JavaFX 3D（1）真正的3D物件

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JavaFX 8新增3D功能，與之前JavaFX 2的模擬3D不大一樣，例如新增Shape3D抽象類別，繼承自Shape3D抽象類別的3D物件包括Box, Cylinder, MeshView, Sphere等類別，均為真正的3D物件。

欲執行JavaFX 3D，首先作業系統與瀏覽器須符合JDK 8 Certified System Configurations，可參考此連結，須注意的是JavaFX 8已不支援Windows XP作業系統，若是Windows 7則需SP1以上，此外，系統顯示卡的驅動程式可能也需要更新方可正常執行。

為判斷系統是否支援JavaFX 3D，可使用Platform.isSupported()方法判斷，其參數為ConditionalFeature.SCENE3D，請參考以下程式：

// 判斷系統是否支援JavaFX 3D
if (Platform.isSupported(ConditionalFeature.SCENE3D)) {
  PhongMaterial phongmaterial = new PhongMaterial();
  phongmaterial.setSpecularColor(Color.ORANGE);
  phongmaterial.setDiffuseColor(Color.RED);

  Box box = new Box(400, 400, 400);
  box.setMaterial(phongmaterial);

  Group group = new Group();
  group.getChildren().add(box);

  Scene scene = new Scene(group, 500, 500);

  primaryStage.setTitle("Box 3D");
  primaryStage.setScene(scene);
  primaryStage.show();
}
else {
  System.out.println("System can't support Scene 3D.");
  System.exit(0);
}

Shape3D抽象類別定義以下屬性：

• cullFace：沿用自OpenGL的GL_CULL_FACE。多邊體 (Polygon) 是由數個面 (Facet) 所組成，每一個面由數個頂點 (Vertex) 所設定，在描繪3D物件時，面對鏡頭的一面稱為Front Face，背對鏡頭的一面稱為Back Face，由於描繪3D物件需要複雜的計算，因此為增加執行效率，通常會省略描繪背對鏡頭的一面，此功能稱為Cull Face。在OpenGL中，以glCullFace()方法設定省略描繪Front Face或Back Face，欲啟用Cull Face功能，則以glEnable(GL_CULL_FACE)方法設定。JavaFX 8的Shape3D抽象類別沿用OpenGL此一功能，以cullFace屬性設定是否省略描繪Front Face或Back Face，分別為CullFace.FRONT、CullFace.BACK或CullFace.NONE，代表省略描繪Front Face、Back Face或不省略。
• drawMode：定義3D物件的繪製方式，分別為DrawMode.FILL或DrawMode.LINE，代表填滿3D物件表面或以Wireframe方式呈現。
• material：定義3D物件表面的材質。

Shape3D抽象類別提供以下方法：

• getCullFace()：取得省略描繪的一面，回傳CullFace.FRONT、CullFace.BACK或CullFace.NONE，代表省略描繪Front Face、Back Face或不省略。
• setCullFace()：設定省略描繪的一面，預設為CullFace.BACK。
• getDrawMode()：取得3D物件的繪製方式，回傳DrawMode.FILL或DrawMode.LINE，代表填滿3D物件表面或以Wireframe方式呈現。
• setDrawMode()：設定3D物件的繪製方式，預設為DrawMode.FILL。
• getMaterial()：取得3D物件表面的材質。
• setMaterial()：設定3D物件表面的材質。

Box類別用以建立3D方塊，其建構函式如下，分別由width、height與depth設定寬度、高度與深度：

public Box()
public Box(double width, double height, double depth)

並提供以下方法：

• getDepth()：取得方塊的深度。
• setDepth()：設定方塊的深度。
• getHeight()：取得方塊的高度。
• setHeight()：設定方塊的高度。
• getWidth()：取得方塊的寬度。
• setWidth()：設定方塊的寬度。

請參考以下範例分別示範以setCullFace()與setDrawMode()方法不同的組合所產生的效果：

// 建立Box物件
Box box = new Box(100, 100, 100); 
// 以Wireframe方式呈現
box.setDrawMode(DrawMode.LINE); 
// 不省略
box.setCullFace(CullFace.NONE); 
// 平移Box物件
box.setLayoutX(150);
box.setLayoutY(150); 
...

【執行結果】

// 建立Box物件
Box box = new Box(100, 100, 100); 
// 以Wireframe方式呈現
box.setDrawMode(DrawMode.LINE); 
// 省略Back Face
box.setCullFace(CullFace.BACK); 
...

【執行結果】

// 建立Box物件
Box box = new Box(100, 100, 100); 
// 以Wireframe方式呈現
box.setDrawMode(DrawMode.LINE); 
// 省略Front Face
box.setCullFace(CullFace.FRONT); 
...

【執行結果】

// 建立Box物件
Box box = new Box(100, 100, 100); 
// 以填滿方式呈現
box.setDrawMode(DrawMode.FILL); 
// 省略Back Face
box.setCullFace(CullFace.BACK); 
...

【執行結果】

以下範例示範setMaterial()方法設定物件表面的材質，其中以PhongMaterial類別設定材質的相關顏色：

// 建立Box物件
Box box = new Box(100, 100, 100); 
// 以填滿方式呈現
box.setDrawMode(DrawMode.FILL); 
// 設定材質
PhongMaterial material = new PhongMaterial(); 
// Diffuse Color 
material.setDiffuseColor(Color.YELLOW); 
// Specular Color 
material.setSpecularColor(Color.WHITE); 
// 設定物件表面的材質
box.setMaterial(material);
...

【執行結果】

以下範例示範setMaterial()方法設定貼圖：

// 建立Box物件
Box box = new Box(100, 100, 100); 

Image image = new Image(  
  getClass().getResourceAsStream("images/Javafx.png")); 

// 設定材質
PhongMaterial material = new PhongMaterial(); 
// 設定貼圖
material.setDiffuseMap(image);
...

【執行結果】

【參考資料】
[1] Java Official Web Site：http://www.oracle.com/technetwork/java/index.html
[2] JavaFX：http://www.oracle.com/technetwork/java/javafx
[3] JavaFX 8.0 API Specification.
[4] Java Platform, Standard Edition 8 API Specification.
[5] JDK 8 Certified System Configurations