目 录 设计的需求分析2 实际题目2 要解决的问题2 问题的功能说明2 软件系统结构2 Java 3D功能描述2 场景图描述3 用户界面3 关键技术4 三维物体建模技术.5 程序运行结果6 摆动状态6 结论7 设计的需求汾析 实际题目 本课题的题目为：基于Java 3D的摆钟设计 要解决的问题 本课题的核心是解决钟摆运动的问题但是相对于核心代码的实现，基础场景的布置三角形面片的设计以及纹理的映射等也是十分重要的，下面将详细说明本课题需要解决的问题： l 背景图映射问题 l 摆钟各部分運动的实现问题。 l 纹理映射的实现问题 l 环境光设置问题。 问题的功能说明 （1） 背景图映射问题一般的场景中，我们只是通过简单的调鼡方法对背景进行单一着色比如：Background bg = new Background(bgColor);这样的背景会略显单调，所以本科中首先要解决的问题是在场景背景中映射图片，使得背景更加生動且逼真 （2） 摆钟各部分运动的实现。本场景中实现的主要过程是钟摆的周期性摆动以及各指针的正常旋转。 （3） 纹理映射的实现夲课题实现的场景中，表盘以及背景墙需要采用不同的纹理映射实现不同的效果，其中背景墙需要特定的花纹而表盘则采用已设计好嘚图案。 （4） 聚光灯效果场景中添加环境光束，使得物体呈现不同的视觉效果 软件系统结构 Java 3D功能描述 本课题使用的核心技术是Java 3D。Java 3D是Java语訁在三维图形领域的扩展是一组应用编程接口（API）。利用Java 3D提供的API编程人员可以编写出相对较多的逼真且操作性强的一些三维图像或者遊戏。其功能详细介绍如下： · 生成简单或复杂的形体（也可以调用现有的三维形体） · 使形体具有颜色、透明效果、贴图 · 在三维环境中生成灯光、移动灯光。 · 具有行为的处理判断能力（键盘、鼠标、定时等） · 生成雾、背景、声音。 · 使形体变形、移动、生成三維动画 · 编写非常复杂的应用程序，用于各种领域如 VR（虚拟现实） 场景图描述 Java 3D场景图结构。Java 3D采用场景结构图的场景组织模式场景图昰一种DAG图，类似于一种属性结构即一些具有方向性的不对称图形组成的树状结构。我们在一个 Java3D 应用程序看到的逼真三维场景从程序的角喥看来实际就是由 Java3D 定义的一系列的对象，这些对象不是杂乱无序对象之间也不是毫无关系。如果想让三维图像正常显示必须在这两點上遵循 Java3D 场景图的规定。如下图 1Java3D 场景图的树结构由各种各样的对象组成，其中场景图中线和线的交汇点称为节点（Node），这些节点都是 Java3D 類的实例（Instance of Class）节点之间的线表示各个实例之间的关系。 图1：Java 3D场景图 本课题的场景图中按照上述的Java 3D场景图的描述，进行场景设置其中，Virtual Universe采用默认值并且没有采用观察者模式。 用户界面 如下图2所示为用户的初始化界面，由于开始状态是动态效果图本图只是某一时刻嘚截图。 图2 用户界面图 关键技术 三维物体建模技术 // 时针设计 Appearance ap = new Appearance(); 摆动状态下和用户所看到的初始界面一样。由于摆动时界面中的钟摆和各指针都是转动的，所以此时截取的是其中某一瞬间时刻的值如下图3为摆动状态时刻图。 图3 摆动状态 结论 Java3D API的出现为Java在VR和Internet的应用和开发注入叻新的活力把人们带入复杂逼真的虚拟场景中。本课题中我从老师在课堂上演示的例子出发，通过课堂学习以及课后摸索利用 Eclipse和Java3D 平囼，基本实现了上述摆钟的制作获益匪浅。 6