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J2ME 移動 3D 遊戲開發實戰：深度解析 JSR 184 移動 3D 圖形 API

編輯：Java 相關知識

前言：為什麼需要 JSR 184？

在 MIDP 1.0 時代，遊戲開發者若想繪製精美圖形，只能在沒有浮點數支援的 CLDC 1.0 上從頭打造 3D 引擎，開發成本極高。MIDP 2.0 引入的 JSR 184（Mobile 3D Graphics API），是首個基於 Java 標準的行動裝置 3D 圖形套件，提供保留模式與立即模式雙重架構，讓開發者能專注於遊戲邏輯而非底層渲染。

核心架構：兩大渲染模式

保留模式：以場景圖為核心，開發者定義節點層次（相機、燈光、網格、材質等），API 自動處理著色、投影、可見性判定，適合複雜場景管理。
立即模式：開發者直接呼叫 Graphics3D.render() 繪製幾何體，完全掌控渲染管線，效能更高、彈性更大，適合高效能遊戲迴圈。本文重點示範立即模式。

關鍵 API 類別速查表

類別	用途
`Graphics3D`	唯一 3D 圖形上下文，所有著色操作在 `render()` 中完成
`VertexBuffer` / `VertexArray`	儲存頂點位置、法線、顏色、材質座標
`IndexBuffer` / `TriangleStripArray`	定義頂點連接方式形成幾何體
`Appearance` / `Material` / `Texture2D`	封裝著色屬性：材質、貼圖、混合模式等
`Camera`	定義觀察者位置、視野角、投影矩陣
`Light`	光源屬性：顏色、強度、類型
`Transform`	4x4 浮點數矩陣，處理平移、旋轉、縮放
`Background`	定義視圖清除方式（顏色、圖片、深度）
`Loader`	載入 .m3g 場景檔（從 3D 建模工具匯出）

範例程式執行截圖

實戰範例：旋轉貼圖立方體

1. MIDlet 主類別：啟動畫布與計時器

import javax.microedition.midlet.*;
import javax.microedition.lcdui.*;
import java.util.*;

public class MIDletMain extends MIDlet {
    static MIDletMain midlet;
    MyCanvas d = new MyCanvas();
    Timer iTimer = new Timer();

    public MIDletMain() { this.midlet = this; }

    public void startApp() {
        Display.getDisplay(this).setCurrent(d);
        iTimer.schedule(new MyTimerTask(), 0, 40); // ~25 FPS
    }
    public void pauseApp() {}
    public void destroyApp(boolean unconditional) {}

    public static void quitApp() {
        midlet.destroyApp(true);
        midlet.notifyDestroyed();
        midlet = null;
    }

    class MyTimerTask extends TimerTask {
        public void run() { if (d != null) d.repaint(); }
    }
}

2. MyCanvas 核心渲染邏輯

import javax.microedition.lcdui.*;
import javax.microedition.m3g.*;

public class MyCanvas extends Canvas {
    private Graphics3D graphics3d;
    private Camera camera;
    private Light light;
    private float angle = 0.0f;
    private Background background = new Background();
    private VertexBuffer vbuffer;
    private IndexBuffer indexbuffer;
    private Appearance appearance;
    private Material material = new Material();
    private Image image;

    public MyCanvas() {
        setCommandListener(new CommandListener() {
            public void commandAction(Command c, Displayable d) {
                if (c.getCommandType() == Command.EXIT) MIDletMain.quitApp();
            }
        });
        try { init(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
    }

    private void init() throws Exception {
        addCommand(new Command("Exit", Command.EXIT, 1));
        graphics3d = Graphics3D.getInstance();

        // 相機：透視投影
        camera = new Camera();
        camera.setPerspective(60.0f, (float)getWidth()/(float)getHeight(), 1.0f, 1000.0f);

        // 光源
        light = new Light();
        light.setColor(0xffffff);
        light.setIntensity(1.25f);

        // ── 立方體頂點 ──
        short[] vert = { /* 24 個頂點，共 72 個 short */ };
        VertexArray vertArray = new VertexArray(vert.length/3, 3, 2);
        vertArray.set(0, vert.length/3, vert);

        // ── 法線 ──
        byte[] norm = { /* 24 個法線 */ };
        VertexArray normArray = new VertexArray(norm.length/3, 3, 1);
        normArray.set(0, norm.length/3, norm);

        // ── 材質座標 ──
        short[] tex = { /* 24 個 UV */ };
        VertexArray texArray = new VertexArray(tex.length/2, 2, 2);
        texArray.set(0, tex.length/2, tex);

        // 索引緩衝：6 個面，每面 4 頂點三角條帶
        int[] stripLen = {4,4,4,4,4,4};
        vbuffer = new VertexBuffer();
        vbuffer.setPositions(vertArray, 1.0f, null);
        vbuffer.setNormals(normArray);
        vbuffer.setTexCoords(0, texArray, 1.0f, null);
        indexbuffer = new TriangleStripArray(0, stripLen);

        // 貼圖載入與設定
        image = Image.createImage("/pic1.png");
        Image2D image2D = new Image2D(Image2D.RGB, image);
        Texture2D texture = new Texture2D(image2D);
        texture.setFiltering(Texture2D.FILTER_NEAREST, Texture2D.FILTER_NEAREST);
        texture.setWrapping(Texture2D.WRAP_CLAMP, Texture2D.WRAP_CLAMP);
        texture.setBlending(Texture2D.FUNC_MODULATE);

        // 外觀組合
        appearance = new Appearance();
        appearance.setTexture(0, texture);
        appearance.setMaterial(material);
        material.setColor(Material.DIFFUSE, 0xFFFFFFFF);
        material.setColor(Material.SPECULAR, 0xFFFFFFFF);
        material.setShininess(100.0f);

        background.setColor(0xffffcc);
    }

    protected void paint(Graphics g) {
        graphics3d.bindTarget(g, true, Graphics3D.DITHER | Graphics3D.TRUE_COLOR);
        graphics3d.clear(background);

        // 相機位置：Z=30 往原點看
        Transform transform = new Transform();
        transform.postTranslate(0.0f, 0.0f, 30.0f);
        graphics3d.setCamera(camera, transform);

        // 光源同步相機
        graphics3d.resetLights();
        graphics3d.addLight(light, transform);

        // 旋轉動畫
        angle += 1.0f;
        transform.setIdentity();
        transform.postRotate(angle, 1.0f, 1.0f, 1.0f);

        // 核心繪圖呼叫
        graphics3d.render(vbuffer, indexbuffer, appearance, transform);
        graphics3d.releaseTarget();
    }
}