Возможности Java 2D
В системе пакетов и классов Java 2D, основа, которой— класс Graphics2D пакета java.awt, имеется несколько принципиально новых положений.
- Кроме координатной системы, принятой в классе Graphics и названной координатным пространством пользователя (User Space), введена еще система координат устройства вывода (Device Space): экрана монитора, принтера. Методы класса Graphics2D автоматически переводят (transform) систему координат пользователя в систему координат устройства при выводе графики.
- Преобразование координат пользователя в координаты устройства можно задать "вручную", причем преобразованием способно служить любое аффинное преобразование плоскости, в частности, поворот на любой угол и/или сжатие/растяжение. Оно определяется как объект класса AffineTransform. Его можно установить как преобразование по умолчанию методом setTransform(). Возможно выполнять преобразование "на лету" методами transform и translate и делать композицию преобразований методом concatenate().
- Поскольку аффинное преобразование вещественно, координаты задаются вещественными, а не целыми числами.
- Графические примитивы: прямоугольник, овал, дуга и др., реализуют теперь новый интерфейс shape пакета java.awt. Для их вычерчивания можно использовать новый единый для всех фигур метод draw, аргументом которого способен служить любой объект, реализовавший интерфейс shape. Введен метод fill, заполняющий фигуры— объекты класса, реализовавшего интерфейс shape.
- Для вычерчивания (stroke) линий введено понятие пера (реп). Свойства пера описывает интерфейс stroke. Класс Basicstroke реализует этот интерфейс. Перо обладает четырьмя характеристиками:
- оно имеет толщину (width) в один (по умолчанию) или несколько пикселей;
- оно может закончить линию (end cap) закруглением — статическая константа CAP_ROUND, прямым обрезом — CAP_SQUARE (по умолчанию), или не фиксировать определенный способ окончания — CAP_BUTT;
- оно может сопрягать линии (line joins) закруглением — статическая константа JOIN_ROOND, отрезком прямой — JOIN_BEVEL, или просто состыковывать — JOIN_MITER (по умолчанию);
- оно может чертить линию различными пунктирами (dash) и штрих-пунктирами, длины штрихов и промежутков задаются в массиве, элементы массива с четными индексами задают длину штриха, с нечетными индексами — длину промежутка между штрихами.
- Методы заполнения фигур описаны в интерфейсе Paint. Три класса реализуют этот интерфейс. Класс color реализует его сплошной (solid) заливкой, класс GradientPaint — градиентным (gradient) заполнением, при котором цвет плавно меняется от одной заданной точки к другой заданной точке, класс Texturepaint — заполнением по предварительно заданному образцу (pattern fill).
- Буквы текста понимаются как фигуры, т. е. объекты, реализующие интерфейс shape, и могут вычерчиваться методом draw с использованием всех возможностей этого метода. При их вычерчивании применяется перо, все методы заполнения и преобразования.
- Кроме имени, стиля и размера, шрифт получил много дополнительных атрибутов, например, преобразование координат, подчеркивание или перечеркивание текста, вывод текста справа налево. Цвет текста и его фона являются теперь атрибутами самого текста, а не графического контекста. Можно задать разную ширину символов шрифта, надстрочные и подстрочные индексы. Атрибуты устанавливаются константами класса TextAttribute.
- Процесс визуализации (rendering) регулируется правилами (hints), определенными Константами класса RenderingHints.
С такими возможностями Java 2D стала полноценной системой рисования, вывода текста и изображений.
2.2. Разработки Java 3D
Мы живем в трехмерном мире. Наше зрение позволяет нам видеть в трех измерениях с координатами x, yи z. Многие из поверхностей, на которых отображается графика, — например, экраны мониторов или листы бумаги — являются плоскими. Программирование трехмерной графики позволяет нам воспроизводить реалистичные модели нашего объемного мира на поверхностях в двухмерном виде. Трехмерная графика имеет преимущества в том смысле, что практически все, что вы можете видеть вокруг, можно моделировать — цифровым образом представить форму и размеры, а также отобразить — нарисовать на экране компьютера.
В настоящее время существует большое число приложений, позволяющих работать с трехмерной графикой — от игр и медицинского оборудования до трехмерных игр и хранителей экранов. Достижения в области компьютерного аппаратного обеспечения привели к значительному росту интереса к трехмерной графике. Успех в создании высокопроизводительного аппаратного обеспечения способствовали разработкам высокоэффективных интерфейсов прикладного программирования трехмерной графики — от созданного в 70-х годах APICORE от Siggraph и создания в 80-х годах прошлого века OpenGLкомпанией SGI, до сегодняшних средств программирования трехмерной графики, включая MicrosoftDirectSDи Java3D.
