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Les extensions JavaTM
Table des matièresHierarchie des classes

CJava

 Java 3D

Démarrer en Java 3D
Un premier exemple
Principes 3D
Les classes de bases

 

Java 3D est une bibliothèque de classes d'extension Java destinée à créer des scènes 3D en réalité virtuelle (avec utilisation de formes complexes, d'éclairages, de textures, d'animations, de sons,...). Ce chapitre décrit les notions de base utiles pour programmer avec cette bibliothèque.

Démarrer en Java 3D

Prérequis

Ce manuel s'adresse aux personnes connaissant la programmation en Java et désirant s'initier à Java 3D. Si vous ne connaissez pas Java, commencez par apprendre ce langage en utilisant par exemple le manuel Du C/C++ à Java ou un autre de la liste des liens utiles.
Des connaissances en programmation 3D ne sont pas obligatoires mais des notions en géométrie 3D (un point dans l'espace défini par ses coordonnées (x,y,z), ça vous dit quelque chose ?) faciliteront votre apprentissage.
Tous les exemples de ce manuel sont compatibles avec la version 1.1 de bibliothèque Java 3D.

Téléchargement

Java 3D est disponible sur le site http://www.oracle.com/technetwork/java/javase/tech/index-jsp-138252.html. La version complète de cette bibliothèque est actuellement disponible sous Windows, Solaris, SGI, HP-UX et Linux. La version Windows est disponible sous OpenGL ou DirectX.
Comme Java 3D est une extension, vous devez avoir déjà installé Java 2 pour pouvoir l'utiliser. Une ancienne version 1.3.1. est préinstallée comme extension Java sous Mac OS X

Sur son site, Oracle fournit aussi des documentations en anglais. Voici la liste des plus intéressantes :

Installation

Il est conseillé d'installer Java 3D dans le même répertoire que le JDK, pour simplifier l'arborescence de l'installation de votre JDK.
Java 3D installe essentiellement :

!

Les exemples fournis avec Java 3D fonctionnent généralement sous forme d'application ou d'applet. Comme Java 3D nécessite Java 2 pour fonctionner, vous pourrez utiliser les versions actuelles de Netscape Navigator et d'Internet Explorer pour visualiser les applets qu'avec le plug-in Java. Le plus simple reste d'ouvrir une fenêtre de commandes et d'utiliser les commandes java pour lancer les applications et appletviewer pour lancer les applets.

Architecture

Architecture Java 3D
Figure 1. Architecture Java 3D

La réalité virtuelle est grande consommatrice de calculs. Pour accélérer son travail, Java 3D utilise le plus possible les optimisations 3D offertes par le système sur lequel la Machine Virtuelle Java tourne :

Les classes de l'API Java 3D appartiennent au package javax.media.j3d (fichier j3dcore.jar).
Le package javax.vecmath (fichier vecmath.jar) rassemble les classes dédiées au calcul vectoriel et matriciel dont Java 3D a besoin. Ces classes sont dans un package isolé pour être réutilisables dans d'autres contextes de programmation.
Bien que les classes des packages javax.media.j3d et javax.vecmath soient suffisantes pour programmer toutes les fonctionnalités offertes par Java 3D, des classes utilitaires facilitant la programmation sont fournies dans les packages commençant par com.sun.j3d... (fichiers j3dutils.jar et j3daudio.jar).

Un premier exemple

Voici un premier exemple utilisant Java 3D et mettant en oeuvre les principes généraux de cette bibliothèque.
Cette classe est programmée pour fonctionner en tant qu'applet ou comme application.
Recopiez-la dans un fichier Applet3D.java, que vous compilez avec l'instruction javac Applet3D.java pour ensuite l'exécuter avec java, grâce à l'instruction java Applet3D. Cet exemple affiche un cube avec 6 faces de couleur différente. Comme aucune rotation n'est effectuée sur ce cube, le résultat n'est pas très impressionnant puisque vous n'en voyez qu'une seule face ! Mais cet exemple va servir comme base pour la suite du manuel...

Applet3D

import java.applet.Applet;
import java.awt.*;
import javax.media.j3d.*;
import com.sun.j3d.utils.universe.SimpleUniverse;
import com.sun.j3d.utils.geometry.ColorCube;
import com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame;
 
// Applet de base pour visualiser des scènes 3D
public class Applet3D extends Applet 
{
  // Méthode appelée à l'initialisation de l'applet
  public void init ()
  {    
    // Création d'un composant de classe Canvas3D permettant de visualiser une scène 3D
    // Avec JFree-D, utiliser new Canvas3D (null) dans la ligne suivante
    Canvas3D canvas = new Canvas3D (SimpleUniverse.getPreferredConfiguration ());
    setLayout (new BorderLayout ());
    add (canvas, BorderLayout.CENTER);
 
    // Création de la scène 3D à visualiser
    BranchGroup scene = createSceneTree ();
 
