Java 3Dとは？インストール方法とサンプルコードを紹介！

Java 3Dとは？

Java 3Dは、1999年にJavaの拡張としてSun Microsystems社によって開発された3D-CGのAPIです。

そのため、Java 3Dのプログラムは、各種タイプのコンピューター上で実行できます。

もし、「APIって何だろう？」と思っている人は、よければ以下の記事を参考にしてみてくださいね。

【関連記事】

▶︎JavaのAPIとは？よく使うJavaのAPIも解説

Java 3Dのメリットとしては、次のものが挙げられます。

Java 3Dは、他のグラフィック・ライブラリよりも単純なインターフェースですが、ゲームやアニメーションにも応用可能です。

グラフィックスの描画処理は、「DirectX」や「OpenGL」などのグラフィック・ツールを基にしています。

Java 3Dのインストール方法

前章で、Java 3Dの概要を説明しました。

ここでは、Java 3Dをインストールする方法を見ていきましょう。

まず、「Java 3D API」ページを開きます。

そうすると、ダウンロード画面が表示されるので、最新バージョンを選択しましょう。

2021年1月現在では、「Java 3D 1.5.1」が最新です。

ダウンロードページを開き、OSに対応したファイル群をダウンロードしましょう。

ダウンロードすると中身は次のようになっているはずです。

「j3d-jre.zip」を解凍すると、次の3種類のjarファイルが格納されています。

jarファイルも圧縮されていますので、展開しておきます。

展開するには、次のコマンドをターミナルに入力します。

jar -xvf "jarファイル名".jar

今回のjarファイルでいうと次のように入力しましょう。

jar -xvf j3dcore.jar

展開すると「com」や「javax」のディレクトリができるはずです。

Java 3Dで球体を描画するサンプルコード

ここでは、Java 3Dで球体を描画するサンプルコードを紹介します。

■記述例(J3DCG.java)
import com.sun.j3d.utils.geometry.*;
import com.sun.j3d.utils.universe.*;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import javax.media.j3d.*;
import javax.vecmath.*;

public class J3DCG extends JPanel {
  public static void main (String[] args) {
    J3DCGPanel j3dcgpanel = new J3DCGPanel();
    JFrame frame = new JFrame("J3DCG.java");
    frame.getContentPane().add(j3dcgpanel);
    frame.setSize(300,300);
    frame.setVisible(true);
    frame.setBackground(Color.white);
    frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
  }
}

class J3DCGPanel extends JPanel {
  public J3DCGPanel() {
    setLayout(new BorderLayout());
    GraphicsConfiguration config = SimpleUniverse.getPreferredConfiguration();
    Canvas3D canvas = new Canvas3D(config);
    add(canvas, BorderLayout.CENTER);
    SimpleUniverse universe = new SimpleUniverse(canvas);
    BranchGroup root = new BranchGroup();
    Sphere sphere = new Sphere(0.6f);
    root.addChild(sphere);
    Color3f lightColor = new Color3f(1.0f, 0.0f, 1.0f);
    BoundingSphere bounds = new BoundingSphere(new Point3d(0.0, 0.0, 0.0), 100);
    Vector3f lightDirection = new Vector3f(4.0f, 5.0f, -10.0f);
    DirectionalLight light = new DirectionalLight(lightColor, lightDirection);
    light.setInfluencingBounds(bounds);
    root.addChild(light);
    universe.getViewingPlatform().setNominalViewingTransform();
    universe.addBranchGraph(root);
  }
}

ソースコードについて少し説明します。

import com.sun.j3d.utils.geometry.*;
import com.sun.j3d.utils.universe.*;
import java.awt.*;
import javax.swing.*;
import javax.media.j3d.*;
import javax.vecmath.*;

今回のプログラムで必要なパッケージをインポートしています。

public class J3DCG extends JPanel {
  public static void main (String[] args) {
    J3DCGPanel j3dcgpanel = new J3DCGPanel();
    JFrame frame = new JFrame("J3DCG.java");
    frame.getContentPane().add(j3dcgpanel);
    frame.setSize(300,300);
    frame.setVisible(true);
    frame.setBackground(Color.white);
    frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
  }
}

J3DCGクラスを定義しています。

「J3DCGPanel」のオブジェクト、「JFrame」のオブジェクトをそれぞれ生成します。

getContentPaneメソッドで、コンテンツ・ペインを取得し、j3dcgpanelオブジェクトがaddメソッドで貼り付けられています。

• setSizeメソッド：フレームのサイズを300×300に設定
• setVisibleメソッド：フレームを可視化
• setBackgroundメソッド：フレームの背景色を白に設定

そして、setDefaultCloseOperationメソッドでフレームの終了処理を指定しました。

class J3DCGPanel extends JPanel {
  public J3DCGPanel() {
    setLayout(new BorderLayout());
    GraphicsConfiguration config = SimpleUniverse.getPreferredConfiguration();
    Canvas3D canvas = new Canvas3D(config);
    add(canvas, BorderLayout.CENTER);
    SimpleUniverse universe = new SimpleUniverse(canvas);
    BranchGroup root = new BranchGroup();
    Sphere sphere = new Sphere(0.6f);
    root.addChild(sphere);
    Color3f lightColor = new Color3f(1.0f, 0.0f, 1.0f);
    BoundingSphere bounds = new BoundingSphere(new Point3d(0.0, 0.0, 0.0), 100);
    Vector3f lightDirection = new Vector3f(4.0f, 5.0f, -10.0f);
    DirectionalLight light = new DirectionalLight(lightColor, lightDirection);
    light.setInfluencingBounds(bounds);
    root.addChild(light);
    universe.getViewingPlatform().setNominalViewingTransform();
    universe.addBranchGraph(root);
  }
}

J3DCGPanelをJPanelのサブクラスとして定義しています。

setLayoutでBorderLayoutのレイアウト指定を行い、GraphicsConfigurationの設定をします。

GraphicsConfigurationは、Java 3Dで用いられるデバイスの状況を抽象化したオブジェクトです。

getPreferredConfigurationメソッドで取得されます。

Canvas3D(config)でキャンバスを生成しており、3D-CGオブジェクトをキャンバスに表示する指定を行いました。

以下の部分でシーン・グラフを生成しています。

SimpleUniverse universe = new SimpleUniverse(canvas);
BranchGroup root = new BranchGroup();
Sphere sphere = new Sphere(0.6f);

球体を表すSphereのオブジェクトsphereを生成し、引数の「0.6f」で半径を指定します。

そして、Color3f(1.0f, 0.0f, 1.0f)で球体の色をマゼンタにしています。

BoundingSphere(new Point3d(0.0, 0.0, 0.0), 100)

で、中心は原点、半径は100で光源を設定しています。

light.setInfluencingBounds(bounds) で、boundsで設定した描画範囲にlightを設定。

getViewingPlatformでViewingPlatformオブジェクトが生成され、視点を設定しています。

そして、setNominalViewingTransformで、視点位置をz軸方向に移動しました。

Java 3DのAPI・ライブラリ

Java 3Dのパッケージやクラスを確認したい場合は、以下のページから確認可能です。

https://download.java.net/media/java3d/javadoc/1.5.2/

クラスの使い方や詳細を確認したい場合は、参考にしてみると良いでしょう。