在.@:8C3PS7@49:T9之上是KAB3P9节点，每个程序可以有一个或多个KAB3P9，KAB3P9节点之间可以相互切换，不过大多数程序只有一个KAB3P91每一个KAB3P9之上可有一个到多个L:37BEJ:ACQ节点1要建立三维应用环境，必须建立所需要的形体（RE3Q9），给出形体的外观（-QQ93:37B9）及几何信息（J9AU98:D），再把它们摆放在合适的位置，这些形体及其摆放位置都建立在L:37BEJ:ACQ节点之上摆放位置通过另一个节点<:37TV A:UJ:ACQ来设定1在安放好三维形体之后，还需设定具体的观察位置.@9? 5P38V A:U，它也是建立.AP1 !W0 IA1 !X3:1 0 %))*安徽工程科技学院学报,AC:73P A V -7EC@ S7@49:T@8D A V <9BE7APAYD 37O RB@97B9第!W卷第!期%))*年*月收稿日期：%))% & )2 & !!作者简介：龚建成（!2#) &），男，江苏扬州人，讲师，在读硕士研究生1第!期·"!龚建成，等：基于·#$%$的&’图形开发技术处理，对程序的运行产生相应的控制作用( )*+,-对象一共有三个：)*+,-.*/0/-、)*+,-1**2、)*+,-34506,70/-它们分别作用鼠标的左、中、右键，用于坐标的旋转、平移、放大缩小变换(鼠标如果没有中键，可用$84 9(处理交互问题时，利用监听器8:,/-6-5和;-<0=:*5方面的>/:7:/?常常不能满足编程需要，这是可以利用定义新的;-<0=:*5对象的方法编写交互式#0=0&’程序(编写自定义的;-<0=:*5对象的三个步骤为：（!）定义一个继承;-<0=:*5的新对象，同时给出新对象的构造方法(（@）定义一个初始化所用的:6:/:07:A-（）方法(（&）定义一个处理交互作用的B5*C-,,D/:2+7+,（）方法(@E " #0=0&’的冲突检测F G H冲突检测与响应在物体的物理建模中是十分重要的内容(因为虚拟物体在运动过程中I相互碰撞、接触或其他形式的相互作用(出现这种情况I物体就不能按照原来的运动状态继续运动I否则虚拟环境中就会出现虚拟物体之间相互穿透、彼此重叠等不真实的现象(检测虚拟环境中虚拟物体是否发生了相互碰撞的过程称为冲突检测(检测到碰撞后I要对之做出正确的响应I修改虚拟物体的运动状态I确定物体的变形和损坏等I这就是冲突响应(冲突检测是虚拟现实、计算机动画、机器人学等领域的核心问题之一( #0=0&’具有形体间冲突检查功能，为了编写具有这样功能的交互式应用程序，需要定义一个检查形体之间碰撞情况的行为对象，这时可用到#0=0&’提供的用于形体间冲突检查用的三个对象：J0K-+BL6M*77,:*6N6/5?、J0K-+BL6M*77,:*6NO:/、J0K-+BL6M*77,:*6)*=-2-6/( #0=0&’的冲突检查功能还处于不断改进的阶段，这方面的计算需要较多的时间，有时会影响程序的运行速度(&结束语随着计算机技术的发展和广泛应用，三维图形的应用范围也越来越广；另一方面，随着P6/-56-/的飞速发展，计算机网络成为数据信息流动最方便的渠道，JJJ则成为用户利用网络最便捷的方式(新的应用环境要求更适合于它的图形编程手段( #0=0语言和其&’$QP的推出，刚好迎合了这一潮流，为广大程序员提供了开发&’图形应用软件的新途径，因而一定会得到广泛推广与应用(参考文献：F ! H R05=-? )( ’0:/-7I Q0+7 #( ’-:/-7E #0=0程序设计教程（上册）F ) H E北京：机械工业出版社，@SS@EF @ H #0=0 &’4+/*5:07 F ’; T L8 H，<//BU T T V0=0( ,+6( C*2 T B5*W+C/ T V0=0( 2-W:0 T V0=0 &’(F & H D+6 ):C5*,?,/-2,( P6C( 4<- #0=0 &’$QP DB-C:X:C0/:*6 %-5,:*6!( @ F 1 H ( @SSS( FG H陈静勇(基于#0=0&’的虚拟现实建模方法F# H (计算机应用研究，@SS@I（Y）：&& Z &YE!"#$%&’&() *&+ ,"-"’&./%( 01 (+2.$3 423", &% 52-2[L\[ #:063C<-6]!I @I 1R$\[ ^*+3,<-6]!_ !( R-X-: >6:=-5,:/? *X 4-C<6*7*]?I R-X-: @&SSS‘I M<:60a @( $6<+: >6:=-5,:/? *X4-C<6*7*]? 06W DC:-6C- I J+<+ @G!SSSIM<:60 b!"