TÓPICOS DE INFORMÁTICA AVANÇADA IIProcesso de Desenvolvimento de Ambientes VirtuaisJava3DProf. Régis Albuquerque

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CRIAÇÃO DE AMBIENTES VIRTUAIS

Para criar um mundo virtual interativo, é necessário modelar um ambiente composto por múltiplos objetos e habilitá-los com características virtuais.

A maioria dos sistemas de construção de mundos virtuais compartilha alguns conceitos básicos e permitem aos desenvolvedores criar simulações bastante realistas.

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JAVA3D

•Java 3D é uma API 2D e 3D para a linguagem Java baseada em grafos de cena.•Foi construída tendo como base o OpenGL.•o Java 3D tem a preocupação de possibilitar a utilização de conceitos da POO, como o Polimorfismo, para a criação da aplicações em ambientes tridimensionais.•O grafo de cena é estruturado como uma árvore contendo vários elementos que ditam o modo como a cena será construída e exibida, além de comportamentos que poderão ser observados ao longo do tempo (como animações, respostas a interação do usuário, colisões, etc).

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JAVA3D - INTRODUÇÃO

JAVA: Linguagem de programação Orientada a objetos Independente de arquitetura

(multiplataforma) Portável Robusta Segura Interpretada Etc...

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JAVA3D - INTRODUÇÃOJAVA Compilada e interpretada O compilador transforma o programa em

bytecodes (instruções de máquina compreendidas pela Java Virtual Machine)

O interpretador transforma os bytecodes em linguagem de máquina

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JAVA3D - INTRODUÇÃO

Plataforma Ambiente onde um programa é executado,

incluindo software e hardware Como plataforma, Java possui dois

componentes JVM (Java Virtual Machine - interpretador Java -

runtime Java) API (Java Application Programming Interface)

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JAVA3D - INTRODUÇÃO

Java Media Framework API Suporta tecnologias gráficas e multimídia

Áudio Vídeo 2D Animação 3D

Um dos componentes da API Java Standard Extension é Java 3D

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JAVA3D - INTRODUÇÃO

O que é a API Java 3D? Hierarquia de classes Java Interface para o desenvolvimento de sistemas

gráficos tridimensionais Construtores de alto nível Criação e manipulação de objetos geométricos,

especificados em um universo “virtual” Grande flexibilidade para criar universos virtuais Representação de cenas: “grafo de cena” Detalhes de rendering gerenciados

automaticamente

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JAVA3D - INTRODUÇÃO

Programa Java 3D Cria objetos Java 3D e posiciona-os em um grafo

de cena Grafo de cena

Combinação de objetos 3D em uma estrutura de árvore

Especifica o conteúdo do universo virtual e como este é visualizado

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JAVA3D - INTRODUÇÃO

Programas Java 3D podem ser escritos como Aplicação Applet

Suporte para Java 3D nos navegadores está disponível através de um plugin que pode ser

obtido no site da Sun (java.sun.com) Ou ambas

Classe MainFrame

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JAVA3D - HISTÓRICO

Idéia Construir uma API que fosse independente de

plataforma “Prima” de VRML

Alguns componentes familiares Muitos componentes novos

1998

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JAVA3D - HISTÓRICO Especificação da API Java 3D

Intel, Silicon Graphics, Apple e Sun Microsystems Sun colocou a sua implementação para

download

Java 3D Baseada em OpenGL e Direct3D (depende da

plataforma na qual o programa é executado)

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JAVA3D – APLICAÇÕES

Exemplos de aplicações onde Java 3D é usado Desenvolvimento de jogos Comércio eletrônico

Visualização 3D dos produtos Loja virtual

Representação 3D Interação

Visualização de dados Elaboração de interfaces

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JAVA3D – GRAFO DE CENA

Uma aplicação Java 3D é projetada a partir de um grafo de cena

Grafo de cena: Possibilita a criação de um universo virtual Simples de construir

Não é necessário ter experiência em programação 3D Contém obejtos gráficos

Geometria, luz, som, entre outros

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JAVA3D – EXEMPLO DE UM GRAFO DE CENA

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GRAFO DE CENA - DENIFIÇÃO Consiste em objetos 3D (nodes) organizados em

uma estrutura do tipo árvore, composta de: Nodos (ou vértices): instâncias das classes Java

3D Arcos (ou arestas): relacionamento entre as

instâncias. Relacionamentos:

