Java3Dの文法

　

教科書　Java3Dｸﾞﾗﾌｨｸｽ入門，田中成典編集，森北出版株式会社

●座標系

Java3D では右手座標系が用いられている． 右手座標系とは，画面に向かって，右方向が X軸の＋方向，上方向がY軸の＋方向，画面の手前方向がZ軸の＋方向，となる座標系である．

また，Java3Dで用いる座標系には「ワールド座標系」と「ローカル座標系」の２種類がある．ワールド座標系とは，表示エリア全体を表す座標系であり，これまでに用いてきた座標系はこれにあたる．ローカル座標系とは，各物体ごとが持つ座標系で，一般には物体の中心が原点となる．

●単位

Java3Dでは１．０が１メートルを表す。

●直方体の表示

new Box(
　　直方体の横幅の半分の長さ【float型】，
　　直方体の高さの半分の長さ【float型】，
　　直方体の奥行きの半分の長さ【float型】，
　　法線ベクトルの定義【int型】，
　　直方体の外観【Appearance型】
　)

【例】横1.0，高さ0.8，奥行き0.6の直方体のインスタンスを生成する
　　Box box = new Box( 0.5f, 0.4f, 0.3f, Box.GENERATE_NORMALS, appearance );

●円錐の表示

new Cone(
　　円錐の底面の半径【float型】，
　　円錐の高さ【float型】，
　　法線ベクトルの定義【int型】，
　　円錐の外観【Appearance型】
　)

【例】底面の半径0.3，高さ0.6の円錐のインスタンスを生成する
　　Cone cone = new Cone( 0.3f, 0.6f, Cone.GENERATE_NORMALS, appearance );

●円柱の表示

new Cylinder(
　　円柱の底面の半径【float型】，
　　円柱の高さ【float型】，
　　法線ベクトルの定義【int型】，
　　円柱の外観【Appearance型】
　)

【例】底面の半径0.3，高さ0.6の円柱のインスタンスを生成する
　　Cylinder cylinder = new Cylinder( 0.3f, 0.6f, Cylinder.GENERATE_NORMALS, appearance );

●球体の表示

new Sphere(
　　球体の半径【float型】，
　　法線ベクトルの定義【int型】，
　　球体の外観【Appearance型】
　)

【例】半径0.3の球体のインスタンスを生成する
　　Sphere sphere = new Sphere( 0.3f, Sphere.GENERATE_NORMALS, appearance );

●Vector3d

座標や倍率を設定する

new = Vector3d(

　　ｘ軸に関する情報【double型】，
　　ｙ軸に関する情報【double型】，
　　ｚ軸に関する情報【double型】

)

●ローカル座標の設定（Vector3dとTransform3Dを組み合わせる）

【例】ローカル座標を（0.1，0.2，0.3）に設定する
　　Transform3D transform3D = new Transform3D( );
　　Vector3d vector3d = new Vector3d( 0.1, 0.2, 0.3 );
　　transform3D.setTranslation( vector3d );

●回転

Transform3Dクラスのインスタンス名．rotX（ラジアンで表した回転角度【double型】）

それぞれの軸周りの回転は次のようになる
　Ｘ軸回転　　.rotX
　Ｙ軸回転　　.rotY
　Ｚ軸回転　　.rotZ

【例】X軸を中心に４５度回転させる
　　transform3D.rotX( Math.PI/4.0 );

●度をラジアンに変換する

　n (ラジアン) = π×θ (度) ／180

度
ラジアン
45度
π/ 4
90度
π/ 2
135度
3π/ 4
180度
π
225度
5π/ 4
270度
3π/ 2
315度
7π/ 4
360度
2π

●大きさの設定

Transform3Dクラスのインスタンス名．setScale（拡大・縮小率【Vector3d型】）

【例】高さを２倍にする
　　Transform3D transform3D = new Transform3D( );
　　Vector3d vector3d = new Vector3d( 1.0, 2.0, 1.0 );
　　transform3D.setScale( vector3d );

●座標変換の合成

連続して２つの座標変換を行うと，後の変換だけしか有効になりません．変換操作を重ねて行いたければ，Transform3D クラスの mul メソッドを使用します．

Transform3Dクラスのインスタンス名．mul（合成する座標変換【Transform3D型】）

　

【注】考え方
　t1.mul( t2 )　　→　　t1 の変換結果に t2 の変換を施した結果を t1 とする

　