    // Création d'un univers 3D rattaché au composant 3D
    SimpleUniverse universe = new SimpleUniverse (canvas);
    // Rattachement de la scène 3D à l'univers
    universe.addBranchGraph (scene);
    // Positionnement pour avoir une vue correcte sur la scène 3D 
    // (permet de voir une scène 3D contenue dans un cube d'1 unité  
    // de côté et centré sur le centre du repère).
    universe.getViewingPlatform ().setNominalViewingTransform ();
  }
 
  public BranchGroup createSceneTree ()
  {
    // Racine de l'arbre des objets représentés dans la scène 3D
    BranchGroup root = new BranchGroup();
    // Création d'un cube coloré dont deux des sommets opposés sont 
    // situés en (-0.5,-0.5,-0.5) et (0.5,0.5,0.5)
    ColorCube cube = new ColorCube (0.5);
    // Ajout du cube à la racine de l'arbre
    root.addChild (cube);
    return root;
  }
 
  // Méthode main () pour permettre d'utiliser cette classe 
  // comme applet ou comme application
  public static void main (String [] args) 
  {
    // La classe com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame est une classe 
    // qui crée automatiquement une fenêtre avec l'applet passée en paramètre
    new MainFrame (new Applet3D (), args, 150, 150);
  }  
}

La classe MainFrame utilisée dans la méthode main () de tous les exemples de ce manuel est une classe utilitaire qui affiche l'applet passée en paramètre à son constructeur dans une fenêtre de dimensions données. Cette classe permet aussi d'interpréter les arguments de la ligne de commande comme des paramètres de l'applet. Par exemple, le code HTML qui utilise la classe Applet3D, suivant :

<APPLET CODE="Applet3D.class" WIDTH=150 HEIGHT=150>
  <PARAM NAME="param" VALUE="paramValue">
</APPLET>

aura l'équivalent suivant avec la commande java : java Applet3D param=paramValue

Principes 3D

Construction d'un univers 3D

L'exemple précédent utilise tous les éléments nécessaires pour programmer avec Java 3D. De quoi a-t-on besoin ?

Univers 3D
Figure 2. Composants d'un univers 3D

Dans la classe Applet3D, la création de l'arbre représentant la scène à visualiser est isolée dans la méthode createSceneTree (). Tous les exemples qui suivent dans ce manuel outrepassent cette méthode pour montrer les différents types de scènes qu'il est possible de créer en Java 3D.

Repère 3D

Une scène 3D est composée d'un ensemble de formes 3D. Chacune de ces formes est construit par un assemblage de triangles ou de quadrilatères plans. Ces formes simples sont décrites grâce aux coordonnées (x,y,z) de leurs sommets. Pour s'orienter correctement dans la scène 3D à laquelle vous allez ajouter des formes 3D, il faut donc connaître comment est positionné le repère 3D sous-jacent à tout espace 3D.

Repère 3D
Figure 3. Orientation d'un repère 3D

Quand vous utilisez la classe SimpleUniverse, le centre du repère 3D est dans l'axe du milieu du composant Canvas3D. L'axe x va vers la droite, l'axe y vers le haut. Pour que le repère soit direct, l'axe z est orienté vers l'observateur. Sur la figure, les flèches circulaires indiquent le sens positif de rotation autour de chaque axe.
La méthode setNominalViewingTransform () utilisée dans la classe Applet3D positionne l'instance de Canvas3D à une certaine distance sur l'axe z entre l'observateur et l'origine du repère. La largeur du composant Canvas3D permet alors de voir entièrement un cube d'une unité de côté et les points de coordonnées (-1,0,0) et (1,0,0) dans le plan z=0.
Ce paramètrage est celui utilisé par défaut par la classe SimpleUniverse mais il est tout à fait possible de le changer pour avoir une ou plusieurs vues différentes sur une scène 3D.

!

En 3D, l'axe y est orienté vers le haut et non vers le bas comme généralement en dessin 2D sur ordinateur.


Transformation 3D

Les transformations sont utilisées en 3D pour positionner et animer une forme 3D dans l'espace. Java 3D utilise la classe Transform3D pour décrire une opération de translation, de rotation ou d'homothétie (changement d'échelle, scale en anglais). Cette opération est associée à une instance de la classe TransformGroup et ajoutée à l'arbre de la scène pour l'appliquer sur une forme.
Voici l'applet CubeSides dérivant de la classe Applet3D : Cet exemple effectue sur un cube deux rotations de PI / 6 radian (30°) autour des axes x et y. Ces deux rotations permettent à l'observateur de découvrir les couleurs de 3 des faces du cube.

