畢業(yè)設(shè)計（論文）-基于Java3D的網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn).doc

畢業(yè)設(shè)計論文基于Java3D的網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)摘要:互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)及飛速發(fā)展使IT業(yè)的各個領(lǐng)域發(fā)生了深刻的變化，它必然引發(fā)一些新技術(shù)的出現(xiàn)。3D圖形技術(shù)并不是一個新話題，在圖形工作站以至于PC機上早已日臻成熟，并已應(yīng)用到各個領(lǐng)域。然而互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，卻使3D圖形技術(shù)發(fā)生了和正在發(fā)生著微妙而深刻的變化。Web3D協(xié)會（前身是VRML協(xié)會）最先使用Web3D術(shù)語，這一術(shù)語的出現(xiàn)反映了這種變化的全貌，沒有人能嚴(yán)格定義Web3D，在這里我們把Web3D理解為：互聯(lián)網(wǎng)上的3D圖形技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)代表了未來的新技術(shù)，很明顯，3D圖形和動畫將在互聯(lián)網(wǎng)上占有重要的地位。Java3DAPI是Sun定義的用于實現(xiàn)3D顯示的接口。使用Java的重要理由之一是它的平臺無關(guān)性。Java3D提供了基于Java的上層接口。Java3D把OpenGL和DirectX這些底層技術(shù)包裝在Java接口中。這種全新的設(shè)計使3D技術(shù)變得不再繁瑣并且可以加入到J2SE、J2EE的整套架構(gòu)，這些特性保證了Java3D技術(shù)強大的擴展性本文以Java3D為開發(fā)平臺，利用Java語言強大的網(wǎng)絡(luò)功能，實現(xiàn)了在網(wǎng)頁上對3D動畫進(jìn)行顯示和操作。關(guān)鍵字:Java3D、Web3D、三維Abstract:TheInternetappearanceandtherapiddevelopmentcausedeachdomaintoITindustryhavethedeeptransformation,itinitiatedsomenewtechnicalinevitablytheappearance.The3Dgraphtechnologyisnotanewtopic,inthegraphworkstationdowntoonPCmachinealreadymoreordaymatured,andhasappliedtoeachdomain.HowevertheInternetappearance,causedthe3Dgraphtechnologytooccuractuallyandisoccurringisbeingsubtlebutthedeeptransformation.TheWeb3Dassociation(predecessoristheVRMLassociation)usestheWeb3Dterminologyfirst,thisterminologyappearancehadreflectedthiskindofchangecompletepicture,nobodycanstrictlydefineWeb3D,inherewedotheWeb3Dunderstandingis:OntheInternet3Dgraphtechnology,theInternethasrepresentedthefuturenewtechnology,isveryobvious,the3DgraphandtheanimationwillholdtheimportantstatusontheInternet.Java3DAPIistheSundefinitionusesinrealizingthe3Ddemonstrationconnection.UsesoneofJavaimportantreasonsisitsplatformirrelevant.Java3DhasprovidedbasedontheJavaupperformationconnection.Java3D畢業(yè)設(shè)計論文OpenGLandDirectXthesefirstfloortechnologypackinginJavaconnection.Thiskindofbrand-newdesigncausesthe3DtechnologytochangenolongertediouslyandmayjointoJ2SE,theJ2EEentirewrapoverheadconstruction,thesecharacteristicshaveguaranteedtheJava3Dtechnologyformidableextension.ThisarticledevelopstheplatformtakeJava3D,usestheJavalanguageformidablenetworkfunctionnf,realizedhascarriedonthedemonstrationandtheoperationonthehomepagetothe3Danimation.Keyword:Java3D,Web3D,3D畢業(yè)設(shè)計論文目錄基于JAVA3D的網(wǎng)絡(luò)三維技