図形処理･計算処理実習2001 No.12 Javaでのグラフィックス（７）中山第１０章　Java３Ｄ

1. 前回のJavaグラフィックス（6）の復習とコメント

　第９回から、テキストのJavaプログラムでの例題のファイル（ｻｰﾊﾞにコピーしたもの）を紹介した。index.htmlファイルで目次ページになっているので、Javaでの実行画面例とjavaソースリストが見れる。今回まで、これを参照しながら、学習していく。

第８章　Ｊａｖａ２Ｄ

　Java２Dとは、AWTの機能を向上させて、とくにｸﾞﾗﾌｨｯｸｽやテキスト、画像を、より効果的に表現し、２Ｄｸﾞﾗﾌｨｯｸｽや２Ｄイメージ操作を向上させたもので、Java2のコアＡＰＩに組み込まれている。

　サンプルのﾌﾟﾛグラムの動作を確認したら、ソースプログラムを改造して、タイトル（プログラム名や作成者名,年月日など）を表示したり、ファイル名を表示したりして、何をどうしているのかを説明するものを追加すること。

　Ｉドライブ（ファイルｻｰﾊﾞ）の\Archives\java2igpフォルダに、G1.javaからG23.javaまでの例（およびclass）を見て実行すると共に、それらを参考にして改造・appletへの変更を行う。

前回の実習とWebレポートへのコメント

　Java２Ｄのプログラム機能とその構造を考察すること。(アフィン変換など、便利に使える）
　そして、第８章のJavaプログラムの改造をする。あるいは、逆の順序でも良いが。

　アプリケーションからアプレットプログラムへの変換は、少し,面倒ではあるが、慣れて欲しい。
(アプリケーションとアプレットとを共用にしなければ、簡単になる。）

　皆さんのＷｅｂページを見ると、Ｇ６グラデーション、G14回転/移動、G19透明度の変化、G20モーフィング、G23画像のフィルタ処理などがあった。なお、G12は、既に小生がApplet化していたので、単に、そのプログラムの解析などの考察が必須である。

２．今日の学習-Javaでのグラフィックス(７)　第１０章　Java３Ｄ

　Java３Ｄは、３次元ｸﾞﾗﾌｨｯｸｽや３次元アプレット、３次元ロゴを作成し、仮想空間を構築するためのＡＰＩである。 　Java2DはJava2のコアＡＰＩに組み込まれていたが、Java３Ｄは拡張APIとして提供されている。

(注）Java3Dの実行環境,マニュアル、例題など

　（Java 3DTM 1.2 API ）Java3DのWindows９８版java3d1.2をダウンロードして、ファイルｻｰﾊﾞのＩドライブのArchives\Java3Dフォルダにコピーしている。それの自己解凍を同じくＩ:\archives\jdk1.2フォルダにしている。ここの環境を使って、コンパイル・実行を行う。

　英文の資料は、解凍後のものをI;\Archives\Java3D\java3d-1_2-doc_html\index.htmlから、参照できる。

　テキストの例題を、この環境を使って、コンパイルjavac済みのGraphicsI?.classファイルを、I:Archive\java2igpフォルダにコピーしている。従って、I:\archives\jdk1.2へのpathを設定すれば、Java3Dのアプリケーションが実行javaできる。

　アプレットに変換したものもコピーしている。同じpathで、appletviewerによるappletが正常に動作する。しかし、ブラウザでは、そのままでは動かない。ブラウザのJava Plug-inを使うようにhtmlファイルを変換したりする必要がある。詳細はJavaTM Runtime Environmentおよび Java Plug-inのダウンロードなどを参照のこと。

Java3Dの参考ページ

　Java3Dの使い方は、必要なJava3Dの仕様について日本語での紹介もあり、段階的に説明している。テキストを補足するものとなっている。

10.1　Ｊａｖａ３Ｄとは

10.1.1　Java3Dの特徴

　VRMLに似ているが、Javaでは直接的に制御できる。
　標準的な低水準のAPI（OpenGL, ,Direct3D（とOpenGLの比較）, QuickDraw3Dなど）を参考にして、シーン・グラフを基礎とした技術である。シーン･グラフとは、3次元空間での全幾何図形や属性、視点情報（ノードと呼ばれる）を含み、仮想宇宙を完全に記述できるように構成されたデータベースである。Java3Dは、木構造のノードに基づいたシーン･グラフを形成する。

開発した会社の日本のWebサイト
インテル株式会社
日本SGI株式会社
Apple Japan
サン・マイクロシステムズ（株）

10.1.2　Java3Dクラスの構成

　シーン・グラフは、VirturalUniverseオブジェクトとLocaleオブジェクト、サブ・グラフから成り立つ。

（１）SceenGraphObject(全シーングラフに共通したスーパークラス）：　幾何図形や外観属性などを含む。　　　　　・Node			：GroupノードやLeafノードのスーパークラス	
　　　・NodeComponet　 　：幾何図形や外観､材質などのノード属性を表す

（２）Group　グループノード(シーングラフ構造の基本単位と考えられ、幾何図形や属性を含む）
　　　・BranchGroup
　　　・TransformGroup
　　　・Primitive
　　　・Switch
　　　・SharedGroup
　　　・OrderedGroup