CubeSides

import javax.media.j3d.*;
import com.sun.j3d.utils.geometry.ColorCube;
import com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame;
 
public class CubeSides extends Applet3D 
{
  // Méthode de la classe Applet3D outrepassée
  public BranchGroup createSceneTree ()
  {
    // Racine de l'arbre des objets représentés dans la scène 3D
    BranchGroup root = new BranchGroup ();
    
    // Création d'une rotation de PI / 6 autour de l'axe X
    Transform3D rotationXAxis = new Transform3D ();
    rotationXAxis.rotX (Math.PI / 6);
    TransformGroup rotationXAxisGroup = new TransformGroup (rotationXAxis);
 
    // Création d'une rotation de -PI / 6 autour de l'axe Y
    Transform3D rotationYAxis = new Transform3D ();
    rotationYAxis.rotY (-Math.PI / 6);
    TransformGroup rotationYAxisGroup = new TransformGroup (rotationYAxis);
    
    // Création d'un cube coloré
    ColorCube cube = new ColorCube (0.5);
    
    // Construction de la  branche de l'arbre de la scène
    rotationYAxisGroup.addChild (cube);
    rotationXAxisGroup.addChild (rotationYAxisGroup);
    root.addChild (rotationXAxisGroup);
    
    return root;
  }
 
  // Méthode main () pour permettre d'utiliser cette classe 
  // comme applet ou comme application
  public static void main (String [] args) 
  {
    new MainFrame (new CubeSides (), args, 150, 150);
  }  
}

!

L'ordre dans lequel sont effectués les transformations a une importance. Si vous enchaînez différemment les rotations sur les axes x et y dans la méthode createSceneTree () de la classe CubeSides, vous n'obtiendrez pas le même résultat : 

  // Construction de la branche de l'arbre de la scène
  // Rotation autour de l'axe y puis de l'axe x
  rotationYAxisGroup.addChild (cube);
  rotationXAxisGroup.addChild (rotationYAxisGroup);
  root.addChild (rotationXAxisGroup); 
  // Construction de la branche de l'arbre de la scène
  // Rotation autour de l'axe x puis de l'axe y
  rotationXAxisGroup.addChild (cube);
  rotationYAxisGroup.addChild (rotationXAxisGroup);
  root.addChild (rotationYAxisGroup);

Arbre d'une scène 3D

Un arbre représentant une scène 3D est constitué de noeuds (node) qui sont soit des feuilles (leaf), soit des groupes (group). Les noeuds reliés entre eux ont une relation parent-enfant (parent-child). Tous les noeuds ont un parent sauf la racine (root) et peuvent avoir un ou plusieurs enfants sauf les feuilles.

 

Arbre CubeSides
Figure 4.
Arbre de la scène CubeSides

L'arbre de la scène créé par la classe CubeSides est constitué d'une seule branche :

  • La feuille au bout de la branche, symbolisée par un triangle S, est une forme géométrique (shape) qui est une instance de la classe ColorCube.
  • Le groupe BG rattaché à l'instance de la classe SimpleUniverse est une instance de la classe BranchGroup.
  • Entre ces deux noeuds, deux groupes de transformation TG ont été insérés : l'un exécute une rotation autour de l'axe y de -PI/6 rad puis l'autre une seconde rotation autour de l'axe x de PI/6 rad.

Les relations parent-enfant entre les noeuds d'un arbre sont créées avec la méthode addChild () grâce à l'instruction parent.addChild (enfant);.
Un programme Java 3D doit compter autant d'appels à la méthode addChild () que de relations parent-enfant.

 


Voici l'applet MultiCubes dérivant de la classe Applet3D : cet exemple crée une scène 3D représentée par un cercle de 12 cubes centré autour de l'axe z. Une rotation de 45° est appliquée ensuite autour de l'axe x, pour mieux voir cet ensemble.

MultiCubes

import javax.media.j3d.*;
import javax.vecmath.Vector3f;
import com.sun.j3d.utils.geometry.ColorCube;
import com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame;
 
public class MultiCubes extends Applet3D 
{
  // Méthode de la classe Applet3D outrepassée
  public BranchGroup createSceneTree ()
  {
    // Racine de l'arbre des objets représentés dans la scène 3D
    BranchGroup root = new BranchGroup ();
    
    // Création d'une rotation de -PI / 4 autour de l'axe x
    Transform3D rotationXAxis = new Transform3D ();
    rotationXAxis.rotX (-Math.PI / 4);
    TransformGroup rotationXAxisGroup = new TransformGroup (rotationXAxis);
    
    // Création d'un cercle construit avec 12 cubes
    Group cubeCircle = createCubeCircle (12);
    
    // Construction de l'arbre de la scène
    rotationXAxisGroup.addChild (cubeCircle);        
    root.addChild (rotationXAxisGroup);
    return root;
  }
 
  // Crée un cercle avec cubeCount cubes
  public Group createCubeCircle (int cubeCount)
  {
    Group cubeCircle = new Group ();
 
    // Boucle de création de cubeCount cubes  
    for (int i = 0; i < cubeCount; i++)
    {
      // Création d'une translation de (0.7,0,0)
      Transform3D translation = new Transform3D ();
      translation.setTranslation (new Vector3f (0.7f, 0, 0));
      TransformGroup translationGroup = new TransformGroup (translation);
 