#$%&’$( #0=0 :, 06 05C<:/-C/+5- Z 6-+/507I 6-/c*5K Z W:,/5:d+/-W 706]+0]-( P/, &’$QP, <0=- ]5-0/ 0W=06/0]-,:6 /<- W-=-7*B2-6/ *X ]50B< 0BB7:C0/:*6, *6 P6/-56-/ 06W JJJ( D*I :/ :, e+:CK7? ,B5-0W-W 06W 0BB7:-W( 4<:,05/:C7- :6/5*W+C-W #0=0&’$QP f , X-0/+5-,I ,+2205:A-W #0=0&’$QP f , C*2B*,:/:*6I W:,C+,,-W /<- W0/0 ,/5+C/+5-*X #0=0&’06W /<- K-? B*:6/, *X :/, 0BB7:C0/:*6,( .-,-05C< *6 <*c /* +,- #0=0&’$QP, /* B5*]5022- c0, 07,*W-07/ c:/<()*+ ,-%.#( #0=0a #0=0 &’a P6/-56-/a ,C-6- ]50B<。
Java3D
三. 如何运行 JAVA3D 源程序 用 JAVAC 编译源程序，生成 class 文件。根据文件的类型，选择用 JAVA 或 APPLETVIEWER 运行程序。JAVA3D 程序可以为 APPLICATION 程序，也可以为 APPLET 程序，因而 JAVA3D 程序也可以摆放在网页上，当然这时候我们必须在浏览器上 做一些设置工作（以后再介绍）。
在运行 applet 程序时，我们需要编写一个 HTML 文件： 先用 javac 将 JAVA3D 源程序编译成 class 文件，再用 appletviewer 运行 HTML 文件。虽然程序是 applet 程序，但我们也可以将其变成 application 程序，这 时我们只需将程序头尾的四个注释行的注释符号去掉即可，这时我们可以用 java 来运行它： java SimpleCone
二。OPENGL、VRML、DIRECT3D、JAVA3D 的比较 由于 OPENGL 的跨平台特性，许多人利用 OPENGL 编写三维应用程序，不过对于一 个非计算专业的人员来说，利用 OPENGL 编写出复杂的三维应用程序是比较困难 的，且不说 C（C++）语言的掌握需要花费大量时间精力，当我们需要处理复杂 问题的时候，我们不得不自己完成大量非常繁琐的工作。当然，对于编程高手来 说，OPENGL 是他们发挥才能的非常好的工具。
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2024年度Java语言ppt课件(完整版)
JDBC数据库连接技术
JDBC基本概念
JDBC（Java Database Connectivity）是Java语言中用 于访问关系型数据库的标准API。 它提供了一组用于连接数据库、 执行SQL语句和处理查询结果的 接口和类。
JDBC驱动程序
JDBC驱动程序是实现JDBC API 的数据库访问软件，用于建立 Java应用程序与数据库之间的连 接。不同的数据库厂商会提供不 同的JDBC驱动程序，以支持对自 己数据库的访问。
2024/3/23
29
Spring框架概述及核心思想
2024/3/23
01
Spring框架是一个轻量级的控制反转(IoC)和面向切面(AOP)的 容器框架。
02
Spring框架的核心思想是降低耦合度，提高系统的可维护性和
可扩展性。
Spring框架提供了丰富的功能，如事务管理、Web MVC、数
03
要点二
Servlet生命周期
Servlet的生命周期包括加载、初始化 、处理请求、销毁四个阶段。在Web 应用启动时，Servlet被加载并初始化 ，然后一直驻留在内存中等待处理请 求，直到Web应用停止或被卸载时， Servlet才会被销毁。
要点三
Servlet API
Servlet API是一组Java接口和类，用 于支持Servlet的开发和运行。它提供 了处理HTTP请求和响应、管理会话 、读写Cookie等功能。
Thread类
Java中的线程类，可以通过继承 Thread类并重写run()方法来实现多线
程程序。
Callable接口
2024/3/23
与Runnable接口类似，但Callable接 口可以返回执行结果并且可以抛出异
Java形界面SwingJavaFX和AWT
Java形界面SwingJavaFX和AWT Java形界面Swing、JavaFX和AWTJava是一种广泛应用的编程语言，其强大的图形界面（GUI）库使得开发者能够创建各种各样的用户界面。
在Java中，有三种主要的GUI库，它们分别是Swing、JavaFX和AWT。
本文将详细介绍这三种GUI库的特性和使用方法。
