JME 3 入门教程 2 – Hello Node

原文链接：http://jmonkeyengine.org/wiki/doku.php/jme3:beginner:hello_node

制作3D游戏时，一开始就得创建好场景和一些对象。把这些对象(玩家、障碍物等)放置在场景当中，移动、放缩、上色，然后加上动画。

本节教程我们将看到一个简单的3D场景。你将会了解到，3D世界是以场景图（scene graph）来描绘的，以及为何rootNode如此重要。你还将学会创建简单的对象，对其进行变换——移动、放缩、旋转。你还将理解场景图中两种类型的Spatial，Node和Geometry。如果你想直观地了解有关场景图的基础知识，请看Scene Graph for Dummies（为小鸟们准备的场景图课程）。

【注：鄙人认为Spatial可译为“空间元”，Node可译为“结点”，Geometry可译为“几何体”】

样例代码

package jme3test.helloworld;

import com.jme3.app.SimpleApplication;
import com.jme3.material.Material;
import com.jme3.math.Vector3f;
import com.jme3.scene.Geometry;
import com.jme3.scene.shape.Box;
import com.jme3.math.ColorRGBA;
import com.jme3.math.FastMath;
import com.jme3.math.Matrix3f;
import com.jme3.scene.Node;

/** Sample 2 - How to use nodes as handles to manipulate objects in the scene graph.
 * You can rotate, translate, and scale objects by manipulating their parent nodes.
 * The Root Node is special: Only what is attached to the Root Node appears in the scene. */
public class HelloNode extends SimpleApplication {

    public static void main(String[] args){
        HelloNode app = new HelloNode();
        app.start();
    }

    @Override
    public void simpleInitApp() {

        // create a blue box at coordinates (1,-1,1)
        Box box1 = new Box( new Vector3f(1,-1,1), 1,1,1);
        Geometry blue = new Geometry("Box", box1);
        Material mat1 = new Material(assetManager, "Common/MatDefs/Misc/Unshaded.j3md");
        mat1.setColor("Color", ColorRGBA.Blue);
        blue.setMaterial(mat1);

        // create a red box straight above the blue one at (1,3,1)
        Box box2 = new Box( new Vector3f(1,3,1), 1,1,1);
        Geometry red = new Geometry("Box", box2);
        Material mat2 = new Material(assetManager, "Common/MatDefs/Misc/Unshaded.j3md");
        mat2.setColor("Color", ColorRGBA.Red);
        red.setMaterial(mat2);

        // create a pivot node at (0,0,0) and attach it to root
        Node pivot = new Node("pivot");
        rootNode.attachChild(pivot);

        // attach the two boxes to the *pivot* node!
        pivot.attachChild(blue);
        pivot.attachChild(red);

 48:  　　　// attach the two boxes to the *pivot* node!
 49: 　　　pivot.attachChild(blue);
 50:　　　 pivot.attachChild(red);
        // rotate pivot node: Both boxes have rotated!
        pivot.rotate( 0.4f , 0.4f , 0.4f );
    }
}

Build并运行此样例代码。你将看到两个立方体以同样的角度倾斜着。

理解术语

这一节，你将会学到一些新的术语：

1. 场景图——用于描述3D world

2. 场景图中的对象（如本例中的立方体）称为Spatial。

Spatial是对象信息的集合，包括对象的坐标、旋转角度、以及缩放比例。

可以加载、变换、保存Spatial。

3. Spatial分为两类，Node和Geometry。

4. 要将一个Spatial添加到场景图中，就得将Spatial附加到rootNode。

5. 附加于rootNode的一切对象都属于场景图的一部分。

理解代码

上面的代码片段里究竟发生了些什么呢？请注意，我们用到了第一节教程中介绍的simpleInitApp()方法。

1. 创建一个立方体Geometry

立方体Geometry的延展度为(1, 1, 1)，于是这个立方体的体积就为2x2x2 world unit（场景单位长度）。【注：延展是对称双向延展的，此处的(1, 1, 1)即在x, y, z轴正负方向上各延展1个world unit，就构成了一个2x2x2的立方体。】

将立方体置于(1, -1, 1)处。

设置立方体材质为纯蓝色。

Box box1 = new Box( new Vector3f(1,-1,1), 1,1,1);
Geometry blue = new Geometry("Box", box1);
Material mat1 = new Material(assetManager, "Common/MatDefs/Misc/Unshaded.j3md");
mat1.setColor("Color", ColorRGBA.Blue);
blue.setMaterial(mat1);

2. 创建另一个立方体Geometry

这个立方体的体积就为2x2x2 world unit。

将这个立方体置于(1, 3, 1)处。这个位置位于蓝色立方体的正上方，两者间距2 world unit。

设置立方体材质为纯红色。

Box box2 = new Box( new Vector3f(1,3,1), 1,1,1);
Geometry red = new Geometry("Box", box2);
Material mat2 = new Material(assetManager, "Common/MatDefs/Misc/Unshaded.j3md");
mat2.setColor("Color", ColorRGBA.Red);
red.setMaterial(mat2);

3. 创建一个Node

• 默认情况下，Node坐标为(0, 0, 0)。
• 把这个Node附加到rootNode。
• Node在场景中是不可见的。

Node pivot = new Node("pivot");
rootNode.attachChild(pivot);

4. 注意，我们还没把这两个立方体附加于任何东西

• 如果我们现在就运行，将看到场景图中什么也没有。

5. 将两个立方体附加到Node

• 现在运行的话，就可以观察到一上一下两个立方体了。

pivot.attachChild(blue);
pivot.attachChild(red);

