Java3DAPI可自动将头部跟踪器的输入集成到图形生成中,并具有通过访问其它跟踪器信息来控制其它特征的功能,但它是通过一种新的视模型(viewmodel)技术来实现的.该视模型是将用户真实的物质环境与计算机生成的虚拟环境相互独立,并建立它们之间的通信桥梁.该API也明确定义了用来探测Java3D物体六自由度(6DOF)传感器的返回值,并将其应用于显示场景图中.总之,这种新的视模型和输入设备模型可以很方便地将交互式的3D图形应用程序转化为VR应用程序.

　　Java3D视模型

　　2.1新的视模型概念(viewmodel)基于摄像机的视模型是模仿虚拟环境中的摄像机,而不是虚拟环境中人的“替身”,而且它是通过控制摄像机与视点的相关参数来控制所显示的场景,但这种方法,在用户物质环境确定某些视参数的系统中是不合理的,例如在头盔显示器(HMD)系统中,HMD的光学性能就直接确定了应用程序所显示的视域.由于不同的HMD有不同的光学特性,因此如果允许终端用户随意改变光学参数显然是不合理的.这里视参数的值将随终端用户物质环境的不同而不同,而影响视参数的主要因素有显示器大小、显示器的位置(戴在头上,还是放在桌子上)、三维空间中用户的头部位置、头盔显示器的实际显示视域、每英寸的显示象素等.由于Java3D的视模型直接提供了头部跟踪的功能,因而使用户产生了真实存在于虚拟环境中的错觉.

　　Java3D不仅提出了新的基于视平台的视模型概念,同时将其推广到包括显示设备和6DOF外围输入设备(如头部跟踪器等)的接口支持中,而且新的视模型继承了Java的“writeonce,vieweverywhere”本质.这意味着由Java3D视模型开发的应用程序或applet可广泛地应用于各种显示环境.这种显示环境可以是标准的计算机显示屏、多元显示空间,也可以是头盔显示器.Java3D视模型是通过将虚拟环境和物质环境完全独立的方式来实现上述功能的,且该视模型可将虚拟环境中视平台的位置、方向和大小,与Java3D绘制的与视平台位置、方向相一致的虚拟场景相区分.一般应用程序控制视平台的位置和方向,而绘制着色系统则依据终端用户的物质环境以及用户在物质环境中的位置和方向来确定显示场景.

　　2.2视模型的组成

　　Java3D视模型由虚拟环境和物质环境两部分组成,其中,虚拟环境由ViewPlatform对象来表示,它是虚拟对象存在的空间;而物质环境则由View对象以及和它相关的对象来表示.这里,View对象和它的相关对象就描述了用户所处的显示和操纵输入设备环境.虽然视模型将虚拟环境和物质环境相互独立,但可通过一一对应关系来建立两种世界之间相互通信的桥梁,这样将使得终端用户的行为会影响虚拟环境中的对象,同时虚拟环境中的对象行为也会影响终端用户的视点.

　　Java3D可通过几个对象来定义视模型参数.这些对象包括View对象及其相关对象、PhysicalBody对象、Canvas3D对象、PhysicalEnvironment对象、Screen3D对象.视模型相关的对象(如图1所示)其作用如下:ViewPlatform用来标志场景图中视点位置的节点.其父节点则指明了视平台在虚拟环境中的位置、方向和大小.View用于指定需要处理场景图的信息.Canvas3D定义了Java3D绘制图象的窗口,它提供了Canvas3D在Screen3D对象中的大小、形状和位置信息.Screen3D用于描述显示屏幕的物理属性.PhysicalBody用于封装那些与物质体相关的参视模型的组成及其相互关系数(如左、右眼的位置等).PhysicalEnvironment用于封装那些与物质体环境相关的参数(如,用于头状物体或头盔式跟踪器的校验信息).

　　2.3虚拟环境中的视平台(ViewPlatform)

　　鉴于视平台定义了一坐标系统,于是虚拟环境中的原始点和参考点就有了一参考坐标系.这里视平台代表与视对象相关的一个点,并充当确定绘制图象的基础.图2显示了包括视平台节点场景图的一部分.由图2可见,视平台的父节点确定了视平台在虚拟环境中的位置和方向.若通过修改与TransformGroup节点相关的Transform3D对象,就可以在虚拟场景中随意移动视平台.虽然虚拟环境中可以有许多不同的视平台,但特定的视对象只能与一个视平台相关联,于是在Canvas3D对象中所绘制的场景均来自于一个视平台的视点.这样应用程序就可通过修改视平台的TransformGroup节点,在虚拟环境中漫游.图2包括视平台的局部场景图3Java3D的输入设备模型Java3D除了支持通用的键盘、鼠标输入外,还能给各种不间断的输入设备,如6DOF跟踪设备和操纵杆提供支持.由于不同的跟踪输入设备其工作原理不同,因而计算机与其交互的方式也不同.为了给不同的6DOF输入设备提供支持,Java3D还提供了一个输入设备接口,而且该输入设备接口还定义了一个抽象的输入设备,虽然用其可以实现对一特定设备的驱动,但输入设备接口的实现必须实现接口所定义的所有方法(如设备开、关、读取操作、状态设置及查询等).Java3D的输入设备列表就用这些方法同特定的设备进行交互.

　　一般Java3D环境中,可能包括许多输入设备,而且这些输入设备不一定是实际的物理设备,也可能是虚拟设备,例如通过软件的方法将鼠标的运动参数转化为6DOF虚拟跟踪球的参数,来模拟虚拟跟踪球的输入.由于所有的输入设备都由许多传感器对象组成,因此每一种输入设备都与一定数量的传感器对象相关,且每一种传感器都与其传感器设备6DOF数据的一个数据源相关.当输入设备驱