JavaFX - 3D 图形

简述

在前面的章节中，我们已经看到了如何在 XY 平面上绘制 2D 形状。除了这些 2D 形状之外，我们还可以使用 JavaFX 绘制其他几个 3D 形状。
3D形状

通常，3D 形状是可以在 XYZ 平面上绘制的几何图形。这些包括一个Cylinder, Sphere 和一个 Box.

上面提到的每个 3D 形状都由一个类表示，所有这些类都属于包 javafx.scene.shape. 类名为Shape3D 是 JavaFX 中所有 3 维形状的基类。

创建 3D 形状

要创建 3 维形状，您需要 -

实例化所需 3D 形状的相应类。
设置 3D 形状的属性。
将 3D 形状对象添加到组中。

实例化相应的类

要创建 3 维形状，首先需要实例化其各自的类。例如，如果要创建一个 3D 框，则需要按如下方式实例化名为 Box 的类 -


Box box = new Box();

设置形状的属性

实例化类后，您需要使用 setter 方法设置形状的属性。

例如，要绘制一个 3D 框，您需要传递它的 Width、Height、Depth。您可以使用它们各自的 setter 方法指定这些值，如下所示 -


//Setting the properties of the Box 
box.setWidth(200.0); 
box.setHeight(400.0);   
box.setDepth(200.0);

将形状对象添加到组

最后，您需要将形状的对象作为构造函数的参数传递给组，如下所示。


//Creating a Group object  
Group root = new Group(box);

下表列出了 JavaFX 提供的各种 3D 形状。

序号	形状和描述
1	方体长方体是一个三维形状 length （深度）， width, 和 height. 在 JavaFX 中，一个三维框由一个名为的类表示 Box. 这个类属于包javafx.scene.shape. 通过实例化此类，您可以在 JavaFX 中创建一个 Box 节点。此类具有双数据类型的 3 个属性，即 - width - 盒子的宽度。 height - 盒子的高度。 depth - 盒子的深度。
2	圆柱圆柱体是一个封闭的实体，它有两个平行的（主要是圆形的）底面，通过曲面连接。它由两个参数描述，即 radius 它的圆形底座和 height 气缸的。在 JavaFX 中，圆柱体由名为的类表示 Cylinder. 这个类属于包javafx.scene.shape. 通过实例化此类，您可以在 JavaFX 中创建圆柱节点。此类具有双数据类型的 2 个属性，即 - height - 圆柱体的高度。 radius - 圆柱体的半径。
3	球体球体被定义为与 3D 空间中的给定点距离相同的点集。这个距离 r 是球体的半径，给定的点是球体的中心。在 JavaFX 中，一个球体由一个名为的类表示 Sphere. 这个类属于包javafx.scene.shape. 通过实例化此类，您可以在 JavaFX 中创建一个球体节点。这个类有一个名为 radius双数据类型。它代表球体的半径。

3D 对象的属性

对于所有 3 维对象，您可以设置各种属性，如剔除面、绘图模式、材料。

以下部分讨论 3D 对象的属性。

剔除面

一般来说，剔除是去除形状中方向不正确的部分（在视图区域中不可见）。

剔除面属性的类型为 CullFace它代表 3D 形状的剔除面。您可以使用以下方法设置形状的剔除面setCullFace() 如下图所示 -


box.setCullFace(CullFace.NONE);

形状的笔触类型可以是 -

None - 不执行剔除（CullFace.NONE）。
Front- 所有正面的多边形都被剔除。(CullFace.FRONT)。
Back- 所有背面的多边形都被剔除。(StrokeType.BACK)。

默认情况下，3 维形状的剔除面是后退。

例子

以下程序是一个示例，它演示了球体的各种剔除面。将此代码保存在名称为的文件中SphereCullFace.java.


