基于开源 web３引擎的三维系统的开发
目录
结合图像特征的平滑恢复技术
1.开发步骤
２ 应用案例开发
结束语
应用 Ｗｅｂ３Ｄ 引擎开发的计算机仿真系统或虚拟现实系统均需在 Ｗｅｂ 浏览 器 上 运 行 ， 需要其能快速下载和运行 ， 并且尽量不需下载特定插件 。 采用基于 ＪＡＶＡ 技术的开源 Ｗｅｂ３Ｄ 引擎开发的三维系统可以满足上述要求 ， 开发的展示系统可以实现三维图形的旋转 、 缩放 等 交 互 功 能 。 此 外 ， 在系统开发过程中对引擎中不完善的部分进行了必要的修正 。
结合图像特征的平滑恢复技术
图像恢复是数字图像处理领域中的一大类技术 。 图
像恢复技术是要将引起图像降质的过程模型化 ， 然后根据
相应的退化模型和知识重建来恢复原始的图像 。 由 于 造
成图像降质的原因众多 ， 目前没有统一的恢复方法 ， 在 对
信号源或衰减特性作了某些隐含假设后 ， 目前常用的典型
恢复方法有迭代直接逆滤波 、 维纳滤波 、 最大熵恢复 、 约束
的最小二乘方滤波等 。 对于退化的图像 ， 噪声是一种常见
的图像退化因素 ， 并且图像恢复又对噪声十分敏感 。 而上
述这些方法仅从整体上考虑了噪声的幅值因素 （ 即信噪比
等因素 ）， 没有考虑到噪声对图像的不同内容或特征的影
响 。
一般意义上 ， 一幅图像的结构可分为光滑区域 、 阶 跃
边缘 、 屋顶边缘和噪声颗粒 ４ 类 ， 表现为光滑区域 、 边缘线
和孤立点等 特 征 ， 恢复后的图像噪声不可避免地会被放
大 ， 而这个放大的噪声对图像中不同区域的影响是不一样
1.开发步骤
根据 Ｗｅｂ３Ｄ 引擎 ｉｄｘ３Ｄ 中经修改后的各类的属性和
方法 ， 总结了以下的开发步骤 ：
（ １ ） 为所开发的 系 统 建 模 。 系统需要先建立模型 ， 才
建模的功能 ， 需要借助其他建模工具实现建模 。
对象都要置于场景中予以管理和操作 ， 因此首先要构造场
景 。
（ ３ ） 加入材质和灯光 。 在场景中需要加入相应的材质
和灯光 。
（ ４ ） 将模型文件导入程序中 。 导入的物体模型添加到
场景中 。
（ ５ ） 重构场景 ， 以及场景规格化 。 由于场景中添加了
材质 、 灯光以及物体模 型 等 内 容 ， 需要将这些对象重构成
新的场景 ， 并对场景进行规格化操作 。
（ ６ ） 初始化渲染 状 态 。 对重构后的场景进行渲染 ， 此
时是静止状态 ， 并没有交互式的操作 。
２ 应用案例开发
２．１ 开发系统的简介
应用基于 ＪＡＶＡ 技 术 的 Ｗｅｂ３Ｄ 开 源 引 擎 ｉｄｘ３Ｄ ， 开
发了一款陶瓷 产 品 ——— 茶壶的三维展示系统 。 所 开 发 系
统的功能如下 ： ① 可以根据用户的需求建立茶壶的模型 ；
② 可以自由设置茶壶的花纹和材质 ； ③ 通过鼠标的移动 ，
可以实现对茶壶对象的旋转操作 ； ④ 通过键盘的操作 ， 可
以实现对茶壶对象的缩放操作 。 具 体 来 说 ， 按 动 键 盘 上
