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El objeto SimpleUniverse crea una rama de vista gráfica completa para un universo virtual. Esta rama incluye un plato de imagen. Un plato de imagen es el rectángulo conceptual donde se proyecta el contenido para formar la imagen renderizada. El objeto Canvas3D, que proporciona una imagen en una ventana de nuestra pantalla, puede ser el plato de imagen. La Figura 1-9 muestra la relación entre el plato de imagen, la posición del ojo, y el universo virtual. La posición del ojo está detrás del plato de imagen. Los objetos visuales delante del plato de imagen son renderizados en el plato de imagen. El renderizado puede ser como una proyección de los objetos visuales sobre el plato de imagen. Esta idea se ilustra con los cuatro proyectores de la imagen (líneas punteadas).  Por defecto, el plato de imagen está centrado en el origen de SimpleUniverse. La orientación por defecto es mirando hacia abajo el eje Z. Desde esta posición, el eje X es una línea horizontal que atraviesa el plato de imagen con los valores positivos hacia la derecha. El eje Y es una línea vertical que atraviesa el centro del plato de imagen, con los valores positivos arriba. Consecuentemente, el punto (0,0,0) es el centro del plato de imagen. Los típicos programas Java 3D mueven la vista hacía atrás (z positivo) para hacer que los objetos se acerquen, al origen dentro de la vista. La clase SimpleUniverse tiene un miembro que es un objeto de la clase ViewingPlatform. Esta clase tiene un método setNominalViewingTransform que selecciona la posición del ojo para que esté centrado en (0, 0, 2.41) buscando en dirección z negativa hacia el origen.
Después de crear los objetos Canvas3D y SimpleUniverse, el siguiente paso es la creacción de la rama de contenido gráfico. La regularidad de estructura encontrada en la rama de vista gráfica no existe para la rama de contenido gráfico. La rama de contenido varia de un programa a otro haciendo imposible obtener los detalles de su construcción en una receta. Esto también significa que no hay una clase de "contenido sencillo" para ningún universo que podamos querer ensamblar. Después de crear la rama de contenido gráfico, se inserta dentro del universeo usando el método addBranchGraph de SimpleUniverse. Este método toma un ejemplar de BranchGroup como único argumento. Este BranchGroup se añade como hijo del objeto Locale creado por SimpleUniverse.
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Método BranchGroup compile() void compile() compila la fuente BranchGroup asociada con este objeto creado y cacheando un escenario gráfico compilado. |
Los conceptos de compilado y vivo se implementan en la clase SceneGraphObject. Abajo podemos ver los dos métodos de la clase SceneGraphObject que se relacionan con estos conceptos.
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Lista Parcial de Métodos de SceneGraphObject SceneGraphObject es la superclase usada para crear un escenario gráfico incluyendo Group, Leaf, y NodeComponent. SceneGraphObject proporciona varios métodos y campos comunes para sus subclases: boolean isCompiled()Devuelve una bandera indicando si el nodo forma parte de un escenario gráfico que ha sido compilado. boolean isLive() Devuelve una bandera que indica si el nodo forma parte de un escenario gráfico vivo. |
Observa que no hay un paso "Empezar a renderizar" en ninguna de las recetas anteriores. El renderizador Java 3D empieza a funcionar en un bucle infinito cuando una rama gráfica que contiene un ejemplar de View se vuelve vivo en un universo virtual. Una vez arrancado, el renderizador Java 3D realiza las operaciones mostradas en el siguiente listado:
Tutoriales
while(true) {
Procesos de entrada
If (petición de salida) break
Realiza comportamientos
Atraviesa el escenario gráfico
y renderiza los objetos visuales
}
Limpieza y salida
Las secciones anteriores explicaban la construcción de un sencillo universo virtual sin una rama de contenido gráfico. La creacción de esta rama es el objetivo de las siguientes secciones.
Ejemplo de la Receta Sencilla: HelloJava3DaEl programa Java 3D típico empieza definiendo una nueva clase que extiende la clase Applet. El ejemplo HelloJava3Da.java es una clase definida para extender la clase Applet. Los programas Java 3D podrían escribirse como aplicaciones, pero usar Applets nos ofrece una forma más sencilla de producir una aplicación con ventanas.
La clase principal de un programa Java 3D normalmente define un método para construir la rama de contenido gráfico. En el ejemplo HelloJava3Da dicho método está definido como createSceneGraph(). Los pasos de la receta sencilla se implementan en el constructor de la clase HelloJava3Da. El paso 1, crear un objeto Canvas3D, se completa en la línea 4. El paso 2, crear un objeto SimpleUniverse, se hace en la línea 11. El paso 2a, personalizar el objeto SimpleUniverse, se realiza en la línea 15. El paso 3, construir la rama de contenido, se realiza en la llamada al método createSceneGraph(). El paso 4, compilar la rama de contenido gráfico, se hace en la línea 8. Finalmente el paso 5, insertar la rama de contenido gráfico en el objeto Locale del SimpleUniverse, se completa en la línea 16:
1. public class HelloJava3Da extends Applet {
2. public HelloJava3Da() {
3. setLayout(new BorderLayout());
4. Canvas3D canvas3D = new Canvas3D(null);
5. add("Center", canvas3D);
6.
