java3d_API_java3d_programming

Getting Started with the Java 3D™ APIChapter 1前言：如对译文中有不同理解的地方请参考原著，水平有限，请见谅，谢谢1.3构造一个场景图一个java 3d虚拟宇宙是由一个由JA V A 3D类的实例构成的场景图构造出来的，场景图由许多对象聚集在一起去定义几何体，声音，光线，位置，方向，虚拟的外观和音频对象对于图的一般定义可以说是包含结点和弧线的数据结构，一个结点就是一个数据元素，弧线代表的就是数据元素之间的关系。

在场景图的一个结点代表JA V A 3D的一个类的实例，弧线代表JA V A 3D实例之间的两种关系。

最普遍的一种关系就是父子关系，一个（group node）组结点可以有很无限多个子类但只能有一个父类，一个（leaf node）叶子结点可以有一个父类但不能有子类，另外一种关系就是引用关系，一个引用关系把一个（NodeComponent）结点组件对象和一个(scene graph Node)场景图结点连系起来，NodeComponent objects定义用来渲染视觉对象的几何体和外观属性一个 java 3D场景图由父子关系的Node对象构成，最后形成一个树形结构。

在一个树结构中，有一个称为根结点的结点，其它结点从根结点一直往下延伸。

一个树的弧线不能形成回路，一个场景图起源于(Local objects)的根结点，（NodeComponents）和(reference arcs)不是场景场的部分。

从一个树的根结点到叶子结点只存在一个路径，因而，从场景图的根到每一个子叶结点只有一条路径。

从场景图的根到指定的叶子结点称为叶子结点的场景图路径。

由于一条场景图路径只通向一个确定的结点，所以在场景图中对于每个结点都只有一条场景图路径。

在一个javad3D场景图中每一个场景图路径都完全载明了它的叶子的状况信息。

状况信息包括位置，方向和视觉对像的大小。

因此，每一个视觉对象的视觉属性都依附于场景图路径。

java3d渲染器充分利用了这个事实而从被认为是最有效的顺序去渲染叶子结点。

java3d程序员不必操心去支配对象的渲染顺序。

一个场景图的图表的表示可以作为JA V A3D的设计工具和文档说明。

我们可以用标准的图形符号来画场景图，如图1.1.java3d程序可以有比这场景图更多的对象。

我们可以用标准的符号来设计一个JA V A3D虚拟宇宙的场景图。

在设计完成之后，场景图的制图可以作为这程序的文档说明。

在程序完成之后，对应的场景图就是程序的一个简明的表示。

图 1.1左手边的每个符号代表在场景图中使用的单一的对象,最前面的两个符号代表确定的类：VirtualUniverse and Locale.接着下来的左边的三个符号代表类Group, Leaf, and NodeComponent的对象。

这三个符号通常也被注释代表这三个类的子类的对象。

在左边的最后一个符号是用来代表其它类的对象。

实线箭头符号代表两个对象之间的父子关系，点箭头是对其它对象的引用。

被引用的对象可以在一个场景图中的不能分支共享。

图1.2表示了一个简单的场景图创建一个不合法的场景图是有可能的。

图1.3表示了一个不合法的场景图例子。

因为它违反了DAG特性。

问题只出在于两个TransformGroup objects同时拥有同一个Shape3D leaf object 作为孩子。

记住一个Leaf object只能有一个老爸。

换句话说，从Locale object到a leaf只能有一条路径(或者说从a leaf到a Locale只有一条路径)你可能想,图1.3表现出来的结构中定义了一个虚拟宇宙的三个视觉对象。

在图1.3右边可以看出，它看起来好像是这个场景图通过重用了visual object(Shape3D)定义了两个视觉对象。

概念上，共享的Shape3D实例的两个父类TransformGroup objects都可以把视觉对象的画面投影到不同的位置。

但是，由于父-子弧线不能形成一棵树，所以它是一个不合法的场景图。

在这个例子中，结果是Shape3D object拥有多个父亲。

树和DAG结构的讨论是符合一般准则的。

然而由于子-父之间的关系，JA V A3D运行时系统会报错。

树结构限制了每一个Shape3D object只限于一个父亲。

图1.3中，‘多父类’的错误会在程序运时时被报告出来。

图1.4中，每一个Shape3D object都只有一个父亲，为这场景图显示了一种修改过的结构。

一个定义了不合法的场景图的java3d程序虽然能编译，但不能被渲染。

当一个定义了不合法的场景图的JA V A3D程序运行时，JA V A3D系统就会检测到这个错误。

当错误被检测到，JA V A3D 系统就会报告出这个异常。

这个程序仍然会运行，结果必然是需要被停止的，然而，没有图画被渲染。

每一个场景图都只有一个VirtualUniverse，这个VirtualUniverse对象拥有多个Locale objects.一个Locale objects在虚拟宇宙在提供了一个引用结点。