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn).1摘要:.1ABSTRACT:.1第一章緒論.51.1引言.51.2互聯(lián)網(wǎng)3D圖形技術(shù)的應(yīng)用.51.3JAVA3D在WEB中的成功.6第二章JAVA3D技術(shù)的簡介.72.1JAVA3D概述.72.1.1Java3D簡介.72.1.2Java3D與其他三維技術(shù)的比較.72.2JAVA3D的場景圖結(jié)構(gòu).92.2.1虛擬宇宙（VirtualUniverse）.102.2.2Java3D的坐標(biāo)系統(tǒng).102.2.3場景（Locale）.122.3實現(xiàn)三維世界.132.3.1Java3D的觀察模式.132.3.2Java3D中用來定義觀察的對象.142.3.3在三維世界中建立、移動觀察點.162.3.4Java3D的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ).17第三章實現(xiàn)JAVA3D結(jié)構(gòu)體系的方法.183.1總體設(shè)計.183.2基本形體的生成.183.2.1平板的生成.183.2.2立方體的生成.183.2.3圓錐的生成.193.2.4球體的生成.193.2.5.圓柱體的生成.193.3點、線、面的生成.203.3.1點的生成.203.3.2直線的生成.21畢業(yè)設(shè)計論文3.3.3面的生成.213.4外部復(fù)雜形體的調(diào)用.213.5背景變換的實現(xiàn)方法.223.5.1燈光.223.5.2紋理貼圖.233.5.3霧.243.6動畫的生成.24第四章JAVA3D場景的實現(xiàn).244.1JAVA3D的實現(xiàn)流程.244.2JAVA3D的建模.254.2.1生成場景：.254.2.2Temple的圓柱體的構(gòu)建.264.2.3Tower的構(gòu)建.274.3動畫的實現(xiàn).294.3.1調(diào)用galleon.obj文件.294.3.2物體轉(zhuǎn)動.294.3.3場景的移動.304.4背景變換.314.4.1創(chuàng)建燈光.314.4.2創(chuàng)建背景圖片.344.4.3指數(shù)霧.354.4.4背景音樂.364.5在網(wǎng)頁上顯示3D圖形.37第五章實踐和展望.395.1WEB3D技術(shù)發(fā)展前景.395.2論文總結(jié).錯誤!未定義書簽。參考文獻(xiàn).錯誤!未定義書簽。畢業(yè)設(shè)計論文第一章緒論1.1引言互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)及飛速發(fā)展使IT業(yè)的各個領(lǐng)域發(fā)生了深刻的變化，它必然引發(fā)一些新技術(shù)的出現(xiàn)。3D圖形技術(shù)并不是一個新話題，在圖形工作站以至于PC機上早已日臻成熟，并已應(yīng)用到各個領(lǐng)域。然而互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)，卻使3D圖形技術(shù)發(fā)生了和正在發(fā)生著微妙而深刻的變化。Web3D協(xié)會（前身是VRML協(xié)會）最先使用Web3D術(shù)語，這一術(shù)語的出現(xiàn)反映了這種變化的全貌，沒有人能嚴(yán)格定義Web3D，在這里我們把Web3D理解為：互聯(lián)網(wǎng)上的3D圖形技術(shù)，互聯(lián)網(wǎng)代表了未來的新技術(shù)，很明顯，3D圖形和動畫將在互聯(lián)網(wǎng)上占有重要的地位。1.2互聯(lián)網(wǎng)3D圖形技術(shù)的應(yīng)用當(dāng)前，互聯(lián)網(wǎng)上的圖形仍以2D圖像為主流。但是，3D圖形必將在互聯(lián)網(wǎng)上占有重要地位?；ヂ?lián)網(wǎng)上的交互式3D圖形技術(shù)-Web3D正在取得新的進(jìn)展，正在脫離本地主機的3D圖形，而形成自己獨立的框架?；ヂ?lián)網(wǎng)的需求是它發(fā)展的動力。互聯(lián)網(wǎng)的內(nèi)容提供商和商業(yè)網(wǎng)站不斷使用新的工具與技術(shù)使網(wǎng)站更具吸引力，Web3D圖形是最新的和最具魅力的技術(shù)。Web3D圖形將在互聯(lián)網(wǎng)上有廣泛應(yīng)用，從目前的趨勢來看主要有：1.電子商務(wù)：用3D圖形展示商品，更能吸引客戶。虛擬商場是人們熱中的話題?？蛻艨梢栽谔摂M商場中漫游，挑選商品。許多Web3D圖形技術(shù)的軟件廠商是瞄準(zhǔn)了電子商務(wù)的，如cult3D和viewpoint，其圖形技術(shù)主要是用于商品的3D展示，您甚至于可以在網(wǎng)上操作或使用要購買的商品。然而，Web3D圖形的商業(yè)利益究竟有多大，網(wǎng)上的商品銷售商只有在能增加銷售額的情況下，才肯出資制作Web3D圖形。2.聯(lián)機娛樂休閑與游戲：多用戶聯(lián)機3D游戲?qū)嵘匣ヂ?lián)網(wǎng)，現(xiàn)在您已經(jīng)可以在網(wǎng)上經(jīng)歷簡單的賽車或空中射擊游戲，下載文件不超過2M。當(dāng)然，如果您想運行大的聯(lián)機游戲仍然需要CD-ROM的支持。娛樂休閑網(wǎng)站對Web3D圖形有更多的需求，如：城市景觀或風(fēng)景點的虛擬旅游，虛擬博物館，展覽會，藝術(shù)畫廊等等。3.