基于java3D的模型動作引擎畢業(yè)論文.doc

1基于java3D的模型動作引擎中文摘要本工程著重對既有三維模型的復用，和對模型動畫的制作?，F(xiàn)在業(yè)界很少有基于java3D的動畫引擎，本工程也是對java3d在動畫方面的創(chuàng)新。工程圍繞對3DMax文件格式的解析，動畫幀的設計，動畫文件的存儲，動畫的驅(qū)動，以及用戶界面的設計做了詳盡的說明，并提供了可運行的范例代碼。在工程的尾聲部分，著重說明了代碼的重構(gòu)過程和調(diào)試方式。使代碼更加精簡，易讀。英文摘要Thisproject,toalreadyhavingthereplyingandusingofathreedimensionalmodelemphatically,andthemakingofthemodelanimation.Seldomthereisaengineofanimationbasedonjava3Dintheindustrynow,thisprojectisinnovationinanimationtojava3dtoo.Theprojectcentresontheanalysisof3DMaxfilelayout,thedesignoftheanimationframe,thememoryoftheanimationfilecorrectly,driveofanimation,anddesign,userofinterfacemakeexhaustiveexplanation,haveofferedtheexamplecodethatcanbeoperated.Insomeofcodaoftheproject,havestatedconstructingthecourseanddebuggingthewayagainofthecodeemphatically.Makethecodesimplifiedfurther,legible.關鍵詞Java3D、GUI、Swing、GUI、重構(gòu)1、概述1.1需求分析在3D愈來愈普及的情況下，了解并掌握相關知識已經(jīng)成為從業(yè)者的當務之急。1.2開發(fā)工具選擇目前開發(fā)三維圖形有幾種工具：windows上的directx，支持多平臺的openGL。論資源，openGL和directx都有很多的可參考編程實例可以參考。其中directx由于有比較快的更新速度，集成程度比openGL高。OpenGL由于是硬件接口，比directx的硬件映射模式速度略高。據(jù)我觀察，directx的普及率比openGL略高?？梢哉f兩者不相伯仲，可以任選其一。我選擇用java開發(fā)，因為有一個系統(tǒng)的3D程序設計結(jié)構(gòu)有利于以后向其他語言轉(zhuǎn)變。而java的系統(tǒng)化正是他的優(yōu)點。1.3可行性分析現(xiàn)在用java開發(fā)3d游戲有兩種途徑：/1：java3D.這里面還分基于openGL和基于directx兩種。/2：jogl。也就是java+openGL的縮寫java3d的結(jié)構(gòu)繼承了java的嚴謹。條理性趨近于完美。其結(jié)構(gòu)如下：VirtualUniverse|Locale|/BGBG2|TGTG|ShapeViewPlatform=View=Canvas3D=Screen3D|/ApGeViewerEnviormentBG:BranchGroup分支節(jié)點TG:TransformGroup變換節(jié)點，可以用變換矩陣控制Ap:Appearance物體外觀數(shù)據(jù)Ge:Geometry物體形狀數(shù)據(jù)效率問題：java3D最大的問題就在于效率，實現(xiàn)同樣的東西，F(xiàn)PS遠不及用VC+D3D實現(xiàn)的高。這就是jogl產(chǎn)生的原因。缺陷：動態(tài)加載就很成問題。1.4工程定位及概念設計我選擇制作模型動畫引擎，并選擇最著名的模型制作軟件3DMax制作出來的模型（*.3ds）作為我的引擎導入模型格式。這不僅因為3ds模型逼真，而且這種模型在網(wǎng)上有很多共享資源可以使用。2、基于java的模型動作引擎的選定和系統(tǒng)總體設計有人說種純oo的語言：java,c#在程序設計上強制oo，不僅僅帶來了條理性和可靠性，在可重用方面更是其他語言不能比擬的。