doc/index.html

   1 <!doctype html>
   2 <html lang="en">
   3 <head>
   4 <title>Sixth 3D - 3D engine</title>
   5 <!-- 2021-01-10 P 01:14 -->
   6 <meta charset="utf-8">
   7 <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1">
   8 <meta name="generator" content="Org-mode">
   9 <meta name="author" content="Svjatoslav Agejenko">
  10 <link href="https://bootswatch.com/3/darkly/bootstrap.min.css" rel="stylesheet">
  11 <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/jquery/1.11.3/jquery.min.js"></script>
  12 <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.3.5/js/bootstrap.min.js"></script>
  13 <style type="text/css">
  14 footer {background-color: #111 !important;}
  15 pre {background-color: #111; color: #ccc;}
  16 </style>
  17 <style type="text/css">
  18 /* org mode styles on top of twbs */
  19
  20 html {
  21     position: relative;
  22     min-height: 100%;
  23 }
  24
  25 body {
  26     font-size: 18px;
  27     margin-bottom: 105px;
  28 }
  29
  30 footer {
  31     position: absolute;
  32     bottom: 0;
  33     width: 100%;
  34     height: 101px;
  35     background-color: #f5f5f5;
  36 }
  37
  38 footer > div {
  39     padding: 10px;
  40 }
  41
  42 footer p {
  43     margin: 0 0 5px;
  44     text-align: center;
  45     font-size: 16px;
  46 }
  47
  48 #table-of-contents {
  49     margin-top: 20px;
  50     margin-bottom: 20px;
  51 }
  52
  53 blockquote p {
  54     font-size: 18px;
  55 }
  56
  57 pre {
  58     font-size: 16px;
  59 }
  60
  61 .footpara {
  62     display: inline-block;
  63 }
  64
  65 figcaption {
  66   font-size: 16px;
  67   color: #666;
  68   font-style: italic;
  69   padding-bottom: 15px;
  70 }
  71
  72 /* from twbs docs */
  73
  74 .bs-docs-sidebar.affix {
  75     position: static;
  76 }
  77 @media (min-width: 768px) {
  78     .bs-docs-sidebar {
  79         padding-left: 20px;
  80     }
  81 }
  82
  83 /* All levels of nav */
  84 .bs-docs-sidebar .nav > li > a {
  85     display: block;
  86     padding: 4px 20px;
  87     font-size: 14px;
  88     font-weight: 500;
  89     color: #999;
  90 }
  91 .bs-docs-sidebar .nav > li > a:hover,
  92 .bs-docs-sidebar .nav > li > a:focus {
  93     padding-left: 19px;
  94     color: #A1283B;
  95     text-decoration: none;
  96     background-color: transparent;
  97     border-left: 1px solid #A1283B;
  98 }
  99 .bs-docs-sidebar .nav > .active > a,
 100 .bs-docs-sidebar .nav > .active:hover > a,
 101 .bs-docs-sidebar .nav > .active:focus > a {
 102     padding-left: 18px;
 103     font-weight: bold;
 104     color: #A1283B;
 105     background-color: transparent;
 106     border-left: 2px solid #A1283B;
 107 }
 108
 109 /* Nav: second level (shown on .active) */
 110 .bs-docs-sidebar .nav .nav {
 111     display: none; /* Hide by default, but at >768px, show it */
 112     padding-bottom: 10px;
 113 }
 114 .bs-docs-sidebar .nav .nav > li > a {
 115     padding-top: 1px;
 116     padding-bottom: 1px;
 117     padding-left: 30px;
 118     font-size: 12px;
 119     font-weight: normal;
 120 }
 121 .bs-docs-sidebar .nav .nav > li > a:hover,
 122 .bs-docs-sidebar .nav .nav > li > a:focus {
 123     padding-left: 29px;
 124 }
 125 .bs-docs-sidebar .nav .nav > .active > a,
 126 .bs-docs-sidebar .nav .nav > .active:hover > a,
 127 .bs-docs-sidebar .nav .nav > .active:focus > a {
 128     padding-left: 28px;
 129     font-weight: 500;
 130 }
 131
 132 /* Nav: third level (shown on .active) */
 133 .bs-docs-sidebar .nav .nav .nav {
 134     padding-bottom: 10px;
 135 }
