前田稔の超初心者のプログラム入門

XFILE テクスチャモデル

1. 立方体にテクスチャを張り付けたモデル cube_texture2.x です。
   TEXT 形式のＸモデル(XFILE)です。
   エディッタなどでタイプして保存して下さい。
   

   xof 0302txt 0064 Header { 1; 0; 1; } Material Matred { 1.000000;1.000000;1.000000;1.000000;; 21.333333; 0.000000;0.000000;0.000000;; 0.000000;0.000000;0.000000;; TextureFilename { "test.jpg"; } } Material Matgr { 1.000000;1.000000;1.000000;1.000000;; 21.333333; 0.000000;0.000000;0.000000;; 0.000000;0.000000;0.000000;; TextureFilename { "kishi.gif"; } } Material Matwh { 1.000000;1.000000;1.000000;1.000000;; 21.333333; 0.000000;0.000000;0.000000;; 0.000000;0.000000;0.000000;; } Material Matye { 1.000000;1.000000;0.000000;1.000000;; 21.333333; 0.000000;0.000000;0.000000;; 0.000000;0.000000;0.000000;; } Material Matpi { 1.000000;0.501961;1.000000;1.000000;; 21.333333; 0.000000;0.000000;0.000000;; 0.000000;0.000000;0.000000;; } Material Matbr { 0.000000;0.000000;1.000000;1.000000;; 21.333333; 0.000000;0.000000;0.000000;; 0.000000;0.000000;0.000000;; } Mesh { 8; 1.0;-1.0;-1.0;, -1.0;-1.0;-1.0;, -1.0;1.0;-1.0;, 1.0;1.0;-1.0;, -1.0;-1.0;1.0;, 1.0;-1.0;1.0;, 1.0;1.0;1.0;, -1.0;1.0;1.0;; 6; 4;0,1,2,3;, 4;4,5,6,7;, 4;5,0,3,6;, 4;1,4,7,2;, 4;1,0,5,4;, 4;2,7,6,3;; MeshMaterialList { 6; 6; 0, 1, 2, 3, 4, 5;; {Matred} {Matred} {Matgr} {Matgr} {Matbr} {Matbr} } MeshNormals { 6; 0.000000;0.000000;-1.000000;, 0.000000;0.000000;1.000000;, 1.000000;0.000000;0.000000;, -1.000000;0.000000;0.000000;, 0.000000;-1.000000;0.000000;, 0.000000;1.000000;0.000000;; 6; 4;0,0,0,0;, 4;1,1,1,1;, 4;2,2,2,2;, 4;3,3,3,3;, 4;4,4,4,4;, 4;5,5,5,5;; } MeshTextureCoords { 8; 0.0;0.0; 1.0;0.0; 1.0;1.0; 0.0;1.0; 0.0;0.0; 1.0;0.0; 1.0;1.0; 0.0;1.0;; } }

2. テクスチャファイルは Material の中の TextureFilename で指定します。
   "test.jpg", "kishi.gif" がテクスチャ画像ファイルの名前です。
   OBJ モデルと違い XFILE(DirectX) では GIF 形式は使えません。
   テストするときは適当な画像を調達してきてプロジェクトのフォルダーに格納して下さい。
   MeshTextureCoords がテクスチャ座標の定義で、頂点座標と１対１に対応しています。
   Ｘモデルファイルの基本的な説明は XFILE Loader の基礎 を参照して下さい。
   