一、SwingSwing是Java提供的一套用于构建图形界面的库，它基于AWT库进行了扩展。
Swing提供了丰富的组件和布局管理器，使得开发者能够轻松地创建漂亮和交互性强的界面。
1.1 组件Swing提供了大量的组件，包括按钮、文本框、标签、列表框、表格等。
开发者可以通过组合这些组件来构建复杂的界面。
Swing组件的特点是可定制性高，开发者可以自定义组件的外观和行为。
1.2 布局管理器Swing通过布局管理器来自动调整组件的位置和大小。
常用的布局管理器有FlowLayout、BorderLayout、GridLayout和GridBagLayout。
开发者可以根据界面的需要选择合适的布局管理器。
1.3 事件处理Swing使用事件模型来处理用户的输入和其他操作。
开发者可以为组件添加事件监听器，响应用户的操作。
事件处理是Swing应用中的重要部分，可以使界面与用户产生交互。
二、JavaFXJavaFX是Oracle推出的新一代Java GUI库。
与Swing相比，JavaFX提供了更多的现代化特性，包括动画效果、3D支持和富文本等。
2.1 UI控件JavaFX提供了一套丰富的UI控件，包括按钮、标签、文本框、下拉框等。
这些控件样式多样，并且支持CSS样式表进行自定义。
2.2 布局JavaFX使用场景图（Scene Graph）来组织界面元素。
开发者可以使用各种布局容器来构建界面，如VBox、HBox、BorderPane等。
2.3 动画效果JavaFX内置了强大的动画框架，开发者可以轻松地创建平滑的过渡效果、缩放动画和旋转动画等。
基于Java3D的三维模型交互设计系统的开发与应用_丘威
基于Java3D的三维模型交互设计系统的开发与应用丘威(嘉应学院计算机科学与技术系,广东梅州514015)摘要:首先概括地介绍了Java3D技术在三维模型交互设计的应用.提出了采用Java3D用于虚拟三维模型的描述,通过远端客户机读取服务端客户上传的三维图形数据,实现与用户交互的虚拟三维交互建模方案,使用程序提供的绘图工具对图形进行编辑并将结果保存到服务端相应的文件,通过对服务器端文件的读写操作来实现用户之间的信息交互,共享数字化的设计信息,使Internet成为设计工作的主要协作平台.关键词:Java3D;VRML;Web3D;虚拟场景中图分类号:TP129文献标识码:A文章编号:1000-7180(2008)11-0195-04Development and Application of3D Model InteractionDesign System Based on Java3DQIU Wei(Department of Computer Science and Technology,Jiaying University,Meizhou 514015,China) Abstract:This paper introduced the Java3D application in 3D model interaction design,adopt the Client/Server structureand distributing computing model to design the system structure,put forward the method to catch the 3D scene object in-stance and presented the wandering method to implement virtual scene in the Java3D scene.With Java3D,implement theinteraction 3DM scene with the user,and implement a part of detail.Key words:Java3D;VRML;Web3D;virtual scene1引言Java3D是Sun定义的用于实现3D显示的编程接口,Java3D提供了基于Java的上层接口.Java3D把OpenGL和DirectX这些底层技术包装在Java接口中.这种全新的设计使3D技术变得不再繁琐并且可以加入到J2SE、J2EE的整套架构,这些特性保证了Java3D技术强大的扩展性.文中提出了采用Java3D用于三维模型的描述,采用Java3D实现虚拟三维模型交互显示,实现与用户交互的虚拟三维交互建模实现方案,本系统是通过远端客户机读取服务端客户上传的三维图形数据,并在Web页上对三维格式的机械设计图、建筑模型图等等进行还原,不同地域间的用户不仅可以在终端机器上完成对三维模型实体的浏览、缩放、移动、操作,还可以使用程序提供的绘图工具对图形进行编辑并将结果保存到服务端相应的文件,通过对服务器端文件的读写操作来实现用户之间的信息交互,有助于减少工程师、建筑师和其他用户之间进行交流的障碍,并使他们可以更多地共享数字化的设计信息,使Internet成为设计工作的主要协作平台.2用Java3D描述系统模型Web3D联盟是Web3D技术管理组织,主要负责有关Web3D标准的研究、定义和推广工作,为了适应Web的新应用[1].