浅谈利用Java3D构建虚拟校园场景的方法

甘煜辉

摘要：本文指出了Java3D技术特点，并对通过Java3D如何构建虚拟校园场景的方法进行了一番论述。

关键词：Java3D 虚拟校园 场景构建

隨着互联网技术的迅猛发展，极大地促进了虚拟现实技术的普遍应用，比如，科学计算可视化、教育与训练、医学、娱乐等诸多方面。而随着计算机网络和虚拟现实等各项技术的全面发展，实现了建立基于Web的虚拟校园目标，用户只需要利用互联网就能够观察到校园的景观、诸多的设施以及服务等，彷如自己就身处在校园之中。通过虚拟校园的构建，为广大的用户提供了良好的对校园信息访问的平台，很好地推动了校园建设步伐以及远程教学的发展步伐。

1 Java3D技术特点

实际使用最多的3D技术有OpcnCL、Direct3D、VRML、Java3D；从网络应用模式的角度上来看，OpcnCL和Direct3D以开发C/S模式为主，VRML和Java3D以开发B/S模式为主。OpcnCL独立于硬件和窗口系统，其移植性较强，但其运行环境无法得到浏览器的支持。Direct3D主要是由Microsoft公司研发的专业的3D程序接口，其具有较强的功能，但仅仅限制于在WIN平台上运行。VRML是一种被普遍应用的Web3D技术，其属于静态场景的描述性语言，存在着动态交互接口，但必须借助于其他编程语言方可实现。Java3D主要是Java语言在三维图形领域中的拓展，可融入至J2SE、J2EE的整体架构中，具有很好的拓展性及平台无关性，与此同时，由浏览器Nctscape与IE提供了对JVM的支持，只需要在操作平台上进行JVM的安装就能够有效运行Applet小程序，如此一来，Java3D构建的虚拟场景就完全能在浏览器上进行绘制。Java3D的应用编程接口很好地为我们提供了三维场景的构建体系，具有可产生出简单或者复杂的几何形体；支持形体变动与移动；有着较好的键盘、鼠标、定时等诸多行为的判断力；可实施动态建模等各项功能。通过Java3D构建场景的方法十分的灵活、效果明显、美观、发挥着较强的网络功能，所以，这是目前我们构建虚拟校园场景的最佳方法。

2 Java3D构建虚拟校园场景的方法

2.1 三维场景的构建 通过Java3D对校园中的教学楼、体育场、图书馆、学生宿舍楼等建筑设施进行一番创建；创建五星红旗、道路等设施，以及虚拟环境（涵盖背景、光照效果、背景音乐等），上述所述的所有虚拟对象都有着一定的动态性与交互性，浏览人员能在其中实现交互式的漫游。在这些校园场景创建过程中，出于对系统渲染的速度问题考虑，为了让浏览人员能真正深入到校园中一些主要建筑物的内部中，可通过真实度极高的三维建筑模型。关于学生宿舍，可通过简单的实体造型与表面贴图的方式进行，这样不仅真实感高，而且，还大大增强了系统的渲染速度以及性能。

2.2 场景树模块的构建 为了方便用户的浏览和及时地进行信息的查询，我们可把存于虚拟场景中的虚拟对象通过树型结构来进行显示，要求场景树中的节点要和三维场景中的对象间相对应，浏览人员能采用场景树交互式的方法来拾取虚拟场景中的对象，同时，还可对有关信息进行详细的查阅，比如，与图书馆有关的信息、教学楼的课程安排、办公楼的实际设置等，浏览者可很好地通过虚拟场景获得自己所需的信息。在场景树中查询相关信息主要采用的是弹出菜单的方式而进行的，只要浏览者用鼠标右键对场景结构图中的节点进行点击，立即弹出一个菜单，告知浏览者具体的操作流程。在虚拟场景中的场景树结构主要通过Java中所提供的JTree组件最终实现。用户在查询相应对象的信息时，最后所获得的结果来自于相应的数据库，系统在JDBC数据库引擎的基础上对关系型数据库和Java进行连接。合理利用数据库管理场景中存在的有关信息和数据，为信息的查询以及系统的维护提供了很大的便利。

2.3 虚拟场景的实现 虚拟场景的实现主要是在虚拟现实建模语言的基础上而最终构建的。我们可在虚拟环境中任意地浏览、走动等，获得一种和实际生活相同的感受。场景构建结束后，系统还应做必要的场景调度管理工作，同时，还要在显示设备上进行输出实景画面的绘制。强化三维场景的模型的优化与调度管理能够实现系统的实时性。要想使虚拟现实所描述的校园环境具有较高的真实感，就需要科学设计虚拟校园场景，涵盖了三维地形建模、三维实体建模。虚拟校园建模过程中，楼群是核心对象，通常在楼群建模时，把楼群划分成空心楼体与实心楼体两种。对于空心楼体等简单的建筑物，可通过相机拍摄外观，通过photoshop予以处理，然后通过VRML中几何节点构造的几何体拼贴纹理的方法实施建模。对于实心楼体等具有一定复杂性的场景，可通过三维建筑模型进行。

3 结论

综上所述可知，在先进网络技术、图形图像技术以及计算机技术等的快速发展下，极大地促进了Web的虚拟现实技术前进步伐，并且，实际应用空间巨大。由于Java3D技术具有众多的优势特征，其在基于Web的虚拟现实技术应用中会得到全面广泛的应用，市场发展前景广阔，是一项值得推广的先进技术。

参考文献：

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