import javafx.application.Application; 
import javafx.scene.Group; 
import javafx.scene.Scene; 
import javafx.scene.shape.CullFace; 
import javafx.stage.Stage; 
import javafx.scene.shape.Sphere; 
         
public class SphereCullFace extends Application { 
   @Override 
   public void start(Stage stage) { 
      //Drawing Sphere1 
      Sphere sphere1 = new Sphere();
      
      //Setting the radius of the Sphere 
      sphere1.setRadius(50.0);   
      
      //Setting the position of the sphere 
      sphere1.setTranslateX(100); 
      sphere1.setTranslateY(150); 
      
      //setting the cull face of the sphere to front 
      sphere1.setCullFace(CullFace.FRONT); 
       
      //Drawing Sphere2 
      Sphere sphere2 = new Sphere(); 
      
      //Setting the radius of the Sphere 
      sphere2.setRadius(50.0);   
      
      //Setting the position of the sphere 
      sphere2.setTranslateX(300);  
      sphere2.setTranslateY(150); 
      
      //Setting the cull face of the sphere to back 
      sphere2.setCullFace(CullFace.BACK); 
             
      //Drawing Sphere3 
      Sphere sphere3 = new Sphere(); 
      
      //Setting the radius of the Sphere 
      sphere3.setRadius(50.0);   
      
      //Setting the position of the sphere 
      sphere3.setTranslateX(500); 
      sphere3.setTranslateY(150); 
      
      //Setting the cull face of the sphere to none 
      sphere2.setCullFace(CullFace.NONE);          
       
      //Creating a Group object  
      Group root = new Group(sphere1, sphere2, sphere3); 
         
      //Creating a scene object 
      Scene scene = new Scene(root, 600, 300);  
      
      //Setting title to the Stage
      stage.setTitle("Drawing a Sphere"); 
         
      //Adding scene to the stage 
      stage.setScene(scene); 
         
      //Displaying the contents of the stage 
      stage.show(); 
   } 
   public static void main(String args[]){ 
      launch(args); 
   } 
}

使用以下命令从命令提示符编译并执行保存的 Java 文件。


javac SphereCullFace.java 
java SphereCullFace

执行时，上述程序生成一个 JavaFX 窗口，显示三个具有剔除面值的球体 FRONT, BACK 和 NONE 分别如下 -

绘图模式

这是属性的类型 DrawMode它表示用于绘制当前 3D 形状的绘制模式。您可以使用 setDrawMode () 方法选择绘制模式以绘制 3D 形状，如下所示 -


box.setDrawMode(DrawMode.FILL);

在 JavaFX 中，您可以选择两种绘制模式来绘制 3D 形状，它们是 -

Fill − 此模式绘制并填充一个 2D 形状 (DrawMode.FILL)。
Line − 此模式使用线条绘制 3D 形状 (DrawMode.LINE)。

默认情况下，3D 形状的绘制模式为填充。

例子

以下程序是一个示例，演示了 3D 框的各种绘制模式。将此代码保存在名称为的文件中BoxDrawMode.java.


import javafx.application.Application; 
import javafx.scene.Group; 
import javafx.scene.PerspectiveCamera; 
import javafx.scene.Scene;  
import javafx.scene.shape.Box; 
import javafx.scene.shape.DrawMode; 
import javafx.stage.Stage; 
         
public class BoxDrawMode extends Application { 
   @Override 
   public void start(Stage stage) { 
      //Drawing a Box 
      Box box1 = new Box(); 
      
      //Setting the properties of the Box 
      box1.setWidth(100.0); 
      box1.setHeight(100.0);   
      box1.setDepth(100.0); 
      
      //Setting the position of the box 
      box1.setTranslateX(200); 
      box1.setTranslateY(150); 
      box1.setTranslateZ(0);
      
      //Setting the drawing mode of the box 
      box1.setDrawMode(DrawMode.LINE); 
       
      //Drawing a Box 
      Box box2 = new Box(); 
      
      //Setting the properties of the Box 
      box2.setWidth(100.0); 
      box2.setHeight(100.0);   
      box2.setDepth(100.0); 
      