尽管VRML在Web3D应用中已比较广泛[2],但也存在其局限性:首先是浏览VRML场景需要下载安装相应的浏览器插件,使用户感到不便.另外VRML是用于建立基于互联网的虚拟场景的描述语言,其提供的交互能力很不足,场景描述信息与程序控制脚本共存与一个VRML文件中不便开发者使用.有不少的计算机公司推出了各种不同的Web3D实现方案,Sun公司公布的Ja-va3D则为Web3D提供了语言级的支持,Java3D是Java用于三维程序编程的一组API.Java语言面向对象和跨平台特性,使得Java3D特别适合网络环境上的应用[3].无插件的Web3D应用一般采用Java开发,用户在下载三维场景的同时,三维渲染引擎则以Applet小程序的形式被下载到客户端执行.本系统完全使用面向对象的Java程序设计,Ja-va3D技术作为一种较新的技术,在开发网络图形平台上有着突出的优势.在系统的开发过程中,用到了其中的Java Applet编程、Java 3D图形编程,Java数据库编程,网络编程以及JSP技术.本系统分为服务器端程序和客户端程序,服务端的程序提供了客户上传文件的功能,主要采用了Java文件上传和JD- BC技术.在数据库方面,使用了My Sql.服务器端程序和客户端程序通过HTTP连接作为服务器和客户端的数据交互接口.客户端则提供了图形数据的还原和编辑图形的功能,采用了Java Applet的方式,Java Applet可嵌在网页上运行的特性和Java 3D强大的图形表现能力为开发系统提供了有力的技术支持[4].Java语言的平台无关性和MY SQL数据库的跨平台性,使得本项目软件适合不同平台下的用户.在数据调度策略方面本系统采用一次性全部装载三维格式文件数据,数据驻留客户端机器内存的方法,节约了传送的代价,减轻了服务器端的压力,加快了客户端的反应速度.系统模型如图1所示.图1Web环境下的系统功能模型图Java3D是Java在三维图形方面的扩展,同时结合了Java语言的网络功能,很好地解决了网络,跨平台环境的三维可视化问题.对于一些高级应用,如实现计算过程的三维可视化、复杂的交互功能等, Java3D具有比VRML无法相比的能力[5].另外,大量的研究集中在Web3D及虚拟现实等技术的实施细节之上,针对这些问题给出了很多优秀的算法,这些成果有待于进一步转化为实际应用.采用Java3D作为基于网络的虚拟建筑环境的开发平台,有助于在应用中不断采用更为先进的算法,形成独立的技术核心[6].Java本身是一种编程语言,不会涉及任何商业类技术问题,,而采用其他商业Web3D技术平台,开发者不能了解其底层实施细节,不利于长期发展.采用Java3D实现三维虚拟场景的显示,用户与三维场景交互以及其他与虚拟环境相关功能,如场景外观纹理的实时替换,在三维场景内实现建筑属性的查询等.3逻辑结构设计本系统的逻辑结构的三维的数据结构采用的是Scene Graphs Structure(场景图),就是一些具有方向性的不对称图形组成的树状结构.Java 3D场景图是一棵由两个部分或分支组成的树,这两个部分是:内容(content)和视图(view).视图分支含有复杂Ja-va 3D视图模型的所有细节,它还定义视点.内容分支描述了您将在场景中看到什么.它包含所有图形对象(球体、立方体或更复杂的几何对象)、用来移动它们的转换、光、行为、组节点和烟雾.大多数工作将集中在内容分支上.本系统的JA V A3D场景数据结构图如图2所示.图2Java3D三维模型图数据结构图在一个Java3D应用程序看到的逼真三维模型从程序的角度看来,实际就是由Java3D定义的一系列的对象,这些对象不是杂乱无序,对象之间也不是毫无关系.如果想让三维图像正常显示,必须在这两点上遵循Java3D场景图的规定.基于Java3D的虚拟3D模型表现还使用协同处理策略,将客户的请求分散处理,根据当前客户端和服务器的CPU使用情况和网络占用情况,自动分配计算任务,能大大降低整个系统对服务器的依赖,有效提高系统整体性能.在3D模型表现环境的应用中,经常需要获得单个类型3D模型表现对象实例,因为许多行为和操作都是针对单个3D模型对象,比如3D模型中有若干栋建筑,需要在Java3D程序的运行时刻将它的外观(表面纹理)改变,来观察其在环境中不同的效果. 