7. BranchGroup scene = createSceneGraph();
8. scene.compile();
9.
10. // SimpleUniverse is a Convenience Utility class
11. SimpleUniverse simpleU = new SimpleUniverse(canvas3D);
12.
13. // This moves the ViewPlatform back a bit so the
14. // objects in the scene can be viewed.
15. simpleU.getViewingPlatform().setNominalViewingTransform();
16.
17. simpleU.addBranchGraph(scene);
18. } // end of HelloJava3Da (constructor)
El paso 3 de esta sencilla receta es crear la rama de contenido gráfico. Esta rama se crea en el Fragmento de código 1-2. Probablemente sea la rama de contenido gráfico más sencilla posible. Contiene un objeto gráfico estático, un ColorCube. Éste está localizado en el origen del sistema de coordenadas del universo virtual. Con la localización y orientación dadas de la dirección de la vista del cubo, el cubo aparece como un rectángulo cuando es renderizado. La imagen que mostrará este programa la podemos ver en la Figura 1-12:
1. public BranchGroup createSceneGraph() {
2. // Create the root of the branch graph
3. BranchGroup objRoot = new BranchGroup();
4.
5. // Create a simple shape leaf node, add it to the scene graph.
6. // ColorCube is a Convenience Utility class
7. objRoot.addChild(new ColorCube(0.4));
8.
9. return objRoot;
10. } // end of createSceneGraph method of HelloJava3Da
11. } // end of class HelloJava3Da
La clase HelloJava3Da está derivada de Applet pero el programa puede ejecutarse como una aplicación con el uso de la clase MainFrame. La clase Applet se usa como clase base para hacer más fácil la escritura de un programa Java 3D que se ejecuta en una ventana. MainFrame proporciona un marco AWT (ventana) para un applet permitiendo que el applet se ejecute como una aplicación. El tamaño de la ventana de la aplicación resultante se especifica en la construcción de la clase MainFrame. El Fragmento de Código 1-3 muestra el uso de la clase MainFrame en HelloJava3Da.java.
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Lista Parcial de Constructores de MainFrame paquete: com.sun.j3d.utils.applet MainFrame crea un applet en una aplicación. Una clase derivada de Applet podría tener un método main() que llame al constructor MainFrame. MainFrame extiende java.awt.Frame e implementa java.lang.Runnable, java.applet.AppletStub, y java.applet.AppletContext. La clase MainFrame es Copyright © 1996-1998 de Jef Poskanzer email: jef@acme.com en http://www.acme.com/java/. MainFrame(java.applet.Applet applet, int width, int height) Crea un objeto MainFrame que ejecuta un applet como una aplicación. Parámetros:
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1. // The following allows this to be run as an application
2. // as well as an applet
3.
4. public static void main(String[] args) {
5. Frame frame = new MainFrame(new HelloJava3Da(), 256, 256);
6. } // end of main (method of HelloJava3Da)
Los tres fragmentos de código anteriores (1-1, 1-2, y 1-3) forman un programa Java 3D completo cuando se usan las sentencias import adecuadas. Aquí podemos ver las sentencias import necesarias para compilar la clase HelloJava3Da. Las clases más comunmente usadas en Java 3D se encuentran en los paquetes javax.media.j3d, o javax.vecmath. En este ejemplo, sólo la clase de utilidad ColorCube se encuentra en el paquete com.sun.j3d.utils.geometry. Consecuentemente, la mayoría de los programas Java 3D tienen las sentencias import mostradas en el Fragmento de Código 1-4 con la excepción de ColorCube.
1. import java.applet.Applet; 2. import java.awt.BorderLayout; 3. import java.awt.Frame; 4. import java.awt.event.*; 5. import com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame; 6. import com.sun.j3d.utils.universe.*; 7. import com.sun.j3d.utils.geometry.ColorCube; 8. import javax.media.j3d.*; 9. import javax.vecmath.*;
En el programa de ejemplo HelloJava3Da.java, sólo se sitúo un objeto gráfico en una única localización. En la figura 1-11 podemos ver el escenario gráfico resultante:
Compilamos el programa con el comando javac HelloJava3Da.java. Y lo ejecutamos con el comando: java HelloJava3Da. La imagen producida por el programa HelloJava3Da se puede ver en la Figura 1-12.
Como no se explica cada línea de código del ejemplo HelloJava3Da, las ideas básicas de ensamblar un programa Java 3D deberían estar claras habiendo leído el ejemplo. La siguiente sección presenta cada una de las clases usadas en el programa.
