基于Flex的開(kāi)源3D引擎

1、基于flex的開(kāi)源3d引擎1 papervision3d三維引擎1.1 papervision3d引擎組成1.2 papervision3d各類之間關(guān)系2 panosalado全景圖像顯示引擎2.1 pansalado的整體構(gòu)成2.2 panosalado引擎中的核心類隨著電腦硬件的發(fā)展，在人們對(duì)視覺(jué)感官要求越來(lái)越高，flash作為當(dāng)今一款主流的web插件，人們對(duì)它能夠?qū)崿F(xiàn)商業(yè)應(yīng)用級(jí)絢麗高效三維顯示也越發(fā)期待，但是簡(jiǎn)單、特定的三維顯示不僅非常難以適應(yīng)多變的應(yīng)用場(chǎng)合、同時(shí)也在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中浪費(fèi)了大量的人力。使用actionscript語(yǔ)言編制flash播放器內(nèi)置的三維引擎技術(shù)成為大家的共識(shí)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)

2、外已經(jīng)有多種actionscript三維引擎誕生，比較流行的主要有：papervision3d、alternativa 3d、away3d、sandy 3d以及國(guó)內(nèi)的newx3d。其中以papervision3d最為出名，而且它在實(shí)際項(xiàng)目中往往有上佳的表現(xiàn)。1 papervision3d三維引擎papervision3d是一個(gè)遵循mit（麻省理工大學(xué)）協(xié)議的開(kāi)源3d引擎，使用actionscript語(yǔ)言編制。papervision3d三維引擎自從2008年3月份開(kāi)源以來(lái)經(jīng)過(guò)兩年的持續(xù)改進(jìn)，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到了三維引擎的基本功能，擁有包括：number3d、numberuv、matrix3d等各種基礎(chǔ)

3、數(shù)據(jù)類、3d視窗類、3d容器類、3d攝像機(jī)類、紋理材質(zhì)類、各種渲染效果類、模型文件加載顯示類等三維引擎模塊。得益于actionscript 3.0計(jì)算性能的改進(jìn)，papervision3d在顯示三維效果時(shí)效率有了很大的提高，已經(jīng)可以滿足普通三維場(chǎng)景的應(yīng)用，特別是其支持直接導(dǎo)入標(biāo)準(zhǔn)的dae和ase三維模型文件，這意味著在創(chuàng)作三維場(chǎng)景時(shí)可以直接使用大部分專業(yè)3d工具制作出來(lái)的模型，從而可以大大提高開(kāi)發(fā)效率，降低系統(tǒng)運(yùn)算時(shí)的cpu開(kāi)銷。1.1 papervision3d引擎組成papervision3d主要由7個(gè)包組成：core核心包,geom包，cameras包，scenes包，event包，ma

4、terial包，object包。各個(gè)包的構(gòu)成如下：core核心包number3d類：3d坐標(biāo)系中的值類型定義；numberuv類：uv坐標(biāo)系中的值類型定義；matrix3d類：4×3矩陣定義，矩陣算法操作定義；displayobject3d類：表示場(chǎng)景中的3d對(duì)象（也包括攝像機(jī)和其目標(biāo)），并提供對(duì)象基本操作函數(shù)；displayobjectcontainer3d類：displayobject3d容器的所有對(duì)象的基類，每個(gè)displayobjectcontainer3d對(duì)象有自己子容器列表；cameraobject3d類：所有攝像機(jī)的基類；sceneobject3d類：所有場(chǎng)景的基類場(chǎng)景

5、是放置物體的地方，它包含3d環(huán)境場(chǎng)景管理所有渲染的物體，它擴(kuò)展了displayobjectcontainer3d類來(lái)分配顯示物體sceneobject3d是抽象基類；geometryobject3d類：包含幾何對(duì)象的類；materialobject3d類：所有材質(zhì)的基類。geom包vertex2d類：2d頂點(diǎn)數(shù)據(jù)定義；vertex3d類：3d頂點(diǎn)數(shù)據(jù)定義；mesh3d類：創(chuàng)建和顯示由頂點(diǎn)和三角形組成的3d物體；face3d類：渲染線性采樣的紋理貼圖的三角形，也支持顏色填充和輪廓線。cameras包c(diǎn)amera3d類：用于創(chuàng)建及操作可觀察目標(biāo)對(duì)象周圍景物的攝像機(jī)對(duì)象；freecamera3d類：

