java3d技术在虚拟场景中的研究与应用(源码)【字数：8318】
摘 要VRML协会最先提出Web3D这个名词，随着应用的深入，Web3D技术日益成熟，它是互联网3D图形未来的发展方向。本文从技术背景、技术概念、特征及技术应用等方面综合介绍了Web3D技术，着重描述了Java 3D技术在Web3D技术中的优势，并与其它的一些Web3D技术进行了比较。在介绍Java 3D技术时突出了它特有的场景式管理以及场景图的构建。在三维虚拟校园的实现部分，进行了需求分析与设计，划分了应用模块。在Java 3D技术资料积累和素材搜集的基础上，完成了三维虚拟校园程序，给出了相关的实现代码及效果图。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的 1
1.3国内外3D软件现状 2
1.4论文结构 2
第二章 背景技术介绍 4
2.1Web3D技术的概念 4
2.2Web3D技术的特征 4
2.3Web3D技术的应用 4
2.4Java 3D技术在Web中的成功 6
第三章 Java 3D技术的详细介绍 7
3.1Java 3D概述 7
3.1.1Java 3D简介 7
3.1.2Java 3D与其他三维技术的比较 7
3.2Java 3D场景图构建 7
3.2.1Java 3D场景图结构 7
3.2.2虚拟空间 8
3.2.3Java 3D坐标系 9
3.2.4场所 9
第四章 三维虚拟校园的设计 11
4.1三维虚拟校园的需求分析 11
4.2项目制作流程图 11
4.2.1收集资料 12
4.2.2开发工具 12
4.2.3制作过程 13
第五章 三维虚拟校园的实现 14
5.1三维校园设计框架 14
5.1.1教学区域 14
5.1.2宿舍区域 15
5.1.3文化区域 15
5.1.4总体效果 16
5.2代码实现 16
5.2.1基本形体实现 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
16
5.2.2教学楼实现 19
5.2.3宿舍实现 21
5.3软件测试 21
5.3.1测试内容 21
5.3.2测试结果 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪 论
1.1研究背景
随着时代的飞速前进，计算机技术、网络通信技术以及计算机图像处理技术也随着时代快速发展，尤其是计算机图形技术在计算机三维游戏开发、计算机三维动画设计这两方面的应用[1]。
计算机图形学应用于很多领域，例如科学研究、娱乐、艺术等方面。在研究方面，科学家们通过利用图形学可以把研究成果通过可视化的方式展现给公众，不用再担心公众无法清晰的了解研究项目；在娱乐方面，电影特效、游戏、动画设计都利用图形学的可视化加强了观众或使用者与产品的交互，增强了观众的参与度，提高了使用者的体验效果；在艺术创作方面，计算机图形学同样在商业广告、产品设计等行业起着重要的基础作用。
计算机高级语言从C语言、C++语言发展到Java语言，图形开发系统的平台从早期的GKS、PHIGS等发展到近期的OpenGL、DirectX等，再到现在的Java 3D开发平台等等。各种图形处理算法得到了进一步的提高与完善，对于各种图形元素的数据结构与管理方式也得到了很大的改进。OpenGL与DirectX的功能特效在Java 3D开发平台中都可以实现，且Java 3D技术对几何形体采用的新管理方式是场景式管理[1]。
综上所知用户使用Java 3D技术，能够开发出丰富的交互式3D应用程序，从沉浸式游戏到科学可视化应用程序。使用Java3D技术能够提高图形显示的效率，能够对场景进行并行的计算和优化。这样大大提高了图形系统的开发效率。
1.2研究目的
随着时代的前进，科技的进步，人们生活速度的加快。更多的人们无法在快节奏的生活中寻找空闲时间出去旅游，开阔眼界，欣赏世界上美好的风景。所以人们希望可以在家里足不出户的欣赏到世界各地的美景，了解他们想要了解的一切。在这种情况下，计算机图形技术得到了飞速的发展。
CAD/CMD、地形地貌与自然资源图、计算机动画与广告制作、计算机可视化、VR以及游戏开发，这些方面都离不开计算机图形技术。而且以前是2D的图片或者画面视频等等，现在却可以在眼前看到3D影像，使场景真实的展现在人们眼前。并且人们可以在3D世界中获得他们想要的一切数据以及信息。可以说计算机图形技术的发展便利了人们的生活。
Java 3D是计算机图形技术的一种展示平台，它对几何体采用场景式管理大大提高了图形系统的开发效率[1]。Java 3D技术可以支持人们设计数字地图、三维数字博物馆、三维校园。基于Java 3D的三维校园建设可以给学生和家长提供一个全方位了解学校的途径，它不仅可以是家长和学生全面了解他们想要知道的事情，还可以使学生和家长有身临其境的感觉。
与以往的文字与图片比较，三维校园介绍给人的感觉更加生动形象，也更加容易留下深刻的印象，让家长与学生有更好的切身体会，进一步提高学校的招生数量和质量。
1.3国内外3D软件现状
1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上首次正式提出VRML（Virtual Reality Modeling Language）这个名字，当年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上宣布了VRML1.0草案[2]。VRML1.0是VRML的最初版本，然后是VRML97标准，今年最新标准是X3D标准，三者都是ISO认可的国际标准。
从1998年到2000年VRML组织先是改名为Web3D，再是开始了VRML到X3D的旅程。X3D基于XML格式开发，所以可以直接使用XML的相关技术与工具，还整合了正在发展的Java 3D等技术，所以X3D的计算能力、渲染质量以及传输速度都会比其他技术更强大，更高效。