 136 .bs-docs-sidebar .nav .nav .nav > li > a {
 137     padding-top: 1px;
 138     padding-bottom: 1px;
 139     padding-left: 40px;
 140     font-size: 12px;
 141     font-weight: normal;
 142 }
 143 .bs-docs-sidebar .nav .nav .nav > li > a:hover,
 144 .bs-docs-sidebar .nav .nav .nav > li > a:focus {
 145     padding-left: 39px;
 146 }
 147 .bs-docs-sidebar .nav .nav .nav > .active > a,
 148 .bs-docs-sidebar .nav .nav .nav > .active:hover > a,
 149 .bs-docs-sidebar .nav .nav .nav > .active:focus > a {
 150     padding-left: 38px;
 151     font-weight: 500;
 152 }
 153
 154 /* Show and affix the side nav when space allows it */
 155 @media (min-width: 992px) {
 156     .bs-docs-sidebar .nav > .active > ul {
 157         display: block;
 158     }
 159     /* Widen the fixed sidebar */
 160     .bs-docs-sidebar.affix,
 161     .bs-docs-sidebar.affix-bottom {
 162         width: 213px;
 163     }
 164     .bs-docs-sidebar.affix {
 165         position: fixed; /* Undo the static from mobile first approach */
 166         top: 20px;
 167     }
 168     .bs-docs-sidebar.affix-bottom {
 169         position: absolute; /* Undo the static from mobile first approach */
 170     }
 171     .bs-docs-sidebar.affix .bs-docs-sidenav,.bs-docs-sidebar.affix-bottom .bs-docs-sidenav {
 172         margin-top: 0;
 173         margin-bottom: 0
 174     }
 175 }
 176 @media (min-width: 1200px) {
 177     /* Widen the fixed sidebar again */
 178     .bs-docs-sidebar.affix-bottom,
 179     .bs-docs-sidebar.affix {
 180         width: 263px;
 181     }
 182 }
 183 </style>
 184 <script type="text/javascript">
 185 $(function() {
 186     'use strict';
 187
 188     $('.bs-docs-sidebar li').first().addClass('active');
 189
 190     $(document.body).scrollspy({target: '.bs-docs-sidebar'});
 191
 192     $('.bs-docs-sidebar').affix();
 193 });
 194 </script>
 195 </head>
 196 <body>
 197 <div id="content" class="container">
 198 <div class="row"><div class="col-md-9"><h1 class="title">Sixth 3D - 3D engine</h1>
 199
 200 <div id="outline-container-sec-1" class="outline-2">
 201 <h2 id="sec-1"><span class="section-number-2">1</span> General</h2>
 202 <div class="outline-text-2" id="text-1">
 203 <ul class="org-ul">
 204 <li>This program is free software: released under Creative Commons Zero
 205 (CC0) license
 206 </li>
 207
 208 <li>Program author:
 209 <ul class="org-ul">
 210 <li>Svjatoslav Agejenko
 211 </li>
 212 <li>Homepage: <a href="https://svjatoslav.eu">https://svjatoslav.eu</a>
 213 </li>
 214 <li>Email: <a href="mailto://svjatoslav@svjatoslav.eu">mailto://svjatoslav@svjatoslav.eu</a>
 215 </li>
 216 </ul>
 217 </li>
 218
 219 <li><a href="https://www.svjatoslav.eu/projects/">Other software projects hosted at svjatoslav.eu</a>
 220 </li>
 221 </ul>
 222 </div>
 223
 224 <div id="outline-container-sec-1-1" class="outline-3">
 225 <h3 id="sec-1-1"><span class="section-number-3">1.1</span> Source code</h3>
 226 <div class="outline-text-3" id="text-1-1">
 227 <ul class="org-ul">
 228 <li><a href="https://www2.svjatoslav.eu/gitweb/?p=sixth-3d.git;a=snapshot;h=HEAD;sf=tgz">Download latest snapshot in TAR GZ format</a>
 229 </li>
 230
 231 <li><a href="https://www2.svjatoslav.eu/gitweb/?p=sixth-3d.git;a=summary">Browse Git repository online</a>
 232 </li>
 233
 234 <li>Clone Git repository using command:
 235 <pre class="example">
 236 git clone https://www2.svjatoslav.eu/git/sixth-3d.git
 237
 238 </pre>
 239 </li>
 240
 241 <li>See <a href="https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d/apidocs/">JavaDoc</a>.