2.1工程的劃分主模塊/驅(qū)動模塊：AnimationEditor.java功能：一切模型和視角動作的驅(qū)動（用主循環(huán)實現(xiàn)），程序入口（main方法和setup方法），GUI部分及響應（Swing類庫和Listener的使用）。IO模塊：ModelLoader.java，F(xiàn)rameIO.java，LocalDAO.java功能：負責模型的導入（3ds格式的解析，形成java3D格式模型）,動畫的導入和導出（采用對象導入導出技術，對動作組進行反射壓棧）,本地數(shù)據(jù)庫訪問。對象模塊：Aframe.java，MoveMatrix.java,ModelStruc.java功能：幀結(jié)構(gòu)，動畫結(jié)構(gòu)，模型結(jié)構(gòu)功能模塊：FrameAccesser.java,FramePlayer.java,ModelCutter.java,功能：幀結(jié)構(gòu)訪問代理類，動畫播放類（插值器），模型切分類（反射機制實現(xiàn)）輔助模塊：Axis.java,Land.java,srcNameCheck.java功能：坐標軸，三維地面參考，源路徑檢測?？刂颇K：GameControl.java,PickHighLightBehavior.java功能：編輯器視圖控制，被選擇部分模型高亮顯示。資源模塊：*.3ds,*.ani功能：模型資源，動畫資源2.2結(jié)構(gòu)流程圖32.3數(shù)據(jù)存儲方式選擇由于采用3dmax的*.3ds作為導入資源，所以用平面文件存儲數(shù)據(jù)比用數(shù)據(jù)庫更具有靈活性和可擴展性。用戶可以方便的通過復制粘貼，或者指定路徑來編輯指定模型的動畫。每個模型的動畫被存為單獨的文件，便于傳播和拷貝。2.4設計環(huán)境采用IDE：Eclipse環(huán)境：WindowsXPprofessionaledition,javasdk1.4.1.2,java3d-1_3_1-windows-i586-opengl-sdk3、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析與設計3.1導入數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分析(屬于IO模塊)3ds文件數(shù)據(jù)是由塊（chunks）組成的。塊描述了緊接著的數(shù)據(jù)的信息，和數(shù)據(jù)的組成，以及數(shù)據(jù)塊的ID和下一個塊的位置。如果有不明數(shù)據(jù)塊，就忽略他。下一個塊的指針在這個不明塊的開始就有說明。3ds文件的二進制信息使用非常特殊的方式寫的，也就是匯編方式，與正常的高位和地位正好相反。比如：4A5C,那么5c是高位，4A是地位。如果一個長整數(shù)為：4A5C3B8F,那么5C4A是低位，8F3B是高位。對于數(shù)據(jù)塊，被定義為：startendsizename012ChunkID254PointertonextchunkrelativetotheplacewhereChunkIDis,inotherwordsthelengthofthechunk塊有一個用ID表明的層次關系。3DS文件的主塊ID是4D4DH。這個塊永遠是文件的第一個塊。4下面的表就是塊樹的層次關系，不同的塊ID就表明了他們的屬性和位置。每一個塊都被起了一個名字，這樣是為了更便于將其放在源代碼中。MAIN3DS(0x4D4D)|+-EDIT3DS(0x3D3D)|+-EDIT_MATERIAL(0xAFFF)|./詳見3Dmax文檔.|+-KEYF3DS(0xB000)|+-KEYF_UNKNWN01(0xB00A)+-.(0x7001)(viewport,sameaseditor)3.2模型結(jié)構(gòu)拆分（屬于功能模塊）在導入3ds模型的時候形成了以整體模型為根節(jié)點的BranchGroup,其模型的樹狀結(jié)構(gòu)如下：TG整體模型|BG|BGBG.|TGTG|ShapeShape.這些是模型最小分割|GeoAp在java樹中，我們可以用父節(jié)點枚舉子節(jié)點。利用反射原理，將整個的模型分割成最小的塊。下面的ModelCutter類用來分割模型。publicclassModelCutter3.3幀結(jié)構(gòu)設計（屬于對象模塊）對于模型的每一個最小細分，一個幀應該記錄這個最小細分的三維位置向量，三維旋轉(zhuǎn)量，和三維比例。除了這些，幀還應該有自己在整個動畫里面的序號，指向前一個幀和后一個幀的指