6、用于創(chuàng)建及操作可隨指定方向進(jìn)行觀察的活動(dòng)攝像機(jī)對(duì)象。scenes包scene3d類：用于創(chuàng)造在同一容器中渲染三維可視環(huán)境的舞臺(tái)；moviescene3d類：用于創(chuàng)造在同一容器中渲染三維可視環(huán)境的舞臺(tái)，支持通過(guò)movie的方式。events包fileloadevent類：模型文件導(dǎo)入時(shí)事件傳遞類。materials包bitmapmaterial類：創(chuàng)建使用bitmapdata對(duì)象的紋理；colormaterial類：創(chuàng)建使用單顏色的紋理；wireframematerial類：創(chuàng)建使用切線的紋理；bitmapassetmaterial類：創(chuàng)建使用存放在bitmap庫(kù)中的樣板的紋理；bitmapfi

7、lematerial類：創(chuàng)建使用外部導(dǎo)入的bitmap文件類型的紋理；moviematerial類：創(chuàng)建使用存在的movieclip實(shí)例的貼圖，該紋理可以是動(dòng)畫的或者透明的。movieclip實(shí)例的當(dāng)前的縮放和顏色值將會(huì)被使用，但旋轉(zhuǎn)則會(huì)被舍棄；videostreammaterial類：繼承自moviematerial類，不同在于該類可以使用流媒體的movieclip；movieassetmaterial類：繼承自moviematerial類，創(chuàng)建使用存放在movie庫(kù)中的樣板的紋理；materialslist類：材質(zhì)列表。objects包plane類：繼承自mesh3d類。創(chuàng)建并顯示長(zhǎng)方形對(duì)

8、象；paperplane類：繼承自mesh3d類，主要用來(lái)測(cè)試一個(gè)對(duì)象的方向。1.2 papervision3d各類之間關(guān)系場(chǎng)景類的父類與子類的關(guān)系如圖1：圖1 scene類的繼承關(guān)系材質(zhì)類是可顯示的特殊對(duì)象，單獨(dú)從eventdispatcher中繼承，材質(zhì)類根據(jù)材質(zhì)的不同特性分為了線性材質(zhì)、貼圖材質(zhì)與顏色材質(zhì)。貼圖材質(zhì)又根據(jù)貼圖的來(lái)源與特性分為了moviematerial、bitmapfilematerial、bitmapassetmaterial以及materiaslist，它的繼承關(guān)系如圖2圖2 材質(zhì)類的繼承關(guān)系papervision3d引擎的的頂級(jí)類（頂級(jí)類就是不需要導(dǎo)入的類）包括nu

9、mber3d、number2d、vertex2d、vertex3d、face3d、matrix3d，這些為三維坐標(biāo)下中的基本變量類型。還有fileloadevent用于支持模型、材質(zhì)文件的處理。其他幾個(gè)頂級(jí)類為從flash的eventdispatcher繼承，分別為geometryobject3d、materialobject3d、displayobjectcontainer3d，這三種頂級(jí)類擴(kuò)展出其他三維引擎所需的豐富組件類.papervision3d中頂級(jí)類的關(guān)系如圖3所示：圖 3 papervision3d的頂級(jí)類papervision3d中的所有能夠顯示的物體都是對(duì)象，這些對(duì)象的父類是

10、displayobject3d，displayobject3d類中包含了三維對(duì)象基本的屬性值、操作函數(shù)。通過(guò)繼承，cameraobject3d擁有camera3d與freecamera3d子類，兩者分別用于固定位置與可活動(dòng)位置的攝像機(jī)控制。collada類專門負(fù)責(zé)解析、顯示collada標(biāo)準(zhǔn)三維模型。vertices3d類衍生出眾多的顯示組件，方便了系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。顯示類繼承關(guān)系如圖4。圖4 papervision3d顯示類繼承關(guān)系圖2 panosalado全景圖像顯示引擎panosalado是一個(gè)基于360度全景視圖的國(guó)外開(kāi)源flash引擎，該引擎可以塑造出球形，圓柱體，正方體，平面的360度全