如果在一个VRML文件中定义了若干栋建筑,那么将其导入到Java3D中,必须做的事情之一就是获得每栋建筑物的单个实例,以便将它们作为单独的对象进行处理.Shape3D对象维持了对一系列Geome- try对象的引用.Shape3D对象除了定义了三维形体的几何特征,还定义了形体的外观(Appearance)属性.一个VRML的Shape对象被导入到Java3D3D 模型中将被转换为Java3D的Shape3D对象,这样就动态地访问该对象.例如要改变一个Shape3D的外观属性,那么首先要做的是将外观属性设为可写. shape3D.setCapability(ALLOW APPEARANCE WRITE);然后就可以对Shape3D对象的Appear- ance对象进行操作了.在程序运行中还可以动态的删除或添加Shape3D节点,从而可以实现3D模型替换的功能.4系统实现4.1系统功能实现本系统所构造的3D模型,必须运行一个Ja-va3D程序.这个Java3D应用程序必须首先创建一个虚拟3D模型对象并且至少把一个Locale对象附加之上.然后,构建出需要的3D模型型体,它由一个分支组结点开始并且包括至少一个观察平台对象,而3D模型型体就是附加于这个观察平台.当一个包含3D模型型体的观察对象被附加于一个虚拟3D型体,Java3D的渲染循环就开始工作.这样,3D模型型体就会和它的观察对象一起被绘制在画布上.系统的设计采用了三层模式的结构,用户只需打开浏览器链接到服务器,浏览器就会自动将客户端程序下载到本地机器运行,通过与服务端程序的通讯实现了图形数据的传输,达到了让不同地域的图形设计人员与用户,设计人员与设计人员之间对各种3D设计软件生成的图形进行交互式设计的目标.本系统可以在Web方式下自由地浏览3D数据文件(3DS,OBJ,J3D,还可扩展其他格式),而不需要另外花钱购买并安装3D设计软件(如3D MAX, MAYA等),也不需要用户下载并安装额外的浏览器插件.三维模型在本系统可以完全“复原”回在其他3D设计软件(如3D MAX等)的3D效果.如图3 所示为在3D MAX设计的一个船3D模型型体效果图.图4为在本系统中的船3D模型型体效果图.图3在3D MAX中设计的一个船3D模型效果图图4在本系统中表现的船3D模型效果图本系统具有一定的建模功能,并且模型是可以按照客户自己的意愿进行个性化定制,如图5用户想添加一个棱锥,系统可以根据用户的输入是多少棱锥而创建具体的实体.可以根据用户的输入来决定球体是高精度还是低精度.同时可以在本系统进行场景图的灯光效果,实体外观颜色,实体外观贴图,位置,大小等的编辑.4.2三维模型交互设计的实例第一步:启动服务器程序的服务功能.第二步:在A和B两台计算机的浏览器的地址栏分别输入服务端的地址,连接到服务端的登陆页面.第三步:A机和B机经过验证登陆后,进入工作图5在本系统中添加各种自定义的3D实体区页面,它们的浏览器就会自动下载服务端的Java Applet程序.A机和B机的显示画面.第四步:A机和B机用户都点击【选择文件】按钮,在弹出的对话框中选择要操作的文件名,在这里假定A和B都打开同一个三维文件.第五步:经过比较,打开的文件里面的三维实体在B和C的软件系统中显示的效果与在3D MAX 中的显示效果相符合.在客户端A中使用程序提供的编辑工具,如实体顶点坐标编辑工具对实体进行编辑.在这里先选中棱锥,再点击“形体变换”按钮, 接着选择方向,这里选择X方向,于是按键盘的X 键,最后用鼠标拖动一定的距离,就可以实现对实体的顶点坐标进行编辑.A机编辑完成后,就可以看见A机最后显示的场景图效果了.第六步:当A机提交了修改结果后,在B机中使用程序提供的刷新功能,即点击【刷新】按钮来更新当前场景图,得到图编辑的结果就是刚刚在A中修改后的结果,如图5所示.同样,使用其他工具来编辑实体或增删实体,A机和B机分别进行绘制和保存操作,都得到了相同的测试效果,实现了图形在A机和B机之间的交互设计.5结束语Java3D丰富的Java及Java3D类库支持可用于实现复杂的编程行为.特别是应用Java3D可以快速地开发Web上的3D应用.文中提出采用VRML和Java3D相结合的技术,建立虚拟3D模型型体环境的应用框架.实现对虚拟3D模型型体环境中的3D 模型对象的操作需要获取该对象,给出了在Java3D 中获取3D模型对象实例的方法和给出了在Java3D模型型体中实现虚拟3D模型型体表现的方法.基于Java3D的3D模型型体的客户端表现的基本功能是虚拟空间信息的图形表达,是以国际Web3D协会正在开发中的网络三维信息传输标准X3D为基础,将三维信息和与三维空间关联的多媒体信息在客户端以图形的方式呈现给用户.