使用Java3D实现三维图像(5)

3 Java3D的观察模式

Java3D引入了一种新的观察模式，这种模式使Java编写的显示效果符合"编写一次，随处运行"的原则。Java3D还把这种功能推广到显示设备或六等级自由度输入外部设备，例如跟踪摄像头。这种新的观察模式的"一次编写，随处观察"的特性意味着用Java3D观察模式编写的应用程序和Applet可以广泛应用于各种各样的显示设备。在不修改场景图的条件下，图像可以在包括标准电脑显示、多放射显示空间和安装摄像头设备的显示设备上被渲染。这也意味着在不需要修改场景图的情况下，同一个应用程序既能够渲染立体景象，还能通过摄像头的输入控制渲染过的观察图。

Java3D的观察模式通过完全分离虚拟和现实世界来实现这种多功能性。这种模式区分了以下两种情况：

一个应用程序通过控制观察平台的位置和方向在虚拟宇宙中对一个观察台对象（ViewPlatform）定位、定向和设定比例尺；

渲染器使用已知位置和方向计算出要使用的观察对象，对终端用户物理环境的描述确定用户在物理环境中的位置和方向。

3.1 为什么使用一个新的模式

在底层的编程接口中可以找到基于照相机的观察模式，开发者通过它可以控制所有渲染图的参数。它可以应付处理常规的应用程序，但是处理有更广阔的适应性的系统的时候就显得力不从心，这些系统包括：把整个世界作为一个单元装入和显示的观察器或浏览器、可供终端用户观察、操纵、显示、甚至与虚拟世界交互的系统。

基于照相机的观察模式仿效在虚拟世界中放置一个照相机而不是一个人。开发者必须持续重新配置一个照相机来模拟"在虚拟世界中有一个人"。

Java3D观察模式直接和跟踪摄像头结合。在有摄像头的情况下，用户会有好像他们是真实的存在在那个虚拟世界的错觉，而开发者可以不做任何附加的工作就可以为用户带来这种效果。

在没有摄像头并且只是用来表现一个单一的标准显示的情况下，Java3D观察模式表现得更像传统的基于照相机的观察模式，只是加上了能够产生立体透视图的功能。

在一个需要由物理环境规定一些观察参数的系统中，让应用程序来控制所有的观察参数并不合理。

例子就是：一个带有摄像头的显示设备可以用其光系统直接决定应用程序中的观察领域。不同的设备有不同的光系统，程序开发者硬绑定这样的参数或允许终端用户改变这样的参数都是不合理的。

另外一个例子是：一个可以由用户当前的头部位置自动计算出观察参数的系统。只有一个对世界的说明和一条预先定义的轨迹可能不会严密的定义一个终端对象的观察。对于有摄像头设备用户，他们可能会期待在沿着一条固定的路线前进的时候能够看到他们左右两旁的物体。就好像在一个游乐场中，游客乘坐观光车按照固定的路线参观游乐场，但是在这过程中，游客可以持续转动他们的头。

由于依靠终端用户的具体物理环境，观察的各个参数，尤其是观察和投影的基体变化很大。影响观察和投影基体的因素包括显示设备的物理尺寸，显示设备的安装方法（在用户的桌面或用户的头顶上），计算机是否知道用户的头在三维空间的位置，头顶装置真实的观察领域，显示设备上每平方英寸的像素数，还有其他类似的参数。

Java3D建立的观察模式完全可以满足上述所有的需求。

3.2 分离物理和虚拟

Java3D分离了虚拟环境和物理环境：应用程序在虚拟环境中按照一定关系放置对象，而用户存在在物理环境之中，看计算机显示器并操纵输入设备。

Java3D也定义了用户所在的物理世界和图像程序所在的虚拟世界之间最基本的通信。这种"物理到虚拟世界"的通信定义了一个单一的公共空间，在这个空间中用户的动作影响虚拟世界中的对象，而在虚拟世界中的任何活动都会影响最终用户的观察。

虚拟

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