11、景，還能導(dǎo)入qtvr視頻，這個(gè)開(kāi)源引擎是基于前一小節(jié)提到的開(kāi)源引擎papervision3d，它對(duì)papervision3d引擎在3維空間全景展現(xiàn)方面做了極大的擴(kuò)展。而且使得利用它開(kāi)發(fā)能夠像flash和flex開(kāi)發(fā)一樣簡(jiǎn)潔，里面所有控件以及功能都能夠在該引擎中找到100%的源碼，所有源碼也沒(méi)有依賴任何商業(yè)組件。該引擎開(kāi)發(fā)存在著極大的自由，對(duì)于as3.0編程熟手完全可以涉及該引擎內(nèi)部進(jìn)行編程，即使as3.0新手亦可通過(guò)調(diào)用引擎內(nèi)部api，在配置文件中配置自己的插件集成進(jìn)去。在作者的系統(tǒng)中，將對(duì)整個(gè)panosalado引擎進(jìn)行修改擴(kuò)展，從而能夠使得修改后的引擎符合系統(tǒng)的需求，同時(shí)由于panosal

12、ado引擎是完全基于papervision3d的，所以，對(duì)于有些功能，將直接使用papervision3d的api函數(shù)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。2.1 pansalado的整體構(gòu)成pansalado基本是對(duì)papervision3d的擴(kuò)展應(yīng)用，雖然papervision3d功能很強(qiáng)大，但是一直沒(méi)有一個(gè)基于flex的3d引擎專門用于構(gòu)造虛擬空間的，panosalado的出現(xiàn)，正好填補(bǔ)這一空白。pansalado引擎對(duì)于實(shí)現(xiàn)虛擬空間的構(gòu)成，很有自己的特色，是通過(guò)配置xml實(shí)現(xiàn)專門的模塊的導(dǎo)入，所有關(guān)于全景信息以及顯示樣式信息通過(guò)xml配置好，然后經(jīng)過(guò)moduleloader類所生成的moduleloader.sw

13、f讀取名為panosalado的xml文件，然后關(guān)聯(lián)到相關(guān)外部資源，最后完成資源導(dǎo)入生成一個(gè)簡(jiǎn)單的全景瀏覽系統(tǒng)，對(duì)于整個(gè)全景系統(tǒng)一些界面上的擴(kuò)展，也可以以插件的形式通過(guò)xml配置，集成入系統(tǒng)。整個(gè)關(guān)聯(lián)過(guò)程如圖5所示圖 5 panosalado系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)一個(gè)簡(jiǎn)單的xml配置示例如下：<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <panosalado>                    

14、;     <layer id="meter" url="plugins/panosaladoloadmeter.swf" depth="1"/>     <layer id="panosalado" url="panosalado.swf" depth="0" >                 <

15、;spaces onstart="loadspace:space1">                 <space id="space1">                 <sphere id="dark_blue_room_pano_preview">          

16、                              <file>images/dark_blue/dark_blue_prev.jpg</file>                 </sphere>              

17、60;             </space>                             </spaces>         </layer> </panosalado>  其中每個(gè)layer代表一個(gè)插件，panosalado的核心實(shí)現(xiàn)也是作為一

18、個(gè)插件配置入panosalado.xml中的，其中id標(biāo)識(shí)每個(gè)獨(dú)立插件，而depth屬性則是說(shuō)明顯示層次的。如果是panosalado部分，里面子配置部分則說(shuō)明的是采用什么方式進(jìn)行顯示全景以及所關(guān)聯(lián)到的外部資源，如這里是用sphere球體的方式。利用xml配置文件和模塊分塊導(dǎo)入的方式，使得panosalado引擎在修改和擴(kuò)展方面顯的更為靈活。2.2 panosalado引擎中的核心類zephyr .camera包：pscamera3d 類：pscamera3d 繼承于papervision3d中的camera3d類，作用相當(dāng)于用戶的“眼睛”，是用戶觀看全景圖的媒介。zephyr .object包：cube類：cube類繼承于papervision3d中的trianglemesh3d類，主要是實(shí)現(xiàn)圖片映射到正方體中展現(xiàn)全景效果。cyliner類：cyliner類繼承于papervision