为基于J2ME的手机开发移动3D游戏

一、简述

　　既然现在你已对3D API比较熟悉并了解了3D图形是如何加入到移动Java应用程序中的。下面将继续告诉你怎样使用3D造型软件以使编码和设计更为简单。

　　如今，3D图形几乎是任何一部游戏的关键部分，甚至一些应用程序也通过用3D形式来描述信息而获得了成功。如前文中所述，以立即模式和手工编码建立所有的3D对象的方式进行开发速度很慢且很复杂。应用程序中多边形的所有角点必须在数组中独立编码。在JSR 184中，这称为立即模式。

　　另外一种更高级的模式称为保留模式，它允许设计者使用诸如3D Max Studio等3D建模软件来设计场景图，然后把它们应用在程序中。

　　二、3D编辑器

　　现在，最流行的商业动画制作软件应是3D Studio Max，它支持输出模型或场景图到M3G格式（JSR 184中指定的文件格式）。该文件格式是专门制订的，以适用于移动设备的特有需要。然而，3D Studio Max非常昂贵，即使它是一个很好的工具，也可能并不适合于任何一个人。
Superscape公司有他自己的Swerve产品家族（Swerve Studio，Swerve Client，Swerve Content），以帮助软件开发者来开发基于3D Java的本机应用程序。遗憾的是，Swerve Studio仅适于有限数目的对Superscape非常熟悉的开发者。

　　还有一个自由工具可以选择使用：Blender。Blender是一个开源的3D造型工具，其实它的功能相当强大。你可以用Blender来进行任何3D设计-从简单的造型到完整的动画制作。尽管现在还没有输出工具来输出Blender模型到M3G文件中，但是可能很快就出现一些可用的工具（因为Blender是开源的）。

　　三、建模

　　如何在MIDP应用程序中使用M3G 文件呢？首先，你需要一个已有某种3D模型的M3G文件。你可以用Google引擎快速查找一下，也可以使用和WirelessToolkit 2.2（在Demo3D 文件夹下）开发包一起发布的现成文件。在本文中，我们将对Sun的Pogoroo例程(编者注：Sun开发工具包自带例程)作深度修改（简化）。我们不让它动起来或者做任何奇特的事情，而仅仅在屏幕上展示各个对象。

　　四、加载World

　　首先，要从M3D文件中加载World。在pogoroo.m3g文件中，你会看到一只袋鼠在一根弹簧单高跷杆上跳跃，其身边是一片绿茵。下面的列表1调用了加载器类的方法load()。

　　列表1. 加载

try {
　//从M3D文件中加载World
　myWorld = (World)Loader.load("/pogoroo.m3g")[0];
　getObjects();
　setupAspectRatio();
}
catch(Exception e) {
　e.printStackTrace();
}

　　五、从3D世界中取得对象

　　3D世界已经被加载，现在你必须从中取得各个对象（见列表2）。这里，3D世界中有四个对象，其中之一是有关动画（袋鼠在单脚跳）的信息。你可以使用World的find()方法来取得这些对象。

　　列表2. 从3D World中取得对象

try {
　tRoo = (Group) myWorld.find(POGOROO);
　tCams = (Group) myWorld.find(CAMERA);
　acRoo = (Group) myWorld.find(TRANSFORM);
　animRoo = (AnimationController) myWorld.find(ROO);
　//取得动画的长度
　AnimationTrack track = acRoo.getAnimationTrack(0);
　animLength = 1000; // 缺省长度为1秒
　if (track != null) {
　　KeyframeSequence ks = track.getKeyframeSequence();
　　if (ks != null) animLength = ks.getDuration();
　}

