J2ME 3D手机游戏开发技术之基本地形渲染

　　10.1.7 构造游戏场景

　　游戏画布的构造方法负责创建场景和启动游戏线程。游戏画布继承了GameCanvas类，并引用了Runnable接口。场景包括摄影机、背景、等高地图和海平面，海平面由多个覆盖纹理的正方形组成。构造场景的代码如下：

　　World world = new World(); //创建场景对象

　　try{

　　heightmap = new HeightMap(); //创建等高地图

　　} catch(Exception e){ //捕捉异常

　　System.out.println("Heightmap error: "+ e.getMessage());

　　e.printStackTrace();

　　}

　　Mesh[][] map = heightmap.getQuads(); //获取地图数组

　　for(int x = 0; x

　　{

　　for(int y = 0; y

　　{

　　world.addChild(map[x][y]); //将四边形组添加到场景

　　}

　　}

　　Camera camera = new Camera(); //创建摄影机

　　float aspect = (float) getWidth() / (float) getHeight(); //计算屏幕宽高比

　　camera.setPerspective(60.0f, aspect, 0.1f, 150.0f); //设置投影参数

　　Transform camTrans = new Transform(); //摄影机变换矩阵

　　camTrans.postTranslate(0.0f, 5.0f, 0.0f); //摄影机平移到相应位置

　　camera.setTransform(camTrans); //移动摄影机

　　world.addChild(camera); //将摄影机添加到场景

　　world.setActiveCamera(camera); //将摄影机设置为场景的活动摄影机

　　addWater(); //添加海平面

　　Background back = new Background(); //背景

　　back.setColor(0xFF0000FF); //设置背景的颜色

　　world.setBackground(back); //将背景添加到场景中

　　Thread t = new Thread(this); //创建游戏线程

　　t.start(); //启动线程

　　10.1.8 绘制场景

　　draw方法负责将场景绘制屏幕上，代码如下：

　　private void draw(Graphics g)

　　{

　　try{

　　g3d = Graphics3D.getInstance();

　　g3d.bindTarget(g, true, Graphics3D.TRUE_COLOR | Graphics3D.DITHER);

　　g3d.render(world); //绘制场景

　　}catch(Exception e){ //捕捉异常

　　System.out.println(e.getMessage());

　　System.out.println(e);

　　e.printStackTrace();

　　} finally{

　　g3d.releaseTarget();

　　}

　　}

　　10.1.9 键盘输入

　　input方法根据键盘状态对摄影机进行平移和旋转变换，Fire键将摄影机前推，上下键将摄影机上下移动，左右键将摄影机左右旋转，代码如下：

　　protected void input()

　　{

　　int keys = getKeyStates();

　　if((keys &GameCanvas.FIRE_PRESSED) != 0) //摄影机前推

　　camTrans.postTranslate(0.0f, 0.0f, -1.0f);

　　if((keys &GameCanvas.UP_PRESSED) != 0) //摄影机上移

　　camTrans.postTranslate(0.0f, 1.0f, 0.0f);

　　if((keys &GameCanvas.DOWN_PRESSED) != 0) //摄影机下移

　　camTrans.postTranslate(0.0f, -1.0f, 0.0f);

　　if((keys &GameCanvas.LEFT_PRESSED) != 0) //摄影机左转

　　camTrans.postRotate(5, 0.0f, 1.0f, 0.0f);

　　if((keys &GameCanvas.RIGHT_PRESSED) != 0) //摄影机右转

　　camTrans.postRotate(-5, 0.0f, 1.0f, 0.0f);

　　camera.setTransform(camTrans) ;

　　}

　　游戏线程中调用场景绘制和键盘输入方法，代码如下：

　　public void run() {

　　while(true) {

　　try {

　　input(); //键盘输入

　　draw(getGraphics()); //绘制场景

　　flushGraphics(); //刷新屏幕

　　try{ Thread.sleep(30); } catch(Exception e) {} //休眠30ms

　　}catch(Exception e) {

　　e.printStackTrace();

　　}

　　}

　　}

　　编译、运行程序，其结果如图10-8所示。

　　

　　

　　图10-8 等高图构造场景

　　不同的地图能构造不同场景，读者可以自行创建多种有趣的地图，如图10-9所示是各种不同的场景。

　　

　　

