如何使用 javaFx TriangleMesh 创建这样的形状？

Question

我需要创建这个形状。我了解如何创建简单的形状，例如立方体，但我完全不了解如何创建这样的形状。如何获得这些数组的正确点？请帮忙

    TriangleMesh mesh = new TriangleMesh();

    mesh.getPoints().addAll(
            0, 0, 0,//P1
            0,0,100,//P2
            0,20,100,//P3
            60,20,100,//P4
            60,0,100,//P5
            60,20,60,//P6
            60,0,60,//P7
            40,0,60,//P8
            40,20,60,//P9
            40,20,0,//P10
            40,0,0,//P11
            0,20,0//P12
    );

    mesh.getTexCoords().addAll(
     //which points should be here?
    );

    mesh.getFaces().addAll(
   // which points should be here?
               );
    return mesh;

`

Answer 1

有多种方法可以构建像您发布的那种 3D 形状。

3D建模

可能最简单的方法是使用 3D 编辑器，如Blender（开源），然后将模型导出为 .OBJ 文件。在此 OBJ 文件中，您将获得顶点、纹理和面的列表。但是，该格式不能直接读取，因此您不能将其输入到 JavaFX 中MeshView。不过，也有这种格式的进口，这将创建一个TriangleMesh，像这样的一个。

JCSG

不处理点、顶点和面，但从 Java 方法来看，另一种选择是使用JCSG：您只需创建两个立方体，然后执行布尔运算即可获得所需的形状（从 60x20x100 立方体中减去 20x20x60 立方体）。还有一种方法可以将 CSG 对象转换为TriangleMesh.

FXyz3D

从纯 JavaFX 的角度来看，您还可以使用该FXyz3D库及其TriangulatedMesh. Is 基于具有定义其周长的 3D 点 ({x, y, 0}) 列表的平面，该点被三角化并挤压到给定的高度。它在内部使用Poly2Tri，这正是a 2D constrained Delaunay triangulation library.

由于您需要在 XY 上有一个平面，我会将您的点列表重写为：

private final List<Point3D> points = new ArrayList<>(Arrays.asList(
            new Point3D(0,   0, 0),
            new Point3D(0, 100, 0), new Point3D(60, 100, 0),
            new Point3D(60, 60, 0), new Point3D(40, 60,  0),
            new Point3D(40,  0, 0), new Point3D( 0,  0,  0)));

然后可以使用以下命令生成形状：

TriangulatedMesh customShape = new TriangulatedMesh(points, 20);
customShape.setLevel(0);
customShape.setCullFace(CullFace.NONE);
customShape.getTransforms().addAll(new Rotate(-90, Rotate.X_AXIS));

（注意旋转会将平面从平面 XY 放入平面 XZ，如您的绘图中所示）

您现在可以检查生成的网格，您将看到生成的所有三角形：

所以你可以使用这些信息来“填充”你的点、纹理和面数组，并找出它是如何工作的。

三角网

最后，从头开始，但基于上述三角剖分，这些是所需的数组：

顶点

float[] vertices = {
         0.0,  0.0,   0.0,  // 0
         0.0,  0.0, 100.0,  // 1
        60.0,  0.0, 100.0,
        60.0,  0.0,  60.0,
        40.0,  0.0,  60.0,
        40.0,  0.0,   0.0,
         0.0, 20.0,   0.0,
         0.0, 20.0, 100.0,
        60.0, 20.0, 100.0,
        60.0, 20.0,  60.0,
        40.0, 20.0,  60.0,
        40.0, 20.0,   0.0};   // 11

纹理坐标

这些可以产生，例如，基于与尺寸的1x1 2D表面上，所以顶点的坐标可以很容易地与此表达被映射：{x / (MaxX-MinX), y /(MaxY-MinY)}。

float[] texture = {
        0.00, 0.00,        // 0
        0.00, 1.00,        // 1
        1.00, 1.00,
        1.00, 0.60,
        0.67, 0.60,
        0.67, 0.00,
        0.00, 0.00,
        0.00, 1.00,
        1.00, 1.00,
        1.00, 0.60,
        0.67, 0.60,
        0.67, 0.00};        // 11

