JavaFX - 3D 形状

在前面的章节中，我们已经了解了如何在 XY 平面上绘制 2D 形状。除了这些 2D 形状之外，我们还可以使用 JavaFX 绘制其他几种 3D 形状。

3D形状

一般来说，3D 形状是可以在 XYZ 平面上绘制的几何图形。其中包括圆柱体、球体和盒子。

上述每个 3D 形状都由一个类表示，所有这些类都属于javafx.scene.shape包。名为Shape3D的类是 JavaFX 中所有 3 维形状的基类。

创建 3D 形状

要创建 3 维形状，您需要 -

实例化所需 3D 形状的相应类。
设置 3D 形状的属性。
将 3D 形状对象添加到组中。

实例化相应的类

要创建 3 维形状，首先需要实例化其各自的类。例如，如果要创建 3D 盒子，则需要实例化名为 Box 的类，如下所示 -

Box box = new Box();

设置形状的属性

实例化该类后，您需要使用 setter 方法设置形状的属性。

例如，要绘制 3D 盒子，您需要传递其宽度、高度、深度。您可以使用各自的 setter 方法指定这些值，如下所示 -

//Setting the properties of the Box 
box.setWidth(200.0); 
box.setHeight(400.0);   
box.setDepth(200.0);

将形状对象添加到组中

最后，您需要将形状的对象添加到组中，方法是将其作为构造函数的参数传递，如下所示。

//Creating a Group object  
Group root = new Group(box);

下表列出了 JavaFX 提供的各种 3D 形状。

序列号	形状及描述
1	盒子长方体是具有长度（深度）、宽度和高度的三维形状。在 JavaFX 中，三维盒子由名为Box的类表示。该类属于包javafx.scene.shape。通过实例化此类，您可以在 JavaFX 中创建 Box 节点。这个类有 3 个 double 数据类型的属性，即 - width - 盒子的宽度。 height - 盒子的高度。深度- 盒子的深度。
2	圆柱圆柱体是一个封闭的实体，具有两个通过曲面连接的平行（大部分是圆形）底座。它由两个参数来描述，即圆形底面的半径和圆柱体的高度。在 JavaFX 中，圆柱体由名为Cylinder的类表示。该类属于包javafx.scene.shape。通过实例化此类，您可以在 JavaFX 中创建圆柱体节点。这个类有 2 个 double 数据类型的属性，即 - height - 圆柱体的高度。 radius - 圆柱体的半径。
3	领域球体被定义为距 3D 空间中给定点均具有相同距离 r 的点集。该距离 r 是球体的半径，给定点是球体的中心。在 JavaFX 中，球体由名为Sphere的类表示。该类属于包javafx.scene.shape。通过实例化此类，您可以在 JavaFX 中创建球体节点。该类有一个名为radius的 double 数据类型属性。它代表球体的半径。

序列号

形状及描述

盒子

长方体是具有长度（深度）、宽度和高度的三维形状。

在 JavaFX 中，三维盒子由名为Box的类表示。该类属于包javafx.scene.shape。

通过实例化此类，您可以在 JavaFX 中创建 Box 节点。

这个类有 3 个 double 数据类型的属性，即 -

width - 盒子的宽度。
height - 盒子的高度。
深度- 盒子的深度。

圆柱

圆柱体是一个封闭的实体，具有两个通过曲面连接的平行（大部分是圆形）底座。

它由两个参数来描述，即圆形底面的半径和圆柱体的高度。

在 JavaFX 中，圆柱体由名为Cylinder的类表示。该类属于包javafx.scene.shape。

通过实例化此类，您可以在 JavaFX 中创建圆柱体节点。这个类有 2 个 double 数据类型的属性，即 -

height - 圆柱体的高度。
radius - 圆柱体的半径。

领域

球体被定义为距 3D 空间中给定点均具有相同距离 r 的点集。该距离 r 是球体的半径，给定点是球体的中心。

在 JavaFX 中，球体由名为Sphere的类表示。该类属于包javafx.scene.shape。

通过实例化此类，您可以在 JavaFX 中创建球体节点。

该类有一个名为radius的 double 数据类型属性。它代表球体的半径。

3D 对象的属性

对于所有 3 维对象，您可以设置各种属性，例如剔除面、绘图模式、材质。

以下部分讨论 3D 对象的属性。

剔除面

一般来说，剔除是指移除形状中方向不正确的部分（在视图区域中不可见）。

Cull Face 属性的类型为CullFace，它表示 3D 形状的 Cull Face。您可以使用setCullFace()方法设置形状的剔除面，如下所示 -

box.setCullFace(CullFace.NONE);