本系统为用户提供了在网络环境中对三维设计软件(如3D MAX,Maya等)生成的三维图形进行浏览、编辑的功能,可以让模型设计师把3D模型型体的草图提供给用户,让用户浏览到3D模型型体草图的同时还可以对模型进行简单的修改,并将修改的数据反馈给设计人员,设计人员则可以根据用户的建议对草图作进一步的修改,从而节省了劳力和成本,达到工程设计人性化、智能化的管理,为设计者和用户之间的交流架起了一座简单快捷有效的桥梁.参考文献:[1]孙瑾秋,张艳宁,潘俊军,等.颌面三维测量技术研究[J].微电子学与计算机,2007,24(4):165-167.[2]Web3D.Virtual reality modeling language,ISO/IEC 14772-1[S].Standard International,1997:34-38.[3]李银兵,闫敬.基于虚拟现实技术的可视化生态复垦[J].微电子学与计算机,2007,24(2):200-202.[4]邹经宇,薛玉彩.基于城市虚拟三维环境的城市公共空间视觉延续性的比较研究[C]//第二届“虚拟现实与地理学”学术研讨会学术论文集.北京,2002:110-119. [5]杨宝民,朱一宁.分布式虚拟现实技术及其应用[M].北京:科学技术出版社,2000:1-10.[6]丘威,张立臣,钟治初.在线虚拟电子电路实验室的VRML实现[J].微电子学与计算机,2007,24(2):62-64.作者简介:丘威男,(1974-),硕士,讲师.研究方向为虚拟现实技术和软件工程.。
常用图形模块套件
常用图形模块套件一、本文概述1、概述本文档的目的和内容本文档旨在介绍常用图形模块套件，为读者提供对该领域的全面了解。
本文档首先简要概述了常用图形模块套件的概念及其重要性，然后详细介绍了各种常用图形模块的功能和使用方法，包括线段、圆、椭圆、矩形、多边形等模块的基本功能、插值、偏移、镜像等高级功能以及图表绘制等实用功能。
此外，本文档还列举了这些模块在实际工作和学习中的应用场景，并提供了优化建议，以帮助读者更好地利用这些模块。
最后，本文档对常用图形模块套件的重要性和应用价值进行了总结，并展望了未来的发展趋势。
希望通过阅读本文档，读者能够深入了解常用图形模块套件，并能够在实践中运用这些模块，提高工作效率和效果。
2、介绍图形模块套件的概念及其在开发过程中的重要性图形模块套件是一种集合了多种图形处理功能的软件库，旨在为开发者提供一套完整且易于使用的图形解决方案。
这些套件通常包含了绘制、渲染、变换、光照、纹理等基本图形操作的功能，使得开发者能够更加便捷地将图形界面整合到自己的应用程序中。
在开发过程中，图形模块套件的重要性不言而喻。
首先，图形模块套件提供了一套标准的图形接口，使得开发者无需关心底层图形硬件的细节，从而可以将更多的精力投入到应用逻辑和用户体验上。
同时，这些套件通常都具有丰富的文档和示例，为开发者提供了详细的指导和支持。
其次，图形模块套件可以提高开发效率。
由于这些套件已经经过了优化和测试，具有较好的性能和稳定性。
通过使用这些套件，开发者可以避免重复造轮子，减少调试和优化图形代码的时间，从而更快地实现应用程序的功能。
此外，图形模块套件还有助于提高软件的质量。
由于这些套件具有严格的测试和验证流程，错误和漏洞的可能性较低。
此外，这些套件通常会提供跨平台的支持，使得开发者可以轻松地将应用程序移植到不同的操作系统和硬件平台上。
总之，图形模块套件是开发过程中不可或缺的工具。
通过使用这些套件，开发者可以更加高效、稳定、高质量地实现应用程序的图形界面。
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1.1Java3D的虚拟场景空间设计Java3D是一种面向对象的API。
通过场景图来管理场景中的各种图形元素。
场景图是一个树状结构，在该树状结构的各级节点表示该场景中的各种图形元素。
将由各种图形元素形成的一个场景的整体称为一个虚拟空间。
在这个虚拟空间中的图形元素包括：几何体的定义数据，几何显示时的颜色、材质、透明度等属性，背景颜色，光线类型，场景的作用范围，视点、投影面及投影类型，对几何体的坐标变换等。
Java3D与Java一样对各种功能的组织同样采用父类、子类、对象实例的方式。
Java3D中规定了在一个虚拟场景空间中各种图形元素的表示符号及虚拟场景空间的组织结构。
在一个虚拟空间中可以包含多个Local节点。
一个Local节点表示一个子场景的根节点。
多个Local节点表示在该虚拟场景中有多个场景的根节点。
但是在实际应用中最常使用的是在一个虚拟空间中只包含一个子场景，也就是只包含一个Local节点。
在一个Local节点之下，可以包含一个到多个BranchGroup节点。
每个BranchGroup 节点表示一种图形元素的集合。
这种图形元素的集合主要有两种：（1）定义几何体的数据与定义该几何体的颜色、材质、透明度等外观的属性；（2）定义该几何体在显示的时候在该场景中的其他元素，如背景颜色、光源类型、视点位置与观察方向、投影平面的位置、坐标变换等。