Трехмерная графика требует графических алгоритмов, использующих сложный математический аппарат. Java 3D предоставляет разработчикам надежные и развитые возможности для работы с трехмерной графикой, в то же время оставляя за сценой математику, необходимую для реализации графических алгоритмов. Java 3D — это высокоуровневый API программирования трехмерной графики. Java 3D управляет всеми необходимыми низкоуровневыми операциями для работы с графикой, поэтому разработчики могут создавать сложные трехмерные сцены, не задумываясь об используемом аппаратном обеспечении. Подобно Java, код Java 3D, будучи написанным, однажды, работает повсеместно. Приложения Java 3D будут работать аналогичным образом на различных графических платформах.
SunMicrosystems разрабатывала Java 3D API, имея в виду четыре основные цели: переносимость приложений, независимость от аппаратного обеспечения, масштабирование производительности и способность работать с трехмерной графикой через сеть. Упрощение сложных графических операций играло ключевую роль при разработке Java 3D API. Вот некоторые области и сферы применения APIJava 3D:
•визуализация трехмерных данных,
•взаимодействующие между собой приложения,
•игры (особенно сетевые с несколькими участниками),
•деловая графика,
•интерактивные обучающие системы,
•моделирование и визуализация молекулярных структур,
•разработка трехмерных Web-приложений,
•разработка трехмерных графических пользовательских интерфейсов.
Java 3D предлагает несколько функциональных возможностей, которые могут использоваться для разработки трехмерных графических приложений:
•Поведения. Java 3D поддерживает множество поведений, включая анимацию и перемещение, обнаружение столкновений (выявление, когда два объекта сталкиваются) и морфинг (трансформацию одного изображения в другое изображение).
•Вуалирование. Java 3D поддерживает вуалирование содержимого, что ограничивает возможность просмотра определенных объектов в сцене. Например, вуалирование помогает создать реалистичную модель ливня или урагана в игре.
•Геометрия. Java 3D имеет встроенные трехмерные графические примитивы для создания геометрических фигур. В Java 3D можно отображать сцены, созданные в других приложениях трехмерной графики, например, SDStudioМах, VRML и LightwaveSD.
•Освещение. Java 3D позволяет освещать объекты трехмерной сцены. Java 3D поддерживает различные виды освещения и управления его цветом, направлением и интенсивностью.
•Звук. Уникальной особенностью Java 3D является поддержка SD-звука.
• Текстуры. Java 3D поддерживает наложение текстур на поверхности трехмерных фигур.
Сцены Java 3D.
Изображения, отображаемые с помощью Java 3D, называют сценами. Сцену также называют виртуальной вселенной – это трехмерное пространство, которое содержит набор фигур. Корнем сцены Java 3D является объект VirtualUniverse. Объект VirtualUniverse имеет систему координат для местоположения графов сцены, которые она содержит. Каждая трехмерная сцена Java 3D описывается рядом графов сцены – иерархических структур, которые задают атрибуты трехмерной среды. Каждый граф сцены прикреплен к объекту VirtualUniverse в определенной точке системы координат виртуальной системы. Граф сцены состоит из внутренней системы координат и графов – ветвей. Каждый граф сцены имеет внутреннюю систему координат. Класс Localeявляется корневым узлом графа сцены и содержит вложенные системы координат для виртуальной вселенной и ряд графов-ветвей. В Java 3D имеется два типа графов-ветвей: графы-ветви содержимого и графы-ветви представления. Графы-ветви содержимого задают содержимое в трехмерных сценах, включая геометрию, освещение, текстуры, вуалирование и поведение. Графы-ветви представления содержат платформы наблюдения — коллекции объектов, которые определяют перспективу, позицию, ориентацию и масштаб в трехмерных сценах. Платформу наблюдения также называют точкой зрения.
Класс SceneGraphObjectJava 3D — базовый класс для всех объектов в графе-ветви. Объект SceneGraphObject может содержать группу Group, которая представляет собой узел, содержащий множество дочерних узлов. Дочерними узлами группы Group могут быть группы (объект Group), листья (объект Leaf) или узлы-компоненты (объект NodeComponents). Узлы-листья Leaf задают геометрию, освещение и звук в графах-ветвях содержимого и компоненты платформы наблюдения в графе-ветви представления. Объекты NodeComponent задают различные компоненты в объектах Group и Leaf, такие как текстура и атрибуты цвета.