Clases Java 3D Usadas en HelloJava3DaPara añadir un poco de entendimiento del API Java 3D y el ejemplo HelloJava3Da aquí presentamos una sinopsis de las clases del API Java 3D usadas en HelloJava3Da.
Clase BranchGroup
Los objetos de este tipo se usan para formar escenarios gráficos. Los ejemplares de BranchGroup son la raíz de los sub-gráficos. Los objetos BranchGroup son los únicos que pueden ser hijos de los objetos Locale. Los objetos BranchGroup pueden tener varios hijos. Los hijos de un objeto BranchGroup pueden ser otros objetos Group o Leaf.
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Constructor por defecto de BranchGroup BranchGroup() Los ejemplares de BranchGroup sirven como raíz para las ramas del escenario gráfico; los objetos BranchGroup son los únicos objetos que pueden insertarse en un conjunto de objetos Locale. |
Clase Canvas3D
La clase Canvas3D deriva de la clase Canvas del AWT. Al menos un objeto Canvas3D debe ser referenciado en la rama de vista gráfica del escenario gráfico.
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Constructor de Canvas3D Canvas3D(GraphicsConfiguration graphicsconfiguration) Construye e inicializa un nuevo objeto Canvas3D que el Java 3D puede renderizar dando un objeto GraphicsConfiguration válido. Es una extensión de la clase Canvas del AWT. |
Clase Transform3D
Los objetos Transform3D representan transformaciones de geometrías 3D como una traslación o una rotación. Estos objetos normalmente sólo se usan en la creacción de un objeto TransformGroup. Primero, se construye el objeto Transform3D, posiblemente desde una combinación de objetos Transform3D. Luego se construye el objeto TransformGroup usando el objeto Transform3D.
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Constructor por Defecto de Transform3D Un objeto de transformación generalizado se representa internamente como una matriz de 4x4 doubles de punto flotante. La representación matemática es la mejor forma. Un objeto Transform3D no se usa en un escenario gráfico. Se usa para especificar la transformación de un objeto TransformGroup. Transform3D() Construye un objeto Transform3D que representa la matriz de identidad (no la transformación). |
Un objeto Transform3D puede representar una traslación, una rotación, un escalado, o una combinación de éstas. Cuando se especifica una rotación, el ángulo se expresa en radianes. Una rotación completa es 2 PI radianes. Una forma de especificar ángulos es usar la constante Math.PI. Otra forma es especificar los valores directamente. Algunas aproximaciones son: 45º es 0.785, 90º es 1.57, y 180º es 3.14.
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Lista Parcial de Métodos de Transform3D Los objetos Transform3D representan transformaciones geométricas como una rotación, traslación y escalado. Transform3D es una de las pocas clases que no se usan directamente en un escenario gráfico. Las transformaciones representadas por objetos Transform3D se usan para crear objetos TransformGroup que si se usan en escenarios gráficos. void rotX(double angle) Selecciona el valor de esta transformación a una rotación en contra del sentido del reloj sobre el eje-x. El ángulo se especifica en radianes. void rotY(double angle) Selecciona el valor de esta transformación a una rotación en contra del sentido del reloj sobre el eje-y. El ángulo se especifica en radianes. void rotZ(double angle) Selecciona el valor de esta transformación a una rotación en contra del sentido del reloj sobre el eje-z. El ángulo se especifica en radianes. void set(Vector3f translate) Selecciona el valor transacional de esta matriz al valor del parámetro Vector3f, y selecciona los otros componentes de la matriz como si ésta transformación fuera una matriz idéntica. |
Clase TransformGroup
Como una subclase de la clase Group, los ejemplares de TransformGroup se usan en la creacción de escenarios gráficos y tienen una colección de objetos nodos como hijos. Los objetos TransformGroup contienen transformaciones geométricas como traslaciones y rotaciones. La transformación normalmente se crea en un objeto Transform3D, que no es un objeto del escenario gráfico.
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Constructores de TransformGroup Los objetos TransformGroup son contenedores de transformaciones en el escenario gráfico. TransformGroup() Construye e inicializa un TransformGroup usando una identidad de transformación. TransformGroup(Transform3D t1) Construye e inicializa un TransformGroup desde un objeto Transform3D pasado: Parámetros:
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La transformación contenida en un objeto Transform3D se copia a un objeto TransformGroup o cuando se crea el TransformGroup, o usando el método setTransform().
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Método setTransform() de TransformGroup void setTransform(Transform3D t1) Selecciona el componente de transformación de este TransformGroup al valor de la transformación pasada. Parámetros:
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Clase Vector3f
Vector3f es una clase matemática que se encuentra en el paquete javax.vecmath para especificar un vector usando tres valores de punto flotante. Los objetos Vector se usan frecuentemente para especificar traslaciones de geometrías. Los objetos Vector3f no se usan directamente en la construcción de un escenario gráfico. Se usan para especificar la traslaciones, superficies normales, u otras cosas.