在实际应用中，最常用的是一个Local 节点下只含有一个BranchGroup节点。
在一个Local节点下只含有一个BranchGroup节点情况下，必须定义一个Shape3D对象，在该对象中定义几何体的数据与几何体的颜色、材质、透明度等外观显示特性，该Shape3D对象一般加入在一个TransformGroup类的节点中。
在一个BranchGroup 节点之下，可以包含多个TransformGroup节点。
每个TransformGroup节点可以包含以各种或多种几何体的定义。
也可以不包含几何体的定义信息。
但是一个TransformGroup节点必须包含一个或多个Transform3D对象，表示对TransformGroup 节点中定义的几何体所进行的坐标变换。
一个Transform3D对象表示对几何体进行平移、旋转、变比等坐标变换中的一种，多个Transform3D对象的组合形成一个总的坐标变换矩阵，这个总的坐标变换矩阵就属于包含这些Transform3D对象的TransformGroup节点。
如果该TransformGroup节点中没有定义几何体，则这种坐标变换是针对于第一次定义的几何体。
如果在一个TransformGroup节点中没有定义任何的坐标变换，则该TransformGroup节点拥有默认的坐标变换矩阵，但该矩阵为单位矩阵，表示对几何体不进行任何变换。
对于坐标变换的具体方法与内容将会在后面章节中详细介绍。
View的功能主要是实现在虚拟场景中设置视点与观察方向。
Canvas3D主要用来定义一种能够显示三位物体投影的画布。
Screen3D主要将画布上三位物体的投影显示在显示器上。
Alpha节点元素对象提供了一种将一个时间值转换成Alpha值的公用方法。
当采样时，Alpha对象实际上就是一个生成0-1数的与时间有关的函数。
Alpha对象最基本的应用就是为插值的行为提供Alpha值。
Alpha对象的特征由用户定义的参数决定。
Alpha类主要用在动画设计中，对于Alpha类的使用可参考Alpha 类的说明。
Java3D所采用的坐标系：在Java3D中，几何体定义也采用该坐标系，所有的坐标变换也是针对该坐标系进行的，坐标原点在显示器的正中间。
Z轴指向屏幕之外。
X轴的正向沿水平方向向右，Y轴的正向沿垂直方向向上。
下面用生成一个圆锥体的程序实例来说明Java3D程序的基本结构。
该程序用来生成一个简单的椎体。
（见例1.1创建与显示一个圆锥体）该程序中各场景元素的关系结构如下创建简单虚拟空间SimpleUniverse：·创建BranchGroup节点对象，并将该对象加入虚拟空间中1．定义虚拟空间中的球形范围BoundingSphere2．定义虚拟空间中的背景颜色3．定义虚拟空间中的光源类型、颜色4．定义鼠标对物体的平移、旋转、放大功能定义虚拟空间的坐标变换节点TransformGroup，并设置TransformGroup的读写属性1)定义三维物体的几何数据2)定义三维物体的颜色、材质等外观属性·设置系统自动选取该虚拟空间的视点位置u.getViewingPlatform().setNominalViewingTransform(),并在投影面上对三维物体进行透视投影·将投影平面上的三维物体的透视投影显示在画布Canvas3D 上Java3D低级的图形功能集成了如Direct3D、OpenGL、QuickDraw3D、XGL中的低级图形功能。
Java3D的高级图形功能包括通过场景图方式来组织整个场景中的图形元素，并且在场景中包含了声音的功能。
一个场景图中定义了该场景中各图形元素及其相互关系。
一个场景也称为一个虚拟空间。
1.2Java3D主要包、类、子类、接口之间的关系参见文档1.3Java3D的点、线、面绘制Java3D有关点、线、面都是以数组的方式组织，这是Java3D 的一大特点Shape3D类定义所有的几何体。
它包含了几何体与该几何体的外观属性。
几何体部分定义了三维空间体的几何形状，外观属性部分定义颜色、材质等属性。
Shape3D类通过setGeometry()方法将一种几何的定义数据加入到一个Shape3D类对象index=0处。
1.3.1GeometryArray类Java3D最优秀的特点就是通过数组方式对各种几何元素进行定义，并且通过类的方式对各种几何图形元素进行定义与管理，这是面向对象的设计思想的体现。
GeometryArray类称为几何数组类。
public abstract class GeometryArray类是一个抽象类。
定义点线面、三角四边面的数组类PointArray、LineArray、TriangleArray、QuadArray等都是该类的子类。
