基于java3D的模型動(dòng)作引擎畢業(yè)論文.doc

1基于java3D的模型動(dòng)作引擎中文摘要本工程著重對(duì)既有三維模型的復(fù)用，和對(duì)模型動(dòng)畫的制作?，F(xiàn)在業(yè)界很少有基于java3D的動(dòng)畫引擎，本工程也是對(duì)java3d在動(dòng)畫方面的創(chuàng)新。工程圍繞對(duì)3DMax文件格式的解析，動(dòng)畫幀的設(shè)計(jì)，動(dòng)畫文件的存儲(chǔ)，動(dòng)畫的驅(qū)動(dòng)，以及用戶界面的設(shè)計(jì)做了詳盡的說明，并提供了可運(yùn)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(jiǎn)，易讀。英文摘要Thisproject,toalreadyhavingthereplyingandusingofathreedimensionalmodelemphatically,andthemakingofthemodelanimation.Seldomthereisaengineofanimationbasedonjava3Dintheindustrynow,thisprojectisinnovationinanimationtojava3dtoo.Theprojectcentresontheanalysisof3DMaxfilelayout,thedesignoftheanimationframe,thememoryoftheanimationfilecorrectly,driveofanimation,anddesign,userofinterfacemakeexhaustiveexplanation,haveofferedtheexamplecodethatcanbeoperated.Insomeofcodaoftheproject,havestatedconstructingthecourseanddebuggingthewayagainofthecodeemphatically.Makethecodesimplifiedfurther,legible.關(guān)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(guān)知識(shí)已經(jīng)成為從業(yè)者的當(dāng)務(wù)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(tái)的openGL。論資源，openGL和directx都有很多的可參考編程實(shí)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?yàn)橛幸粋€(gè)系統(tǒng)的3D程序設(shè)計(jì)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(diǎn)。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(yán)謹(jǐn)。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(diǎn)TG:TransformGroup變換節(jié)點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)同樣的東西，F(xiàn)PS遠(yuǎn)不及用VC+D3D實(shí)現(xiàn)的高。這就是jogl產(chǎn)生的原因。缺陷：動(dòng)態(tài)加載就很成問題。1.4工程定位及概念設(shè)計(jì)我選擇制作模型動(dòng)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(dǎo)入模型格式。這不僅因?yàn)?ds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(dòng)作引擎的選定和系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)有人說種純oo的語言：java,c#在程序設(shè)計(jì)上強(qiáng)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(dòng)模塊：AnimationEditor.java功能：一切模型和視角動(dòng)作的驅(qū)動(dòng)（用主循環(huán)實(shí)現(xiàn)），程序入口（main方法和setup方法），GUI部分及響應(yīng)（Swing類庫和Listener的使用）。IO模塊：ModelLoader.java，F(xiàn)rameIO.java，LocalDAO.java功能：負(fù)責(zé)模型的導(dǎo)入（3ds格式的解析，形成java3D格式模型）,動(dòng)畫的導(dǎo)入和導(dǎo)出（采用對(duì)象導(dǎo)入導(dǎo)出技術(shù)，對(duì)動(dòng)作組進(jìn)行反射壓棧）,本地?cái)?shù)據(jù)庫訪問。對(duì)象模塊：Aframe.java，MoveMatrix.java,ModelStruc.java功能：幀結(jié)構(gòu)，動(dòng)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(dòng)畫播放類（插值器），模型切分類（反射機(jī)制實(shí)現(xiàn)）輔助模塊：Axis.java,Land.java,srcNameCheck.java功能：坐標(biāo)軸，三維地面參考，源路徑檢測(cè)?？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(dòng)畫資源2.2結(jié)構(gòu)流程圖32.3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式選擇由于采用3dmax的*.3ds作為導(dǎo)入資源，所以用平面文件存儲(chǔ)數(shù)據(jù)比用數(shù)據(jù)庫更具有靈活性和可擴(kuò)展性。用戶可以方便的通過復(fù)制粘貼，或者指定路徑來編輯指定模型的動(dòng)畫。每個(gè)模型的動(dòng)畫被存為單獨(dú)的文件，便于傳播和拷貝。2.4設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)3.1導(dǎo)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(gè)塊的位置。如果有不明數(shù)據(jù)塊，就忽略他。下一個(gè)塊的指針在這個(gè)不明塊的開始就有說明。3ds文件的二進(jìn)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(gè)長(zhǎng)整數(shù)為：4A5C3B8F,那么5C4A是低位，8F3B是高位。對(duì)于數(shù)據(jù)塊，被定義為：startendsizename012ChunkID254PointertonextchunkrelativetotheplacewhereChunkIDis,inotherwordsthelengthofthechunk塊有一個(gè)用ID表明的層次關(guān)系。3DS文件的主塊ID是4D4DH。這個(gè)塊永遠(yuǎn)是文件的第一個(gè)塊。4下面的表就是塊樹的層次關(guān)系，不同的塊ID就表明了他們的屬性和位置。每一個(gè)塊都被起了一個(gè)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(dǎo)入3ds模型的時(shí)候形成了以整體模型為根節(jié)點(diǎn)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(diǎn)枚舉子節(jié)點(diǎn)。利用反射原理，將整個(gè)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(shè)計(jì)（屬于對(duì)象模塊）對(duì)于模型的每一個(gè)最小細(xì)分，一個(gè)幀應(yīng)該記錄這個(gè)最小細(xì)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(yīng)該有自己在整個(gè)動(dòng)畫里面的序號(hào)，指向前一個(gè)幀和后一個(gè)幀的指