‘ ｗ ’ 字符 ， 茶壶 对 象 会 放 大 ， 按 动 键 盘 上 ‘ ｓ ’ 字 符 ， 茶 壶 对
象会缩小 。
２．２ 具体实现
２．２．１ ３Ｄ 建模
用 Ａｕｔｏｄｅｓｋ 的 ３Ｄ ’ ｓＭａｘ 工具 ， 为茶壶进行建模 ， 再
进行贴图建模和贴图完成时的截图如图 １ 所 示 。 建 模 完
成后 ， 生 成 ．ｍａｘ 文 件 。 由 于 Ｗｅｂ３Ｄ 引 擎 ｉｄｘ３Ｄ 的 要 求 ，
需要导出一个 ．３ｄｓ 文 件 ， 和一个用于贴图 的 ．ｐｎｇ 图 像 文
件 。
２．２．２ 代码的实现
本节中主要介绍开发流程的实现 ， 以及主要部分的方
法调用等内容 ， 代码的流程如图 ２ 所示 。 主要介绍了 ４ 个
函数 ： ｉｎｉｔ （）、 ｕｐｄａｔｅ （）、 ｍｏｕｓｅＤｒａｇ （） 和 ｋｅｙＤｏｗｎ （）。 从
功能上看 ｉｎｉｔ （） 函数主要实现了对整个系统的构建 ， ｕｐ
－
ｄａｔｅ （） 函数实现对场景的渲染以及描画到显示器的相应
窗口即 ａｐｐｌｅｔ 中 ｍｏｕｓｅＤｒａｇ （） 函数主要实现了鼠标操作
的功能即对物体旋转的操作 ， ｋｅｙＤｏｗｎ （） 函数主要实现了
键盘操作的功能即缩放功能 。
在 ｐｕｂｌｉｃｖｏｉｄｉｎｉｔ （） 中 ， 主要进行了该系统的初始化
处理 ， 即 ３ 中介绍的开发步骤的具体实现 ， 包括 ：
（ １ ） 构建场景 ： 用 ｎｅｗｉｄｘ３ｄ ＿ Ｓｃｅｎｅ （） 语句创建场景对
象 ， 参数为场景的大小尺寸 。
（ ２ ） 为场景添加材质和灯光 ： ① 调用 ａｄｄＭａｔｅｒｉａｌ （） 方
法 ， 为场景添加材质 。 根据材质的不同指定不同的参数 ；
② 调用 ｓｅｔＡｍｂｉｅｎｔ （） 和 ｓｅｔＢａｃｋｇｒｏｕｎｄＣｏｌｏｒ （） 这两 个 方
法 ， 为场景添加灯光和背景颜色 。
（ ３ ） 导入建好模型的 ．３ｄｓ 文件 ： 用 ｎｅｗｉｄｘ３ｄ ＿ ３ｄｓ ＿ Ｉｍ －
ｐｏｒｔｅｒ （） ．ｉｍｐｏｒｔＦｒｏｍＵＲＬ （） 语句创建导入文件对象 ， 参
数为所建模型 ．３ｄｓ 文件的路径和场景的对象 。
（ ４ ） 重构场景和场景的规格化 ： ① 重构场景时 ， 场景对
象 ｓｃｅｎｅ 调 用 ｒｅｂｕｉｌｄ （） 方 法 ， 将 材 质 （ Ｍａｔｅｒｉａｌ ） 和 对 象
（ Ｏｂｊｅｃｔ ） 生 成 对 象 数 组 ； ② 对场景规格化时 ， 场 景 对 象
ｓｃｅｎｅ 调用 ｎｏｒｍａｌｉｚｅ （） 方法来实现规格化 。
（ ５ ） 重置场景矩阵 ： 由于场景和对象都在本地空间下
建模 ， 在规格化之后需要将场景和对象在本地空间下的坐
标转化为世界空间下的坐标 ， 进行重置场景矩阵的计算 ，
具体实现通过语句 ｓｃｅｎｅ．ｍａｔｒｉｘ．ｒｅｓｅｔ （）。
（ ６ ） 设置摄像机的位置 ， 建立视图空间 ： 将摄像机的位
置设为点 （ ０ ， ０ ， －１００ ）， 设置摄像机位置的语句为场景对
象 ｓｃｅｎｅ 调用相应方法 ， ｓｃｅｎｅ．ｄｅｆａｕｌｔＣａｍｅｒａ．ｓｅｔＰｏｓ （ ０ ， ０ ，