プログラムの作成

1. XFILE を入力してモデルを描画する main() プログラムは XFILE Loader の基礎 を参照して下さい。
   
2. テクスチャをサポートしたＸモデルのローダー x_loader.java です。
   

   //★ x_loader object class 前田 稔 // Texture を設定 import java.awt.*; import javax.swing.*; import javax.media.j3d.*; import javax.vecmath.*; import com.sun.j3d.utils.universe.*; import com.sun.j3d.utils.geometry.*; import java.io.*; import java.net.URL; import com.sun.j3d.loaders.*; import com.sun.j3d.utils.behaviors.mouse.*; import java.util.*; import javax.imageio.ImageIO; import java.awt.image.BufferedImage; import com.sun.j3d.utils.image.TextureLoader; //★ X-File Loader Object Class public class x_loader extends LoaderBase { //public static final int RESIZE = 1; SceneBase Base; // SceneBase BufferedReader BR; // 入力 Reader String BUF; // １行分の入力バッファ StringTokenizer token; // トークン Object URL PATH= null;// ファイルの PATH TransformGroup Rot; // 回転 // 頂点座標領域 ArrayList<Point3f> vp = new ArrayList<Point3f>(); // 頂点座標 ArrayList<Vector3f> vn = new ArrayList<Vector3f>(); // 法線ベクトル ArrayList<TexCoord2f> vt = new ArrayList<TexCoord2f>(); // テクスチャ座標 ArrayList<Integer> idx = new ArrayList<Integer>(); // Index(ポリゴン)の区切り ArrayList<Integer> xvp = new ArrayList<Integer>(); // 頂点 Index の並び ArrayList<Integer> xvn = new ArrayList<Integer>(); // 法線 Index の並び // Material 領域 ArrayList<String> mid = new ArrayList<String>(); // mtbl の ID ArrayList<Mat> mtbl = new ArrayList<Mat>(); // Material Table // MaterialList 領域 ArrayList<Integer> fidx = new ArrayList<Integer>(); // face Index ArrayList<Mat> fmat = new ArrayList<Mat>(); // face Material // 構造体 class mats { Color4f faceColor; float power; Color3f specularColor; Color3f emissiveColor; BufferedImage image; } @Override public Scene load(String fname) { Base = new SceneBase(); try { File file = new File(fname); java.net.URI uri = file.toURI(); PATH = uri.toURL(); BR = new BufferedReader(new FileReader(file)); } catch(IOException e) { System.out.println("File Open Error=" + fname); return Base; } Create(); return Base; } @Override public Scene load(URL aURL) { Base = new SceneBase(); return Base; } @Override public Scene load(Reader reader) { Base = new SceneBase(); return Base; } // Scene を生成 public void Create() { Base.setSceneGroup(new BranchGroup()); // 回転の初期化 Rot = new TransformGroup(); Transform3D rotate = new Transform3D(); rotate.rotY(Math.PI); // Y 軸について180度回転 Rot.setTransform(rotate); Base.getSceneGroup().addChild(Rot); set_data(); creatscene(); } // X-File を入力して ArrayList に格納 public void set_data() { int i,j,num,pn; String str; // Header Check NextRead(); str = token.nextToken(); if ("xof".equals(str)==false) { System.out.println("X-File error?" + str); return; } str = token.nextToken(); if ("txt".equals(str.substring(4,7))==false) { System.out.println("X-File error?" + str); return; } while(NextRead()) { str = token.nextToken(); if ("Mesh".equals(str)) // 頂点座標 { Skip("{"); num= Val(); // 頂点の数 for(i=0; i<num; i++) vp.add(new Point3f(FVal(), FVal(), FVal())); num= Val(); // ポリゴンの数 for(i=0; i<num; i++) { pn= Val(); // ポリゴンの頂点数 idx.add(pn); for(j=0; j<pn; j++) xvp.add(Val()); } } if ("MeshNormals".equals(str)) // 法線ベクトル { Skip("{"); num= Val(); // 法線の数 for(i=0; i<num; i++) vn.add(new Vector3f(FVal(), FVal(), FVal())); num= Val(); // 面の数 for(i=0; i<num; i++) { pn= Val(); // ポリゴンの頂点数 for(j=0; j<pn; j++) xvn.add(Val()); } } if ("MeshTextureCoords".equals(str)) // テクスチャ座標 { Skip("{"); num= Val(); // 座標の数 for(i=0; i<num; i++) vt.add(new TexCoord2f(FVal(), FVal())); } if ("Material".equals(str)) // マテリアル { str = token.nextToken(); if ("{".equals(str)) // ID が無い(普通は起こらない) { mtbl.add(matset()); } else { mid.add(str); // mtbl の ID Skip("{"); mtbl.add(matset()); // mtbl に登録 } } if ("MeshMaterialList".equals(str)) // マテリアルリスト { Skip("{"); num= Val(); // マテリアルの数 pn= Val(); // フェース(ポリゴン)の数 for(i=0; i<pn; i++) fidx.add(Val()); for(i=0; i<num; i++) { NextRead(); str = token.nextToken(); if ("Material".equals(str)) { Skip("{"); // MeshMaterialList で直接定義 fmat.add(matset()); } if (str.charAt(0)=='{') // {Matgr} { Matgr } { String wk; if ("{".equals(str)) wk= token.nextToken(); else wk= str.substring(1,str.length()-1); for(j=0; j<mid.size() && wk.equals(mid.get(j))==false; j++); if (j<mid.size()) fmat.add(mtbl.get(j)); else { System.out.println("not found MaterialID=" + wk); fmat.add(mtbl.get(0)); // 仮に設定 } if ("{".equals(str)) Skip("}"); } } } } Close(); } // Material のセット public mats matset() { String wstr; mats mat = new mats(); mat.faceColor = new Color4f(FVal(), FVal(), FVal(), FVal()); mat.power = FVal(); mat.specularColor = new Color3f(FVal(), FVal(), FVal()); mat.emissiveColor = new Color3f(FVal(), FVal(), FVal()); NextRead(); wstr = token.nextToken(); if ("TextureFilename".equals(wstr)) { // Texture の設定 NextRead(); wstr = token.nextToken(); mat.image = loadImage(wstr); Skip("}"); // TextureFilename の終わり Skip("}"); // Material の終わり } return mat; } // Scene を生成 public void creatscene() { int i,j,cnt,pt,n; Point3f[] vw; // 頂点座標 TexCoord2f[] tex; // テクスチャ Vector3f[] nw = new Vector3f[0]; // 法線ベクトル pt= 0; // 多角形の先頭Index for(i=0; i<idx.size(); i++) // i=Frame(ポリゴン)の番号 { cnt= idx.get(i); // 多角形の角数 vw = new Point3f[cnt]; // Frame の頂点座標 tex = new TexCoord2f[cnt]; // Frame のテクスチャ座標 for(j=0; j<cnt; j++) { n= xvp.get(pt+j); // 頂点Index if (n<vp.size()) vw[j]= vp.get(n); else System.out.print("頂点Index Error=" + n); if (n<vt.size()) { tex[j]= new TexCoord2f(); tex[j].x= vt.get(n).x; tex[j].y= 1.0f-vt.get(n).y; } else System.out.print("Texture Index Error=" + n); } if (0<xvn.size()) { nw = new Vector3f[cnt]; for(j=0; j<cnt; j++) { n= xvn.get(pt+j); // 法線Index if (n<vn.size()) nw[j]= vn.get(n); } } if (vn.size()<1) nw= null; if (vt.size()<1) tex= null; n= fidx.get(i); // マテリアルの Index if (n>=fmat.size()) n= 0; face(Rot,vw,nw,fmat.get(n),tex); pt+= cnt; } } // Face(Polygon) を生成 public void face(TransformGroup trans, Point3f[] vertices, Vector3f[] normal, mats mat, TexCoord2f[] texture) { int[] stripCount = new int[1]; Color4f[] colors = new Color4f[vertices.length]; stripCount[0] = vertices.length; for(int i=0; i<vertices.length; i++) colors[i]= mat.faceColor; // Face を作成 GeometryInfo ginfo = new GeometryInfo(GeometryInfo.POLYGON_ARRAY); ginfo.setCoordinates(vertices); ginfo.setStripCounts(stripCount); ginfo.setColors(colors); // Texture の設定 if (mat.image!=null && texture!=null) { ginfo.setTextureCoordinateParams(1,2); // 二次元のテクスチャ座標を一枚使う ginfo.setTextureCoordinates(0,texture); // 参照する次元(二次元のテクスチャ＝0) } // 法線ベクトルの設定 if (normal!=null) ginfo.setNormals(normal); else { NormalGenerator gen = new NormalGenerator(); gen.generateNormals(ginfo); } // Material を設定して SceneBase に追加 Shape3D shape = new Shape3D(ginfo.getGeometryArray()); shape.setAppearance(createAppearance(mat)); trans.addChild(shape); } // Material の設定 private Appearance createAppearance(mats para) { Appearance ap = new Appearance(); Material mat = new Material(); Color3f cw= new Color3f(para.faceColor.x,para.faceColor.y,para.faceColor.z); mat.setDiffuseColor(cw); // 拡散反射による色 Color3f acw = new Color3f(cw.x*0.2f,cw.y*0.2f,cw.z*0.2f); mat.setAmbientColor(acw); // 環境光 mat.setShininess(para.power); // 輝度 mat.setSpecularColor(para.specularColor); // 鏡面反射 mat.setEmissiveColor(para.emissiveColor); // 発光 if (para.image!=null) // Texture の設定 { TextureLoader texload = new TextureLoader(para.image); Texture2D texture2d = (Texture2D)texload.getTexture(); ap.setTexture(texture2d); TextureAttributes txattr = new TextureAttributes(); txattr.setTextureMode(TextureAttributes.MODULATE); txattr.setTextureBlendColor(para.faceColor); ap.setTextureAttributes(txattr); } ap.setMaterial(mat); //※ 透明度の設定 //ap.setTransparencyAttributes(new TransparencyAttributes(TransparencyAttributes.BLENDED, 0.0f)); return ap; } // Line Read(BUF に入力) private boolean LineRead() { try { BUF = BR.readLine(); } catch(IOException e) { System.out.println(e); } if (BUF == null) { System.out.println("End of file"); return false; } return true; } // Next Read Line(/をスキップ, Token を設定) private boolean NextRead() { while(LineRead()) { if (BUF.length()>0 && BUF.charAt(0)!='/') { token = new StringTokenizer(BUF, " ,;\t", false); if (token.hasMoreTokens()) return true; } } return false; } // Next Float(BUF から次の値を取得) private float FVal() { if (token.hasMoreTokens()==false) if (NextRead()==false) return -1.0f; return Float.parseFloat(token.nextToken()); } // Next int(BUF から次の値を取得) private int Val() { if (token.hasMoreTokens()==false) if (NextRead()==false) return -1; return Integer.parseInt(token.nextToken()); } // key まで読み飛ばす private void Skip(String key) { String str; while(true) { if (token.hasMoreTokens()==false) if (NextRead()==false) return; str = token.nextToken(); if (str.equals(key)) return; } } // BUFferedReader Close public void Close() { try { BR.close(); } catch(IOException e) { System.out.println("File Close Error"); } } // BufferedImage の入力 public BufferedImage loadImage(String fileName) { BufferedImage img= null; String wk = fileName; if (wk.charAt(0)=='"') wk= fileName.substring(1,fileName.length()-1); try { URL u = new URL(PATH, wk); img = ImageIO.read(u); } catch (IOException e) { System.out.println("Image Open Error=" + fileName); } return img; } }

