基于Java3D的坦克游戲的設計和實現

摘要：探討和分析了Java3D技術，設計和實現了一個基于Java3D的坦克游戲。實驗證明該游戲具有良好的交互性和視覺效果。

關鍵詞：三維視覺；Java3D；坦克游戲；交互性；視覺效果

0、引 言

近幾年來，3D硬件繪圖技術的突破，使得實時描繪的畫面越來越精致，3D游戲更多元化，更逼近真實世界，因此在游戲產業中，3D游戲已經逐漸取代2D游戲而成為游戲市場的主流，即使是網絡游戲，也慢慢趨向3D化。雖然開發3D游戲存在著諸如技術更新快、程序人員與美工的配合要求高、各廠商所生產的3D硬件規格和特性不同、失敗率高等問題，但不可否認，3D游戲己是大勢所趨。目前Java3D在游戲開發領域已經占到了重要的地位，可應用在三維動畫、三維游戲、機械CAD等多個領域，在許多情況下已成為游戲開發者的首選。Java3D也是目前在Interact上實現三維動畫的主要手段之一。

Java3D是建立在Java2基礎之上的，Java語言的簡單性使Java3D的推廣有了可能。Java3D給我們編寫三維應用程序提供了一個非常完善的API，它可以幫助我們生成簡單或復雜的形體。因此，利用Java3D設計一個具有互動性的坦克射擊游戲，對于三維技術的探索和研究，具有實際意義。

1、Java3D介紹

Java3D是由SUN公司在1998年年底正式推出的交互式三維圖形應用編程接口。它的思想來源于現存的各種圖形API及多種新技術，它包含了實現三維交互真實感圖形的基本類和接口，用于實現三維動畫的生成及多媒體程序和交互程序的編寫，是Java語言在三維領域的擴展。利用Java3D提供的API，可以編寫出基于網頁的三維動畫、各種計算機輔助教學軟件和三維游戲等等。Java3D的這種體系結構既可以使其開發的程序“到處運行”，又使其能充分利用系統的三維特性。

Java3D的數據結構采用Scene Graphs Structure，這種靈活的樹狀結構與顯示列表多少有些相似之處，但更具有健壯性。Java3D的場景圖由Java3D在計算機上顯示出三維效果，顯示內存不斷接受JavaSD運行的最新結果并直接顯示出來，從而產生三維動畫效果。

2、系統的設計與分析

2.1基本形體的生成

Java3D編程過程中，三維形體是重要的處理對象。可以用兩種方式生成Java3D所需要的三維形體：一是利用Java3D提供的用于編寫點、線、面的類生成點、線、面對象；二是通過調用外部其他格式的三維圖形文件，生成復雜的三維形體對象。

(1)面的生成

Java3D的點、線、面時，需要給出頂點坐標數組、頂點坐標對應的顏色數組等內容。輸入這些內容需要用到GeometryArray提供的多個方法，因為所有的點、線、面類都是GeometryArray的子類或孫類，因而都繼承了它所有的方法。Java3D程序中的面有多個屬性，可通過PolygonAttributes對象設定具體的屬性。

Java3D可以通過變換生成三角形和四邊形的面，Tiangle為三角形面，Quad為四邊形面。

(2)形體組合編程

Java3D應用程序中，一般都擁有多個三維形體，需要對其進行合理的組合，這樣才能對指定的形體進行幾何變換，對指定的形體進行某種操作，生成所需要的交互式三維應用程序或三維動畫。

Java3D為此提供了多個用于形體組合的對象。組合各種對象所用的是Group及其子孫類。

Java3D場景圖的底部為Virtual Universe。每一個場景圖只能有一個VirtuaUniverse，上面為Locale。

Group類型對象只能有一個父類，對于BranchGroup對象來說是Locale。而其他的Group類型的對象，則可以將其他Group類型的對象做為父類。如TransformGroup對象可以將Group對象做為父類，也可以將另一個TransformGroup對象做為父類。Group類型的對象可以有任意多的子類。

2.2鍵盤輸入控制

Java通過一系列的監聽器(listener)方法提供一種與用戶交互的方式。向Java輸入想要監聽鍵盤輸入事件的指令，Java會把鍵盤事件發送給監聽器方法，此時，可以檢查按碼來判斷是哪個鍵被按下或者釋放。Java通知程序某一個按鍵被按下的方法是通過程序所使用的接口實現的。

KeyListener接口監聽鍵盤事件，并且把事件發送給程序中所實現的回調方法(callback method)。這些方法叫做keyPressed、keyRelesed和keyTyped，他們都只有一個名為KeyEvent的參數。

編寫一個使用KeyListener的程序時，需要使用implements關鍵字來修改程序的類定義：

pubHc class KeyboardTest extends Applet implementsKeyListener。

2.3實體元素的碰撞檢測

本游戲中有坦克與坦克之間的碰撞檢測，坦克與障礙物之間的碰撞檢測，炮彈與坦克之間的碰撞檢測，炮彈與障礙物之間的碰撞檢測。

當坦克碰到障礙物或其他坦克時將不能再繼續往前移動；當炮彈打中障礙物時炮彈爆炸，障礙物不損；當主體坦克炮彈打中敵對坦克時，敵對坦克爆炸且ENEMY數量減少1格；當敵對坦克炮彈打中主體坦克時，主體坦克ENERGY減少1格。

當主體坦克發出子彈打中敵對坦克或障礙物，發生碰撞沖突時，播放聲音效果co1lide.au。其主要代碼為：

fCollldeSnd＝getAudioClip(getCodeBase()，〝collide.au〞)：

若打中的是敵對坦克，敵對坦克發生爆炸，還會播放聲音效果explode.au。其主要代碼為：

fExplodeSnd＝getAudioClip(getCodeBase()，〝explode.au〞)：

當主體坦克與敵對坦克或障礙物發生碰撞沖突時，播放聲音效果veollide.au。其主要代碼為：

fViewerCollisionSnd＝getAudioClip(getCodeBase()，〝vcollide.au〞)：

3、結束語

本文結合了Java3D的特點，利用Java3D設計了一個坦克射擊游戲，對Java3D的系統結構和開發本游戲所涉及到的關鍵技術作了詳細的介紹，確定了游戲需要實現的總體功能，論述了實現方法。該游戲的設計方案可供3D游戲的開發者參考。

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