Graphics 版 (精华区)
发信人: seaman (翩翩少年), 信区: Graphics
标 题: JAVA3D学习系列(11)--Wavefront的OBJ图形调用
发信站: 哈工大紫丁香 (Tue Sep 28 19:13:51 1999), 转信
JAVA3D学习系列(11)---外部复杂形体的调用
(Wavefront的OBJ,Lightwave的LWS和LWO，WRL,DWG,3DS)
汕头大学机电系 张杰（jzhang@mailserv.stu.edu.cn）
****************VRML2.0交互式三维图形编程****************
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我们可以利用前面介绍的方法生成我们所需要的基本形体，
生成点、线、平面。但有的时候，我们需要用到其它格式的三
维形体，如VRML2.0格式的图形文件，AUTOCAD绘出的DWG格式的
三维形体，3DS MAX绘制出的复杂形体。对于这些形体，我们可
以非常方便地将其用到JAVA3D程序中去。下面我们介绍一些图形
格式在JAVA3D中的应用方法。
一. Wavefront的OBJ格式的图形文件的调用
1. OBJ格式图形的简单调用
JAVA3D编译环境所带的UTILITY有两个LOADER，一个可用来
调用Wavefront软件的OBJ格式的三维图形格式文件，一个可用来
调用Lightwave软件的LWS及LWO格式的三维图形格式文件。
假设我们有一个OBJ格式的文件（JAVA3D附带有两个OBJ，文
件名分别为galleon.obj和p51_mustang.obj，以及调用它们的一
个程序ObjLoad.java）。
我们编写的第一个程序Obj1.java介绍了OBJ图形的调用方法。
程序的便宜方法：
javac Obj1.java
程序的运行方法（假设图形在同一目录）：
java Obj1 galleon.obj
//Obj1.java
import com.sun.j3d.loaders.objectfile.ObjectFile;
import com.sun.j3d.loaders.ParsingErrorException;
import com.sun.j3d.loaders.IncorrectFormatException;
import com.sun.j3d.loaders.Scene;
import java.io.*;
import java.applet.Applet;
import java.awt.BorderLayout;
import com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame;
import com.sun.j3d.utils.universe.*;
import javax.media.j3d.*;
import javax.vecmath.*;
public class Obj1 extends Applet {
private String filename = null;
public BranchGroup createSceneGraph(String args[]) {
BranchGroup objRoot = new BranchGroup();
Color3f light1Color = new Color3f(1.0f, 1.0f, 0.9f);
Vector3f light1Direction = new Vector3f(4.0f, -7.0f, -12.0f);
BoundingSphere bounds =
new BoundingSphere(new Point3d(0.0,0.0,0.0), 100.0);
DirectionalLight light1
= new DirectionalLight(light1Color, light1Direction);
light1.setInfluencingBounds(bounds);
objRoot.addChild(light1);
TransformGroup objTrans = new TransformGroup();
objTrans.setCapability(TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_WRITE);
objRoot.addChild(objTrans);
ObjectFile f = new ObjectFile( );
Scene s = null;
try {
s = f.load(filename);
}
catch (FileNotFoundException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
catch (ParsingErrorException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
catch (IncorrectFormatException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
objTrans.addChild(s.getSceneGroup());
Transform3D yAxis = new Transform3D();
Alpha rotationAlpha = new Alpha(-1, Alpha.INCREASING_ENABLE,
0, 0,
4000, 0, 0,
0, 0, 0);
RotationInterpolator rotator =
new RotationInterpolator(rotationAlpha, objTrans, yAxis,
0.0f, (float) Math.PI*2.0f);
rotator.setSchedulingBounds(bounds);
objTrans.addChild(rotator);
objRoot.compile();
return objRoot;
}
public Obj1(String args[]) {
filename = args[0];
setLayout(new BorderLayout());
Canvas3D c = new Canvas3D(null);
add("Center", c);
BranchGroup scene = createSceneGraph(args); //与通常的有不同
SimpleUniverse u = new SimpleUniverse(c);
u.getViewingPlatform().setNominalViewingTransform();
u.addBranchGraph(scene);
}
public static void main(String[] args) {
new MainFrame(new Obj1(args), 400,400);
}
}
//end of Obj1.java
程序运行后我们发现，显示的效果不太正确，形体只显示了
一部分，我们将在Obj2.java将其效果修正一下。
我们来看程序，为了使JAVA3D能够调用Wavefront的OBJ格式
的图形文件，我们需要用到JAVA3D所附带的UTILITY。程序的头
四行import语句就是用来处理Wavefront的OBJ格式的图形文件，第
五行的import语句则是打开外部文件之用。
为了调用一个外部文件，我们给出一个定义：
