java left logo
java middle logo
java right logo
 

Home arrow Other API Tips arrow Java3D arrow How to use light scope groups in Java3D
 
 
Main Menu
Home
Java Tutorials
Book Reviews
Java SE Tips
Java ME Tips
Java EE Tips
Other API Tips
Java Applications
Java Libraries
Java Games
Sitemap
Java Network
Java Forums
Java Tips Blog




Most Visited Tips
Java SE Tips
Java ME Tips
Java EE Tips
Other API Tips
Java Applications
Java Libraries
Java Games
Book Reviews
Top Rated Tips
Java SE Tips
Java ME Tips
Java EE Tips
Other API Tips
Java Applications
Java Libraries
Java Games
Book Reviews


Statistics
Registered Users: 769
Java SE Tips: 614
Java ME Tips: 201
Java EE Tips: 184
Other API Tips: 779
Java Applications: 298
Java Libraries: 209
Java Games: 16
Book Reviews:
 
 
 
How to use light scope groups in Java3D E-mail
User Rating: / 2
PoorBest 

This Java tip illustrates the use of light scope groups in Java 3D scenes.

Three DirectionalLight nodes are added to illuminate a scene, selecting one of them to use at a time. Each light has a different scope group list, and thus illuminates different parts of the scene.


Image

import java.applet.Applet;
import java.awt.AWTEvent;
import java.awt.BorderLayout;
import java.awt.CheckboxMenuItem;
import java.awt.Component;
import java.awt.Cursor;
import java.awt.Frame;
import java.awt.Menu;
import java.awt.MenuBar;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.awt.event.InputEvent;
import java.awt.event.ItemEvent;
import java.awt.event.ItemListener;
import java.awt.event.MouseEvent;
import java.awt.event.WindowEvent;
import java.awt.event.WindowListener;
import java.io.File;
import java.util.Enumeration;
import java.util.EventListener;

import javax.media.j3d.AmbientLight;
import javax.media.j3d.Appearance;
import javax.media.j3d.Behavior;
import javax.media.j3d.BoundingSphere;
import javax.media.j3d.BranchGroup;
import javax.media.j3d.Canvas3D;
import javax.media.j3d.DirectionalLight;
import javax.media.j3d.Group;
import javax.media.j3d.Light;
import javax.media.j3d.Material;
import javax.media.j3d.Transform3D;
import javax.media.j3d.TransformGroup;
import javax.media.j3d.WakeupCriterion;
import javax.media.j3d.WakeupOnAWTEvent;
import javax.media.j3d.WakeupOnElapsedFrames;
import javax.media.j3d.WakeupOr;
import javax.vecmath.Color3f;
import javax.vecmath.Matrix4d;
import javax.vecmath.Point3d;
import javax.vecmath.Point3f;
import javax.vecmath.Vector3d;
import javax.vecmath.Vector3f;

import com.sun.j3d.utils.geometry.Primitive;
import com.sun.j3d.utils.geometry.Sphere;
import com.sun.j3d.utils.universe.PlatformGeometry;
import com.sun.j3d.utils.universe.SimpleUniverse;
import com.sun.j3d.utils.universe.Viewer;
import com.sun.j3d.utils.universe.ViewingPlatform;

public class ExLightScope extends Java3DFrame {
  //--------------------------------------------------------------
  //  SCENE CONTENT
  //--------------------------------------------------------------

  //
  //  Nodes (updated via menu)
  //
  private DirectionalLight light1 = null;

  private DirectionalLight light2 = null;

  private DirectionalLight light3 = null;

  private Group content1 = null;

  private Group content2 = null;

  //
  //  Build scene
  //
  public Group buildScene() {
    // Turn off the example headlight
    setHeadlightEnable(false);

    // Build the scene group
    Group scene = new Group();

    // Build foreground geometry into two groups. We'll
    // create three directional lights below, one each with
    // scope to cover the first geometry group only, the
    // second geometry group only, or both geometry groups.
    content1 = new SphereGroup(0.25f// radius of spheres
        1.5f// x spacing
        0.75f// y spacing
        3// number of spheres in X
        5// number of spheres in Y
        null)// appearance
    scene.addChild(content1);

    content2 = new SphereGroup(0.25f// radius of spheres
        1.5f// x spacing
        0.75f// y spacing
        2// number of spheres in X
        5// number of spheres in Y
        null)// appearance
    scene.addChild(content2);

    // BEGIN EXAMPLE TOPIC
    // Create influencing bounds
    BoundingSphere worldBounds = new BoundingSphere(new Point3d(0.00.0,
        0.0)// Center
        1000.0)// Extent

    // Add three directional lights whose scopes are set
    // to cover one, the other, or both of the shape groups
    // above. Also set the lights' color and aim direction.