 242 </li>
 243 </ul>
 244 </div>
 245 </div>
 246 </div>
 247
 248 <div id="outline-container-sec-2" class="outline-2">
 249 <h2 id="sec-2"><span class="section-number-2">2</span> Project description</h2>
 250 <div class="outline-text-2" id="text-2">
 251 <ul class="org-ul">
 252 <li>See: <a href="https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d-demos/">demos of current 3D engine capabilities</a>
 253 </li>
 254 </ul>
 255
 256 <p>
 257 <a href="#sec-2-1">In software</a>, <a href="#sec-2-2">pure Java</a> realtime 3D rendering engine. With the final
 258 goal of becoming a platform for buildng 3D user interfaces and
 259 interactive data visualization for <a href="https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth/">project Sixth</a>.
 260 </p>
 261
 262 <p>
 263 Sixth 3D can be also used as standalone <a href="#sec-4">3D engine in your project</a>.
 264 </p>
 265 </div>
 266
 267 <div id="outline-container-sec-2-1" class="outline-3">
 268 <h3 id="sec-2-1"><a id="ID-d03013e5-931b-40ca-bc4b-e4b3f23b9a4e" name="ID-d03013e5-931b-40ca-bc4b-e4b3f23b9a4e"></a><span class="section-number-3">2.1</span> Justification for software rendering</h3>
 269 <div class="outline-text-3" id="text-2-1">
 270 <p>
 271 3D rendering is done in software, 100% pure Java on CPU. At least for
 272 now. Modern CPU cores count keeps growing and therefore rendering by
 273 CPU is not as expensive as it used to be for the old single core
 274 systems.
 275 </p>
 276
 277 <p>
 278 CPU rendering performance is already good enough to implement usable
 279 3D UI at sufficient detail level, resolution and frame rate.
 280 </p>
 281
 282 <p>
 283 Also CPU rendering allows to freely test different rendering and
 284 optimization algorithms and retains complete control of every rendered
 285 pixel.
 286 </p>
 287 </div>
 288 </div>
 289 <div id="outline-container-sec-2-2" class="outline-3">
 290 <h3 id="sec-2-2"><a id="ID-a11f7150-1b25-4ca4-a3c3-8c8bd1352bd4" name="ID-a11f7150-1b25-4ca4-a3c3-8c8bd1352bd4"></a><span class="section-number-3">2.2</span> Justification for Java</h3>
 291 <div class="outline-text-3" id="text-2-2">
 292 <ul class="org-ul">
 293 <li>It is easy to refactor and experiment with.
 294 </li>
 295
 296 <li>Easy portability and installation. No need to deal with platform
 297 specific dependencies.
 298 </li>
 299
 300 <li>It scales well to handle great complexity.
 301 <ul class="org-ul">
 302 <li>Allows to implement clever performance optimizations (instead of
 303 going for GPU offered brute-force rendering approach).
 304 </li>
 305 </ul>
 306 </li>
 307
 308 <li>No limitations imposed by:
 309 <ul class="org-ul">
 310 <li>requirement for decent GPU
 311 </li>
 312 <li>GPU missing features
 313 </li>
 314 <li>GPU missing/incomplete/buggy drivers
 315 </li>
 316 <li>OpenGL specification
 317 </li>
 318 </ul>
 319 </li>
 320
 321 <li>It is fast enough thanks to:
 322 <ul class="org-ul">
 323 <li>Java virtual machine just-in-time compiler.
 324 </li>
 325 <li>Growing CPU cores count.
 326 </li>
 327 </ul>
 328 </li>
 329
 330 <li>As a result it is easy to run on various hardware platforms and
 331 operating systems.
