FXGL 3D 渲染：相机和 JavaFX 着色器

FXGL 与 JavaFX 3D 渲染：功能、局限与系统建模集成

JavaFX 3D 相机提供对视口参数的完全控制。通过调整视野角度（FOV），可以动态改变视角，使用绑定实现：

camera3D.getPerspectiveCamera().fieldOfViewProperty().bind(cam_val);

调整近裁剪面和远裁剪面，通过剔除不可见物体优化渲染。平移和旋转变换处理相机的移动与转动。

要将相机绑定到物体（如汽车），位置计算如下：

var distanceToCamera = -8;
var pos = entity.getPosition3D().subtract(entity.getTransformComponent().getDirection3D().multiply(distanceToCamera));
transform.setPosition3D(pos);
transform.lookAt(entity.getPosition3D());
transform.setY(entity.getY() + CAMERA_HEIGHT_OFFSET);

使用缓动因子的插值实现平滑移动：

double smoothXY = 0.2;
double smoothZ = 0.2;

var distanceToCamera = -8;
var targetPos = entity.getPosition3D().subtract(
        entity.getTransformComponent().getDirection3D().multiply(distanceToCamera)
);

double newX = cameraPos.getX() + (targetPos.getX() - cameraPos.getX()) * smoothXY;
double newY = cameraPos.getY() + (targetPos.getY() - cameraPos.getY()) * smoothXY;
double newZ = cameraPos.getZ() + (targetPos.getZ() - cameraPos.getZ()) * smoothZ;

cameraPos = new Point3D(newX, newY, newZ);

transform.setPosition3D(cameraPos);
transform.lookAt(entity.getPosition3D());
transform.setY(cameraPos.getY() + CAMERA_HEIGHT_OFFSET);

这能营造流畅的电影级效果和响应式交互控制。

Phong 材质与贴图

PhongMaterial 支持纹理贴图，实现逼真渲染：

• diffuseMap：基础纹理与表面颜色。
• normalMap：模拟表面凹凸，无需额外几何体，节省资源。
• specularMap：控制表面高光与光泽。
• specularPower：调节从哑光到镜面般的亮度。

可以从漫反射贴图自动生成法线贴图，实现快速贴图。

模型导入与着色器

支持 .obj 和 .3ds 等格式，保留层级与变换。导入生成即用 JavaFX 节点（MeshView、Group）。

通过低级 API 集成 GLSL 着色器：

• 顶点与片元着色器用于自定义渲染。
• 替换标准 Phong 光照，实现霓虹、卡通或程序化效果。
• 在着色器中管理纹理与顶点属性。

ShaderProgram 钩子扩展默认管线。

JavaFX 3D 局限性

无阴影

物体不投射阴影。可用手动多边形模拟。无动态阴影贴图，除非直接调用 OpenGL。

光照受限

仅支持 PointLight、DirectionalLight 和 AmbientLight，无聚光灯。每顶点光照在低多边形模型上产生伪影。强度与衰减控制不够灵活。

无内置物理引擎

无碰撞检测、重力或惯性。需手动实现或用外部库。

纯代码构建场景

无可视化编辑器。场景通过 Group、SubScene 和 MeshView 在 Java 代码中组装。

与 RepeatCore 集成系统建模

对于跨平台数学模型应用，集成 RepeatCore：

RepeatCore.parseClassMap();
RepeatCore.runtimeAsService = true;
RepeatCore.isSingle = true;
RepeatCoreService.runtimeAsService = true;
RepeatCoreServiceDocument.verboseLevel = 0;
RepeatCoreServiceDocument.startWithoutBinFile = true;
var repeatCoreService = new RepeatCoreService();
var tempdoc = new RepeatCoreServiceDocument();
serviceDocument = tempdoc.openDocument(filename);
serviceDocument.setParentRepeatCoreService(repeatCoreService);
serviceDocument.documentCalculate();

按 ID 获取对象：

speed_setpoint = (Constant) getObjbyIdFromList(serviceDocument.componentList, "1739110251130");

通过绑定或流更新数据，与 FXGL 3D 渲染同步。这可实现电动驱动控制应用，结合实时可视化。

示例：电动驱动控制演示，含图表与 3D 场景。

实际 FXGL 实现

将经典游戏（如 NFS）资源移植到 FXGL，需调整比例、光照与模型。修复缩放问题并导入纹理，展现其原型制作能力。

添加光照设置与物体层级 UI，简化调试。

关键要点：

• FXGL + JavaFX 3D 适合原型与游戏化模拟器，而非生产级游戏。
• 带法线贴图的 PhongMaterial 提供优秀视觉效果，无需高多边形。
• RepeatCore 集成将系统建模嵌入 3D 应用。
• 主要局限：无阴影、物理引擎或可视化编辑器。
• GLSL 着色器解锁自定义渲染效果。

— Editorial Team