    // Light #1 with content1 scope
    light1 = new DirectionalLight();
    light1.setEnable(light1OnOff);
    light1.setColor(Red);
    light1.setDirection(new Vector3f(1.0f0.0f, -1.0f));
    light1.setInfluencingBounds(worldBounds);
    light1.addScope(content1);
    light1.setCapability(Light.ALLOW_STATE_WRITE);
    scene.addChild(light1);

    // Light #2 with content2 scope
    light2 = new DirectionalLight();
    light2.setEnable(light2OnOff);
    light2.setColor(Blue);
    light2.setDirection(new Vector3f(1.0f0.0f, -1.0f));
    light2.setInfluencingBounds(worldBounds);
    light2.addScope(content2);
    light2.setCapability(Light.ALLOW_STATE_WRITE);
    scene.addChild(light2);

    // Light #3 with universal scope (the default)
    light3 = new DirectionalLight();
    light3.setEnable(light3OnOff);
    light3.setColor(White);
    light3.setDirection(new Vector3f(1.0f0.0f, -1.0f));
    light3.setInfluencingBounds(worldBounds);
    light3.setCapability(Light.ALLOW_STATE_WRITE);
    scene.addChild(light3);

    // Add an ambient light to dimly illuminate the rest of
    // the shapes in the scene to help illustrate that the
    // directional lights are being scoped... otherwise it looks
    // like we're just removing shapes from the scene
    AmbientLight ambient = new AmbientLight();
    ambient.setEnable(true);
    ambient.setColor(White);
    ambient.setInfluencingBounds(worldBounds);
    scene.addChild(ambient);
    // END EXAMPLE TOPIC

    return scene;
  }

  //--------------------------------------------------------------
  //  USER INTERFACE
  //--------------------------------------------------------------

  //
  //  Main
  //
  public static void main(String[] args) {
    ExLightScope ex = new ExLightScope();
    ex.initialize(args);
    ex.buildUniverse();
    ex.showFrame();
  }

  //  Menu choices
  private boolean light1OnOff = true;

  private CheckboxMenuItem light1OnOffMenu;

  private boolean light2OnOff = true;

  private CheckboxMenuItem light2OnOffMenu;

  private boolean light3OnOff = false;

  private CheckboxMenuItem light3OnOffMenu;

  //
  //  Initialize the GUI (application and applet)
  //
  public void initialize(String[] args) {
    // Initialize the window, menubar, etc.
    super.initialize(args);
    exampleFrame.setTitle("Java 3D Light Scoping Example");

    //
    //  Add a menubar menu to change node parameters
    //    Use bounding leaf
    //

    Menu m = new Menu("DirectionalLights");

    light1OnOffMenu = new CheckboxMenuItem(
        "Red light with sphere set 1 scope", light1OnOff);
    light1OnOffMenu.addItemListener(this);
    m.add(light1OnOffMenu);

    light2OnOffMenu = new CheckboxMenuItem(
        "Blue light with sphere set 2 scope", light2OnOff);
    light2OnOffMenu.addItemListener(this);
    m.add(light2OnOffMenu);

    light3OnOffMenu = new CheckboxMenuItem(
        "White light with universal scope", light3OnOff);
    light3OnOffMenu.addItemListener(this);
    m.add(light3OnOffMenu);

    exampleMenuBar.add(m);
  }

  //
  //  Handle checkboxes and menu choices
  //
  public void itemStateChanged(ItemEvent event) {
    Object src = event.getSource();
    if (src == light1OnOffMenu) {
      light1OnOff = light1OnOffMenu.getState();
      light1.setEnable(light1OnOff);
      return;
    }
    if (src == light2OnOffMenu) {
      light2OnOff = light2OnOffMenu.getState();
      light2.setEnable(light2OnOff);
      return;
    }
    if (src == light3OnOffMenu) {
      light3OnOff = light3OnOffMenu.getState();
      light3.setEnable(light3OnOff);
      return;
    }