6. 现在，旋转Node

运行一下，我们看到，还是一上一下两个立方体，但是都以相同的角度倾斜着。

pivot.rotate( 0.4f , 0.4f , 0.0f );

上述步骤进行了什么操作呢？我们把两个立方体Geometry附加到一个Node上，接着，利用这个Node作为“句柄”，同时对两个立方体进行变换（旋转）。这是一种常见的操作，在创建游戏移动游戏人物时，你将频繁使用这种操作。

定义：Geometry vs Node

在场景图中，你会使用到两种类型的Spatial：Node和Geometry。以下是二者的区别：

	Geometry	Node
可见性	可见的3-D对象	不可见的“句柄”
用途	存储对象外形	用于将多个Geometry和Node组织在一起
举例	立方体，球体，玩家，建筑物，地形，车辆，导弹，NPC等等	默认的rootNode，guiNode（用于屏幕文字显示），地面Node，自定义的载有乘客的车辆node，声音Node等等

FAQ：怎样填充场景图

任务	解决方案
创建Spatial	创建一个几何形，设定材质。比如一个立方体的例子： Box mesh = new Box(Vector3f.ZERO, 1, 1, 1); Geometry thing = new Geometry("thing", mesh); Material mat = new Material(assetManager, "Common/MatDefs/Misc/ShowNormals.j3md"); thing.setMaterial(mat);
让对象显示在场景中	将Spatial附加到rootNode或者任何附加于rootNode的Node。 rootNode.attachChild(thing);
从场景中移除对象	将Spatial从rootNode或任何附加于rootNode的Node上分离下来。 rootNode.detachChild(thing); rootNode.detachAllChildren();
以对象名称或ID在场景中查找某Spatial	查找Node的孩子 Spatial thing = rootNode.getChild("thing"); Spatial twentythird = rootNode.getChild(22);
指定初始化场景时加载内容	只要在simpleInitApp()方法中初始化对象，并附加于rootNode，该对象就会显示在游戏初始场景中。

 

怎样变换对象？

有三种类型的3D变换：位移（平移），放缩（调整大小），旋转（转动）

任务	解决方案	x	Y	Z
坐标以及移动对象	Translation（位移）：指定对象在三维坐标系中的新坐标：右/左、上/下、前/后。 例1. 将对象移动到指定坐标，如(0, 40.2f, -2)，代码如下： thing.setLocalTranslation( new Vector3f( 0.0f, 40.2f, -2.0f ) ); 例2. 将对象移动一段距离，如上移（y = 40.2f）后移（z = -2.0f）： thing.move( 0.0f, 40.2f, -2.0f );	右/左	上/下	前/后
调整对象大小	放缩（Scaling）：调整Spatial大小，指定各坐标轴方向上的放缩系数：长度、高度、宽度。放缩系数介于0.0f和1.0f之间时，对象将缩小；放缩系数大于1.0f时，对象将放大；放缩系数为1.0f时将保持原来的体积不变。若各坐标轴方向上的放缩系数相同，则对象将保持原有形状成倍放缩，否则对象将走样【注：走样指长高宽比例变化】。 例：长度增至原来10倍，高度缩小至原来的1/10，宽度不变： thing.setLocalScale( 10.0f, 0.1f, 1.0f ); thing.scale( 10.0f, 0.1f, 1.0f );	长	高	宽
转动对象	旋转（Rotation）：3-D旋转有些棘手（了解更多）。简而言之，可以绕着三个坐标轴旋转，【注：数学上，关于右手笛卡尔坐标系的x-, y- 和z-轴的旋转分别叫做roll, pitch 和yaw 旋转。参见维基百科。但在jME中坐标系是这样（这是3D基础知识介绍，稍后我会把翻译出来）的，这是3D游戏引擎中惯用的坐标系统，与数学中的有所不同，以Z轴作为深度的坐标轴，这也就是为什么Z-Buffer算法也叫深度缓冲算法。】 注意：不要使用角度制，角度范围0°~360°；请使用弧度制，弧度范围0.0f~6.28f（FastMath.PI*2）。 例：将对象绕Z轴旋转180°。 thing.rotate( 0f , 0f , FastMath.PI ); 提示：如果游戏中涉及大量旋转，最好使用quaternion。Quaternion是一种数据结构，它可以高效地存储和组合多个旋转。 thing.setLocalRotation( new Quaternion(). fromAngleAxis(FastMath.PI/2, new Vector3f(1,0,0)));	X轴旋转角度（pitch）	Y轴旋转角度（yaw）	Z轴旋转角度（roll）

有关Node的故障排除

问题	解决方案
场景中看不见创建的Geometry	把Geometry附加到rootNode没？或者附加到某个附加于rootNode的Node没？ 有没有设定材质？ 坐标是多少？是不是被别的Geometry遮挡了？
Spatial旋转错误	使用的是弧度还是角度？ 是不是旋转了正确的Node？ 旋转轴是否正确？
Geometry材质异常	是不是用了别的Geometry的材质？或者不小心修改了材质的属性？

小结

你已经了解到3D场景就是一张“画”满各种Spatial的场景图：可见的Geometry和不可见的Node。你可以对Spatial进行变换，或者将其附加到Node，然后变换Node。

类似球体、立方体等标准几何形是老古董了，接着学习下一节，你将学会如何加载3-D模型等资源。