形状的笔划类型可以是 -

None - 不执行剔除（CullFace.NONE）。
Front - 所有正面的多边形都被剔除。（CullFace.FRONT）。
背面- 所有背面的多边形都被剔除。（笔划类型.BACK）。

默认情况下，3 维形状的剔除面为“背面”。

例子

以下程序是演示球体的各种剔除面的示例。将此代码保存在名为SphereCullFace.java的文件中。

import javafx.application.Application; 
import javafx.scene.Group; 
import javafx.scene.Scene; 
import javafx.scene.shape.CullFace; 
import javafx.stage.Stage; 
import javafx.scene.shape.Sphere; 
         
public class SphereCullFace extends Application { 
   @Override 
   public void start(Stage stage) { 
      //Drawing Sphere1 
      Sphere sphere1 = new Sphere();
      
      //Setting the radius of the Sphere 
      sphere1.setRadius(50.0);   
      
      //Setting the position of the sphere 
      sphere1.setTranslateX(100); 
      sphere1.setTranslateY(150); 
      
      //setting the cull face of the sphere to front 
      sphere1.setCullFace(CullFace.FRONT); 
       
      //Drawing Sphere2 
      Sphere sphere2 = new Sphere(); 
      
      //Setting the radius of the Sphere 
      sphere2.setRadius(50.0);   
      
      //Setting the position of the sphere 
      sphere2.setTranslateX(300);  
      sphere2.setTranslateY(150); 
      
      //Setting the cull face of the sphere to back 
      sphere2.setCullFace(CullFace.BACK); 
             
      //Drawing Sphere3 
      Sphere sphere3 = new Sphere(); 
      
      //Setting the radius of the Sphere 
      sphere3.setRadius(50.0);   
      
      //Setting the position of the sphere 
      sphere3.setTranslateX(500); 
      sphere3.setTranslateY(150); 
      
      //Setting the cull face of the sphere to none 
      sphere2.setCullFace(CullFace.NONE);          
       
      //Creating a Group object  
      Group root = new Group(sphere1, sphere2, sphere3); 
         
      //Creating a scene object 
      Scene scene = new Scene(root, 600, 300);  
      
      //Setting title to the Stage
      stage.setTitle("Drawing a Sphere"); 
         
      //Adding scene to the stage 
      stage.setScene(scene); 
         
      //Displaying the contents of the stage 
      stage.show(); 
   } 
   public static void main(String args[]){ 
      launch(args); 
   } 
}

使用以下命令从命令提示符编译并执行保存的 Java 文件。

javac SphereCullFace.java 
java SphereCullFace

执行时，上述程序生成一个 JavaFX 窗口，显示三个球体，其剔除面值分别为FRONT、BACK和NONE，如下所示 -

绘图模式

该属性的类型为DrawMode，表示用于绘制当前 3D 形状的绘制模式。您可以使用 setDrawMode () 方法选择绘制模式来绘制 3D 形状，如下所示 -

box.setDrawMode(DrawMode.FILL);

在 JavaFX 中，您可以选择两种绘制模式来绘制 3D 形状，它们是 -

填充- 此模式绘制并填充 2D 形状 (DrawMode.FILL)。
Line - 此模式使用线绘制 3D 形状 (DrawMode.LINE)。

默认情况下，3D 形状的绘制模式为填充。

例子

以下程序是演示 3D 框的各种绘制模式的示例。将此代码保存在名为BoxDrawMode.java的文件中。

import javafx.application.Application; 
import javafx.scene.Group; 
import javafx.scene.PerspectiveCamera; 
import javafx.scene.Scene;  
import javafx.scene.shape.Box; 
import javafx.scene.shape.DrawMode; 
import javafx.stage.Stage; 
         
public class BoxDrawMode extends Application { 
   @Override 
   public void start(Stage stage) { 
      //Drawing a Box 
      Box box1 = new Box(); 
      
      //Setting the properties of the Box 
      box1.setWidth(100.0); 
      box1.setHeight(100.0);   
      box1.setDepth(100.0); 
      
      //Setting the position of the box 
      box1.setTranslateX(200); 
      box1.setTranslateY(150); 
      box1.setTranslateZ(0);
      