private String filename = null;
为了使得形体得以看见，我们通过下面的一段程序，设定了
一个颜色并将其作为定向光的颜色，确定定向光的影响范围，并
使其放入进objRoot。
Color3f light1Color = new Color3f(1.0f, 1.0f, 0.9f);
Vector3f light1Direction = new Vector3f(4.0f, -7.0f, -12.0f);
BoundingSphere bounds =
new BoundingSphere(new Point3d(0.0,0.0,0.0), 100.0);
DirectionalLight light1
= new DirectionalLight(light1Color, light1Direction);
light1.setInfluencingBounds(bounds);
objRoot.addChild(light1);
下面这段则是用来调用外部的OBJ文件之用：
ObjectFile f = new ObjectFile( );
Scene s = null;
try {
s = f.load(filename);
}
catch (FileNotFoundException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
catch (ParsingErrorException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
catch (IncorrectFormatException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
objTrans.addChild(s.getSceneGroup());
文件调用之后，其它部分的处理和前面的几个例子基本
上相同，这里就不介绍了，
2. OBJ格式图形的缩小
运行前面的程序时，我们发现，显示效果不正确，原因
是图形太大，只能看到图形的一部分。因而我们编写了
Obj2.java程序，通过形体所在的坐标系的比例缩小，使形体
也相应地缩小。
//Obj2.java
import com.sun.j3d.loaders.objectfile.ObjectFile;
import com.sun.j3d.loaders.ParsingErrorException;
import com.sun.j3d.loaders.IncorrectFormatException;
import com.sun.j3d.loaders.Scene;
import java.io.*;
import java.applet.Applet;
import java.awt.BorderLayout;
import com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame;
import com.sun.j3d.utils.universe.*;
import javax.media.j3d.*;
import javax.vecmath.*;
public class Obj2 extends Applet {
private double creaseAngle = 60.0;
private String filename = null;
public BranchGroup createSceneGraph(String args[]) {
BranchGroup objRoot = new BranchGroup();
TransformGroup objScale = new TransformGroup();
Transform3D t3d = new Transform3D();
t3d.setScale(0.3);
objScale.setTransform(t3d);
objRoot.addChild(objScale);
Color3f light1Color = new Color3f(1.0f, 1.0f, 0.9f);
Vector3f light1Direction = new Vector3f(4.0f, -7.0f, -12.0f);
BoundingSphere bounds =
new BoundingSphere(new Point3d(0.0,0.0,0.0), 100.0);
DirectionalLight light1
= new DirectionalLight(light1Color, light1Direction);
light1.setInfluencingBounds(bounds);
objRoot.addChild(light1);
TransformGroup objTrans = new TransformGroup();
objTrans.setCapability(TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_WRITE);
objScale.addChild(objTrans);
int flags = ObjectFile.RESIZE;
ObjectFile f = new ObjectFile(flags,
(float)(creaseAngle * Math.PI / 180.0));
Scene s = null;
try {
s = f.load(filename);
}
catch (FileNotFoundException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
catch (ParsingErrorException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
catch (IncorrectFormatException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
objTrans.addChild(s.getSceneGroup());
Transform3D yAxis = new Transform3D();
Alpha rotationAlpha = new Alpha(-1, Alpha.INCREASING_ENABLE,
0, 0,
4000, 0, 0,
0, 0, 0);
RotationInterpolator rotator =
new RotationInterpolator(rotationAlpha, objTrans, yAxis,
0.0f, (float) Math.PI*2.0f);
rotator.setSchedulingBounds(bounds);
objTrans.addChild(rotator);
objRoot.compile();
return objRoot;
}
public Obj2(String args[]) {
filename = args[0];
setLayout(new BorderLayout());
Canvas3D c = new Canvas3D(null);
add("Center", c);
BranchGroup scene = createSceneGraph(args);
SimpleUniverse u = new SimpleUniverse(c);