【例】X軸を中心に４５度回転させた後，Y軸を中心に再度４５度回転させる．

　　Transform3D transform3D1 = new Transform3D( );
　　transform3D1.rotX( Math.PI/4.0 );　　　　　　　　　　　　// X軸回転
　　Transform3D transform3D2 = new Transform3D( );
　　transform3D2.rotY( 0.0*Math.PI/4.0 );　　　　　　　　　 //　Y軸回転
　　transform3D1.mul( transform3D2 );　　　　　　　　　　　//　２軸の回転を合成

● 色の設定

new Color3f(
　　赤色の濃度【float型】，
　　緑色の濃度【float型】，
　　青色の濃度【float型】
　)

それぞれの色の濃度は0.0から1.0です．

【例】赤色に設定する

　　Color3f color3f = new Color3f( 1.0f , 1.0f , 1.0f );

●方向を設定する（原点と座標値を結ぶ方向を表す）． Vector3ｆ

new = Vector3f(
　　ｘ軸に関する情報【float型】，
　　ｙ軸に関する情報【float型】，
　　ｚ軸に関する情報【float型】
)

【例】原点と座標（1.0 , 1.0 , 1.0）を結ぶ方向を設定する．

　　Vector3f vector3f = new Vector3f( 1.0f , 1.0f , 1.0f );

●位置の設定を行う Point3ｆ

new = Point3f(
　　ｘ軸に関する情報【float型】，
　　ｙ軸に関する情報【float型】，
　　ｚ軸に関する情報【float型】
)

【例】座標（3.0 , 2.0 , 1.0）を指定する．

　　Point3f point3f = new Point3f( 3.0f , 2.0f , 1.0f );

●描画範囲の設定　BoundingSphere

new BoundingSphere(
　　球の中心【Point3f型】，
　　球の半径【float型】
)

※　引数を省略した場合は，球の中心が（0.0 , 0.0 , 0.0），半径が100.0に設定される．

【例】座標（40.0 , 25.0 , 30.0）を中心とした半径35.0の球体内部を描画範囲として設定する．

　　Point3f poin3f = new Point3f( 40.0f , 25.0f , 30.0f );
　　BoundingSphere boundingSphere = new BoundingSphere( point3f, 35.0f );

●光源の設定　Light

Lightクラスのインスタンス名.setInfluencingBounds(
　　描画範囲【BoundingShere型】
)

　光源の種類
クラス名
機能

DirectionalLight
AmbientLight
PointLight
SpotLight

並行光源を生成（p124）
環境光源を生成（p130）
点光源を生成（p135）
スポット光源を生成（p141）
※並行光源とは，空間全体を並行に進む光
※環境光源とは，空間全体を一定の明るさで照らす光
※点光源とは，１点から広がる光
※スポット光源とは，１点から円錐状に広がって空間を照らす光

【例】並行光源を設定する
（この場合は引数を省略しているので，（0.0 , 0.0 , 0.0）を中心に，半径100.0の領域が描画範囲となる）

　　BoundingSphere boundingSphere = new BoundingSphere( );
　　　　　｜
　　光源の設定
　　　　　｜
　　directionalLight.setInfluencingBounds( boundingSphere );

●並行光源の設定　DirectionalLight

new DirectionalLight(
　　光の色【Color3f型】，
　　光の向き【Vector3f型】
)

【例】（3.5 , -2.0 , -1.5）の方向に進む青色の光を生成する．

　　Color3f color3f = new Color3f( 0.0f , 0.0f , 1.0f );
　　Vector3f vector3f = new Vector3f( 3.5f, -2.0f, -1.5f );
　　DirectionalLight directionalLight = new DirectionalLight( color3f, vector3f );

●環境光源の設定　AmbientLight

環境光源とは，空間全体を一定の明るさで照らす光のことをいう．

new AmbientLight(
　　光の色【Color3f型】
)

【例】空間を一様に紫色で照らす．

　　Color3f color3f = new Color3f( 1.0f , 0.0f , 1.0f );
　　AmbientLight ambientLight = new AmbientLight( color3f );

●点光源の設定　PointLight

点光源とは，電球のように１点から広がる光のことをいう．

new PointLight(
　　光の色【Color3f型】，
　　光源の位置【Point3f型】，
　　光源の減衰度【Point3f型】
)

※減衰度とは，距離に応じて光が弱まる程度のことをいう．減衰度が大きい程光の強弱が大きくなる．

【例】( -1.0, 1.0, 2.0 )を光源として，緑色の点光源を設定する．

　　Color3f color3f = new Color3f( 0.0f , 1.0f , 0.0f );
　　Point3f point3f1 = new Point3f( -1.0f, 1.0f, 2.0f );
　　Point3f point3f2 = new Point3f( 0.5f, 0.5f, 0.0f );
　　PointLight pointLight = new PointLight( color3f , point3f1 , point3f2 );