      // Création d'une rotation variable autour de l'axe z
      Transform3D rotationZAxis = new Transform3D ();
      rotationZAxis.rotZ (2 * Math.PI * i / cubeCount);
      TransformGroup rotationZAxisGroup = new TransformGroup (rotationZAxis);
      
      // Création d'un cube coloré
      ColorCube cube = new ColorCube (0.1);
    
      // Déplacement du cube de 0.7 unité sur l'axe x
      translationGroup.addChild (cube);
      // Rotation variable pour répartir l'ensemble des cubes
      // autour du centre du repère
      rotationZAxisGroup.addChild (translationGroup);      
      // Ajout d'une  branche à la racine de l'arbre  
      cubeCircle.addChild (rotationZAxisGroup);
    }
 
    return cubeCircle;
  }
  
  // Méthode main () pour permettre d'utiliser cette classe 
  // comme applet ou comme application
  public static void main (String [] args) 
  {
    new MainFrame (new MultiCubes (), args, 150, 150);
  }  
}

Arbre MultiCubes
Figure 5. Arbre de la scène MultiCubes

La figure précédente représente l'arbre de la scène créée par la méthode createSceneTree () de la classe MultiCubes (les douze branches représentant les douze cubes ne sont pas toutes dessinées). Cet arbre est construit comme suit :

!

La création un groupe intermédiaire G permet de manipuler le cercle de cubes par sa racine. Mais tout groupe peut avoir plusieurs enfants et la programmation de l'arbre suivant aurait donné le même résultat :

Arbre simplifié MultiCubes
Figure 6.
Arbre simplifié de la scène MultiCubes


En observant le résultat de l'application MultiCubes et l'arbre de la scène qu'elle affiche, vous pouvez maintenant comprendre comment Java 3D utilise un arbre pour calculer la position des formes d'une scène 3D dans l'espace :

L'arbre d'une scène 3D peut contenir des groupes de transformation et des formes 3D, mais aussi d'autres types d'éléments utilisés par Java 3D : des noeuds représentant des lumières, des fonds d'écran, des comportements (animation et réaction aux événements), des sources de sons,...
Les classes représentant un groupe dérivent des classes javax.media.j3d.Node et javax.media.j3d.Group.
Les classes représentant une feuille dérivent des classes javax.media.j3d.Node et javax.media.j3d.Leaf.

Globalement, une scène 3D est documentée par la représentation graphique de son arbre. Il est vivement conseillé de dessiner un tel arbre quand vous créez vos scènes 3D : ceci permet d'effectuer mentalement l'assemblage des différentes formes d'une scène 3D, et ce type de documentation est bien plus lisible que des centaines de lignes de programme.

!

Faites attention à la cohérence de votre arbre :

  • Si vous tentez d'affecter deux parents à un noeud, Java 3D déclenchera une exception MultipleParentException.
  • Si vous créez des branches inutiles, Java 3D ne signalera aucune erreur à l'exécution et le résultat ne correspondra pas à vos attentes : Ce type d'erreur survient quelques fois à la suite d'un copier/coller trop rapide d'une instruction addChild () pour ajouter un groupe de transformation à une branche existante.
    Si la modification du parent a été oubliée, vous pourrez obtenir par exemple ceci : 
// Ajout d'une nouvelle transformation transform2
root.addChild (transform2);
// ...
root.addChild (transform1);
transform1.addChild (object);

root n'a pas été changé en transform2. Ainsi l'instruction root.addChild (transform2); crée une nouvelle branche inutile puisque la transformation transform2 est seule sur cette branche, et n'est pas appliquée à transform1.

Optimisations Java 3D

Java 3D utilise principalement deux optimisations pour améliorer les performances des calculs d'affichage 3D : La compilation des noeuds d'une scène 3D et la capacité d'un noeud.

Compilation

La compilation de chacun des noeuds d'une scène 3D permet d'obtenir une représentation interne que Java 3D manipule de manière optimum.
La méthode compile () de la classe BranchGroup compile tous les noeuds d'un arbre à partir de sa racine et la méthode isCompiled () de la classe SceneGraphObject de savoir si un noeud a été compilé.
La classe Applet3D peut être optimisée en ajoutant l'instruction scene.compile (); dans la méthode init ().