      //Setting the position of the box 
      box2.setTranslateX(450); //450 
      box2.setTranslateY(150);//150 
      box2.setTranslateZ(300); 
  
      //Setting the drawing mode of the box 
      box2.setDrawMode(DrawMode.FILL);     
         
      //Creating a Group object   
      Group root = new Group(box1, box2); 
         
      //Creating a scene object 
      Scene scene = new Scene(root, 600, 300); 
       
      //Setting camera 
      PerspectiveCamera camera = new PerspectiveCamera(false); 
      camera.setTranslateX(0); 
      camera.setTranslateY(0); 
      camera.setTranslateZ(0); 
      scene.setCamera(camera);  
      
      //Setting title to the Stage 
      stage.setTitle("Drawing a Box"); 
         
      //Adding scene to the stage 
      stage.setScene(scene);
      
      //Displaying the contents of the stage 
      stage.show(); 
   }      
   public static void main(String args[]){ 
      launch(args); 
   } 
}

使用以下命令从命令提示符编译并执行保存的 java 文件。


javac BoxDrawMode.java 
java BoxDrawMode

执行时，上述程序生成一个 JavaFX 窗口，显示两个绘制模式值分别为 LINE 和 FILL 的框，如下所示 -

材料

剔除面属性的类型为 Material它用于选择 3D 形状的材料表面。您可以使用方法设置 3D 形状的材质setCullFace() 如下 -


cylinder.setMaterial(material);

如上所述，对于此方法，您需要传递一个 Material 类型的对象。这PhongMaterial 包的类别 javafx.scene.paint是此类的子类，并提供 7 个表示 Phong 着色材质的属性。您可以使用这些属性的 setter 方法将所有这些类型的材料应用于 3D 形状的表面。

以下是 JavaFX 中可用的材料类型 -

bumpMap - 这表示存储为 RGB 图像的法线贴图。
diffuseMap - 这代表一个漫反射贴图。
selfIlluminationMap - 这表示此 PhongMaterial 的自发光贴图。
specularMap - 这表示此 PhongMaterial 的高光贴图。
diffuseColor - 这表示此 PhongMaterial 的漫反射颜色。
specularColor - 这表示此 PhongMaterial 的镜面颜色。
specularPower - 这表示此 PhongMaterial 的镜面反射能力。

默认情况下，3维形状的材质是漫反射颜色为浅灰色的PhongMaterial。

例子

以下是在圆柱体上显示各种材料的示例。将此代码保存在名称为的文件中CylinderMaterials.java.


import javafx.application.Application; 
import javafx.scene.Group; 
import javafx.scene.PerspectiveCamera; 
import javafx.scene.Scene; 
import javafx.scene.image.Image; 
import javafx.scene.paint.Color; 
import javafx.scene.paint.PhongMaterial; 
import javafx.scene.shape.Cylinder; 
import javafx.stage.Stage;
public class CylinderMaterials extends Application {  
   @Override 
   public void start(Stage stage) { 
      //Drawing Cylinder1 
      Cylinder cylinder1 = new Cylinder();         
   
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder1.setHeight(130.0f); 
      cylinder1.setRadius(30.0f);   
     
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder1.setTranslateX(100); 
      cylinder1.setTranslateY(75); 
        
      //Preparing the phong material of type bump map  
      PhongMaterial material1 = new PhongMaterial();  
      material1.setBumpMap(new Image
         ("http://www.cainiaoya.com/images/tplogo.gif"));
      
      //Setting the bump map material to Cylinder1 
      cylinder1.setMaterial(material1);    
       
      //Drawing Cylinder2 
      Cylinder cylinder2 = new Cylinder();         
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder2.setHeight(130.0f); 
      cylinder2.setRadius(30.0f);   
      
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder2.setTranslateX(200); 
      cylinder2.setTranslateY(75); 
       
      //Preparing the phong material of type diffuse map 
      PhongMaterial material2 = new PhongMaterial();
      material2.setDiffuseMap(new Image
         ("http://www.cainiaoya.com/images/tp-logo.gif"));
      