    // Handle all other checkboxes
    super.itemStateChanged(event);
  }
}

//
//CLASS
//SphereGroup - create a group of spheres on the XY plane
//
//DESCRIPTION
//An XY grid of spheres is created. The number of spheres in X and Y,
//the spacing in X and Y, the sphere radius, and the appearance can
//all be set.
//
//This grid of spheres is used by several of the examples as a generic
//bit of foreground geometry.
//
//SEE ALSO
//Ex*Light
//ExBackground*
//
//AUTHOR
//David R. Nadeau / San Diego Supercomputer Center
//

class SphereGroup extends Group {
  //  Constructors
  public SphereGroup() {
    //    radius x,y spacing x,y count appearance
    this(0.25f0.75f0.75f55null);
  }

  public SphereGroup(Appearance app) {
    //    radius x,y spacing x,y count appearance
    this(0.25f0.75f0.75f55, app);
  }

  public SphereGroup(float radius, float xSpacing, float ySpacing,
      int xCount, int yCount) {
    this(radius, xSpacing, ySpacing, xCount, yCount, null);
  }

  public SphereGroup(float radius, float xSpacing, float ySpacing,
      int xCount, int yCount, Appearance app) {
    if (app == null) {
      app = new Appearance();
      Material material = new Material();
      material.setDiffuseColor(new Color3f(0.8f0.8f0.8f));
      material.setSpecularColor(new Color3f(0.0f0.0f0.0f));
      material.setShininess(0.0f);
      app.setMaterial(material);
    }

    double xStart = -xSpacing * (double) (xCount - 12.0;
    double yStart = -ySpacing * (double) (yCount - 12.0;

    Sphere sphere = null;
    TransformGroup trans = null;
    Transform3D t3d = new Transform3D();
    Vector3d vec = new Vector3d();
    double x, y = yStart, z = 0.0;
    for (int i = 0; i < yCount; i++) {
      x = xStart;
      for (int j = 0; j < xCount; j++) {
        vec.set(x, y, z);
        t3d.setTranslation(vec);
        trans = new TransformGroup(t3d);
        addChild(trans);

        sphere = new Sphere(radius, // sphere radius
            Primitive.GENERATE_NORMALS, // generate normals
            16// 16 divisions radially
            app)// it's appearance
        trans.addChild(sphere);
        x += xSpacing;
      }
      y += ySpacing;
    }
  }
}

/**
 * The Example class is a base class extended by example applications. The class
 * provides basic features to create a top-level frame, add a menubar and
 * Canvas3D, build the universe, set up "examine" and "walk" style navigation
 * behaviors, and provide hooks so that subclasses can add 3D content to the
 * example's universe.
 <P>
 * Using this Example class simplifies the construction of example applications,
 * enabling the author to focus upon 3D content and not the busywork of creating
 * windows, menus, and universes.
 
 @version 1.0, 98/04/16
 @author David R. Nadeau, San Diego Supercomputer Center
 */

class Java3DFrame extends Applet implements WindowListener, ActionListener,
    ItemListener, CheckboxMenuListener {
  //  Navigation types
  public final static int Walk = 0;

  public final static int Examine = 1;

  //  Should the scene be compiled?
  private boolean shouldCompile = true;

  //  GUI objects for our subclasses
  protected Java3DFrame example = null;

  protected Frame exampleFrame = null;

  protected MenuBar exampleMenuBar = null;

  protected Canvas3D exampleCanvas = null;

  protected TransformGroup exampleViewTransform = null;

  protected TransformGroup exampleSceneTransform = null;

  protected boolean debug = false;

  //  Private GUI objects and state
  private boolean headlightOnOff = true;

  private int navigationType = Examine;

  private CheckboxMenuItem headlightMenuItem = null;

  private CheckboxMenuItem walkMenuItem = null;

  private CheckboxMenuItem examineMenuItem = null;

  private DirectionalLight headlight = null;

  private ExamineViewerBehavior examineBehavior = null;

  private WalkViewerBehavior walkBehavior = null;

  //--------------------------------------------------------------
  //  ADMINISTRATION
  //--------------------------------------------------------------

  /**
   * The main program entry point when invoked as an application. Each example
   * application that extends this class must define their own main.
   
   @param args
   *            a String array of command-line arguments
   */
  public static void main(String[] args) {
    Java3DFrame ex = new Java3DFrame();
    ex.initialize(args);
    ex.buildUniverse();
    ex.showFrame();
  }

  /**
   * Constructs a new Example object.
   