      //Setting the drawing mode of the box 
      box1.setDrawMode(DrawMode.LINE); 
       
      //Drawing a Box 
      Box box2 = new Box(); 
      
      //Setting the properties of the Box 
      box2.setWidth(100.0); 
      box2.setHeight(100.0);   
      box2.setDepth(100.0); 
      
      //Setting the position of the box 
      box2.setTranslateX(450); //450 
      box2.setTranslateY(150);//150 
      box2.setTranslateZ(300); 
  
      //Setting the drawing mode of the box 
      box2.setDrawMode(DrawMode.FILL);     
         
      //Creating a Group object   
      Group root = new Group(box1, box2); 
         
      //Creating a scene object 
      Scene scene = new Scene(root, 600, 300); 
       
      //Setting camera 
      PerspectiveCamera camera = new PerspectiveCamera(false); 
      camera.setTranslateX(0); 
      camera.setTranslateY(0); 
      camera.setTranslateZ(0); 
      scene.setCamera(camera);  
      
      //Setting title to the Stage 
      stage.setTitle("Drawing a Box"); 
         
      //Adding scene to the stage 
      stage.setScene(scene);
      
      //Displaying the contents of the stage 
      stage.show(); 
   }      
   public static void main(String args[]){ 
      launch(args); 
   } 
}

使用以下命令从命令提示符编译并执行保存的 java 文件。

javac BoxDrawMode.java 
java BoxDrawMode

执行时，上述程序生成一个 JavaFX 窗口，显示两个框，分别具有绘制模式值 LINE 和 FILL，如下所示 -

材料

cull Face 属性属于Material类型，用于选择 3D 形状材质的表面。您可以使用setCullFace()方法设置 3D 形状的材质，如下所示 -

cylinder.setMaterial(material);

如上所述，对于此方法，您需要传递一个 Material 类型的对象。javafx.scene.paint包中的 PhongMaterial 类是该类的子类，它提供了 7 个表示 Phong 着色材质的属性。您可以使用这些属性的 setter 方法将所有这些类型的材质应用到 3D 形状的表面。

以下是 JavaFX 中可用的材料类型 -

凹凸贴图- 这表示存储为 RGB 图像的法线贴图。
diffemap--这代表一个漫反射贴图。
selfIlluminationMap - 这表示此 PhongMaterial 的自发光贴图。
SpecularMap - 这表示此 PhongMaterial 的镜面贴图。
iffuseColor - 这表示该 PhongMaterial 的漫反射颜色。
SpecularColor - 这表示此 PhongMaterial 的镜面颜色。
SpecularPower - 这代表了该 PhongMaterial 的镜面反射强度。

默认情况下，3 维形状的材质是具有浅灰色漫反射颜色的 PhongMaterial。

例子

以下是显示圆柱体上各种材料的示例。将此代码保存在名为CylinderMaterials.java的文件中。

import javafx.application.Application; 
import javafx.scene.Group; 
import javafx.scene.PerspectiveCamera; 
import javafx.scene.Scene; 
import javafx.scene.image.Image; 
import javafx.scene.paint.Color; 
import javafx.scene.paint.PhongMaterial; 
import javafx.scene.shape.Cylinder; 
import javafx.stage.Stage;

public class CylinderMaterials extends Application {  
   @Override 
   public void start(Stage stage) { 
      //Drawing Cylinder1 
      Cylinder cylinder1 = new Cylinder();         
   
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder1.setHeight(130.0f); 
      cylinder1.setRadius(30.0f);   
     
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder1.setTranslateX(100); 
      cylinder1.setTranslateY(75); 
        
      //Preparing the phong material of type bump map  
      PhongMaterial material1 = new PhongMaterial();  
      material1.setBumpMap(new Image
         ("http://www.tutorialspoint.com/images/tplogo.gif"));   
      
      //Setting the bump map material to Cylinder1 
      cylinder1.setMaterial(material1);    
       
      //Drawing Cylinder2 
      Cylinder cylinder2 = new Cylinder();         
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder2.setHeight(130.0f); 
      cylinder2.setRadius(30.0f);   
      
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder2.setTranslateX(200); 
      cylinder2.setTranslateY(75); 
       
      //Preparing the phong material of type diffuse map 
      PhongMaterial material2 = new PhongMaterial();
      material2.setDiffuseMap(new Image
         ("http://www.tutorialspoint.com/images/tp-logo.gif")); 
      