}
catch(Exception e) {
　e.printStackTrace();
}

　　六、设置窗口宽高比例

　　你必须设置窗口的宽高比例以使对象能够正确着色。列表3中的代码是未改动的-基本上同Sun的例子一样。首先，检查画布的宽度和高度，然后根据相机的类型来计算宽高比例。

　　列表3. 设置宽高比例

void setupAspectRatio() {
　viewport_x = 0;
　viewport_y = 0;
　viewport_width = myCanvas.getWidth();
　viewport_height = myCanvas.getHeight();
　Camera cam = myWorld.getActiveCamera();
　float[] params = new float[4];
　int type = cam.getProjection(params);
　if(type != Camera.GENERIC) {
　　//计算窗口的宽高比
　　float waspect=viewport_width/viewport_height;
　　if (waspect<params[1]) {
　　　float height = viewport_width/params[1];
　　　viewport_height=(int)height;
　　　viewport_y=(myCanvas.getHeight()-viewport_height)/2;
　　}
　　else {
　　　float width = viewport_height*params[1];
　　　viewport_width=(int)width;
　　　viewport_x=(myCanvas.getWidth()-viewport_width)/2;
　　}
　}
}

　　七、刷新视图

　　为了刷新视图，你可以用TimerTask来调用画布的repaint()方法。另一种方法是直接使用线程，然后创建ExampleCanvas（画布类的名字）来实现Runnable接口。

　　列表4.　刷新视图

private class RefreshTask extends TimerTask
{
　public void run(){
　　if(myCanvas != null && myGraphics3D != null && myWorld != null) {
　　　int startTime = (int)System.currentTimeMillis();
　　　int validity = myWorld.animate(startTime);
　　　myCanvas.repaint(viewport_x, viewport_y, viewport_width, viewport_height);
　　}
　}
}

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　　八、完整的例程代码分析

　　在列表5中，你会看到应用程序的完整代码。虽然长些，但是比Sun的例子要简单许多。你可以通过给应用程序添加上一些动作和逻辑来练习你的MIDP技能。

　　列表5. 完整的例程代码

package com.kontio;

import javax.microedition.midlet.*;
import javax.microedition.lcdui.*;
import java.lang.IllegalArgumentException;
import java.io.*;
import java.util.*;
import javax.microedition.m3g.*;

public class Example3D extends MIDlet implements CommandListener{
　//我们在场景中使用的对象的UserID
　static final int POGOROO = 554921620;
　static final int CAMERA = 769302310;
　static final int TRANSFORM = 347178853;
　static final int ROO = 418071423;
　
　private Display myDisplay = null;
　private ExampleCanvas myCanvas = null;

　private Timer myRefreshTimer = new Timer();
　private TimerTask myRefreshTask = null;

　private Command exitCommand = new Command("Exit", Command.ITEM, 1);

　Graphics3D myGraphics3D = Graphics3D.getInstance();
　World myWorld = null;

　private AnimationController animRoo = null;
　private Group tRoo = null;
　private Group tCams = null;
　private Group acRoo = null;

　private int animLength = 0;

　int viewport_x;
　int viewport_y;
　int viewport_width;
　int viewport_height;

　public Example3D(){
　　super();
　　myDisplay = Display.getDisplay(this);
　　myCanvas = new ExampleCanvas(this);
　　myCanvas.setCommandListener(this);
　　myCanvas.addCommand(exitCommand);
　}

　public void startApp() throws MIDletStateChangeException{
　　myDisplay.setCurrent(myCanvas);

　　try{
　　　// 从文件中加载World
　　　myWorld = (World)Loader.load("/pogoroo.m3g")[0];
　　　getObjects();
　　　setupAspectRatio();
　　}
　　catch(Exception e){
　　　e.printStackTrace();
　　}

　　myRefreshTask = new RefreshTask();

　　// 调度一个重要执行的计时器以显示出帧速率20fps.
　　myRefreshTimer.schedule(myRefreshTask, 0, 50);
　}

　void setupAspectRatio(){
　　viewport_x = 0;
　　viewport_y = 0;
　　viewport_width = myCanvas.getWidth();
　　viewport_height = myCanvas.getHeight();