　　图10-9 各种不同的场景

　　10.1.10 地图纹理的应用

　　等高地图创建的场景如果铺上纹理将显得更真实。在HeightMap类中添加createTexture方法来创建纹理，代码如下：

　　private static void createTexture(){

　　Image2D waterIm = null;

　　try {

　　waterIm = (Image2D)Loader.load("/texture1.PNG")[0]; //加载纹理图片

　　}catch (Exception e){ System.out.println("Cannot make image "); }

　　//捕捉异常

　　texture = new Texture2D(waterIm); //根据纹理图片创建纹理

　　texture.setFiltering(Texture2D.FILTER_NEAREST, Texture2D.FILTER_NEAREST);

　　texture.setWrapping(Texture2D.WRAP_CLAMP, Texture2D.WRAP_CLAMP);

　　}

　　在创建四边形时在顶点缓冲中添加纹理坐标，并且在外观属性中添加纹理，代码如下：

　　public static Mesh createQuad(short[] heights)

　　{

　　…

　　short[] TEXCOORDS = {

　　0,0, 1,0,

　　1,1, 0,1

　　};

　　TEXCOORD_ARRAY = new VertexArray(TEXCOORDS.length/2, 2, 2); //创建纹理数组

　　TEXCOORD_ARRAY.set(0, TEXCOORDS.length/2, TEXCOORDS); //设置纹理数组

　　vertexBuffer.setTexCoords(0, TEXCOORD_ARRAY, 1.0f, null);

　　//顶点缓冲中添加纹理数组

　　createTexture(); //创建纹理

　　appearance.setTexture(0, texture); //在外观属性中添加纹理

　　…

　　}

　　不同的纹理使地形呈现不同的地貌，例如沙漠、草地和雪山，编译、运行程序，其结果如图10-10所示。

　　

　　

　　图10-10 不同纹理呈现的不同地图

　　10.1.11 摄影机游历场景图

　　在高低起伏的地面漫游，为了模拟真实情况，要求视点高度随地形变化而变化，否则在遇到地面高度大于视点高度时，就直接钻入地下了。在漫游时动态改变视点高度，可以形成翻山越岭的真实效果，同样，当往地面场景中加入其他物体时也需要在高度上进行定位。

　　在计算某点的高度时，首先计算该点所在下方的四边形的4个顶点的高度，高度可以从地图数组中读取，计算该点的高度需要用到双线性插值算法。

　　为了方便理解，先考虑1D情况下的线性插值。对于一个数列c，假设c[a]到c[a+1]之间是线性变化的，那么对于浮点数x（a<=x

　　然后把这种插值方式扩展到2D情况：对于一个2D数组c，假设对于任意一个浮点数i，c(a, I)到c(a+1, I)之间是线性变化的，c(I, b)到c(I, b+1)之间也是线性变化的（a, b都是整数），那么对于浮点数的坐标(x, y)满足（a<=x

　　c(x，b)= c[a+1][b]*(x-a)+c[a][b]*(1+a-x)

　　c(x，b+1)= c[a+1][b+1]*(x-a)+c[a][b+1]*(1+a-x)

　　现在已经知道c(x, b)和c(x, b+1)了，而根据假设c(x, b)到c(x, b+1)也是线性变化的，所以：c(x, y)= c(x, b+1)*（y-b）+ c(x, b)*（1+b-y）。

　　根据以上算法得出根据某点在XZ平面上的位置计算高度的程序，代码如下：

　　float getHeight(float x,float z){

　　int Col0 = int(x/MAP_SCALE); //所在x坐标映射到地图数组的列号

　　int Row0 = int(z/MAP_SCALE); //所在y坐标映射到地图数组的行号

　　nt Col0 = Col0+1; //相邻列

　　int Row0 = Row0+1; //相邻行

　　if(Col1>MapWidth)Col1=0;

　　if(Row1>MapHeight)Row1=0;

　　float heights_00 = heightMap[Col0 + Row0 * mapWidth];

　　float heights_01 = heightMap[Col1 + Row0 * mapWidth + 1];

　　float heights_11 = heightMap[Col1 + Row1 * mapWidth];

　　float heights_10 = heightMap[Col0 + Row1 * mapWidth + 1];

　　float tx = x/MAP_SCALE - Col0; //块内x偏移

　　float tz = z/MAP_SCALE - Row0; //块内z偏移

　　float txty = tx * ty; //双线性插值（内插）计算

　　float height = heights_00*(1.0f+txty -tx -ty)

　　+ heights_01*(tx - txty)

　　+ heights_11*txty

　　+ heights_10*(tx-txty); //插值计算的结果，为所求的高度

　　return height;

　　}

　　程序中的参量如图10-11所示。

　　

　　

　　图10-11 根据xz位置计算高度

　　在求得的平面高度上再增加一个分量，代表人眼距离地面的距离，随着山势的高低，视点的高度也发生变化，这样能够更加真实地模拟草地场景，如图10-12所示。