u.getViewingPlatform().setNominalViewingTransform();
u.addBranchGraph(scene);
}
public static void main(String[] args) {
new MainFrame(new Obj2(args), 400,400);
}
}
//end of Obj2.java
我们发现，和Obj1.java相比，程序增加了下面这段语句，
通过这几个语句，使坐标系发生了比例变换，成为了原来大小
的0.3倍：
TransformGroup objScale = new TransformGroup();
Transform3D t3d = new Transform3D();
t3d.setScale(0.3);
objScale.setTransform(t3d);
objRoot.addChild(objScale);
并将
objRoot.addChild(objTrans);
改成了
objScale.addChild(objTrans);
这表面，程序的场景图中，最根部的objRoot上面是
objScale，objScale上面才是objTrans，形体放在
objTrans这个BranchGroup中的。当然灯光是放在objRoot
这个BranchGroup中的。
程序的开头，我们给出了：
private double creaseAngle = 60.0;
它可以使程序运行时通过设定和VRML程序中同样的
creaseAngle来提高或降低图形的显示效果。
给出了creaseAngle，f的定义也相应地有了变化，即调用
的是ObjectFile的另一个构造函数：
ObjectFile f = new ObjectFile(flags,
(float)(creaseAngle * Math.PI / 180.0));
并在前面定义了flag：
int flags = ObjectFile.RESIZE;
本人未获得定义ObjectFile对象的源程序，故
猜测ObjectFile.RESIZE可能是一个开关参数，表示允许
改变尺寸。
3.分成两个程序
上面给出的两个程序，程序不是很清晰，阅读起来比较困难，
为此，我们将Obj2.java分解成两个程序：
Obj3.java和objFile.java。
//Obj3.java
import java.applet.Applet;
import java.awt.BorderLayout;
import com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame;
import com.sun.j3d.utils.universe.*;
import javax.media.j3d.*;
import javax.vecmath.*;
import com.sun.j3d.loaders.Scene;
import com.sun.j3d.loaders.objectfile.ObjectFile;
public class Obj3 extends Applet {
public BranchGroup createSceneGraph() {
BranchGroup objRoot = new BranchGroup();
TransformGroup objScale = new TransformGroup();
Transform3D t3d = new Transform3D();
t3d.setScale(0.3);
objScale.setTransform(t3d);
objRoot.addChild(objScale);
BoundingSphere bounds =
new BoundingSphere(new Point3d(0.0,0.0,0.0), 100.0);
Color3f bgColor = new Color3f(0.05f, 0.05f, 0.2f);
Background bg = new Background(bgColor);
bg.setApplicationBounds(bounds);
objRoot.addChild(bg);
Color3f light1Color = new Color3f(1.0f, 1.0f, 0.9f);
Vector3f light1Direction = new Vector3f(4.0f, -7.0f, -12.0f);
DirectionalLight light1
= new DirectionalLight(light1Color, light1Direction);
light1.setInfluencingBounds(bounds);
objRoot.addChild(light1);
TransformGroup objTrans = new TransformGroup();
objTrans.setCapability(TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_WRITE);
objScale.addChild(objTrans);
BranchGroup b1 = new objFile("galleon.obj");
objTrans.addChild(b1);
Transform3D yAxis = new Transform3D();
Alpha rotationAlpha = new Alpha(-1, Alpha.INCREASING_ENABLE,
0, 0,
4000, 0, 0,
0, 0, 0);
RotationInterpolator rotator =
new RotationInterpolator(rotationAlpha, objTrans, yAxis,
0.0f, (float) Math.PI*2.0f);
rotator.setSchedulingBounds(bounds);
objTrans.addChild(rotator);
objRoot.compile();
return objRoot;
}
public Obj3(String args[]) {
setLayout(new BorderLayout());
Canvas3D c = new Canvas3D(null);
add("Center", c);
BranchGroup scene = createSceneGraph();
SimpleUniverse u = new SimpleUniverse(c);
u.getViewingPlatform().setNominalViewingTransform();
u.addBranchGraph(scene);
}
public static void main(String[] args) {
new MainFrame(new Obj3(args), 400,400);
}
}
//end of Obj3.java
--------------------------
//objFile.java
import com.sun.j3d.loaders.objectfile.ObjectFile;
import com.sun.j3d.loaders.ParsingErrorException;
import com.sun.j3d.loaders.IncorrectFormatException;
import com.sun.j3d.loaders.Scene;
import java.io.*;
