毕业设计（论文）-基于Java3D的网络三维技术的设计与实现.doc

毕业设计论文基于Java3D的网络三维技术的设计与实现摘要:互联网的出现及飞速发展使IT业的各个领域发生了深刻的变化，它必然引发一些新技术的出现。3D图形技术并不是一个新话题，在图形工作站以至于PC机上早已日臻成熟，并已应用到各个领域。然而互联网的出现，却使3D图形技术发生了和正在发生着微妙而深刻的变化。Web3D协会（前身是VRML协会）最先使用Web3D术语，这一术语的出现反映了这种变化的全貌，没有人能严格定义Web3D，在这里我们把Web3D理解为：互联网上的3D图形技术，互联网代表了未来的新技术，很明显，3D图形和动画将在互联网上占有重要的地位。Java3DAPI是Sun定义的用于实现3D显示的接口。使用Java的重要理由之一是它的平台无关性。Java3D提供了基于Java的上层接口。Java3D把OpenGL和DirectX这些底层技术包装在Java接口中。这种全新的设计使3D技术变得不再繁琐并且可以加入到J2SE、J2EE的整套架构，这些特性保证了Java3D技术强大的扩展性本文以Java3D为开发平台，利用Java语言强大的网络功能，实现了在网页上对3D动画进行显示和操作。关键字:Java3D、Web3D、三维Abstract:TheInternetappearanceandtherapiddevelopmentcausedeachdomaintoITindustryhavethedeeptransformation,itinitiatedsomenewtechnicalinevitablytheappearance.The3Dgraphtechnologyisnotanewtopic,inthegraphworkstationdowntoonPCmachinealreadymoreordaymatured,andhasappliedtoeachdomain.HowevertheInternetappearance,causedthe3Dgraphtechnologytooccuractuallyandisoccurringisbeingsubtlebutthedeeptransformation.TheWeb3Dassociation(predecessoristheVRMLassociation)usestheWeb3Dterminologyfirst,thisterminologyappearancehadreflectedthiskindofchangecompletepicture,nobodycanstrictlydefineWeb3D,inherewedotheWeb3Dunderstandingis:OntheInternet3Dgraphtechnology,theInternethasrepresentedthefuturenewtechnology,isveryobvious,the3DgraphandtheanimationwillholdtheimportantstatusontheInternet.Java3DAPIistheSundefinitionusesinrealizingthe3Ddemonstrationconnection.UsesoneofJavaimportantreasonsisitsplatformirrelevant.Java3DhasprovidedbasedontheJavaupperformationconnection.Java3D毕业设计论文OpenGLandDirectXthesefirstfloortechnologypackinginJavaconnection.Thiskindofbrand-newdesigncausesthe3DtechnologytochangenolongertediouslyandmayjointoJ2SE,theJ2EEentirewrapoverheadconstruction,thesecharacteristicshaveguaranteedtheJava3Dtechnologyformidableextension.ThisarticledevelopstheplatformtakeJava3D,usestheJavalanguageformidablenetworkfunctionnf,realizedhascarriedonthedemonstrationandtheoperationonthehomepagetothe3Danimation.Keyword:Java3D,Web3D,3D毕业设计论文目录基于JAVA3D的网络三维技术的设计与实现.1摘要:.1ABSTRACT:.1第一章绪论.51.1引言.51.2互联网3D图形技术的应用.51.3JAVA3D在WEB中的成功.6第二章JAVA3D技术的简介.72.1JAVA3D概述.72.1.1Java3D简介.72.1.2Java3D与其他三维技术的比较.72.2JAVA3D的场景图结构.92.2.1虚拟宇宙（VirtualUniverse）.102.2.2Java3D的坐标系统.102.2.3场景（Locale）.122.3实现三维世界.132.3.1Java3D的观察模式.132.3.2Java3D中用来定义观察的对象.142.3.3在三维世界中建立、移动观察点.162.3.4Java3D的网络基础.17第三章实现JAVA3D结构体系的方法.183.1总体设计.183.2基本形体的生成.183.2.1平板的生成.183.2.2立方体的生成.183.2.3圆锥的生成.193.2.4球体的生成.193.2.5.圆柱体的生成.193.3点、线、面的生成.203.3.1点的生成.203.3.2直线的生成.21毕业设计论文3.3.3面的生成.213.4外部复杂形体的调用.213.5背景变换的实现方法.223.5.1灯光.223.5.2纹理贴图.233.5.3雾.243.6动画的生成.24第四章JAVA3D场景的实现.244.1JAVA3D的实现流程.244.2JAVA3D的建模.254.2.1生成场景：.254.2.2Temple的圆柱体的构建.264.2.3Tower的构建.274.3动画的实现.294.3.1调用galleon.obj文件.294.3.2物体转动.294.3.3场景的移动.304.4背景变换.314.4.1创建灯光.314.4.2创建背景图片.344.4.3指数雾.354.4.4背景音乐.364.5在网页上显示3D图形.37第五章实践和展望.395.1WEB3D技术发展前景.395.2论文总结.错误!未定义书签。参考文献.错误!未定义书签。毕业设计论文第一章绪论1.1引言互联网的出现及飞速发展使IT业的各个领域发生了深刻的变化，它必然引发一些新技术的出现。3D图形技术并不是一个新话题，在图形工作站以至于PC机上早已日臻成熟，并已应用到各个领域。然而互联网的出现，却使3D图形技术发生了和正在发生着微妙而深刻的变化。Web3D协会（前身是VRML协会）最先使用Web3D术语，这一术语的出现反映了这种变化的全貌，没有人能严格定义Web3D，在这里我们把Web3D理解为：互联网上的3D图形技术，互联网代表了未来的新技术，很明显，3D图形和动画将在互联网上占有重要的地位。1.2互联网3D图形技术的应用当前，互联网上的图形仍以2D图像为主流。但是，3D图形必将在互联网上占有重要地位。互联网上的交互式3D图形技术-Web3D正在取得新的进展，正在脱离本地主机的3D图形，而形成自己独立的框架。互联网的需求是它发展的动力。互联网的内容提供商和商业网站不断使用新的工具与技术使网站更具吸引力，Web3D图形是最新的和最具魅力的技术。Web3D图形将在互联网上有广泛应用，从目前的趋势来看主要有：1.电子商务：用3D图形展示商品，更能吸引客户。虚拟商场是人们热中的话题。客户可以在虚拟商场中漫游，挑选商品。许多Web3D图形技术的软件厂商是瞄准了电子商务的，如cult3D和viewpoint，其图形技术主要是用于商品的3D展示，您甚至于可以在网上操作或使用要购买的商品。然而，Web3D图形的商业利益究竟有多大，网上的商品销售商只有在能增加销售额的情况下，才肯出资制作Web3D图形。2.联机娱乐休闲与游戏：多用户联机3D游戏将搬上互联网，现在您已经可以在网上经历简单的赛车或空中射击游戏，下载文件不超过2M。当然，如果您想运行大的联机游戏仍然需要CD-ROM的支持。娱乐休闲网站对Web3D图形有更多的需求，如：城市景观或风景点的虚拟旅游，虚拟博物馆，展览会，艺术画廊等等。3.医学：医疗培训，医疗商业的B2B和B2，许多医学图像的处理将使用Web3D图形技术。4.