      //Setting the diffuse map material to Cylinder2 
      cylinder2.setMaterial(material2);         
       
      //Drawing Cylinder3 
      Cylinder cylinder3 = new Cylinder();         
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder3.setHeight(130.0f); 
      cylinder3.setRadius(30.0f);   
  
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder3.setTranslateX(300); 
      cylinder3.setTranslateY(75); 
       
      //Preparing the phong material of type Self Illumination Map 
      PhongMaterial material3 = new PhongMaterial();  
      material3.setSelfIlluminationMap(new Image
         ("http://www.cainiaoya.com/images/tp-logo.gif"));
      
      //Setting the Self Illumination Map material to Cylinder3 
      cylinder3.setMaterial(material3);  
       
      //Drawing Cylinder4 
      Cylinder cylinder4 = new Cylinder();         
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder4.setHeight(130.0f); 
      cylinder4.setRadius(30.0f);   
      
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder4.setTranslateX(400); 
      cylinder4.setTranslateY(75); 
       
      //Preparing the phong material of type Specular Map  
      PhongMaterial material4 = new PhongMaterial();  
      material4.setSpecularMap(new Image
         ("http://www.cainiaoya.com/images/tp-logo.gif"));
      
      //Setting the Specular Map material to Cylinder4 
      cylinder4.setMaterial(material4);  
       
      //Drawing Cylinder5 
      Cylinder cylinder5 = new Cylinder();         
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder5.setHeight(130.0f); 
      cylinder5.setRadius(30.0f);   
      
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder5.setTranslateX(100); 
      cylinder5.setTranslateY(300); 
       
      //Preparing the phong material of type diffuse color 
      PhongMaterial material5 = new PhongMaterial();  
      material5.setDiffuseColor(Color.BLANCHEDALMOND); 
      
      //Setting the diffuse color material to Cylinder5 
      cylinder5.setMaterial(material5);   
       
      //Drawing Cylinder6  
      Cylinder cylinder6 = new Cylinder();         
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder6.setHeight(130.0f); 
      cylinder6.setRadius(30.0f);   
      
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder6.setTranslateX(200); 
      cylinder6.setTranslateY(300); 
       
      //Preparing the phong material of type specular color 
      PhongMaterial material6 = new PhongMaterial();  
      
      //setting the specular color map to the material 
      material6.setSpecularColor(Color.BLANCHEDALMOND); 
      
      //Setting the specular color material to Cylinder6 
      cylinder6.setMaterial(material6);    
       
      //Drawing Cylinder7 
      Cylinder cylinder7 = new Cylinder();
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder7.setHeight(130.0f); 
      cylinder7.setRadius(30.0f);   
      
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder7.setTranslateX(300); 
      cylinder7.setTranslateY(300); 
       
      //Preparing the phong material of type Specular Power 
      PhongMaterial material7 = new PhongMaterial();  
      material7.setSpecularPower(0.1); 
      
      //Setting the Specular Power material to the Cylinder 
      cylinder7.setMaterial(material7);         
      
      //Creating a Group object  
      Group root = new Group(cylinder1 ,cylinder2, cylinder3, 
      cylinder4, cylinder5, cylinder6, cylinder7); 
          
      //Creating a scene object 
      Scene scene = new Scene(root, 600, 400); 
       
      //Setting camera 
      PerspectiveCamera camera = new PerspectiveCamera(false); 
      camera.setTranslateX(0); 
      camera.setTranslateY(0); 
      camera.setTranslateZ(-10); 
      scene.setCamera(camera); 
       
      //Setting title to the Stage 
      stage.setTitle("Drawing a cylinder"); 
         
      //Adding scene to the stage 
      stage.setScene(scene); 
         
      //Displaying the contents of the stage 
      stage.show(); 
   }      
   public static void main(String args[]){ 
      launch(args); 
   } 
}