●スポット光源の設定　SpotLight

スポット光源とは，車のヘッドライトのように１点から円錐状に広がって空間を照らす光のことをいう．

new SpotLight(
　　光の色【Color3f型】，
　　光源の位置【Point3f型】，
　　光源の減衰度【Point3f型】，
　　光の方向【Vector3f型】，
　　放射角【double型】，
　　輝度【float型】
)

※放射角 ：ライトの照らす円錐状の範囲の角度をラジアンで指定する．0.0〜PI/2.0の間．
※輝度　：物体のハイライト部分に影響を与える設定を行う．0.0f〜128.0fの範囲で指定し，
　　　　　　　数値が大きいほどハイライト部分と陰の部分の違いが曖昧になる．

【例】( -1.0, 1.0, 2.0 )を光源として，幅が60度の赤色のスポットライトを設定する．

　　Color3f color3f = new Color3f( 1.0f , 0.0f , 0.0f );
　　Point3f point3f1 = new Point3f( 0.0f, 3.0f, 0.0f );
　　Point3f point3f2 = new Point3f( 0.5f, 0.5f, 0.0f );
　　Vector3f vector3f = new Vector3f( 0.0f, -1.0f, 0.0f );
　　SpotLight spotLight = new SpotLight(
　　　 color3f , point3f1 , point3f2 , Vector3f , (float)( Math.PI/12.0 , 20.0f ));

●物体の色の設定方法

Appearanceクラスのインスタンスを作成した後，色の定義を行い，Appearanceの属性として色を設定する

【例】表面の色を赤色に設定する

Appearance appearance = new Appearance( );
Material material = new Material( );
Color3f color3f = new Color3f( 1.0f, 0.0f, 0.0f );
material.setDiffuseColor( color3f );
appearance.setMaterial( material );

　

●Appearance

外観の設定を物体に反映させるクラス．

物体の外観を設定するにはMaterialクラスを，物体の透明度を設定するにはTransparencyAttributesクラスを用いる．

●Appearanceの書式

new Appearance( )

【使用例】

Appearance appearance = new Appearance( )

●Materialクラス

Materialクラスは物体表面の色や輝度を設定するためのクラス．

色を設定するにはsetDiffuseColor，輝度を設定するにはsetShininessを使う．

●Materialクラスの書式

new Material( )

【使用例】

Material material = new Material( )

●setMaterialの書式

Appearance クラスのインスタンス名.setMaterial(

　　物体の色に関する情報【Material型】

)

●物体の色の設定　setDiffuseColor

Materialクラスのインスタンス名.setDiffuseColor(

　　物体の色【Color3f型】

)

●物体の輝度の設定方法

Appearanceクラスのインスタンスを作成した後，輝度の定義を行い，Appearanceの属性として輝度を設定する

【例】表面の輝度を10.0に設定する

Appearance appearance = new Appearance( );
Material material = new Material( );
material.setShininess( 10.0f );
appearance.setMaterial( material );

●物体の輝度の設定　setShininess

Materialクラスのインスタンス名. setShininess (

　　物体の輝度【float型】

)

物体の輝度はfloat型で指定する．範囲は1.0から128.0で，値を小さくするほど輝度は小さくなる．

●物体の透明度の設定方法

Appearanceクラスのインスタンスを作成した後，輝度の透明度を定義し，Appearanceの属性として透明度を設定する

【例】物体の透明度を0.5に設定する

Appearance appearance = new Appearance( );

Material material = new Material( );

appearance.setMaterial( material );

TransparencyAttributes transparencyAttributes =

new TransparencyAttributes( TransparencyAttributes.FASTEST, 0.5f );

appearance.setTransparencyAttributes( transparencyAttributes );

　

　

●物体の透明度の設定　TransparencyAttributes

new TransparencyAttributes(

　　TransparencyAttributes.物体の透明の描画モード【int型】，

　　物体の透明度【float型】

)

・透明の描画モードとしては次の５種類が使える

透明の描画モード
機能
FASTEST
NICEST
BLENDED
SCREEN_DOOR
NONE
できる限り高速に描画
できる限り高品質に描画
アルファブレンドで描画
格子状に透過を描画
不透明に描画

・物体の透明度

　透明度をfloat型で指定する．範囲は0.0から1.0である．数字が大きいほど透明度が高くなる．0.0の場合は完全な不透明．1.0の場合は完全な透明になる．