Capacité d'un noeud

Il n'est pas possible d'interroger ou de modifier une propriété d'un noeud compilé ou vivant (noeud utilisé dans une scène attachée à un univers), si ce noeud n'en a pas la capacité (capability).
Cette capacité peut être donnée à un noeud non compilé et pas encore vivant en appelant la méthode setCapability () de la classe SceneGraphObject dont héritent toutes les classes des objets manipulés dans une scène 3D. Les classes dérivées de SceneGraphObject définissent un ensemble de constantes de capacité ALLOW_..._READ, ALLOW_..._WRITE ou ENABLE_.... Ces constantes sont passées en paramètre à la méthode setCapability () pour autoriser la lecture ou la modification de la propriété correspondante d'un noeud quand il sera compilé ou vivant.
Par exemple, pour autoriser la modification d'un groupe de transformation TG vivant, il faut appeler setCapability (TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_WRITE) sur celui-ci : cette capacité permet d'appeler la méthode setTransform () pour changer la transformation et animer une forme 3D à l'écran. Si le groupe de transformation n'a pas la capacité ALLOW_TRANSFORM_WRITE, une exception de classe CapabilityNotSetException sera déclenchée à l'appel de setTransform ().

Quand la racine de l'arbre d'une scène 3D est rattachée à un univers avec la méthode addBranchGraph (), Java 3D vérifie les différentes capacités de chacun des noeuds en utilisant la méthode getCapability () et optimise la représentation interne des objets 3D.

Dans ce manuel, les capacités associées aux méthodes des classes dérivées de SceneGraphObject sont indiquées entre parenthèses après chacune des méthodes auxquelles elles s'appliquent.

Les classes de base

Ce paragraphe présente les principales classes utilisées au cours de ce chapitre pour construire une scène 3D.
Les classes Canvas3D qui dérive de la classe java.awt.Canvas et com.sun.j3d.utils.universe.SimpleUniverse qui dérive de la classe javax.media.j3d.VirtualUniverse et leurs méthodes ne sont pas documentées ici : elles permettent de configurer finement l'environnement Java 3D.
Toutes les classes Java 3D d'exceptions héritent de la classe RuntimeException.

La classe javax.media.j3d.SceneGraphObject

Cette classe abstract est la super classe des classes Node et NodeComponent, elles-mêmes les super classes des classes utilisées pour construire l'arbre d'une scène 3D et pour décrire la construction géométrique et l'apparence d'une forme 3D.
La classe SceneGraphObject intègre les principes utilisés par Java 3D pour améliorer les performances des calculs d'affichage 3D : La compilation des noeuds d'une scène 3D et la capacité d'un noeud.

Principales méthodes
public final boolean isCompiled ()
public final boolean isLive ()

Ces méthodes renvoient true si un noeud a été compilé ou s'il est vivant (s'il appartient à une scène 3D rattachée à un univers).

public final boolean getCapability (int capability)
public final void setCapability (int capability) throws RestrictedAccessException
public final void clearCapability (int capability) throws RestrictedAccessException

Ces méthodes permettent d'interroger, d'activer ou de désactiver la capacité capability d'un noeud, en passant en paramètre une des constantes ALLOW_..._READ, ALLOW_..._WRITE ou ENABLE_... définies dans les classes dérivées. Ces constantes correspondent aux méthodes de ces classes qu'il est possible d'appeler quand un noeud est compilé ou vivant. Par exemple, il faut appeler setCapability (Appearance.ALLOW_COLORING_ATTRIBUTES_WRITE) sur une instance de la classe Appearance pour pouvoir appeler setColoringAttributes () et modifier la couleur d'une forme déjà affichée.
Les méthodes setCapability () et clearCapability () doivent être appelées avant de compiler ou afficher un noeud sinon elles déclenchent une exception RestrictedAccessException.
Un nouveau noeud n'a aucune capacité à sa création. N'activez sur un noeud que les capacités dont vous aurez effectivement besoin une fois que ce noeud sera vivant.

!

  • Il n'est pas possible de passer en paramètre à la méthode setCapability () la combinaison de plusieurs capacités (group.setCapability (TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_READ | TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_WRITE); n'active pas les deux capacités).
  • Ce n'est pas parce qu'un noeud a une capacité en modification (ALLOW_..._WRITE) qu'il a la capacité en lecture (ALLOW_..._READ).
 
public java.lang.Object getUserData ()
public void setUserData (java.lang.Object userData)

Ces méthodes permettent d'interroger ou de modifier l'objet userData associé à ce noeud. Libre à vous de l'utiliser ou non pour stocker les informations supplémentaires que vous voulez associer à ce noeud.

La classe javax.media.j3d.Node

Cette classe abstract dérive de la classe SceneGraphObject et représente un noeud utilisé dans l'arbre d'une scène 3D. C'est la super classe des classes Leaf et Group, et regroupe les capacités en rapport avec le calcul des limites (bounds), l'interception par la souris et la collision avec les autres formes 3D.
Chaque noeud ne peut être utilisé qu'une seule fois dans un arbre. En cas de besoin, il est possible d'utiliser les méthodes cloneNode () ou cloneTree () de cette classe pour copier facilement un noeud ou un arbre dont la racine est ce noeud.