面孔

我们将为每个三角形面添加 3 个顶点和 3 个纹理坐标的索引。

int[] faces = {
         1,  1,  2,  2,  4,  4,      // 0
         4,  4,  2,  2,  3,  3,      // 1
         1,  1,  4,  4,  0,  0,      // 2
         0,  0,  4,  4,  5,  5,
         7,  7, 10, 10,  8,  8,
        10, 10,  9,  9,  8,  8,
         7,  7,  6,  6, 10, 10,
         6,  6, 11, 11, 10, 10,
         0,  0,  1,  1,  7,  7,
         0,  0,  7,  7,  6,  6,
         1,  1,  2,  2,  8,  8,
         1,  1,  8,  8,  7,  7,
         2,  2,  3,  3,  9,  9,
         2,  2,  9,  9,  8,  8,
         3,  3,  4,  4, 10, 10,
         3,  3, 10, 10,  9,  9,
         4,  4,  5,  5, 11, 11,
         4,  4, 11, 11, 10, 10,
         5,  5,  0,  0,  6,  6,
         5,  5,  6,  6, 11, 11};     // 19

例如，对于顶面，定义了四个三角形，第一个 (0) 具有顶点 (1, 2, 4)，第二个 (1) 具有顶点 (4, 2, 3)，依此类推：

在这种情况下，坐标纹理与顶点具有相同的索引（但这可能不同）。注意顶点缠绕或逆时针旋转。

编辑

如果不使用法线，添加人脸平滑组会很方便：每个组包含属于同一平面的人脸索引。例如，前四个索引属于顶面。

int[] smooth = {0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 7};

这是创建自定义MeshView节点的完整代码：

private final float[] vertices = {
             0.0f,  0.0f,   0.0f,  // 0
             0.0f,  0.0f, 100.0f,  // 1
            60.0f,  0.0f, 100.0f,
            60.0f,  0.0f,  60.0f,
            40.0f,  0.0f,  60.0f,
            40.0f,  0.0f,   0.0f,
             0.0f, 20.0f,   0.0f,
             0.0f, 20.0f, 100.0f,
            60.0f, 20.0f, 100.0f,
            60.0f, 20.0f,  60.0f,
            40.0f, 20.0f,  60.0f,
            40.0f, 20.0f,   0.0f};   // 11

    private final float[] texture = {
            0.00f, 0.00f,        // 0
            0.00f, 1.00f,        // 1
            1.00f, 1.00f,
            1.00f, 0.60f,
            0.67f, 0.60f,
            0.67f, 0.00f,
            0.00f, 0.00f,
            0.00f, 1.00f,
            1.00f, 1.00f,
            1.00f, 0.60f,
            0.67f, 0.60f,
            0.67f, 0.00f};        // 11

    private final int[] faces = {
            1,  1,  2,  2,  4,  4,      // 0
            4,  4,  2,  2,  3,  3,      // 1
            1,  1,  4,  4,  0,  0,      // 2
            0,  0,  4,  4,  5,  5,
            7,  7, 10, 10,  8,  8,
            10, 10,  9,  9,  8,  8,
            7,  7,  6,  6, 10, 10,
            6,  6, 11, 11, 10, 10,
            0,  0,  1,  1,  7,  7,
            0,  0,  7,  7,  6,  6,
            1,  1,  2,  2,  8,  8,
            1,  1,  8,  8,  7,  7,
            2,  2,  3,  3,  9,  9,
            2,  2,  9,  9,  8,  8,
            3,  3,  4,  4, 10, 10,
            3,  3, 10, 10,  9,  9,
            4,  4,  5,  5, 11, 11,
            4,  4, 11, 11, 10, 10,
            5,  5,  0,  0,  6,  6,
            5,  5,  6,  6, 11, 11};     // 19

    private final int[] smooth = {
            0, 0, 0, 0,   // top surface
            1, 1, 1, 1,   // bottom surface
            2, 2,
            3, 3,
            4, 4,
            5, 5,
            6, 6,
            7, 7};

    public MeshView getMeshView() {
        TriangleMesh mesh = new TriangleMesh();
        mesh.getPoints().addAll(vertices);
        mesh.getTexCoords().addAll(texture);
        mesh.getFaces().addAll(faces);
        mesh.getFaceSmoothingGroups().addAll(smooth);

        MeshView meshView = new MeshView(mesh);
        meshView.setMaterial(new PhongMaterial(Color.FIREBRICK));
        meshView.setCullFace(CullFace.NONE);
        return meshView;
    }