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Constructores de Vector3f Un vector de 3 elementos que es representado por puntos flotantes de precisión sencilla para las coordenadas x, y, y z. Vector3f() Construye e inicializa un Vector3f a (0,0,0). Vector3f(float x, float y, float z) Construye e inicializa un Vector3f desde las coordenadas x, y, z especificadas. |
Clase ColorCube
ColorCube es una clase de utilidad que se encuentra en el paquete com.sun.j3d.utils.geometry que define la geometría y colores de un cubo centrado en el origen y con diferentes colores en cada cara. El objeto ColorCube es un cubo que tiene 2 métros de arista. Si un cubo sin rotar se sitúa en el origen (como en HelloJava3Da), se verá la cara roja desde la localización de visión nominal. Los otros colores son azul, magenta, amarillo, verde y cian.
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Constructores de ColorCube Paquete: com.sun.j3d.utils.geometry Un ColorCube es un objeto visual, un cubo con un color diferente en cada cara. ColorCube extiende la clase Shape3D; por lo tanto, es un nodo hoja. ColorCube es fácil de usar cuando se pone junto a un universo virtual. ColorCube() Construye un cubo de color del tamaño por defecto. Por defecto, una esquina está situada a 1 metro de cada uno de los ejes desde el origen, resultando un cubo que está centrado en el origen y tiene 2 metros de alto, de ancho y de profundo. ColorCube(double scale) Construye un cubo de color escalado por el valor especificado. El tamaño por defecto es 2 metros de lado. El ColorCube resultante tiene esquinas en (scale, scale, scale) y (-scale, -scale, -scale). |
Rotar el CuboUna simple rotación del cubo puede hacer que se vea más de una de sus caras. El primer paso es crear la transformación deseada usando un objeto Transform3D.
El Fragmento de Código 1-5 incorpora un objeto TransformGroup en el escenario gráfico para rotar el cubo sobre el eje x. Primero se crea la transformación de rotación usando el objeto rotate de Transform3D. Este objeto se crea en la línea 6. La rotación se especifica usando el método rotX() de la línea 8. Entonces se crea el objeto TransformGroup en la línea 10 para contener la transformación de rotación.
Dos parámetros especifican la rotación: el eje de revolución, y el ángulo de rotación. El eje se elige seleccionando el método apropiado. El ángulo de rotación es el valor que se le pasa como argumento. Como el ángulo de rotación se especifica en radianes, el valor PI/4 es 1/8 de una rotación completa, o 45 grados.
Después de crear el objeto Transform3D, rotate, se usa en la creacción del objeto TransformGroup objRotate (línea 10). El objeto Transform3D se usa en el escenario gráfico. Entonces el objeto objRotate hace que ColorCube sea su hijo (línea 11). A su vez, el objeto objRoot hace a objRotate como su hijo (línea 12).
1. public BranchGroup createSceneGraph() {
2. // Create the root of the branch graph
3. BranchGroup objRoot = new BranchGroup();
4.
5. // rotate object has composite transformation matrix
6. Transform3D rotate = new Transform3D();
7.
8. rotate.rotX(Math.PI/4.0d);
9.
10. TransformGroup objRotate = new TransformGroup(rotate);
11. objRotate.addChild(new ColorCube(0.4));
12. objRoot.addChild(objRotate);
13. return objRoot;
14. } // end of createSceneGraph method
La rama de contenido gráfico ahora incluye un objeto TransformGroup en el camino del escenario gráfico hacia el objeto ColorCube.Cada uno de los caminos del escenario gráfico es necesario. El objeto BranchGroup es el único que puede ser hijo de un Locale. El objeto TransformGroup es el único que puede cambiar la localización, la orientación, o el tamaño de un objeto visual. En este caso el objeto TransformGroup cambia la orientación. Por supuesto, el objeto ColorCube es necesario para suministrar el objeto visual.
Aquí podemos ver la imagen producida por el Fragmento de Código 1-5.
Ejemplo de Combinación de Transformaciones: HelloJava3DbFrecuentemente un objeto visual se traslada y se rota, o se rota sobre dos ejes. En cualquier caso, se especifican dos transformaciones diferentes para un sólo objeto visual. Las dos transformaciones pueden combinarse en una matriz de transformaciones y contenerse en un sólo objeto TransformGroup. Podemos ver un ejemplo en el Fragmento de Código 1-6.
En el programa HelloJava3Db.java se combinan dos rotaciones. Crear estas dos rotaciones simultáneas requiere combinar dos objetos Transform3D de rotación. El ejemplo rota el cubo sobre los ejes x e y. Se crean dos objetos Transform3D, uno por cada rotación (líneas 6 y 7). Las rotaciones individuales se especifican para los dos objetos TransformGroup (líneas 9 y 10). Luego las rotaciones se combinan mediante la multiplicación de los objetos Transform3D (línea 11). La combinación de las dos transformaciones se carga en el objeto TransformGroup (línea 12).
1. public BranchGroup createSceneGraph() {
2. // Create the root of the branch graph
3. BranchGroup objRoot = new BranchGroup();
4.