3. Java3D は右手座標系ですが、DirectX の既定値は左手座標系です。
   そこでＹ軸を中心に１８０度回転して、向きを合わせています。
   

   TransformGroup Rot; // 回転 ・・・ // 回転の初期化 Rot = new TransformGroup(); Transform3D rotate = new Transform3D(); rotate.rotY(Math.PI); // Y 軸について180度回転 Rot.setTransform(rotate); Base.getSceneGroup().addChild(Rot);

4. class mats が material を設定する構造体です。
   faceColor は face(多角形)の色です。
   power は material の輝度です。
   specularColor は material の鏡面反射です。
   emissiveColor は material の発光です。
   image はテクスチャ画像です。
   

   // 構造体 class mats { Color4f faceColor; float power; Color3f specularColor; Color3f emissiveColor; BufferedImage image; }

5. テクスチャ関係の ArrayList を定義します。
   

   // 頂点座標領域 ArrayList<TexCoord2f> vt = new ArrayList<TexCoord2f>(); // テクスチャ座標 // Material 領域 ArrayList<String> mid = new ArrayList<String>(); // mtbl の ID ArrayList<Mat> mtbl = new ArrayList<Mat>(); // Material Table // MaterialList 領域 ArrayList<Integer> fidx = new ArrayList<Integer>(); // face Index ArrayList<Mat> fmat = new ArrayList<Mat>(); // face Material

6. "MeshTextureCoords" でテクスチャ座標を ArrayList に登録します。
   "Material" でマテリアルを ArrayList に登録します。
   "MeshMaterialList" でマテリアルリストを ArrayList に登録します。
   

   if ("MeshTextureCoords".equals(str)) // テクスチャ座標 { ・・・ } if ("Material".equals(str)) // マテリアル { ・・・ } if ("MeshMaterialList".equals(str)) // マテリアルリスト { ・・・ }

7. Scene を生成する creatscene() メソッドです。
   face() メソッドにマテリアル関係のパラメータを設定して渡します。
   Rot は Face を追加する TransformGroup です。
   vw は Face の頂点座標です。
   nw は Face の法線です。
   fmat.get(n) は Face のマテリアルです。
   tex は Face のテクスチャ座標です。
   

   face(Rot,vw,nw,fmat.get(n),tex);

   Java3D と XFILE ではテクスチャのＹ座標が上下逆になっていました。
   

   tex[j]= new TexCoord2f(); tex[j].x= vt.get(n).x; tex[j].y= 1.0f-vt.get(n).y;

8. face() メソッドでマテリアルとテクスチャを設定して多角形を生成します。
   

   // Face(Polygon) を生成 public void face(TransformGroup trans, Point3f[] vertices, Vector3f[] normal, mats mat, TexCoord2f[] texture) { ・・・ }

9. createAppearance(() メソッドでマテリアルを設定します。
   テクスチャ画像のロードもここで行っています。
   

   // Material の設定 private Appearance createAppearance(mats para) { ・・・ }

   その他プログラムの説明は、これまで説明した各ページを参照して下さい。
   

超初心者のプログラム入門(Java2)