Principaux champs (constantes de capacité)
public static final int ALLOW_COLLIDABLE_READ
public static final int ALLOW_COLLIDABLE_WRITE 
public static final int ALLOW_PICKABLE_READ 
public static final int ALLOW_PICKABLE_WRITE 
public static final int ALLOW_BOUNDS_READ
public static final int ALLOW_BOUNDS_WRITE
public static final int ALLOW_AUTO_COMPUTE_BOUNDS_READ
public static final int ALLOW_AUTO_COMPUTE_BOUNDS_WRITE

Ces capacités sont passées en paramètre aux méthodes setCapability () et clearCapability () pour autoriser ou interdire l'appel aux méthodes correspondantes de la classe Node (setCapability (ALLOW_AUTO_COMPUTE_BOUNDS_READ) autorise l'appel de la méthode getBoundsAutoCompute () quand le noeud sera affiché).

public static final int ENABLE_PICK_REPORTING
public static final int ENABLE_COLLISION_REPORTING
Principales méthodes
public Node getParent () throws RestrictedAccessException

Renvoie le parent de ce noeud ou null s'il n'en a pas. Si le noeud est compilé ou vivant une exception de classe RestrictedAccessException est déclenchée.

public Node cloneTree () throws RestrictedAccessException

Renvoie une copie de l'arbre dont la racine est ce noeud. 

public Node cloneNode (boolean forceDuplicate) throws RestrictedAccessException

Renvoie une copie de ce noeud. Cette méthode peut être éventuellement être appelée par la méthode cloneTree (). Toutes les classes dérivées SubClassNode qui ne sont pas abstract doivent implémenter cette méthode comme suit :

  public Node cloneNode (boolean forceDuplicate) 
  {
    SubClassNode node = new SubClassNode ();
    node.duplicateNode (this, forceDuplicate);
    return node;
  }
public boolean getCollidable ()  (capacité ALLOW_COLLIDABLE_READ)
public void setCollidable (boolean collidable)  (capacité ALLOW_COLLIDABLE_WRITE)

Ces méthodes permettent d'interroger ou de modifier la sensibilité d'un noeud et tous ses enfants à la collision avec d'autres formes (true par défaut).

public boolean getPickable ()  (capacité ALLOW_PICKABLE_READ)
public void setPickable (boolean pickable)  (capacité ALLOW_PICKABLE_WRITE)

Ces méthodes permettent d'interroger ou de modifier la sensibilité d'un noeud et tous ces enfants pour pouvoir l'intercepter avec la souris ou un autre périphérique (true par défaut).

La classe javax.media.j3d.Leaf

Cette classe abstract dérive des classes SceneGraphObject, Node et représente une feuille dans l'arbre d'une scène 3D. C'est la super classe des classes représentant les formes 3D, les fonds d'écran, les comportements, les sources de lumière, les sources sonores.
Elle ne définit qu'un constructeur par défaut public.

La classe javax.media.j3d.Group

Cette classe dérive des classes SceneGraphObject, Node et représente un groupe dans l'arbre d'une scène 3D. C'est la super classe des classes utilisées comme groupe et comme transformation.

Champs (constantes de capacité)
public static final int ALLOW_CHILDREN_READ
public static final int ALLOW_CHILDREN_WRITE
public static final int ALLOW_CHILDREN_EXTEND

Ces capacités permettent d'autoriser l'interrogation et la modification de la liste des enfants dont ce groupe est le parent.

public static final int ALLOW_COLLISION_BOUNDS_READ
public static final int ALLOW_COLLISION_BOUNDS_WRITE

Ces capacités permettent d'autoriser l'interrogation et la modification des limites utilisées pour la collision de l'objet 3D représenté par ce groupe.

Principales méthodes
public void addChild (Node child)  (capacité ALLOW_CHILDREN_EXTEND)
public void insertChild (Node child, int index)  (capacité ALLOW_CHILDREN_EXTEND)
public void setChild (Node child, int index)  (capacité ALLOW_CHILDREN_WRITE)

Ces méthodes permettent d'ajouter, d'insérer ou de modifier l'enfant child à l'indice index de ce groupe.

public void removeChild (int index)  (capacité ALLOW_CHILDREN_WRITE)

Retire l'enfant de ce groupe à l'indice index.

public Node getChild (int index)  (capacité ALLOW_CHILDREN_READ)
public java.util.Enumeration getAllChildren ()  (capacité ALLOW_CHILDREN_READ)
public int numChildren ()  (capacité ALLOW_CHILDREN_READ)

Ces méthodes permettent d'interroger sur ce groupe l'enfant à l'indice index, la liste de tous les enfants sous forme d'énumération ou le nombre d'enfants.

public Bounds getCollisionBounds ()  (capacité ALLOW_COLLISION_BOUNDS_READ)
public void setCollisionBounds (Bounds bounds)  (capacité ALLOW_COLLISION_BOUNDS_WRITE)

Ces méthodes permettent d'interroger ou de modifier les limites utilisées pour la collision de l'objet 3D représenté par ce groupe.

Exemples

Applets MultiCubes, Clown, WaterGlass, TextTranslation.