（３）Leaf　Node　幾何形状をしめすGeometryオブジェクトと、その外観（色やテクスチャー）を示すAppearanceオブジェクトを参照する。
　
　　　・Shape３D
　　　・BoundingLeaf
　　　・Backgraound
　　　・Clip
　　　・Fog
　　　・ViewPlatform
　　　・Behavior

（４）その他
　　Canvas3D
　　Transform3D
　　View

10.２　はじめてのＪａｖａ３Ｄﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸﾞ

実行の環境

　画面のイメージとソースリストは、ファイルｻｰﾊﾞI:\Archivesにあるjava2igpフォルダのJava2index.htmlを開けば、ブラウザで一覧できる。
　同じフォルダにソース(*.java)とバイトコード（*.class)を用意している。アプリケーションプログラムの実行(対話処理）は、java　クラス名である。

例GraphicsI1.java、Java3Dで球を描く

MainFrame
Canvas3D
SimpoleUniverse
BranchGroup
Group
SceneGraphObject

10.３　インタラクティブなＪａｖａ３Ｄﾌﾟﾛｸﾞﾗﾐﾝｸﾞ

　VRMLのように、マウスで回転、並進、遠近を行う。

10.3.1　マウスによる回転、並進、遠近操作

　TransformGroupクラス-幾何図形の位置をずらしたり、回転させたり、拡大縮小させるなどの座標変換を含んだグループ・ノード

java.lang.Object
  |
  +--javax.media.j3d.SceneGraphObject
        |
        +--javax.media.j3d.Node
              |
              +--javax.media.j3d.Group
                    |
                    +--javax.media.j3d.TransformGroup

　Behavior-図形回転などの振舞いを含むフレームの抽象クラス
　　　　MouseBehavior-振舞いをマウスで操作するための基本クラス
　　　　　MouseRotate-マウスの第１ボタンのドラッグで図形を回転させるクラス
　　　　　MouseTranslate-マウスの第３ボタンのドラッグで図形をｘｙ平面で並進させるクラス
　　　　　MouseZoom-マウスの第２ボタンのドラッグで図形をｚ軸方向に移動させるクラス

　マウスで幾何図形を回転させるためには、回転の振舞いを作用させる変換グループを作成する。

例GraphicsI2.java、インタラクティブなＪａｖａ３Ｄ

　マウスの1ボタン(左）で回転、３ボタン(右）で並進、2ボタン(中央の回転ができるホイール-普通は画面のスクロール用）で遠近ができる。ただし、マウスによっては、２ボタンが無いので、そのマウスでは遠近ができない。(2ボタンが無いマウスでは、Altキーを押したままで、1ボタン(左）のドラッグで遠近ができる。これは、Java3Dの使い方 　 物体を動かす 　2. MouseBehaviorによる。）
　GraphicsI2t.java-　appletに変えたもの
　GraphicsI2tm.java-　appletで、球とコーン（円錐体）に色を付けたもの（色は、10.3.2を参照）

10.3.2　概観を設定した螺旋模様

　Appearanceクラス-レンダリングのノードコンポーネント

java.lang.Object
  |
  +--javax.media.j3d.SceneGraphObject
        |
        +--javax.media.j3d.NodeComponent
              |
              +--javax.media.j3d.Appearance

　Material-材質を設定するノードコンポーネント
　拡散色をRGBで設定する。

例GraphicsI3.java、螺旋模様の遠近

　マウスの2ボタンのドラッグで遠近操作ができる。ただし、このC301教室のマウスは、中央の2ボタンが無いので、このマウスではAltキーを押したままの１ボタン(左）のドラッグで遠近操作を行える。
　GraphicsI3t.java：appletに変えたもの
　GraphicsI3tr.java：appletで、マウスでの回転と並進を追加したもの

３　実習課題とレポート

テキスト１０章の解説や参考のWebページを読み、それらにある例題・小生の改造例等を（コンパイルし、）実行してみる。
それらの中で、皆さんの興味を持った例を参考にして、考察を行い、各自の作品を作成しなさい。
　レポートには、それらの中から、各自のWebサイトの図形処理の今回のページにハイパーリンクのこと。なお、今回は,ブラウザでの対話型実行でなく、appletviewerでの画面の貼り付けで良い

注　Appletへの変換と実行

　今回分Java３Ｄアプリケーションプログラムのappletへの変更は、元々Appletから派生させたクラスGraphicsI?にmain()メソッドを使っているので、そのメソッドmain()を削除し、ｺﾝｽﾄﾗｸﾀGraphicsI?()をメソッドpublic void init()に変更することで簡単にできる。
　アプレットプログラムの起動は、htmlファイルを作り、appletviewerで実行できる。しかし、ブラウザIE5.0ではエラー（exception:java.lang.ClassNotFoundException:com.sun.j3d.utils.universe.SimpleUniverse)になる。
　現在のブラウザでは、前述したようにサンのPlug-inを使う必要があり、htmlの変換とJREのインストールが必要である。(ブラウザのPlug-in使用については、小生が未完。）