 332 </li>
 333 </ul>
 334 </div>
 335 </div>
 336 </div>
 337
 338 <div id="outline-container-sec-3" class="outline-2">
 339 <h2 id="sec-3"><span class="section-number-2">3</span> API documentation</h2>
 340 <div class="outline-text-2" id="text-3">
 341 <ul class="org-ul">
 342 <li>See <a href="https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d/apidocs/">JavaDoc</a>.
 343 </li>
 344 </ul>
 345
 346 <p>
 347 Note: due to a lack of time, there is still big room for improvement
 348 on documentation.
 349 </p>
 350
 351 <p>
 352 So far best resource is to download and explore source code for:
 353 </p>
 354 <ul class="org-ul">
 355 <li>3D engine (<a href="https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d/graphs/">generated code graphs</a> (generated using <a href="https://www3.svjatoslav.eu/projects/javainspect/">JavaInspect</a>))
 356 </li>
 357 <li>For API usage examples, see <a href="https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d-demos/">demos</a>
 358 </li>
 359 </ul>
 360 </div>
 361 </div>
 362 <div id="outline-container-sec-4" class="outline-2">
 363 <h2 id="sec-4"><a id="ID-08f71987-90af-40dc-bb65-bac87db9e652" name="ID-08f71987-90af-40dc-bb65-bac87db9e652"></a><span class="section-number-2">4</span> Instructions to embed Sixth-3D in your project</h2>
 364 <div class="outline-text-2" id="text-4">
 365 <p>
 366 Maven <b>pom.xml</b> file snippet:
 367 </p>
 368 <div class="org-src-container">
 369
 370 <pre class="src src-xml">&lt;<span style="color: #A6E22E;">dependencies</span>&gt;
 371     ...
 372     &lt;<span style="color: #A6E22E;">dependency</span>&gt;
 373         &lt;<span style="color: #A6E22E;">groupId</span>&gt;eu.svjatoslav&lt;/<span style="color: #A6E22E;">groupId</span>&gt;
 374         &lt;<span style="color: #A6E22E;">artifactId</span>&gt;sixth-3d&lt;/<span style="color: #A6E22E;">artifactId</span>&gt;
 375         &lt;<span style="color: #A6E22E;">version</span>&gt;1.2&lt;/<span style="color: #A6E22E;">version</span>&gt;
 376     &lt;/<span style="color: #A6E22E;">dependency</span>&gt;
 377     ...
 378 &lt;/<span style="color: #A6E22E;">dependencies</span>&gt;
 379
 380 &lt;<span style="color: #A6E22E;">repositories</span>&gt;
 381     ...
 382     &lt;<span style="color: #A6E22E;">repository</span>&gt;
 383         &lt;<span style="color: #A6E22E;">id</span>&gt;svjatoslav.eu&lt;/<span style="color: #A6E22E;">id</span>&gt;
 384         &lt;<span style="color: #A6E22E;">name</span>&gt;Svjatoslav repository&lt;/<span style="color: #A6E22E;">name</span>&gt;
 385         &lt;<span style="color: #A6E22E;">url</span>&gt;http://www2.svjatoslav.eu/maven/&lt;/<span style="color: #A6E22E;">url</span>&gt;
 386     &lt;/<span style="color: #A6E22E;">repository</span>&gt;
 387     ...
 388 &lt;/<span style="color: #A6E22E;">repositories</span>&gt;
 389 </pre>
 390 </div>
 391
 392 <p>
 393 For API usage examples, see <a href="https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d-demos/">demos</a>.
 394 </p>
 395 </div>
 396 </div>
 397 <div id="outline-container-sec-5" class="outline-2">
 398 <h2 id="sec-5"><span class="section-number-2">5</span> <span class="label label-primary TODO">TODO</span> features to add</h2>
 399 <div class="outline-text-2" id="text-5">
 400 <ul class="org-ul">
 401 <li>read this as example, and apply improvements/fixes where applicable:
 402 <a href="http://blog.rogach.org/2015/08/how-to-create-your-own-simple-3d-render.html">http://blog.rogach.org/2015/08/how-to-create-your-own-simple-3d-render.html</a>
 403 </li>
 404
 405 <li>Partial region/frame repaint: when only one small object changed on
 406 the scene, it would be faster to re-render that specific area.