地理信息系统的数据可视化：将GIS与Web3D结合起来，可以在互联网上建立许多应用系统，如地图，导游，城市建设，交通运输等等。毕业设计论文5.多用户虚拟社区（virtual-community）：虚拟社区是建立一个大型的虚拟场景，每个虚拟场景的访问者都可以指定一个替身，替身在场景中可以漫游。当几个远程访问者同时访问虚拟社区时，它们可以用语音或文字通讯。虚拟社区可以是一个会场，教室，俱乐部，展览会，画廊等。它真正实现了虚拟现实，在互联网上仿真虚拟社会的各种活动，分布在世界各地的人可以借助互联网开展各种文化科技，娱乐活动。而此时虚拟场景就是他们的三维环境。虚拟社区很可能是Web3D图形在互联网上的一种主要应用形式。现在，已有几家公司推出了自己虚拟社区及全套的解决方案，如Blaxxun,AdobeAtmosphere.Geometrek，Cybertown，OuterWorlds，berkom，ActiveWorlds，iCity，pointworlds等。它们除了提供虚拟场景制作以外，还提供：服务器管理，通讯管理，用户管理等功能。Blaxxun公司VirtualWorldsPlatform5.1服务器已经有许多网站用它建立虚拟社区。1.3JAVA3D在Web中的成功Java在互联网上几乎随处可见，而它在3D图形上正在显示出更大的威力。使用Java的重要理由之一是它的平台无关性。它的平台无关性来自于Java只需部分编译，负责编译Java程序的叫做JavaVirtualMachine(JVM)，不同的平台有它自己JVM，处理与平台相关的功能。因此，只要支持JVM，就能运行JAVA小程序。两种最有名的浏览器Netscape和IE3都支持JVM（Java1.0.2）。因此用Java制作的3D图形几乎都可以在互联网的浏览器上显示。令人遗憾的是:微软在它的未来极具发展前景的WindowXP中不再预装JVM，由此引起的麻烦是巨大的:要运行基于JAVA的应用，就必须安装JVM，这显然比安装一个插件更麻烦。由于全世界有90%的人上网使用微软不要钱的浏览器IE，而Web3D的渲染引擎插件又必须安装在IE上。面对Web3D技术未来的发展潜力，软件巨人微软作何打算我们不得而知。ShoutInteractiveandBlaxxun两个公司使用纯Java技术开发了实时渲染引擎（大小只有50K），这个小小的JAVA小程序，不仅在网上自动下载，而且可以在客户端实时渲染3D场景，逐帧显示动态的3D图像。ShoutInteractiveandBlaxxun为用户扩充自己的3D图形功能预留了极大的空间。两个公司并没有抛弃VRML，ShoutInteractive公司可以接受VRML文件，并把它变成自己的文件格式，Blaxxun公司的软件可以直接运行VRML。当然，Shout3D的小巧灵活并不是没有代价的：它简化了VRML的功能，VRML的一些功能不能用小小50K的Java来实现。可以说这两个公司最先在它们的产品中实现了核心的X3D技术。使用这种无插件技术（plug-in）的Shout公司为MacysandExcitewebportal网站制作了栩栩如生如生的3D虚拟时装模特展示，观看者用菜单可以选择：展示的服装，模特的肤色，发型，步型，甚至于灯光都可毕业设计论文以用菜单即刻更换。观看者可以用鼠标变换视角，远近，从各个角度观看动态展示。而所有的展示文件只有1M-2M，不需下载插件。图像的质量较好，人物动画的动作流畅自然。第二章Java3D技术的简介Java3D用其自己定义的场景图和观察模式等技术构造了3D的上层结构，实现了在Java平台使用三维技术。本章将介绍Java3D特有的两个重要概念：场景图（SceneGraph）、观察模式（ViewModel）。在接口使用上的介绍分为两部分：说明如何使用Java3D接口；说明如何将Java3D技术与Java原有的Web技术（JSP、Serverlet）相结合，在网页上实现三维显示。2.1Java3D概述2.1.1Java3D简介Java3DAPI是Sun定义的用于实现3D显示的接口。3D技术是底层的显示技术，Java3D提供了基于Java的上层接口。Java3D把OpenGL和DirectX这些底层技术包装在Java接口中。这种全新的设计使3D技术变得不再繁琐并且可以加入到J2SE、J2EE的整套架构，这些特性保证了Java3D技术强大的扩展性。JAVA3D建立在JAVA2（JAVA1.2)基础之上，JAVA语言的简单性