GeometryArray包含有位置坐标数组、颜色数组、法向量数组、纹理坐标数组、顶点属性数组。
所有的颜色必须在0.0-1.0，所有的法向量都必须是单位向亮public GeometryArray(int vertexCount，int vertexFormat)构造函数：通过给定的顶点数与顶点格式创建一个空的GeometryArray 类对象。
vertexCount：在GeometryArray中表示几何体所包含的顶点数。
VertexFormat：表示这些顶点的格式，是一个多选项:其中COORDINATES:表示在该GeometryArray数组中包含顶点的坐标，并且该项是一个必选项；NORMALES：表示包含每个顶点的法向量；COLOR_3或COLOR_4：表示每个顶点的颜色，前者没有表示Alpha信息，也就是指顶点数组包括没有透明度的颜色；后者表示有Alpha的信息。
当不指定顶点格式颜色时，GeometryArray对象中的每个顶点的默认颜色都是白色；当指定了顶点格式颜色，则GeometryArray对象中的每个顶点的默认颜色都是黑色；TEXTURE_COORDINATE_2,TEXTURE_COORDINATE_3或TEXTURE_COORDINATE_4分别表示每个顶点的2D、3D或4D 纹理坐标。
GeometryArray类中定义了多种方法，这些方法用来向GeometryArray类的对象中添加几何元素。
1、setCoordinate(int index,float[] coordinate)方法：改变一个点的三个坐标值，index为点的编号。
Float[] coordinate是一个一维数组，分别表示一个点的x、y、z坐标。
setCoordinate(int index,Point3f coordinate)方法：该方法是通过Point3f的格式设置一个点的三个坐标setCoordinates(int index,float[] coordinates)方法：从index指定序号开始设置点的坐标值，index一般都取0。
其他重载方法参看文档2、用setColor、setColors方法向GeometryArray类的对象中添加颜色值。
public Color3f(float x,float y,float z)方法是Color3f类的一个构造函数，该构造函数通过设置RGB三个分量的值表示一种颜色。
三个分量的值都必须在0.0-1.0之间。
setColor(int index,Color3f color)方法：设置在index处点的颜色值，Color3f与Point3f类似，用三个浮点数表示一种颜色组合。
其他方法参看文档3．用setNormal、setNormals方法向GeometryArray类的对象中定义的点添加法向量值。
使用方法参看文档1.3.2点的生成任何复杂的形体都是由点线面组成的，体面线点之间是通过某种数据结构建立关系。
在CAD设计中，最常用的数据结构就是半边数据结构。
点是任何体定义最基本的数据单元。
1、PointArray类PointArray类的第一个构造函数：public PointArray(int vertexCount,int vertexFormat)。
PointArray类是GeometryArray 类的子类，因此，它继承了GeometryArray类中定义的方法与变量。
2、PointArributes类PointArributes类的对象用来定义点的各种属性。
点的属性包括：Size定义点的大小，以Pixel像素大小为单位。
默认时点的大小是一个像素单位。
Antialiasing英文含义是反走样，当设置一个点的大小大于一个像素单位时，为了使点在显示时接近于一个圆形，则需要设置该参数。
如果该参数没有被设置，也就是默认，则显示该点时，则通过有多个像素围成的正方形来显示该点。
3、PointAttributes类的方法setPointSize(float pointSize):以像素为单位设置点的大小setPointAnitialiasingEnable(boolean state):打开或关闭反走样开关（例1.2不同颜色点的显示程序）4、IndexedPointArray类从已经定义好的所有点的坐标与颜色数组中选择一部分点。
该类是一个很有用的类：IndexedPointArray(int vertexCount,int vertexFormat,intindexCount)1.3.3线的生成1.LineArray类LineArray(int vertexCount,int vertexFormat)构造函数第一个参数表示生成多段直线的点的总数。