醫(yī)學(xué)：醫(yī)療培訓(xùn)，醫(yī)療商業(yè)的B2B和B2，許多醫(yī)學(xué)圖像的處理將使用Web3D圖形技術(shù)。4.地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可視化：將GIS與Web3D結(jié)合起來，可以在互聯(lián)網(wǎng)上建立許多應(yīng)用系統(tǒng)，如地圖，導(dǎo)游，城市建設(shè)，交通運輸?shù)鹊?。畢業(yè)設(shè)計論文5.多用戶虛擬社區(qū)（virtual-community）：虛擬社區(qū)是建立一個大型的虛擬場景，每個虛擬場景的訪問者都可以指定一個替身，替身在場景中可以漫游。當(dāng)幾個遠(yuǎn)程訪問者同時訪問虛擬社區(qū)時，它們可以用語音或文字通訊。虛擬社區(qū)可以是一個會場，教室，俱樂部，展覽會，畫廊等。它真正實現(xiàn)了虛擬現(xiàn)實，在互聯(lián)網(wǎng)上仿真虛擬社會的各種活動，分布在世界各地的人可以借助互聯(lián)網(wǎng)開展各種文化科技，娛樂活動。而此時虛擬場景就是他們的三維環(huán)境。虛擬社區(qū)很可能是Web3D圖形在互聯(lián)網(wǎng)上的一種主要應(yīng)用形式?，F(xiàn)在，已有幾家公司推出了自己虛擬社區(qū)及全套的解決方案，如Blaxxun,AdobeAtmosphere.Geometrek，Cybertown，OuterWorlds，berkom，ActiveWorlds，iCity，pointworlds等。它們除了提供虛擬場景制作以外，還提供：服務(wù)器管理，通訊管理，用戶管理等功能。Blaxxun公司VirtualWorldsPlatform5.1服務(wù)器已經(jīng)有許多網(wǎng)站用它建立虛擬社區(qū)。1.3JAVA3D在Web中的成功Java在互聯(lián)網(wǎng)上幾乎隨處可見，而它在3D圖形上正在顯示出更大的威力。使用Java的重要理由之一是它的平臺無關(guān)性。它的平臺無關(guān)性來自于Java只需部分編譯，負(fù)責(zé)編譯Java程序的叫做JavaVirtualMachine(JVM)，不同的平臺有它自己JVM，處理與平臺相關(guān)的功能。因此，只要支持JVM，就能運行JAVA小程序。兩種最有名的瀏覽器Netscape和IE3都支持JVM（Java1.0.2）。因此用Java制作的3D圖形幾乎都可以在互聯(lián)網(wǎng)的瀏覽器上顯示。令人遺憾的是:微軟在它的未來極具發(fā)展前景的WindowXP中不再預(yù)裝JVM，由此引起的麻煩是巨大的:要運行基于JAVA的應(yīng)用，就必須安裝JVM，這顯然比安裝一個插件更麻煩。由于全世界有90%的人上網(wǎng)使用微軟不要錢的瀏覽器IE，而Web3D的渲染引擎插件又必須安裝在IE上。面對Web3D技術(shù)未來的發(fā)展?jié)摿Γ浖奕宋④涀骱未蛩阄覀儾坏枚houtInteractiveandBlaxxun兩個公司使用純Java技術(shù)開發(fā)了實時渲染引擎（大小只有50K），這個小小的JAVA小程序，不僅在網(wǎng)上自動下載，而且可以在客戶端實時渲染3D場景，逐幀顯示動態(tài)的3D圖像。ShoutInteractiveandBlaxxun為用戶擴充自己的3D圖形功能預(yù)留了極大的空間。兩個公司并沒有拋棄VRML，ShoutInteractive公司可以接受VRML文件，并把它變成自己的文件格式，Blaxxun公司的軟件可以直接運行VRML。當(dāng)然，Shout3D的小巧靈活并不是沒有代價的：它簡化了VRML的功能，VRML的一些功能不能用小小50K的Java來實現(xiàn)?？梢哉f這兩個公司最先在它們的產(chǎn)品中實現(xiàn)了核心的X3D技術(shù)。使用這種無插件技術(shù)（plug-in）的Shout公司為MacysandExcitewebportal網(wǎng)站制作了栩栩如生如生的3D虛擬時裝模特展示，觀看者用菜單可以選擇：展示的服裝，模特的膚色，發(fā)型，步型，甚至于燈光都可畢業(yè)設(shè)計論文以用菜單即刻更換。觀看者可以用鼠標(biāo)變換視角，遠(yuǎn)近，從各個角度觀看動態(tài)展示。而所有的展示文件只有1M-2M，不需下載插件。圖像的質(zhì)量較好，人物動畫的動作流暢自然。第二章Java3D技術(shù)的簡介Java3D用其自己定義的場景圖和觀察模式等技術(shù)構(gòu)造了3D的上層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了在Java平臺使用三維技術(shù)。本章將介紹Java3D特有的兩個重要概念：場景圖（SceneGraph）、觀察模式（ViewModel）。在接口使用上的介紹分為兩部分：說明如何使用Java3D接口；說明如何將Java3D技術(shù)與Java原有的Web技術(shù)（JSP、Serverlet）相結(jié)合，在網(wǎng)頁上實現(xiàn)三維顯示。2.1Java3D概述2.1.1Java3D簡介Java3DAPI是Sun定義的用于實現(xiàn)3D顯示的接口。3D技術(shù)是底層的顯示技術(shù)，Java3D提供了基于Java的上層接口。Java3D把OpenGL和DirectX這些底層技術(shù)包裝在Java接口中。這種全新的設(shè)計使3D技術(shù)變得不再繁瑣并且可以加入到J2SE、J2EE的整套架構(gòu)，這些特性保證了Java3D技術(shù)強大的擴展性。JAVA3D建立在JAVA2（JAVA1.2)基礎(chǔ)之上，JAVA語言的簡單性