5. // rotate object has composite transformation matrix
6. Transform3D rotate = new Transform3D();
7. Transform3D tempRotate = new Transform3D();
8.
9. rotate.rotX(Math.PI/4.0d);
10. tempRotate.rotY(Math.PI/5.0d);
11. rotate.mul(tempRotate);
12. TransformGroup objRotate = new TransformGroup(rotate);
13.
14. objRotate.addChild(new ColorCube(0.4));
15. objRoot.addChild(objRotate);
16. return objRoot;
Tanto el Fragmento de Código 1-5 como el Fragmento de código 1-6 podrían reemplazar al Fragmento de Código 1-2. El Fragmento de código 1-6 se usa en HelloJava3Db.java. Aquí puedes encontrar el ejemplo completo: HelloJava3Db.java
En la Figura 1.-14 podemos ver el escenario gráfico creado en HelloJava3Db.java. La rama de vista gráfica es la misma producida en HelloJava3Da, que está construida por un SimpleUniverse y representada por una gran estrella. La rama de contenido gráfico ahora incluye un TransformGroup en el camino del escenario gráfico hacia el objeto ColorCube.
La imagen de la figura 1-15 muestra el ColorCube girado del HelloJava3Db.
Capacidades y RendimientoEl escenario gráfico construido por un programa Java 3D podría usarse directamente para renderizar. Sin embargo, la representación no es muy eficiente. La flexibilidad construida dentro de cada objeto escenario gráfico (que no se van a discutir en este tutorial) crean un representación sub-optima del universo virtual. Para mejorar el rendimiento de la renderización se usa una representación más eficiente del universo virtual.
Java 3D tiene una representación interna para una universo virtual y los métodos para hacer la conversión. Hay dos formas para hacer que el sistema Java 3D haga la conversión de la representación interna. Una forma es compilar todas las ramas gráficas. La otra forma es insertar una rama gráfica en un universo virtual para darle vida.
Compilar ContenidosEl objeto BranchGroup tiene un método compilador. Llamando a este método se convierte la rama gráfica completa que hay debajo del BranchGroup a la representación interna de Java 3D de la rama gráfica. Además de la conversión, la representación interna podría optimizarse de una o varias maneras.
Las posibles optimizaciones no se especifican en el API Java 3D. Sin embargo, se puede ganar en eficiencia de varias formas. Una de las posibles optimizaciones es combinar TransformGroups con caminos de escenario gráfico. Por ejemplo, si un escenario gráfico tiene dos objetos TransformGroup en una relacion padre-hijo pueden ser representados por un objeto TransformGroup. Otra posibilidad es combinar objetos Shape3D que tienen una relación estática física. Estos tipos de optimizaciones se hacen posibles cuando las capacidades no se configuran.
La Figura 1-16 presenta una representación conceptual de la conversión a una representación más eficiente. El escenario gráfico del lado izquierdo es compilado y transformado en la representación interna mostrada en el lado derecho. La figura sólo representa el concepto de representación interna, no como Java 3D realmente lo hace.
CapacidadesUna vez que una rama gráfica empieza a vivir o es compilada el sistema de renderizado Java 3D la convierte a una representación interna más eficiente. El efecto más importante de esta conversión es la mejora del rendimiento de renderizado.
Pero también tiene otros efectos, uno de ellos es fijar el valor de transformaciones y otros objetos en el escenario gráfico. A menos que especificamente lo proporcionemos en el programa, este no tendrá la capacidad de cambiar los valores de los objetos del escenario gráfico una vez que estén vivos.
Hay casos en que un programa necesita la capacidad de cambiar estos valores después de que estén vivos. Por ejemplo, cambiar el valor de un objeto TransformGroup crea animaciones. Para que esto suceda, la transforamción debe poder cambiar después de estar viva. La lista de parámetros a los que se puede acceder, y de que forma, se llama capacidades del objeto.
Cada SceneGraphObject tiene un conjunto de bits de capacidad. Los valores de estos bits determinan que capacidades existen para el objeto después de compilarlo o de darle vida. El conjunto de capacidades varía con la clase.
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Lista Parcial de Métodos de SceneGraphObject SceneGraphObject es la superclase de casi cualquier clase usada para crear un escenario gráfico, incluyendo Group, Leaf, y NodeComponent. void clearCapability(int bit) Borra el bit de capacidad especificado. boolean getCapability(int bit) Recupera el bit de capcidad especificado. void setCapability(int bit) Configura el bit de capacidad especificado. |
Como ejemplo, para poder leer el valor de la transformación representada por un objeto TransformGroup, esta capacidad debe activarse antes de compilarlo o darle vida. De forma similar, para poder cambiar el valor de la transformación en un objeto TransformGroup, su capacidad de escribir transformación debe configurarse antes de compilarlo o darle vida. Intentar hacer un cambio en un objeto vivo o compilado para el que la propiedad adecuada no se ha configurado resultará en una excepción.