import javax.media.j3d.*;
public class objFile extends BranchGroup{
private double creaseAngle = 60.0;
public objFile(String filename) {
BranchGroup obj = new BranchGroup( );
int flags = ObjectFile.RESIZE;
ObjectFile f = new ObjectFile(flags,
(float)(creaseAngle * Math.PI / 180.0));
Scene s = null;
try {
s = f.load(filename);
}
catch (FileNotFoundException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
catch (ParsingErrorException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
catch (IncorrectFormatException e) {
System.err.println(e);
System.exit(1);
}
obj.addChild(s.getSceneGroup( ) );
this.addChild(obj);
}
}
//end of objFile.java
4.同时调用两个形体，两者单独旋转。
前面的程序中，形体只有一个，为此，我们编了一个
程序，利用它可以调用两个OBJ形体，一左一右，它们分别绕
自身的轴旋转，当然，形体的生成仍然使用上面的
objFile.java程序。另外，我们还在程序中加了红色的背景。
//Obj4.java
import java.applet.Applet;
import java.awt.BorderLayout;
import com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame;
import com.sun.j3d.utils.universe.*;
import javax.media.j3d.*;
import javax.vecmath.*;
import com.sun.j3d.loaders.Scene;
import com.sun.j3d.loaders.objectfile.ObjectFile;
public class Obj4 extends Applet {
public BranchGroup createSceneGraph() {
BranchGroup objRoot = new BranchGroup();
TransformGroup objScale = new TransformGroup();
Transform3D t3d = new Transform3D();
t3d.setScale(0.3);
objScale.setTransform(t3d);
objRoot.addChild(objScale);
BoundingSphere bounds =
new BoundingSphere(new Point3d(0.0,0.0,0.0), 100.0);
Color3f bgColor = new Color3f(1.05f, 0.00f, 0.0f);
Background bg = new Background(bgColor);
bg.setApplicationBounds(bounds);
objRoot.addChild(bg);
Color3f light1Color = new Color3f(1.0f, 1.0f, 0.9f);
Vector3f light1Direction = new Vector3f(4.0f, -7.0f, -12.0f);
DirectionalLight light1
= new DirectionalLight(light1Color, light1Direction);
light1.setInfluencingBounds(bounds);
objRoot.addChild(light1);
BranchGroup b1 = new objFile("1.obj");
BranchGroup b2 = new objFile("2.obj");
objScale.addChild(createObject (b1, -1.2f , 0.0f ));
objScale.addChild(createObject (b2, 1.2f , 0.0f ));
objRoot.compile();
return objRoot;
}
private Group createObject (BranchGroup b, float xpos, float ypos ) {
Transform3D t = new Transform3D ( );
t.setTranslation ( new Vector3f ( xpos, ypos, 0.0f ) );
TransformGroup objTrans = new TransformGroup(t);
TransformGroup spin = new TransformGroup();
spin.setCapability(TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_WRITE);
spin.addChild(b);
Transform3D yAxis = new Transform3D ( );
Alpha rotationAlpha = new Alpha(-1, Alpha.INCREASING_ENABLE,
0, 0,
4000, 0, 0,
0, 0, 0);
RotationInterpolator rotator =
new RotationInterpolator(rotationAlpha, spin, yAxis,
0.0f, (float) Math.PI*2.0f);
BoundingSphere bounds =
new BoundingSphere(new Point3d(0.0,0.0,0.0), 100.0);
rotator.setSchedulingBounds(bounds);
objTrans.addChild(rotator);
objTrans.addChild ( spin );
return objTrans ;
}
public Obj4(String args[]) {
setLayout(new BorderLayout());
Canvas3D c = new Canvas3D(null);
add("Center", c);
BranchGroup scene = createSceneGraph();
SimpleUniverse u = new SimpleUniverse(c);
u.getViewingPlatform().setNominalViewingTransform();
u.addBranchGraph(scene);
}
public static void main(String[] args) {
new MainFrame(new Obj4(args), 400,400);
}
}
//end of Obj4.java
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