La classe javax.media.j3d.BranchGroup

Cette classe dérive des classes SceneGraphObject, Node, Group et représente le groupe BG utilisé comme racine de l'arbre d'une scène 3D. Un groupe de cette classe peut être utilisé plusieurs fois dans une scène 3D mais seule une instance de cette classe peut être rattachée à une instance des classes SimpleUniverse ou Locale utilisées dans un univers 3D, avec la méthode addBranchGraph ().

Champ (constante de capacité)
public static final int ALLOW_DETACH

Cette capacité permet d'autoriser le détachement de ce groupe de son parent.

Principales méthodes
public void compile ()

Compile l'arbre dont la racine est ce groupe.

public void detach ()  (capacité ALLOW_DETACH)

Détache ce groupe de son parent.

Exemples

Toutes les applets 3D.

La classe javax.media.j3d.TransformGroup

Cette classe dérive des classes SceneGraphObject, Node, Group et représente un groupe de transformation TG utilisé pour appliquer une transformation géométrique à tous les enfants de ce groupe. La description géométrique de la transformation est mémorisée dans une instance de la classe Transform3D.

Champs (constantes de capacité)
public static final int ALLOW_TRANSFORM_READ
public static final int ALLOW_TRANSFORM_WRITE

Ces capacités permet d'autoriser l'interrogation et la modification de la transformation mémorisée par ce groupe.

Constructeurs
public TransformGroup ()
public TransformGroup (Transform3D transform)
Principales méthodes
public void getTransform (Transform3D transform)  (capacité ALLOW_TRANSFORM_READ)

Copie la transformation mémorisée par ce groupe dans l'objet transform.

public void setTransform (Transform3D transform)  (capacité ALLOW_TRANSFORM_WRITE)

Recopie la transformation transform dans celle mémorisée par ce groupe.

Exemples

Applets CubeSides, MultiCubes, SimpleObjects, HelloWorld3D, ObjectFileDemo, Clown, SphereConstruction, WaterGlass, SimpleTexturedObjects, LitPlane, MouseApplet3D, TextTranslation, AlphaTest, Clock3D, SunEarthMoonMotion.

La classe javax.media.j3d.Transform3D

Cette classe mémorise la transformation géométrique appliquée par un groupe de classe TransformGroup.
La classe Transform3D utilise une matrice 4x4 qui permet de stocker toutes les transformations géométriques utiles en 3D : translation, rotation, homothétie, symétrie, projection. Les calculs des points à l'écran utilisent la multiplication de matrices de transformations entre elles et le produit de ces matrices avec les coordonnées (x,y,z) des points 3D.
La classe Transform3D s'adresse autant aux personnes connaissant ces principes d'utilisation des matrices en 3D qu'à celles désirant créer des transformations géométriques sans se soucier de leur implémentation. Les méthodes décrites ci-dessous s'adressent aux néophytes par soucis de simplification. Ils suffit de les appliquer sur la transformation identité créé avec le constructeur par défaut de la classe Transform3D.

Principaux constructeurs
public Transform3D ()
public Transform3D (Transform3D transform)

Ces constructeurs créent une instance de Transform3D initialisée avec une transformation identité ou par recopie de transform.

Principales méthodes
public final void setIdentity ()

Modifie cette transformation en une transformation identité (qui n'a aucun effet).

public final void setTranslation (Vector3f transl)

Modifie cette transformation en une translation utilisant les valeurs sur les trois axes x, y, z de transl.

public void rotX (double angle)
public void rotY (double angle)
public void rotZ (double angle)

Ces méthodes permettent de modifier cette transformation en une rotation d'angle angle radians autour de l'axe x, y ou z. Le sens positif de rotation est donné par la figure de l'orientation d'un repère 3D.

public final void setScale (double scale)
public final void setScale (Vector3d scales)

Ces méthodes permettent de modifier cette transformation soit en une homothétie de facteur scale sur les trois axes x, y, z (agrandissement si scale > 1 ou réduction si scale < 1), soit en une homothétie utilisant les facteurs sur les trois axes x, y, z de scales. 

public final void mul (Transform3D transform2)

Permet de multiplier la matrice de cette transformation avec celle de l'instance transform2. transform1.mul (transform2) correspond en interne à matriceTransform1 = matriceTransform1 * matriceTransform2. Comme le montre la figure ci-dessous, un groupe de transformation utilisant la multiplication des deux matrices des transformations transform1 et transform2 a le même effet que celui de chaîner deux groupes de transformation utilisant les transformations transform1 et transform2. Faites attention à l'ordre dans lequel vous faites vos multiplications car la multiplication de matrice n'est pas commutative.

Multiplication de matrices
Figure 7. Multiplication de matrices de transformation

 

!

Les transformations sont toujours relatives au centre du repère. N'oubliez pas ceci surtout pour les rotations ou les homothéties appliquées après une translation !