En la siguiente sección, las animaciones se crean usando una transformación de rotación que varía con el tiempo. Para que esto sea posible, el objeto TransformGroup debe tener su capacidad ALLOW_TRANSFORM_WRITE activada antes de que sea compilado o se le de vida.
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Lista Parial de Capcidades de TransformGroup Las dos capacidades listadas aquí son las únicas definidas por TransformGroup. Éste hereda varias capacidades de sus clases ancestros: Group y Node. La configuración de capacidades se puede seleccionar, eliminar o recuperar usando los métodos definidos en SceneGraphObject. ALLOW_TRANSFORM_READ Especifa que el nodo TransformGroup permite acceder a la información de transformación de su objeto. ALLOW_TRANSFORM_WRITE Especifica que el nodo TransformGroup permite escribir la información de transformación de su objeto. |
Las capacidades también controlan el acceso a otros aspectos de un objeto TransformGroup. Los objetos TransformGroup heredan configuración de capacidades de sus clases ancestros: Group y Node. En el siguiente bloque de referencia podemos ver algunas de esas capacidades.
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Lista Parcial de Capacidades de Group TransformGroup hereda varios bits de capacidades de sus clases ancestros. ALLOW_CHILDREN_EXTEND Permite que se puedan añadir hijos al nodo Group después de que esté compilado o vivo. ALLOW_CHILDREN_READ Permite que se puedan leer las referencias a los hijos del nodo Group después de que esté compilado o vivo. ALLOW_CHILDREN_WRITE Permite que se puedan escribir las referencias a los hijos del nodo Group después de que esté compilado o vivo. |
Añadir Comportamiento de AnimaciónEn Java 3D, Behavior es una clase para especificar animaciones o interacciones con objetos visuales. El comportamiento puede cambiar virtualmente cualquier atributo de un objeto visual. Un programador puede usar varios comportamientos predefinidos o especificar un comportamiento personalizado. Una vez que se ha especificado un comportamiento para un objeto visual, el sistema Java 3D actualiza automáticamente la posición, la orientación, el color, u otros atributos del objeto visual.
La distinción entre animación e interacción es si el comportamiento es activado en respuesta al paso del tiempo o en respuesta a actividades del usuario, respectivamente.
Cada objeto visual del universo virtual puede tener sus propio comportamiento predefinido. De echo, un objeto visual puede tener varios comportamientos. Para especificar un comportamiento para un objeto visual, el programador crea objetos que especifiquen el comportamiento, añade el objeto visual al escenario gráfico y hace las referencias apropiadas entre los objetos del escenario gráfico y los objetos Behavior.
En un universo virtual con muchos comportamientos, se necesita una significante potencia de cálculo para calcular los comportamientos. Como tanto el renderizador como el comportamiento usan el mismo procesador, es posible que la potencia de cálculo que necesita el comportamiento degrade el rendimiento del renderizado.
Java 3D permite al programador manejar este problema especificando un límite espacial para que el comportamiento tenga lugar. Este límite se llama región programada. Un comportamiento no está activo a menos que el volumen de activación de ViewPlatform intereseccione con una región progamada del Behavior. En otras palabras, si nadie en el bosque ve el árbol caer, éste no cae. La característica de región programada hace más eficiente a Java 3D en el manejo de universos virtuales con muchos comportamientos.
Un Interpolator es uno de las muchas clases de comportamientos predefinidos en el paquete corazón de Java 3D. Basado en una función de tiempo, el objeto Interpolator manipula los parámetros de un objeto del escenario gráfico. Por ejemplo, para el RotationInterpolator, manipula la rotación especificada por un TransformGroup para afectar la rotación de los objetos visuales que son ancestros de TransformGroup.
La siguiente lista enumera los pasos envueltos para especificar una animación con un objeto interpolator. Los cinco pasos forman una receta para crear un comportamiento de animación con interpolación:
Especificar un Comportamiento de AnimaciónUna acción de comportamiento puede ser cambiar la localización (PositionInterpolator), la orientación (RotationInterpolator), el tamaño (ScaleInterpolator), el color (ColorInterpolator), o la transpariencia (TransparencyInterpolator) de un objeto visual. Como se mencionó antes, los Interpolators son clases de comportamiento predefinidas. Todos los comportamientos mencionados son posibles sin usar un interpolator; sin embargo, los interpolators hacen mucho más sencilla la cracción de comportamientos. Las clases Interpolators existen para proporcionar otras acciones, incluyendo combinaciones de estas acciones.
Clase RotationInterpolator
Esta clase se usa para especificar un comportamiento de rotación de un objeto visual o de un grupo de objetos visuales. Un objeto RotationIterpolator cambia un objeto TransformGroup a una rotación especififca en repuesta a un valor de un objeto Alpha. Como el valor de este objeto cambia cada vez, la rotación también cambia. Un objeto RotationInterpolator es flexible en la especificación del eje de rotación, el ángulo de inicio y el ángulo final.