   @return a new Example that draws no 3D content
   */
  public Java3DFrame() {
    // Do nothing
  }

  /**
   * Initializes the application when invoked as an applet.
   */
  public void init() {
    // Collect properties into String array
    String[] args = new String[2];
    // NOTE: to be done still...

    this.initialize(args);
    this.buildUniverse();
    this.showFrame();

    // NOTE: add something to the browser page?
  }

  /**
   * Initializes the Example by parsing command-line arguments, building an
   * AWT Frame, constructing a menubar, and creating the 3D canvas.
   
   @param args
   *            a String array of command-line arguments
   */
  protected void initialize(String[] args) {
    example = this;

    // Parse incoming arguments
    parseArgs(args);

    // Build the frame
    if (debug)
      System.err.println("Building GUI...");
    exampleFrame = new Frame();
    exampleFrame.setSize(640480);
    exampleFrame.setTitle("Java 3D Example");
    exampleFrame.setLayout(new BorderLayout());

    // Set up a close behavior
    exampleFrame.addWindowListener(this);

    // Create a canvas
    exampleCanvas = new Canvas3D(null);
    exampleCanvas.setSize(630460);
    exampleFrame.add("Center", exampleCanvas);

    // Build the menubar
    exampleMenuBar = this.buildMenuBar();
    exampleFrame.setMenuBar(exampleMenuBar);

    // Pack
    exampleFrame.pack();
    exampleFrame.validate();
    //    exampleFrame.setVisible( true );
  }

  /**
   * Parses incoming command-line arguments. Applications that subclass this
   * class may override this method to support their own command-line
   * arguments.
   
   @param args
   *            a String array of command-line arguments
   */
  protected void parseArgs(String[] args) {
    for (int i = 0; i < args.length; i++) {
      if (args[i].equals("-d"))
        debug = true;
    }
  }

  //--------------------------------------------------------------
  //  SCENE CONTENT
  //--------------------------------------------------------------

  /**
   * Builds the 3D universe by constructing a virtual universe (via
   * SimpleUniverse), a view platform (via SimpleUniverse), and a view (via
   * SimpleUniverse). A headlight is added and a set of behaviors initialized
   * to handle navigation types.
   */
  protected void buildUniverse() {
    //
    //  Create a SimpleUniverse object, which builds:
    //
    //    - a Locale using the given hi-res coordinate origin
    //
    //    - a ViewingPlatform which in turn builds:
    //          - a MultiTransformGroup with which to move the
    //            the ViewPlatform about
    //
    //          - a ViewPlatform to hold the view
    //
    //          - a BranchGroup to hold avatar geometry (if any)
    //
    //          - a BranchGroup to hold view platform
    //            geometry (if any)
    //
    //    - a Viewer which in turn builds:
    //          - a PhysicalBody which characterizes the user's
    //            viewing preferences and abilities
    //
    //          - a PhysicalEnvironment which characterizes the
    //            user's rendering hardware and software
    //
    //          - a JavaSoundMixer which initializes sound
    //            support within the 3D environment
    //
    //          - a View which renders the scene into a Canvas3D
    //
    //  All of these actions could be done explicitly, but
    //  using the SimpleUniverse utilities simplifies the code.
    //
    if (debug)
      System.err.println("Building scene graph...");
    SimpleUniverse universe = new SimpleUniverse(null, // Hi-res coordinate
        // for the origin -
        // use default
        1// Number of transforms in MultiTransformGroup
        exampleCanvas, // Canvas3D into which to draw
        null)// URL for user configuration file - use defaults

    //
    //  Get the viewer and create an audio device so that
    //  sound will be enabled in this content.
    //
    Viewer viewer = universe.getViewer();
    viewer.createAudioDevice();

    //
    //  Get the viewing platform created by SimpleUniverse.
    //  From that platform, get the inner-most TransformGroup
    //  in the MultiTransformGroup. That inner-most group
    //  contains the ViewPlatform. It is this inner-most
    //  TransformGroup we need in order to:
    //
    //    - add a "headlight" that always aims forward from
    //       the viewer
    //
    //    - change the viewing direction in a "walk" style
    //
    //  The inner-most TransformGroup's transform will be
    //  changed by the walk behavior (when enabled).
    //
    ViewingPlatform viewingPlatform = universe.getViewingPlatform();
    exampleViewTransform = viewingPlatform.getViewPlatformTransform();

    //
    //  Create a "headlight" as a forward-facing directional light.
    //  Set the light's bounds to huge. Since we want the light
    //  on the viewer's "head", we need the light within the
    //  TransformGroup containing the ViewPlatform. The
    //  ViewingPlatform class creates a handy hook to do this
    //  called "platform geometry". The PlatformGeometry class is
    //  subclassed off of BranchGroup, and is intended to contain
    //  a description of the 3D platform itself... PLUS a headlight!
    //  So, to add the headlight, create a new PlatformGeometry group,
    //  add the light to it, then add that platform geometry to the
    //  ViewingPlatform.
    //
    BoundingSphere allBounds = new BoundingSphere(
        new Point3d(0.00.00.0)100000.0);

