基于java3D的模型动作引擎毕业论文.doc

1基于java3D的模型动作引擎中文摘要本工程着重对既有三维模型的复用，和对模型动画的制作。现在业界很少有基于java3D的动画引擎，本工程也是对java3d在动画方面的创新。工程围绕对3DMax文件格式的解析，动画帧的设计，动画文件的存储，动画的驱动，以及用户界面的设计做了详尽的说明，并提供了可运行的范例代码。在工程的尾声部分，着重说明了代码的重构过程和调试方式。使代码更加精简，易读。英文摘要Thisproject,toalreadyhavingthereplyingandusingofathreedimensionalmodelemphatically,andthemakingofthemodelanimation.Seldomthereisaengineofanimationbasedonjava3Dintheindustrynow,thisprojectisinnovationinanimationtojava3dtoo.Theprojectcentresontheanalysisof3DMaxfilelayout,thedesignoftheanimationframe,thememoryoftheanimationfilecorrectly,driveofanimation,anddesign,userofinterfacemakeexhaustiveexplanation,haveofferedtheexamplecodethatcanbeoperated.Insomeofcodaoftheproject,havestatedconstructingthecourseanddebuggingthewayagainofthecodeemphatically.Makethecodesimplifiedfurther,legible.关键词Java3D、GUI、Swing、GUI、重构1、概述1.1需求分析在3D愈来愈普及的情况下，了解并掌握相关知识已经成为从业者的当务之急。1.2开发工具选择目前开发三维图形有几种工具：windows上的directx，支持多平台的openGL。论资源，openGL和directx都有很多的可参考编程实例可以参考。其中directx由于有比较快的更新速度，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。据我观察，directx的普及率比openGL略高。可以说两者不相伯仲，可以任选其一。我选择用java开发，因为有一个系统的3D程序设计结构有利于以后向其他语言转变。而java的系统化正是他的优点。1.3可行性分析现在用java开发3d游戏有两种途径：/1：java3D.这里面还分基于openGL和基于directx两种。/2：jogl。也就是java+openGL的缩写java3d的结构继承了java的严谨。条理性趋近于完美。其结构如下：VirtualUniverse|Locale|/BGBG2|TGTG|ShapeViewPlatform=View=Canvas3D=Screen3D|/ApGeViewerEnviormentBG:BranchGroup分支节点TG:TransformGroup变换节点，可以用变换矩阵控制Ap:Appearance物体外观数据Ge:Geometry物体形状数据效率问题：java3D最大的问题就在于效率，实现同样的东西，FPS远不及用VC+D3D实现的高。这就是jogl产生的原因。缺陷：动态加载就很成问题。1.4工程定位及概念设计我选择制作模型动画引擎，并选择最著名的模型制作软件3DMax制作出来的模型（*.3ds）作为我的引擎导入模型格式。这不仅因为3ds模型逼真，而且这种模型在网上有很多共享资源可以使用。2、基于java的模型动作引擎的选定和系统总体设计有人说种纯oo的语言：java,c#在程序设计上强制oo，不仅仅带来了条理性和可靠性，在可重用方面更是其他语言不能比拟的。2.1工程的划分主模块/驱动模块：AnimationEditor.java功能：一切模型和视角动作的驱动（用主循环实现），程序入口（main方法和setup方法），GUI部分及响应（Swing类库和Listener的使用）。IO模块：ModelLoader.java，FrameIO.java，LocalDAO.java功能：负责模型的导入（3ds格式的解析，形成java3D格式模型）,动画的导入和导出（采用对象导入导出技术，对动作组进行反射压栈）,本地数据库访问。对象模块：Aframe.java，MoveMatrix.java,ModelStruc.java功能：帧结构，动画结构，模型结构功能模块：FrameAccesser.java,FramePlayer.java,ModelCutter.java,功能：帧结构访问代理类，动画播放类（插值器），模型切分类（反射机制实现）辅助模块：Axis.java,Land.java,srcNameCheck.java功能：坐标轴，三维地面参考，源路径检测。控制模块：GameControl.java,PickHighLightBehavior.java功能：编辑器视图控制，被选择部分模型高亮显示。资源模块：*.3ds,*.ani功能：模型资源，动画资源2.2结构流程图32.3数据存储方式选择由于采用3dmax的*.3ds作为导入资源，所以用平面文件存储数据比用数据库更具有灵活性和可扩展性。用户可以方便的通过复制粘贴，或者指定路径来编辑指定模型的动画。每个模型的动画被存为单独的文件，便于传播和拷贝。2.4设计环境采用IDE：Eclipse环境：WindowsXPprofessionaledition,javasdk1.4.1.2,java3d-1_3_1-windows-i586-opengl-sdk3、数据结构分析与设计3.1导入数据结构分析(属于IO模块)3ds文件数据是由块（chunks）组成的。块描述了紧接着的数据的信息，和数据的组成，以及数据块的ID和下一个块的位置。如果有不明数据块，就忽略他。下一个块的指针在这个不明块的开始就有说明。3ds文件的二进制信息使用非常特殊的方式写的，也就是汇编方式，与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。如果一个长整数为：4A5C3B8F,那么5C4A是低位，8F3B是高位。对于数据块，被定义为：startendsizename012ChunkID254PointertonextchunkrelativetotheplacewhereChunkIDis,inotherwordsthelengthofthechunk块有一个用ID表明的层次关系。3DS文件的主块ID是4D4DH。这个块永远是文件的第一个块。4下面的表就是块树的层次关系，不同的块ID就表明了他们的属性和位置。每一个块都被起了一个名字，这样是为了更便于将其放在源代码中。MAIN3DS(0x4D4D)|+-EDIT3DS(0x3D3D)|+-EDIT_MATERIAL(0xAFFF)|./详见3Dmax文档.|+-KEYF3DS(0xB000)|+-KEYF_UNKNWN01(0xB00A)+-.(0x7001)(viewport,sameaseditor)3.2模型结构拆分（属于功能模块）在导入3ds模型的时候形成了以整体模型为根节点的BranchGroup,其模型的树状结构如下：TG整体模型|BG|BGBG.|TGTG|ShapeShape.这些是模型最小分割|GeoAp在java树中，我们可以用父节点枚举子节点。利用反射原理，将整个的模型分割成最小的块。下面的ModelCutter类用来分割模型。publicclassModelCutter3.3帧结构设计（属于对象模块）对于模型的每一个最小细分，一个帧应该记录这个最小细分的三维位置向量，三维旋转量，和三维比例。除了这些，帧还应该有自己在整个动画里面的序号，指向前一个帧和后一个帧的指针。作为辅助，应该加上toString函数，这样随时可以获取当前帧的信息。最后提供了一个方便的构造函数，可以便捷的将输入帧作为上一帧。publicclassAFrameimplementsSerializable3.4动画结构*.ani的设计（IO模块）有两个问题在这里需要讨论：第一个是保存什么的讨论，在这里有两个选择，保存每个帧，或者保存关键帧。前