　　Camera cam = myWorld.getActiveCamera();

　　float[] params = new float[4];
　　int type = cam.getProjection(params);
　　if(type != Camera.GENERIC){
　　　//计算窗口的宽高比例
　　　float waspect=viewport_width/viewport_height;

　　　if (waspect<params[1]){
　　　　float height = viewport_width/params[1];
　　　　viewport_height=(int)height;
　　　　viewport_y=(myCanvas.getHeight()-viewport_height)/2;
　　　}
　　　else{
　　　　float width = viewport_height*params[1];
　　　　viewport_width=(int)width;
　　　　viewport_x=(myCanvas.getWidth()-viewport_width)/2;
　　　}
　　}
　}

　public void getObjects(){
　　try{
　　　tRoo = (Group) myWorld.find(POGOROO);
　　　tCams = (Group) myWorld.find(CAMERA);
　　　acRoo = (Group) myWorld.find(TRANSFORM);
　　　animRoo = (AnimationController) myWorld.find(ROO);

　　　//取得动画的长度
　　　AnimationTrack track = acRoo.getAnimationTrack(0);
　　　animLength = 1000; // 缺省的长度，1秒
　　　if (track != null){
　　　　KeyframeSequence ks = track.getKeyframeSequence();
　　　　if (ks != null)
　　　　　animLength = ks.getDuration();
　　　}

　　}
　　catch(Exception e){
　　　e.printStackTrace();
　　}
　}

　public void pauseApp(){}

　public void destroyApp(boolean unconditional) throws MIDletStateChangeException{
　　myRefreshTimer.cancel();
　　myRefreshTimer = null;
　　myRefreshTask = null;
　}

　public void paint(Graphics g){
　　if(g.getClipWidth() != viewport_width ||
　　　g.getClipHeight() != viewport_height ||
　　　g.getClipX() != viewport_x ||
　　　g.getClipY() != viewport_y){
　　g.setColor(0x00);
　　g.fillRect(0, 0, myCanvas.getWidth(), myCanvas.getHeight());
　}

　if ((myGraphics3D != null) && (myWorld != null)){
　　myGraphics3D.bindTarget(g);
　　myGraphics3D.setViewport(viewport_x, viewport_y,
　　viewport_width, viewport_height);
　　myGraphics3D.render(myWorld);
　　myGraphics3D.releaseTarget();
　}
}

public void commandAction(Command cmd, Displayable disp)
{
　if (cmd == exitCommand){
　　try{
　　　destroyApp(false);
　　　notifyDestroyed();
　　}
　　catch(Exception e){
　　　e.printStackTrace();
　　}
　}
}

private class RefreshTask extends TimerTask{
　public void run(){
　　if(myCanvas !=null && myGraphics3D != null && myWorld != null{
　　　int startTime = (int)System.currentTimeMillis();
　　　int validity = myWorld.animate(startTime);
　　　myCanvas.repaint(viewport_x, viewport_y, viewport_width, viewport_height);
　　}
　}
}

class ExampleCanvas extends Canvas{
　Example3D myRooMIDlet;
　int i = 0;

　ExampleCanvas(Example3D Testlet) { myRooMIDlet = Testlet; }
　void init() { }

　void destroy() { }

　protected void paint(Graphics g) { myRooMIDlet.paint(g); }
　protected void keyPressed(int i) { }
　protected void keyReleased(int i) { }
　protected void keyRepeated(int i) { }
　protected void pointerDragged(int x, int y) { }
　protected void pointerPressed(int x, int y) { }
　protected void pointerReleased(int x, int y) { }
}
}

　　九、运行在模拟器中的例程

　　图1展示了例程在WTK模拟器中运行的结果。图中的袋鼠和田地看上去棒极了。如果设计者选择对其中任何对象改变一下的话，可以用the3D工具来完成，而在例程MIDlet中不需要作任何变化。

图1 例程在模拟器中运行的结果

　　十、结论

　　现在，你又看到一种使用JSR 184（也称移动3D API）的更高级的方式来创建3D应用程序。在保留模式下，设计者可以使用现有的3D建模工具来创建3D世界和其中的对象，然后把这些模型输出到M3G文件中。之后，应用程序只需装入该模型并在屏幕上绘制3D世界的视图即可。