    PlatformGeometry pg = new PlatformGeometry();
    headlight = new DirectionalLight();
    headlight.setColor(White);
    headlight.setDirection(new Vector3f(0.0f0.0f, -1.0f));
    headlight.setInfluencingBounds(allBounds);
    headlight.setCapability(Light.ALLOW_STATE_WRITE);
    pg.addChild(headlight);
    viewingPlatform.setPlatformGeometry(pg);

    //
    //  Create the 3D content BranchGroup, containing:
    //
    //    - a TransformGroup who's transform the examine behavior
    //      will change (when enabled).
    //
    //    - 3D geometry to view
    //
    // Build the scene root
    BranchGroup sceneRoot = new BranchGroup();

    // Build a transform that we can modify
    exampleSceneTransform = new TransformGroup();
    exampleSceneTransform
        .setCapability(TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_READ);
    exampleSceneTransform
        .setCapability(TransformGroup.ALLOW_TRANSFORM_WRITE);
    exampleSceneTransform.setCapability(Group.ALLOW_CHILDREN_EXTEND);

    //
    //  Build the scene, add it to the transform, and add
    //  the transform to the scene root
    //
    if (debug)
      System.err.println("  scene...");
    Group scene = this.buildScene();
    exampleSceneTransform.addChild(scene);
    sceneRoot.addChild(exampleSceneTransform);

    //
    //  Create a pair of behaviors to implement two navigation
    //  types:
    //
    //    - "examine": a style where mouse drags rotate about
    //      the scene's origin as if it is an object under
    //      examination. This is similar to the "Examine"
    //      navigation type used by VRML browsers.
    //
    //    - "walk": a style where mouse drags rotate about
    //      the viewer's center as if the viewer is turning
    //      about to look at a scene they are in. This is
    //      similar to the "Walk" navigation type used by
    //      VRML browsers.
    //
    //  Aim the examine behavior at the scene's TransformGroup
    //  and add the behavior to the scene root.
    //
    //  Aim the walk behavior at the viewing platform's
    //  TransformGroup and add the behavior to the scene root.
    //
    //  Enable one (and only one!) of the two behaviors
    //  depending upon the current navigation type.
    //
    examineBehavior = new ExamineViewerBehavior(exampleSceneTransform, // Transform
        // gorup
        // to
        // modify
        exampleFrame)// Parent frame for cusor changes
    examineBehavior.setSchedulingBounds(allBounds);
    sceneRoot.addChild(examineBehavior);

    walkBehavior = new WalkViewerBehavior(exampleViewTransform, // Transform
        // group to
        // modify
        exampleFrame)// Parent frame for cusor changes
    walkBehavior.setSchedulingBounds(allBounds);
    sceneRoot.addChild(walkBehavior);

    if (navigationType == Walk) {
      examineBehavior.setEnable(false);
      walkBehavior.setEnable(true);
    else {
      examineBehavior.setEnable(true);
      walkBehavior.setEnable(false);
    }

    //
    //  Compile the scene branch group and add it to the
    //  SimpleUniverse.
    //
    if (shouldCompile)
      sceneRoot.compile();
    universe.addBranchGraph(sceneRoot);

    reset();
  }

  /**
   * Builds the scene. Example application subclasses should replace this
   * method with their own method to build 3D content.
   
   @return a Group containing 3D content to display
   */
  public Group buildScene() {
    // Build the scene group containing nothing
    Group scene = new Group();
    return scene;
  }

  //--------------------------------------------------------------
  //  SET/GET METHODS
  //--------------------------------------------------------------

  /**
   * Sets the headlight on/off state. The headlight faces forward in the
   * direction the viewer is facing. Example applications that add their own
   * lights will typically turn the headlight off. A standard menu item
   * enables the headlight to be turned on and off via user control.
   
   @param onOff
   *            a boolean turning the light on (true) or off (false)
   */
  public void setHeadlightEnable(boolean onOff) {
    headlightOnOff = onOff;
    if (headlight != null)
      headlight.setEnable(headlightOnOff);
    if (headlightMenuItem != null)
      headlightMenuItem.setState(headlightOnOff);
  }

  /**