Para rotaciones constantes sencillas, el objeto RotationInterpolator tiene el siguiente constructor que puede usarse para eso:
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Lista Parcial de Constructores de RotationInterpolator Esta clase define un comportamiento que modifica el componente rotacional de su TransformGroup fuente linearizando la interpoalización entre un par de ángulos especificados (usando el valor generado por el objeto Alpha especificado). El ángulo interpolado se usa para generar una transformación de rotación. RotationInterpolator(Alpha alpha, TransformGroup target) Este constructor usa valores por defecto de algunos parámetros del interpolador para construir una rotación completa sobre el eje y, usando el TransformGroup especificado. Parámetros:
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El objeto TransformGroup de un interpolador debe tener la capacidad de escritura activada.
Funciones de Variación de Tiempo: Mapear un Comportamiento en el TiempoMapear una acción en el tiempo se hace usando un objeto Alpha. La especificación de este objeto puede ser compleja.
Clase Alpha
Los objetos de la clase Alpha se usan para crear una función que varía en el tiempo. La clase Alpha produce un valor entre cero y uno, inclusives. El valor que produce depende de la hora y de los parámetros del objeto Alpha. Los objetos Alpha se usan comunmente con un comportamiento Interpolator para proporcionar animaciones de objetos visuales.
Alpha tiene diez parámetos, haciendo la programación tremendamente flexible. Sin entrar en detalles de cada parámetros, saber que un ejemplar de Alpha puede combinarse fácilmente con un comportamiento para proporcionar rotaciones sencillas, movimientos de péndulo, y eventos de una vez, como la apertura de puertas o el lanzamiento de cohetes.
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Constructor de Alpha La clase Alpha proporciona objetos para convertir la hora en un valor alpha (un valor entre 0 y 1). El objeto Alpha es efectivamente una función de tiempo que genera valores alpha entre cero y uno. La función "f(t)" y las características del objeto Alpha están determinadas por parámetros definidos por el usuario: Alpha() Bucle continuo con un periodo de un segundo. Alpha(int loopCount, long increasingAlphaDuration) Este constructor toma sólo loopCount e increasingAlphaDuration como parámetros y asigna los valores por derecto a todos los demás parámetros, resultando un objeto Alpha que produce valores desde cero a uno crecientes. Esto se repite el número de veces especificado por loopCount. Si loopCount es -1, el objeto alpha se repite indefinidamente. El tiempo que tarde en ir desde cero hasta uno está especificando en el segundo parámetro usando una escala de milisegundos. Parámetros:
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Región ProgamadaComo se mencionó anteriormente, cada comportamiento tiene unos límites programados. Estos límites se configuran usando el método setSchedulingBounds de la clase Behavior.
Hay varias formas de especificar una región programada, la más sencilla es crear un objeto BoundingSphere. Otras opciones incluyen BoundingBox y BoundingPolytope.
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Método setSchedulingBounds de Behavior void setSchedulingBounds(Bounds region) Selecciona la región programada del Behavior a unos límites especificados. Parámetros:
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Clase BoundingSphere
Especificar un límite esférico se consigue especificando un punto central y un rádio para la esfera. El uso normal de este tipo de límites es usar el centro a (0, 0, 0). Entonces el radio se selecciona lo suficientemente grande como para contener el objeto visual, incluyendo todas las posibles localizaciones del objeto.
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Lista Parcial de Constructores de BoundingSphere Esta clase define una región de límites esférica que está definida por un punto central y un rádio. BoundingSphere() Este constructor crea una límite esférico centrado en el origen (0, 0, 0) con un radio de 1. BoundingSphere(Point3d center, double radius) Construye e inicializa un BoundingSphere usando el punto central y el rádio especificados. |
Ejemplo de Comportamiento: HelloJava3DcEl Fragmento de Código 1-7 muestra un ejemplo completo del uso de las clases interpoladoras para crear una animación. La animación creada con este código es una rotación continúa con un tiempo de rotación total de 4 segundos.
El paso 1 de la receta es crear el objeto TransformGroup para modificarlo durante la ejecución. El objeto TransformGroup fuente de un interpolador debe tener activada la capacidad de escritura. El objeto TransformGroup llamado objSpin se crea en la línea 7. La capacidad de escritiura de objSpin se selecciona en la línea 8.
El paso 2 es crear un objeto alpha para dirigir la interpolación. Los dos parámetros especificados en la línea 16 del fragmento de código son el número de interacciones del bucle y el tiempo de un ciclo. El valor de "-1" especifica un bucle contínuo. El tiempo se especifica en milisegundos por lo que el valor de 4000 significa 4 segundos. Por lo tanto, el comportamiento es rotar cada cuatro segundos.
El paso 3 de la receta es crear el objeto interpolator. El objeto RotationInterpolator se crea en las líneas 21 y 22. El interpolador debe tener referencias a la transformación fuente y al objeto alpha. Esto se consigue en el constructor. En este ejemplo se usa el comportamiento por defecto del RotationInterpolator para hacer una rotación completa sobre el eje y.
