J2ME 3D 遊戲開發入門：JSR 184 (M3G) 首個三角形到場景漫遊

JSR 184 簡介

Mobile 3D Graphics API for J2ME (M3G)，由 Nokia 主導制定 (JSR 184)，定義了保留模式場景圖 API，支援網格、材質、貼圖、動畫、相機、光照、骨骼蒙皮，文件格式 .m3g。WTK 2.2+ 內建參考實現，S60 3rd Edition 起真機普遍支援。

開發環境準備

• WTK 2.2 / 2.5.2 (含 M3G 實現)
• Eclipse + EclipseME / NetBeans Mobility Pack
• 美術管線：Blender/3ds Max/Maya → M3G Exporter (Nokia 官方提供) → .m3g 文件

專案配置 (WTK/EclipseME)

1. 專案屬性 → API Selection → 勾選 Mobile 3D Graphics (JSR 184)。
2. Target Platform: Custom / MIDP 2.1 / CLDC 1.1。
3. 將 .m3g 文件放入 res/ 目錄 (與源碼同級)，打包進 JAR。

最小可運行範例：載入 .m3g 並渲染動畫

package first3d;

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

public class First3DMIDlet extends MIDlet {
    private First3DCanvas canvas;
    protected void startApp() {
        if (canvas == null) canvas = new First3DCanvas();
        Display.getDisplay(this).setCurrent(canvas);
    }
    protected void pauseApp() {}
    protected void destroyApp(boolean u) { canvas.stop(); }
}

class First3DCanvas extends Canvas implements Runnable {
    private World world;
    private Graphics3D g3d = Graphics3D.getInstance();
    private Camera camera;
    private int vx, vy, vw, vh;
    private long startTime;
    private Thread renderThread;
    private volatile boolean running = true;

    public First3DCanvas() {
        renderThread = new Thread(this); renderThread.start();
        try {
            // 載入場景 (WTK Demo3D 附帶 swerve.m3g)
            Object[] objs = Loader.load("/swerve.m3g");
            world = (World) objs[0];

            vx = 0; vy = 0; vw = getWidth(); vh = getHeight();
            camera = world.getActiveCamera();
            setupCamera();
            startTime = System.currentTimeMillis();
        } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
    }

    private void setupCamera() {
        float[] params = new float[4];
        int type = camera.getProjection(params);
        if (type != Camera.GENERIC) {
            float aspect = (float)vw / vh;
            if (aspect < params[1]) { // params[1] = vertical FOV factor
                float h = vw / params[1];
                vh = (int)h; vy = (getHeight() - vh) / 2;
            } else {
                float w = vh * params[1];
                vw = (int)w; vx = (getWidth() - vw) / 2;
            }
        }
    }

    protected void paint(Graphics g) {
        g.setColor(0x000000); g.fillRect(0, 0, getWidth(), getHeight());
        g3d.bindTarget(g);
        g3d.setViewport(vx, vy, vw, vh);
        long t = System.currentTimeMillis() - startTime;
        int validity = world.animate((int)t); // 推進動畫
        try { g3d.render(world); }
        finally { g3d.releaseTarget(); }
    }

    public void run() {
        while (running) {
            repaint(vx, vy, vw, vh);
            try { Thread.sleep(30); } catch (InterruptedException ignored) {}
        }
    }
    public void stop() { running = false; }
}

核心類職責速查

美術資源管線關鍵點

1. 多邊形預算：早期 3D 手機 (Nokia N93, N95, E90) 每幀 **1000~3000 三角形** 為宜。
2. 貼圖尺寸：2 的冪次 (64×64, 128×128, 256×256)，單張 ≤ 64 KB，總貼圖記憶體 ≤ 512 KB。
3. 骨骼數量：≤ 20 骨骼/模型，關鍵幀間隔 ≥ 3 幀 (30fps 下 100ms)。
4. 導出設置**：M3G Exporter → 勾選「Include Animations」「Include Textures」「Optimize for Target」。

效能優化清單

• 視錐體剔除：camera.setCulling(true) (預設開啟)。
• 狀態排序：同材質/貼圖 Mesh 批次渲染，減少 Graphics3D 狀態切換。
• 固定時間步長：world.animate(dt) 傳入固定 33ms，避免大幀時動畫加速。
• 釋放資源：離開 3D 畫面時 world = null; System.gc();。

經典開源引擎參考

• M3G Loader/Renderer (WTK Demo3D 內建)
• J2ME 3D Engine (Google Code / SourceForge 遺址)
• GCE Club 合作引擎 (Sun China 社區項目)

結語

JSR 184 讓 J2ME 具備了類似 OpenGL ES 1.x 的保留模式 3D 能力，雖然硬體限制極大，但《Asphalt 3D》、《Need for Speed》、《The Sims 3》等商業大作證明了其商業可行性。現代開發者可借鑒其**場景圖、關鍵幀動畫、二進制資源格式**設計思想，應用於 WebGL/Three.js/Babylon.js 或 Vulkan/Metal 場景管理層設計中。