Les méthodes rotX (), rotY (), rotZ (), setScale () et setTranslation () appelées sur une même instance de la classe Transform3D ne sont pas cumulatives et chaque appel à l'une des méthodes rotX (), rotY (), rotZ () annule la transformation précédente. Par sécurité, il vaut mieux créer deux instances différentes des classes Transform3D et TransformGroup pour cumuler deux transformations ou utiliser la méthode mul ().

Exemples

Applets CubeSides, MultiCubes, SimpleObjects, HelloWorld3D, ObjectFileDemo, Clown, SphereConstruction, WaterGlass, SimpleTexturedObjects, LitPlane, TextTranslation, Clock3D, SunEarthMoonMotion.

Les classes algébriques

Certaines des classes fournies avec Java 3D sont utiles pour représenter les vecteurs, les coordonnées d'un point ou les matrices. Comme ces classes ont un intérêt pour le calcul algébrique plus vaste que le seul domaine de la 3D, elles appartiennent à un package indépendant javax.vecmath.
Comme le montre la hiérarchie de ce package ci-dessous, la plupart de ces classes manipulent des coordonnées ayant 2, 3 ou 4 valeurs de type float ou double, voir de type byte ou int pour certaines classes. Le nombre de valeurs stockées et leur type est utilisé comme suffixe du nom de la classe : par exemple, une instance de classe Point4f stocke 4 valeurs de type float et une instance classe Vector3d stocke 3 valeurs de type double.

Les classes Point3f, Vector3f et Color3f représentant un point et un vecteur, ainsi que leur super classe Tuple3f utilisant le type float sont décrites ci-dessous brièvement. La classe Tuple3d et ses classes dérivées Point3d et Vector3d utilisées par certaines méthodes Java 3D décrites dans ce manuel déclarent les mêmes champs et méthodes.

La classe javax.vecmath.Tuple3f

Cette classe abstract qui implémente l'interface java.io.Serializable est la super classe des classes Point3f, Vector3f, Color3f et TexCoord3f. Elle mémorise 3 coordonnées dans les champs public x, y, z de type float et fournit un ensemble de méthodes pour effectuer des opérations mathématiques de base (addition, soustraction, valeur opposée, encadrement,...).

Champs
public float x
public float y
public float z

La classe javax.vecmath.Point3f

Cette classe dérive de la classe Tuple3f et représente les coordonnées (x, y, z) d'un point 3D.

Principaux constructeurs
public Point3f ()
public Point3f (float x, float y, float z)
public Point3f (float [ ] p1)
public Point3f (Point3f point)

Ces constructeurs créent un point initialisé à partir des paramètres x, y, z, p1 ou point. Le constructeur par défaut initialise à 0 les champs x, y et z du point.

Principales méthodes
public final float distance (Point3f p1)
public final float distanceSquared (Point3f p1)

Ces méthodes renvoient la distance ou la distance au carré entre ce point et le point p1.

Exemples

Applets Pyramid, LightEffect, TextTranslation.
Classe AxisShape.

La classe javax.vecmath.Vector3f

Cette classe dérive de la classe Tuple3f et représente les coordonnées (x, y, z) d'un vecteur 3D.

Constructeurs
public Vector3f ()
public Vector3f (float x, float y, float z)
public Vector3f (float [ ] v1)
public Vector3f (Vector3f vector)

Ces constructeurs créent un vecteur initialisé à partir des paramètres x, y, z, v1 ou vector. Le constructeur par défaut initialise à 0 les champs x, y et z du vecteur.

Principales méthodes
public final float length ()
public final float lengthSquared ()

Ces méthodes renvoient la longueur (norme) ou la longueur au carré de ce vecteur.

public final void normalize ()

Normalise ce vecteur, pour que ce vecteur soit de même direction avec une norme égale à 1.

public final float dot (Vector3f v1)

Renvoie le produit scalaire entre ce vecteur et v1.

public final void cross (Vector3f v1, Vector3f v2)

Mémorise dans ce vecteur le produit vectoriel entre v1 et v2.

public final float angle (Vector3f v1)

Renvoie l'angle en radian entre ce vecteur et v1.

Exemples

Applets MultiCubes, SimpleObjects, Clown, SphereConstruction, SimpleTexturedObjects, LightEffect, LitApplet3D, SunEarthMoonMotion.

La classe javax.vecmath.Color3f

Cette classe dérive de la classe Tuple3f et représente les composantes RGB Rouge, Vert, Bleu d'une couleur exprimées entre 0.f et 1.f (correspondant au champs x, y, z).

Constructeurs
public Color3f ()
public Color3f (float r, float g, float b)
public Color3f (float [ ] c1)
public Color3f (Color3f color)

Ces constructeurs créent une couleur initialisée à partir des paramètres r, g, b, c1 ou color. Le constructeur par défaut initialise à 0 les champs x, y et z de la couleur.

Exemples

Applets Pyramid, LightEffect, LitApplet3D, SunEarthMoonMotion.

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