El paso 4 es especificar una región programada. Se usa un objeto BoundingSphere con sus valores por defecto. El objeto BoundingSphere se crea en la líena 25. La esfera se configura como los límites del comportamiento en la línea 26.
El paso final, el 5, hace del comportamiento un hijo del TransformGroup. Esto se consigue en la línea 27.
1. public BranchGroup createSceneGraph() {
2. // Create the root of the branch graph
3. BranchGroup objRoot = new BranchGroup();
4.
5. // Create the transform group node and initialize it to the
6. // identity. Add it to the root of the subgraph.
7. TransformGroup objSpin = new TransformGroup();
8. objSpin.setCapability(TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_WRITE);
9. objRoot.addChild(objSpin);
10.
11. // Create a simple shape leaf node, add it to the scene graph.
12. // ColorCube is a Convenience Utility class
13. objSpin.addChild(new ColorCube(0.4));
14.
15. // create time varying function to drive the animation
16. Alpha rotationAlpha = new Alpha(-1, 4000);
17.
18. // Create a new Behavior object that performs the desired
19. // operation on the specified transform object and add it into
20. // the scene graph.
21. RotationInterpolator rotator =
22. new RotationInterpolator(rotationAlpha, objSpin);
23.
24. // a bounding sphere specifies a region a behavior is active
25. BoundingSphere bounds = new BoundingSphere();
26. rotator.setSchedulingBounds(bounds);
27. objSpin.addChild(rotator);
28.
29. return objRoot;
30. } // end of createSceneGraph method
Este fragmento de código se usa con otros fragmentos anteriores para crear el programa de ejemplo HelloJava3Dc.java. Al ejecutar la aplicación veremos como se renderiza el ColorCube con un comportamiento de rotación cada cuatro segundos.
El programa HelloJava3Dc crea el escenario gráfico de la Figura 1-18. El objeto rotation es tanto hijo del TransformGroup como una referencia a él. Aunque esta relación parece violar la restricciones de bucles dentro del escenaio gráfico, no lo hace. Recuerda que los arcos de referencia (flecha punteada) no son parte del escenario gráfico. La línea punteada desde el Behavior hacia el TransformGroup es esta referencia.
La imagen de la Figura 1-19 muestra un marco de la ejecución del programa HelloJava3Dc.
Ejemplo de Combinación de Transformation y Behavior: HelloJava3DdPor supuesto, podemos combinar comportamientos con las transformaciones de rotación de los ejemplos anteriores. HelloJava3Dd.java hace esto. En la rama de contenido gráfico, hay objetos llamados objRotate y objSpin, que distinguen entre la rotación estática y el comportamiento de rotación (bucle continuo) del objeto cube respectivamente. El escenario resultante de este fragmento de código podemos verlo en la figura 1.20.
1. public BranchGroup createSceneGraph() {
2. // Create the root of the branch graph
3. BranchGroup objRoot = new BranchGroup();
4.
5. // rotate object has composite transformation matrix
6. Transform3D rotate = new Transform3D();
7. Transform3D tempRotate = new Transform3D();
8.
9. rotate.rotX(Math.PI/4.0d);
10. tempRotate.rotY(Math.PI/5.0d);
11. rotate.mul(tempRotate);
12.
13. TransformGroup objRotate = new TransformGroup(rotate);
14.
15. // Create the transform group node and initialize it to the
16. // identity. Enable the TRANSFORM_WRITE capability so that
17. // our behavior code can modify it at runtime. Add it to the
18. // root of the subgraph.
19. TransformGroup objSpin = new TransformGroup();
20. objSpin.setCapability(TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_WRITE);
21.
22. objRoot.addChild(objRotate);
23. objRotate.addChild(objSpin);
24.
25. // Create a simple shape leaf node, add it to the scene graph.
26. // ColorCube is a Convenience Utility class
27. objSpin.addChild(new ColorCube(0.4));
28.
29. // Create a new Behavior object that performs the desired
30. // operation on the specified transform object and add it into
31. // the scene graph.
32. Transform3D yAxis = new Transform3D();
33. Alpha rotationAlpha = new Alpha(-1, 4000);
34.
35. RotationInterpolator rotator =
36. new RotationInterpolator(rotationAlpha, objSpin, yAxis,
37. 0.0f, (float) Math.PI*2.0f);
38.
39. // a bounding sphere specifies a region a behavior is active
40. // create a sphere centered at the origin with radius of 1
41. BoundingSphere bounds = new BoundingSphere();
42. rotator.setSchedulingBounds(bounds);
43. objSpin.addChild(rotator);
44.
45. return objRoot;
46. } // end of createSceneGraph method of HelloJava3Dd
La imagen de la Figura 1-21 muestra un marco del ColorCube en movimiento del programa HelloJava3Dd.
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