甘煜輝

摘要：本文指出了Java3D技術(shù)特點，并對通過Java3D如何構(gòu)建虛擬校園場景的方法進(jìn)行了一番論述。

關(guān)鍵詞：Java3D 虛擬校園 場景構(gòu)建

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展，極大地促進(jìn)了虛擬現(xiàn)實技術(shù)的普遍應(yīng)用，比如，科學(xué)計算可視化、教育與訓(xùn)練、醫(yī)學(xué)、娛樂等諸多方面。而隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和虛擬現(xiàn)實等各項技術(shù)的全面發(fā)展，實現(xiàn)了建立基于Web的虛擬校園目標(biāo)，用戶只需要利用互聯(lián)網(wǎng)就能夠觀察到校園的景觀、諸多的設(shè)施以及服務(wù)等，彷如自己就身處在校園之中。通過虛擬校園的構(gòu)建，為廣大的用戶提供了良好的對校園信息訪問的平臺，很好地推動了校園建設(shè)步伐以及遠(yuǎn)程教學(xué)的發(fā)展步伐。

1 Java3D技術(shù)特點

實際使用最多的3D技術(shù)有OpcnCL、Direct3D、VRML、Java3D；從網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式的角度上來看，OpcnCL和Direct3D以開發(fā)C/S模式為主，VRML和Java3D以開發(fā)B/S模式為主。OpcnCL獨(dú)立于硬件和窗口系統(tǒng)，其移植性較強(qiáng)，但其運(yùn)行環(huán)境無法得到瀏覽器的支持。Direct3D主要是由Microsoft公司研發(fā)的專業(yè)的3D程序接口，其具有較強(qiáng)的功能，但僅僅限制于在WIN平臺上運(yùn)行。VRML是一種被普遍應(yīng)用的Web3D技術(shù)，其屬于靜態(tài)場景的描述性語言，存在著動態(tài)交互接口，但必須借助于其他編程語言方可實現(xiàn)。Java3D主要是Java語言在三維圖形領(lǐng)域中的拓展，可融入至J2SE、J2EE的整體架構(gòu)中，具有很好的拓展性及平臺無關(guān)性，與此同時，由瀏覽器Nctscape與IE提供了對JVM的支持，只需要在操作平臺上進(jìn)行JVM的安裝就能夠有效運(yùn)行Applet小程序，如此一來，Java3D構(gòu)建的虛擬場景就完全能在瀏覽器上進(jìn)行繪制。Java3D的應(yīng)用編程接口很好地為我們提供了三維場景的構(gòu)建體系，具有可產(chǎn)生出簡單或者復(fù)雜的幾何形體；支持形體變動與移動；有著較好的鍵盤、鼠標(biāo)、定時等諸多行為的判斷力；可實施動態(tài)建模等各項功能。通過Java3D構(gòu)建場景的方法十分的靈活、效果明顯、美觀、發(fā)揮著較強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)功能，所以，這是目前我們構(gòu)建虛擬校園場景的最佳方法。

2 Java3D構(gòu)建虛擬校園場景的方法

2.1 三維場景的構(gòu)建 通過Java3D對校園中的教學(xué)樓、體育場、圖書館、學(xué)生宿舍樓等建筑設(shè)施進(jìn)行一番創(chuàng)建；創(chuàng)建五星紅旗、道路等設(shè)施，以及虛擬環(huán)境（涵蓋背景、光照效果、背景音樂等），上述所述的所有虛擬對象都有著一定的動態(tài)性與交互性，瀏覽人員能在其中實現(xiàn)交互式的漫游。在這些校園場景創(chuàng)建過程中，出于對系統(tǒng)渲染的速度問題考慮，為了讓瀏覽人員能真正深入到校園中一些主要建筑物的內(nèi)部中，可通過真實度極高的三維建筑模型。關(guān)于學(xué)生宿舍，可通過簡單的實體造型與表面貼圖的方式進(jìn)行，這樣不僅真實感高，而且，還大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的渲染速度以及性能。

2.2 場景樹模塊的構(gòu)建 為了方便用戶的瀏覽和及時地進(jìn)行信息的查詢，我們可把存于虛擬場景中的虛擬對象通過樹型結(jié)構(gòu)來進(jìn)行顯示，要求場景樹中的節(jié)點要和三維場景中的對象間相對應(yīng)，瀏覽人員能采用場景樹交互式的方法來拾取虛擬場景中的對象，同時，還可對有關(guān)信息進(jìn)行詳細(xì)的查閱，比如，與圖書館有關(guān)的信息、教學(xué)樓的課程安排、辦公樓的實際設(shè)置等，瀏覽者可很好地通過虛擬場景獲得自己所需的信息。在場景樹中查詢相關(guān)信息主要采用的是彈出菜單的方式而進(jìn)行的，只要瀏覽者用鼠標(biāo)右鍵對場景結(jié)構(gòu)圖中的節(jié)點進(jìn)行點擊，立即彈出一個菜單，告知瀏覽者具體的操作流程。在虛擬場景中的場景樹結(jié)構(gòu)主要通過Java中所提供的JTree組件最終實現(xiàn)。用戶在查詢相應(yīng)對象的信息時，最后所獲得的結(jié)果來自于相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，系統(tǒng)在JDBC數(shù)據(jù)庫引擎的基礎(chǔ)上對關(guān)系型數(shù)據(jù)庫和Java進(jìn)行連接。合理利用數(shù)據(jù)庫管理場景中存在的有關(guān)信息和數(shù)據(jù)，為信息的查詢以及系統(tǒng)的維護(hù)提供了很大的便利。

2.3 虛擬場景的實現(xiàn) 虛擬場景的實現(xiàn)主要是在虛擬現(xiàn)實建模語言的基礎(chǔ)上而最終構(gòu)建的。我們可在虛擬環(huán)境中任意地瀏覽、走動等，獲得一種和實際生活相同的感受。場景構(gòu)建結(jié)束后，系統(tǒng)還應(yīng)做必要的場景調(diào)度管理工作，同時，還要在顯示設(shè)備上進(jìn)行輸出實景畫面的繪制。強(qiáng)化三維場景的模型的優(yōu)化與調(diào)度管理能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的實時性。要想使虛擬現(xiàn)實所描述的校園環(huán)境具有較高的真實感，就需要科學(xué)設(shè)計虛擬校園場景，涵蓋了三維地形建模、三維實體建模。虛擬校園建模過程中，樓群是核心對象，通常在樓群建模時，把樓群劃分成空心樓體與實心樓體兩種。對于空心樓體等簡單的建筑物，可通過相機(jī)拍攝外觀，通過photoshop予以處理，然后通過VRML中幾何節(jié)點構(gòu)造的幾何體拼貼紋理的方法實施建模。對于實心樓體等具有一定復(fù)雜性的場景，可通過三維建筑模型進(jìn)行。

3 結(jié)論

綜上所述可知，在先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、圖形圖像技術(shù)以及計算機(jī)技術(shù)等的快速發(fā)展下，極大地促進(jìn)了Web的虛擬現(xiàn)實技術(shù)前進(jìn)步伐，并且，實際應(yīng)用空間巨大。由于Java3D技術(shù)具有眾多的優(yōu)勢特征，其在基于Web的虛擬現(xiàn)實技術(shù)應(yīng)用中會得到全面廣泛的應(yīng)用，市場發(fā)展前景廣闊，是一項值得推廣的先進(jìn)技術(shù)。

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