－１００ ）。
修饰 类 型 为 ｐｕｂｌｉｃ 、 无返回值的同步方法 ｕｐｄａｔｅ ， 其
参 数为 Ｇｒａｐｈｉｃｓ 类型的对象 ｇ ， 即 ｐｕｂｌｉｃｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｖｏｉｄ
ｕｐｄａｔｅ （ Ｇｒａｐｈｉｃｓｇ ） 中 ， 进行两个操作 ：
（ １ ） 将连同对象在内的整个场景渲染到一张图片中 ，
场景对象 ｓｃｅｎｅ 调 用 ｒｅｎｄｅｒ （） 方 法 。 ｒｅｎｄｅｒ （） 中 是 调 用
了 ｒｅｎｄｅｒＰｉｐｅｌｉｎｅ 中 的 ｒｅｎｄｅｒ （ ｔｈｉｓ．ｄｅｆａｕｌｔＣａｍｅｒａ ） 方 法 ，
参数为默认摄像机 。
这一部分是将连同三维图形在内的三维场景 ， 转化为
具有三维效 果 的 二 维 图 像 ， 下一步是将这个图像描画在
ａｐｐｌｅｔ 上 。
（ ２ ） 将渲染好的图片画到屏幕上 ， 此 处 实 例 化 Ｇｒａｐｈ
－
ｉｃｓ 对象 ｇ ， 调用 ｄｒａｗＩｍａｇｅ （） 方法在 ａｐｐｌｅｔ 上进行描画 。
在 ｐｕｂｌｉｃｂｏｏｌｅａｎｍｏｕｓｅＤｒａｇ （ Ｅｖｅｎｔ
ｅｖｔ ， ｉｎｔｘ ， ｉｎｔｙ ）
中 ， 场景 对 象 ｓｃｅｎｅ 调 用 ｒｏｔａｔｅ （） 方 法 ， 进 行 旋 转 处 理
ｒｏｔａｔｅ （） 方 法 在 Ｓｃｅｎｅ．ｊａｖａ 继 承 自 的 ＣｏｒｅＯｂｊｅｃｔ．ｊａｖａ 中
定义 ， ｒｏｔａｔｅ （） 方法实现旋转的具体思路为 ： 分别计算绕 ｘ
轴 ， ｙ 轴和 ｚ 轴旋转时的变换矩阵 ， 再相乘而得到一个变
换矩阵 ， 再进行渲染 。
在 ｐｕｂｌｉｃｂｏｏｌｅａｎｋｅｙＤｏｗｎ （ Ｅｖｅｎｔ
ｅｖｔ ， ｉｎｔｋｅｙ ） 中 ， 场
景对象 ｓｃｅｎｅ 调用 ｓｃａｌｅ （） 方 法 ， 进 行 缩 放 处 理 。 ｓｃａｌｅ （）
的参数分别是 ｚｏｏｍＩｎ （） 方法和 ｚｏｏｍＯｕｔ （）， 放大时 参 数
为 ｚｏｏｍＩｎ （） 方 法 ， 缩 小 时 参 数 为 ｚｏｏｍＯｕｔ （） 方 法 。
ｚｏｏｍＩｎ （） 与 ｚｏｏｍＯｕｔ （） 的 作 用 类 似 ， 都是用来计算缩放
比例的方法 ， ｚｏｏｍＩｎ （） 用来计算大于 １ 的比例 ， ｚｏｏｍＯｕｔ （
） 则用来计算 小 于 １ 的 比 例 。 ｓｃａｌｅ （） 方法实现缩放的具
体思路是 ： 通过 ｚｏｏｍＩｎ （） 方法或 ｚｏｏｍＯｕｔ （） 方法计 算 出
来的缩放比例计算相应的变换矩阵 ， 再进行渲染
结束语
本文在对 比 了 几 种 ３Ｄ 技 术 的 基 础 上 ， 介 绍 了 开 源
Ｗｅｂ３Ｄ 引擎 ｉｄｘ３Ｄ 的 具 体 实 现 ， 以及对原引擎的优化 。
在此基础上 ， 明确了 基 于 开 源 Ｗｅｂ３Ｄ 引擎开发系统的流
程 ， 以及具体开发方 法 。 最 后 ， 提供了一个茶壶展示系统
的开发实例 ， 该实例的运行无需下载特定插件 。