 407 </li>
 408
 409 <li>Once partial rendering works, in would be easy to add multi-core
 410 rendering support. So that each core renders it's own region of the
 411 screen.
 412 </li>
 413
 414 <li>Antialiazing. Would improve text readability. If antialiazing is too
 415 expensive for every frame, it could be used only for last frame
 416 before animations become still and waiting for user input starts.
 417 </li>
 418 </ul>
 419 </div>
 420 <div id="outline-container-sec-5-1" class="outline-3">
 421 <h3 id="sec-5-1"><span class="section-number-3">5.1</span> Render only visible polygons</h3>
 422 <div class="outline-text-3" id="text-5-1">
 423 <ul class="org-ul">
 424 <li>This would significantly reduce RAM &lt;-&gt; CPU traffic.
 425 </li>
 426
 427 <li>General algorithm description:
 428 <ul class="org-ul">
 429 <li>For each horizontal scanline:
 430 <ul class="org-ul">
 431 <li>sort polygon edges from left to right
 432 </li>
 433 <li>while iterating and drawing pixels over screen X axis (left to
 434 right) track next appearing/disappearing polygons.
 435 <ul class="org-ul">
 436 <li>For each polygon edge update Z sorted active polygons list.
 437 </li>
 438 <li>Only draw pixel from the top-most polygon.
 439 <ul class="org-ul">
 440 <li>Only if polygon area is transparent/half-transparent add
 441 colors from the polygons below.
 442 </li>
 443 </ul>
 444 </li>
 445 </ul>
 446 </li>
 447 </ul>
 448 </li>
 449 </ul>
 450 </li>
 451
 452 <li>As a bonus, this would allow to track which polygons are really
 453 visible in the final scene for each frame.
 454
 455 <ul class="org-ul">
 456 <li>Such information allows further optimizations:
 457
 458 <ul class="org-ul">
 459 <li>Dynamic geometry simplification:
 460 <ul class="org-ul">
 461 <li>Dynamically detect and replace invisible objects from the
 462 scene with simplified bounding box.
 463 </li>
 464
 465 <li>Dynamically replace boudnig box with actual object once it
 466 becomes visible.
 467 </li>
 468 </ul>
 469 </li>
 470
 471 <li>Dynamically unload unused textures from RAM.
 472 </li>
 473 </ul>
 474 </li>
 475 </ul>
 476 </li>
 477 </ul>
 478 </div>
 479 </div>
 480 </div>
 481 </div><div class="col-md-3"><nav id="table-of-contents">
 482 <div id="text-table-of-contents" class="bs-docs-sidebar">
 483 <ul class="nav">
 484 <li><a href="#sec-1">1. General</a>
 485 <ul class="nav">
 486 <li><a href="#sec-1-1">1.1. Source code</a></li>
 487 </ul>
 488 </li>
 489 <li><a href="#sec-2">2. Project description</a>
 490 <ul class="nav">
 491 <li><a href="#sec-2-1">2.1. Justification for software rendering</a></li>
 492 <li><a href="#sec-2-2">2.2. Justification for Java</a></li>
 493 </ul>
 494 </li>
 495 <li><a href="#sec-3">3. API documentation</a></li>
 496 <li><a href="#sec-4">4. Instructions to embed Sixth-3D in your project</a></li>
 497 <li><a href="#sec-5">5. features to add</a>
 498 <ul class="nav">
 499 <li><a href="#sec-5-1">5.1. Render only visible polygons</a></li>
 500 </ul>
 501 </li>
 502 </ul>
 503 </div>
 504 </nav>
 505 </div></div></div>
 506 <footer id="postamble" class="">
 507 <div><p class="author">Author: Svjatoslav Agejenko</p>
 508 <p class="date">Created: 2021-01-10 P 01:14</p>
 509 <p class="creator"><a href="http://www.gnu.org/software/emacs/">Emacs</a> 26.1 (<a href="http://orgmode.org">Org-mode</a> 9.1.9)</p>
 510 </div>
 511 </footer>
 512 </body>
 513 </html>