我们可以把一个Locale object看作用来确定visual objects在虚拟宇宙中位置的一个地标。

从技术上来说，一个JA V A3D程序拥有多个VirtualUniverse object是可能的，这样就定义了多个虚拟宇宙。

但是在多个虚拟宇宙之间没有内在的方法可以沟通。

进一步地说，一个场景图对象不可能在多个虚拟宇宙中同时存在。

我们强烈建议在一个JA V A3D程序中只定义一个VirtualUniverse的实例。

一个VirtualUniverse对象可以引用多个Locale对象。

大多数JA V A3D程序只有一个Locale 对象。

每一个Locale对象可以作为场景图中多个子图的根结点。

参考图1.2表示的场景图，注意，一个Locale对象产生了两个子图分支。

一个BranchGroup对象是一个子图或分支图的根结点。

有两种不同种类的场景子图：view branch graph 和the content branch graph.内容子图载明了虚拟宇宙中内容：几何体，外观，行为，位置，声音和光线。

观察子图指明了观察的参数例如观察的位置和方向。

两者一起定义了很多渲染器需要去渲染的工作.1.3.1高级JA V A3D API类层次图1.5显示了JA V A3D API前三层的类结构。

VirtualUniverse, Locale, Group和Leaf类出现在这个部分中。

除了VirtualUniverse和Locale对象，一个场景图的其它部分是由SceneGraphObject组成的。

SceneGraphObject差不多是每一个JA V A3D的核心类和实用类的父类。

SceneGraphObject有两个子类：Node和NodeComponent.Node子类提供了场景图的大部分对象。

一个Node对象是一个Group node对象或者是一个Leaf node对象。

Group和Leaf是若干子类的父类。

下面简要看一下Node类和它的两个子类，NodeComponent类，在介绍了这些背景知识之后，然后我们就会解析一下JA V A3D程序的构造Node类Node类是Group和Leaf类的抽象父类。

Node类为它的子类提供了一些重要的通用方法。

在我们讲述了更多的背景知识之后我们就会介绍这些方法的具体用法。

Node类的子类构成了场景图。

Group类Group类是在虚拟宇宙中定义视觉对象的位置和方向的父类。

BranchGroup和TransformGroup是Group类的两个子类。

在场景图的图形表示中。

Group类所代表的符号(圆圈)通常都是用BG来代表BranchGroups，TG代表TransformGroups，例如图1.2Leaf类Leaf类是在虚拟宇宙中定义视觉对象的形状，声音和行为的父类。

其中它的一些子类是Shape3D，Light，Behavior和Sound，这些对象没有孩子，但可以引用NodeComponentsNodeComponent类NodeComponent类是用来定义Shape3D (Leaf)的几何体，外观，贴图和物质属性的父类。

NodeComponents并不是场景图的一部分，但会被场景图引用。

一个NodeComponent可以被多个Shape3D引用。

1.4编写JA V A3D程序的步骤SceneGraphObject类的子类是构建场景图的基础材料。

开发JA V A3D程序的基础轮廓包含七步，这些步骤可以把许多JA V A3D程序聚合起来1.创建一个Canvas3D对象2.创建一个VirtualUniverse对象3.创建一个Locale对象，把它附加于VirtualUniverse对象4.构造一个观察分支图a.创建一个View对象b.创建一个ViewPlatform对象c.创建一个PhysicalBody对象d.创建一个PhysicalEnvironment对象e.把ViewPlatform,PhysicalBody,PhysicalEnvironment,Canvas3D附加于View对象5.构造一个内容分支图graph(s)6.编译graph(s)7.把子图插入到Locale中上述方法忽略了一些细节，但是详细说明了JA V A3D编程的基本思想：创建场景图的每一个分支图是编程的大部分工作，除了详述这些方法，下一节我们将介绍一种用更少的编程的简单方法去构建一个非常类似的场景图1.4.1编写JA V A3D程序的一种简单方法我们会用基本的方法构建相同结构的观察分支图来编写JA V A3D程序。

SimpleUniverse实用类包含了观察分支图结构的一致性，SimpleUniverse实例把基本方法中的2,3和4步骤都包含了。

在JA V A3D编程中用SimpleUniverse类来创建观察分支图可以有效地减少时间和工作量，于是程序员可以有更多的时间来关注内容分支图的开发，这就是JA V A3D编程所关注的。

SimpleUniverse对于JA V A3D编程来说是一个好的起点，因为它允许程序员忽略观察分支图。

然而，利用SimpleUniverse却不允许在虚拟宇宙中存在多个观察点。

在这教程中所有的编程实例都用到SimpleUniverse类.如果程序员需要了解View, ViewPlatform, PhysicalBody和PhysicalEnvironment类的更多的信息请参考其它文档。

SimpleUniverse类SimpleUniverse对象创建了一个包含VirtualUniverse,Locale对象,和一个完整的观察分支图的场景图。