java - java中的3D运动图

Question

我正在开展一个研究项目，该项目涉及在 java 中可视化 3D 位置坐标 (x,y,z) 以及其他特征(例如点的大小)。

如果位置是二维的，谷歌动态图就完美了。然而，它是 3D 的，因为我正在可视化(随着时间的推移)3 维空间中的运动。

我已经研究这个问题很长一段时间了，我确实发现我可能可以在 java3D 中做到这一点，但是该库似乎已经过时了，我不确定它是否可以处理平滑的动画(假设我有坐标)时间上的每个时刻而不是路径)。对于此任务来说，与 openGL (JOGL) 的连接似乎非常复杂。而且我不确定处理可以处理它。

是否有一种直接的方法可以在 java3D 动画中使用 3D 坐标对球体进行动画处理？同时改变它们的周长？我读了很多教程，但没有什么完全可以做到这一点。或者我是否以错误的方式处理这个问题，是否有某种我可以使用的数学/几何库？

这是我想要实现的目标的示例:

Second 0:
- sphere at (0,0,1): (relative) size 1, colour green
- sphere at (1,1,1): size 2, colour green

Second 1: 
- sphere at (0,2,2): size 3, colour green
- sphere at (4,4,1): size 4, colour red
- sphere at (1,2,1): size 1, colour green

Second 2: 
- sphere at (1,0,1): size 2, colour red

有或没有平滑过渡。我不知道如何开始使用 JOGL 或是否可能。

Answer 1

我从未使用过 Java3D，但我了解 Jogl。

正如我已经提到的，您所描述的是 OpenGL 中的一项非常简单的任务。

基本上，您需要的是这样的伪代码:

loadData();

for(each spehere) {
    updatePositionAndScale(time);
    render();
}

您首先加载单个球体几何体的三角形顶点。鉴于增量半径看起来相当小，您可能只想加载一个球体，否则您可以根据几何形状的丰富性加载多个球体。我的意思本质上是类似的

无论如何，由于球体的数量非常少(现代 GPU 可以轻松处理数百个三角形)，您可能需要使用单个高细节球体。

然后，您循环遍历球体，并在每个时间点内计算第 i 个球体的当前过渡位置和比例。如果您需要线性的东西，您可以通过简单的插值来完成此操作。 所有这些参数，位置和缩放，都会影响所谓的模型矩阵，它将模型空间(三角形首先存在的空间)的几何图形转换为世界空间。 对于每个球体，您将更新这些参数，然后渲染它。

现在我们来谈谈后果^^

学习OpenGL需要你投入一些时间。这确实很难估计，因为一切都取决于你开始的知识水平和你想要达到的知识水平。 如果你想让它尽可能小，那就是让它尽可能简单，我想说这不会是一个特别复杂的任务(最后的名言)。 您可能会在几天内完成，这也取决于您的数学技能。 您将学习着色器的基础知识、它们如何读取数据以及它们如何工作、OpenGL 中的转换和(简单)光照。

假设球体的数量也非常少，您可以完全在 java 中完成此操作，无需使用任何加速(例如 OpenGL)，从而避免一些痛苦的日子。 但由于您已经在研究 Java3D 和 Jogl，我只是想告诉您，您想要实现的目标非常简单(当然，如果您已经了解 OpenGL)。

因此，缺点是您必须花几天(几周？)时间学习新 API(例如 OpenGL)的基础知识，然后才能达到您想要的效果。 相反，优点是，您将学到新的东西(这总是好的)，您将获得硬件加速，这意味着您可以使用所有这些功能，通过使用照明效果使这些球体变得非常详细且美观。 如果你想快速浏览一下，这多么简单Hello Triangle看起来像