Web3D没有统一的开发标准，每种软件的开发程序方案的格式与方法都不相同。Java在各个平台上都可以运行，这是因为它是唯一的。没有统一的开发标准，3D想要再Web上快速的实现还需要很长时间。
在这种情况下Java语言的简单性推广了Java 3D技术，因为它具有相对统一的开发标准，语言简单，并且Java虽然简单，但功能强大，便于开发者编写出复杂的三维应用程序。
目 录
第一章 绪 论 1
1.1研究背景 1
1.2研究目的 1
1.3国内外3D软件现状 2
1.4论文结构 2
第二章 背景技术介绍 4
2.1Web3D技术的概念 4
2.2Web3D技术的特征 4
2.3Web3D技术的应用 4
2.4Java 3D技术在Web中的成功 6
第三章 Java 3D技术的详细介绍 7
3.1Java 3D概述 7
3.1.1Java 3D简介 7
3.1.2Java 3D与其他三维技术的比较 7
3.2Java 3D场景图构建 7
3.2.1Java 3D场景图结构 7
3.2.2虚拟空间 8
3.2.3Java 3D坐标系 9
3.2.4场所 9
第四章 三维虚拟校园的设计 11
4.1三维虚拟校园的需求分析 11
4.2项目制作流程图 11
4.2.1收集资料 12
4.2.2开发工具 12
4.2.3制作过程 13
第五章 三维虚拟校园的实现 14
5.1三维校园设计框架 14
5.1.1教学区域 14
5.1.2宿舍区域 15
5.1.3文化区域 15
5.1.4总体效果 16
5.2代码实现 16
5.2.1基本形体实现 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
16
5.2.2教学楼实现 19
5.2.3宿舍实现 21
5.3软件测试 21
5.3.1测试内容 21
5.3.2测试结果 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪 论
1.1研究背景
随着时代的飞速前进，计算机技术、网络通信技术以及计算机图像处理技术也随着时代快速发展，尤其是计算机图形技术在计算机三维游戏开发、计算机三维动画设计这两方面的应用[1]。
计算机图形学应用于很多领域，例如科学研究、娱乐、艺术等方面。在研究方面，科学家们通过利用图形学可以把研究成果通过可视化的方式展现给公众，不用再担心公众无法清晰的了解研究项目；在娱乐方面，电影特效、游戏、动画设计都利用图形学的可视化加强了观众或使用者与产品的交互，增强了观众的参与度，提高了使用者的体验效果；在艺术创作方面，计算机图形学同样在商业广告、产品设计等行业起着重要的基础作用。
计算机高级语言从C语言、C++语言发展到Java语言，图形开发系统的平台从早期的GKS、PHIGS等发展到近期的OpenGL、DirectX等，再到现在的Java 3D开发平台等等。各种图形处理算法得到了进一步的提高与完善，对于各种图形元素的数据结构与管理方式也得到了很大的改进。OpenGL与DirectX的功能特效在Java 3D开发平台中都可以实现，且Java 3D技术对几何形体采用的新管理方式是场景式管理[1]。
综上所知用户使用Java 3D技术，能够开发出丰富的交互式3D应用程序，从沉浸式游戏到科学可视化应用程序。使用Java3D技术能够提高图形显示的效率，能够对场景进行并行的计算和优化。这样大大提高了图形系统的开发效率。
1.2研究目的
随着时代的前进，科技的进步，人们生活速度的加快。更多的人们无法在快节奏的生活中寻找空闲时间出去旅游，开阔眼界，欣赏世界上美好的风景。所以人们希望可以在家里足不出户的欣赏到世界各地的美景，了解他们想要了解的一切。在这种情况下，计算机图形技术得到了飞速的发展。
CAD/CMD、地形地貌与自然资源图、计算机动画与广告制作、计算机可视化、VR以及游戏开发，这些方面都离不开计算机图形技术。而且以前是2D的图片或者画面视频等等，现在却可以在眼前看到3D影像，使场景真实的展现在人们眼前。并且人们可以在3D世界中获得他们想要的一切数据以及信息。可以说计算机图形技术的发展便利了人们的生活。
Java 3D是计算机图形技术的一种展示平台，它对几何体采用场景式管理大大提高了图形系统的开发效率[1]。Java 3D技术可以支持人们设计数字地图、三维数字博物馆、三维校园。基于Java 3D的三维校园建设可以给学生和家长提供一个全方位了解学校的途径，它不仅可以是家长和学生全面了解他们想要知道的事情，还可以使学生和家长有身临其境的感觉。
与以往的文字与图片比较，三维校园介绍给人的感觉更加生动形象，也更加容易留下深刻的印象，让家长与学生有更好的切身体会，进一步提高学校的招生数量和质量。
1.3国内外3D软件现状
1994年3月在日内瓦召开的第一届WWW大会上首次正式提出VRML（Virtual Reality Modeling Language）这个名字，当年10月在芝加哥召开的第二届WWW大会上宣布了VRML1.0草案[2]。VRML1.0是VRML的最初版本，然后是VRML97标准，今年最新标准是X3D标准，三者都是ISO认可的国际标准。
从1998年到2000年VRML组织先是改名为Web3D，再是开始了VRML到X3D的旅程。X3D基于XML格式开发，所以可以直接使用XML的相关技术与工具，还整合了正在发展的Java 3D等技术，所以X3D的计算能力、渲染质量以及传输速度都会比其他技术更强大，更高效。
Web3D没有统一的开发标准，每种软件的开发程序方案的格式与方法都不相同。Java在各个平台上都可以运行，这是因为它是唯一的。没有统一的开发标准，3D想要再Web上快速的实现还需要很长时间。
在这种情况下Java语言的简单性推广了Java 3D技术，因为它具有相对统一的开发标准，语言简单，并且Java虽然简单，但功能强大，便于开发者编写出复杂的三维应用程序。
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