Pai-Filho Nodo do tipo grupo (pode ter um ou mais filhos, mas

apenas um pai) Nodo do tipo folha (não pode ter filhos e tem apenas um

pai) Referência

Associa um objeto com o grafo de cena

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GRAFO DE CENAEXEMPLO CONCRETO(PROJETO DE UM ESCRITÓRIO)

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PRIMEIRO PROGRAMA JAVA3D Passos para a criação do grafo de cena

Criar um objeto GraphicsConfiguration Criar um objeto Canvas3D Construir e compilar pelo menos um subgrafo de

conteúdo Criar um objeto SimpleUniverse, que referencie o

objeto Canvas3D criado e automaticamente cria os objetos VirtualUniverse e Locale,e contrói o subgrafo de visualização

Inserir o sub-grafo de conteúdo no universo virtual

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OLÁUNIVERSO – BILIOTECAS

import java.applet.Applet; import java.awt.BorderLayout; import java.awt.GraphicsConfiguration; import

com.sun.j3d.utils.applet.MainFrame; import

com.sun.j3d.utils.geometry.ColorCube; import com.sun.j3d.utils.universe.*; import javax.media.j3d.*; import javax.vecmath.*;

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OLAUNIVERSO – CORPO DA CLASSEpublic class OlaUniverso extends Applet { public BranchGroup criaGrafoCena() {

... }

public OlaUniverso() { ... } public static void main(String[] args) { new MainFrame(new OlaUniverso(), 256,256);

}}

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OLAUNIVERSO – CRIAGRAFOCENA() public BranchGroup criaGrafoCena(){

BranchGroup objRoot = new BranchGroup();

Transform3D rotateY = new Transform3D();rotateY.rotY(.6);

TransformGroup objTrans = new TransformGroup(rotateY);

objRoot.addChild(objTrans);

objTrans.addChild(new ColorCube(0.4));

objRoot.compile();

return objRoot;}

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OLAUNIVERSO – OLAUNIVERSO() public OlaUniverso(){

setLayout(new BorderLayout());

GraphicsConfiguration config = SimpleUniverse.getPreferredConfiguration();

Canvas3D c = new Canvas3D(config);

add("Center", c);

SimpleUniverse u = new SimpleUniverse(c);BranchGroup scene = criaGrafoCena();

u.getViewingPlatform().setNominalViewingTransform();

u.addBranchGraph(scene);}

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EXECUÇÃO - OLAUNIVERSO

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SIMPLEUNIVERSE Uma das classes mais importantes é a

SimpleUniverse; É responsável pela configuração de um

ambiente mínimo para executar um programa Java 3D;

Fornece as funcionalidades necessárias para a maioria das aplicações.

Quando uma instância de SimpleUniverse é criada automaticamente são criados todos os objetos necessários para o sub-grafo de visualização, tais como Locale, ViewingPlatform e Viewer.

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GRAPHICSCONFIGURATION GraphicsConfiguration é uma classe que

faz parte do pacote awt É responsável pela descrição das

características do dispositivo gráfico (impressora ou monitor).

Sua estrutura varia de plataforma para plataforma fornecendo, por exemplo, a resolução do dispositivo.

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CANVAS3D A classe Canvas3D fornece o canvas ou seja,

uma área de desenho, onde é realizada a visualização 3D.

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BRANCHGROUP A classe BranchGroup serve como ponteiro

para a raiz de um sub-grafo de cena; Instâncias desta classe são os únicos objetos

que podem ser inseridos em Locale. Um sub-grafo de cena que tem um

BranchGroup como raiz pode ser considerado como uma compile unit.

Pode ser compilado, inserido em um universo virtual (associando-o com Locale) e desassociado deste universo em tempo de execução.

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TRANSFORM3D E TRANSFORMGROUP As transformações geométricas de escala,

rotação e translação, são especificadas através de uma instância de Transform3D

Uma instância de Transform3D representa uma matriz 4x4 de números reais (float).

Objetos da classe TransformGroup, por sua vez, especificam uma transformação, através de um objeto Transform3D, que será aplicada a todos os seus filhos.

Ao serem aplicadas as transformações, deve-se considerar que os efeitos num grafo de cena são cumulativos.

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BOUNDINGSPHERE A classe BoundingSphere define uma região

(ou volume) limitada por uma esfera que é especificada a partir de um ponto central e um raio.

A esfera é associada com o limite para o objeto RotatorInterpolator, que é usado para fazer a animação do cubo.

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EXERCÍCIO Criação de Grafo de Cena do Ambiente

Virtual Idealizado.