      //Setting the diffuse map material to Cylinder2 
      cylinder2.setMaterial(material2);         
       
      //Drawing Cylinder3 
      Cylinder cylinder3 = new Cylinder();         
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder3.setHeight(130.0f); 
      cylinder3.setRadius(30.0f);   
  
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder3.setTranslateX(300); 
      cylinder3.setTranslateY(75); 
       
      //Preparing the phong material of type Self Illumination Map 
      PhongMaterial material3 = new PhongMaterial();  
      material3.setSelfIlluminationMap(new Image
         ("http://www.tutorialspoint.com/images/tp-logo.gif"));  
      
      //Setting the Self Illumination Map material to Cylinder3 
      cylinder3.setMaterial(material3);  
       
      //Drawing Cylinder4 
      Cylinder cylinder4 = new Cylinder();         
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder4.setHeight(130.0f); 
      cylinder4.setRadius(30.0f);   
      
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder4.setTranslateX(400); 
      cylinder4.setTranslateY(75); 
       
      //Preparing the phong material of type Specular Map  
      PhongMaterial material4 = new PhongMaterial();  
      material4.setSpecularMap(new Image
         ("http://www.tutorialspoint.com/images/tp-logo.gif")); 
      
      //Setting the Specular Map material to Cylinder4 
      cylinder4.setMaterial(material4);  
       
      //Drawing Cylinder5 
      Cylinder cylinder5 = new Cylinder();         
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder5.setHeight(130.0f); 
      cylinder5.setRadius(30.0f);   
      
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder5.setTranslateX(100); 
      cylinder5.setTranslateY(300); 
       
      //Preparing the phong material of type diffuse color 
      PhongMaterial material5 = new PhongMaterial();  
      material5.setDiffuseColor(Color.BLANCHEDALMOND); 
      
      //Setting the diffuse color material to Cylinder5 
      cylinder5.setMaterial(material5);   
       
      //Drawing Cylinder6  
      Cylinder cylinder6 = new Cylinder();         
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder6.setHeight(130.0f); 
      cylinder6.setRadius(30.0f);   
      
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder6.setTranslateX(200); 
      cylinder6.setTranslateY(300); 
       
      //Preparing the phong material of type specular color 
      PhongMaterial material6 = new PhongMaterial();  
      
      //setting the specular color map to the material 
      material6.setSpecularColor(Color.BLANCHEDALMOND); 
      
      //Setting the specular color material to Cylinder6 
      cylinder6.setMaterial(material6);    
       
      //Drawing Cylinder7 
      Cylinder cylinder7 = new Cylinder();
      
      //Setting the properties of the Cylinder 
      cylinder7.setHeight(130.0f); 
      cylinder7.setRadius(30.0f);   
      
      //Setting the position of the Cylinder 
      cylinder7.setTranslateX(300); 
      cylinder7.setTranslateY(300); 
       
      //Preparing the phong material of type Specular Power 
      PhongMaterial material7 = new PhongMaterial();  
      material7.setSpecularPower(0.1); 
      
      //Setting the Specular Power material to the Cylinder 
      cylinder7.setMaterial(material7);         
      
      //Creating a Group object  
      Group root = new Group(cylinder1 ,cylinder2, cylinder3, 
      cylinder4, cylinder5, cylinder6, cylinder7); 
          
      //Creating a scene object 
      Scene scene = new Scene(root, 600, 400); 
       
      //Setting camera 
      PerspectiveCamera camera = new PerspectiveCamera(false); 
      camera.setTranslateX(0); 
      camera.setTranslateY(0); 
      camera.setTranslateZ(-10); 
      scene.setCamera(camera); 
       
      //Setting title to the Stage 
      stage.setTitle("Drawing a cylinder"); 
         
      //Adding scene to the stage 
      stage.setScene(scene); 
         
      //Displaying the contents of the stage 
      stage.show(); 
   }      
   public static void main(String args[]){ 
      launch(args); 
   } 
}

使用以下命令从命令提示符编译并执行保存的 java 文件。

Javac CylinderMaterials.java 
java CylinderMaterials

执行时，上述程序生成一个 JavaFX 窗口，显示 7 个圆柱体，分别包含材质、凹凸贴图、漫反射贴图、自发光贴图、镜面反射贴图、漫反射颜色、镜面反射颜色、(BLANCHEDALMOND) 镜面反射强度，如下图所示-