src/main/java/eu/svjatoslav/sixth/e3d/examples/OctreeDemo.java

   1 /*
   2  * Sixth 3D engine demos. Author: Svjatoslav Agejenko.
   3  * This project is released under Creative Commons Zero (CC0) license.
   4  *
   5 */
   6
   7 package eu.svjatoslav.sixth.e3d.examples;
   8
   9 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.geometry.Point3D;
  10 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.gui.ViewFrame;
  11 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.gui.ViewPanel;
  12 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.gui.humaninput.WorldNavigationUserInputTracker;
  13 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.math.Transform;
  14 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.octree.OctreeVolume;
  15 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.octree.raytracer.Camera;
  16 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.octree.raytracer.LightSource;
  17 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.octree.raytracer.RayTracer;
  18 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.Color;
  19 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.ShapeCollection;
  20 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.basic.GlowingPoint;
  21 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.basic.line.LineAppearance;
  22 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.composite.LightSourceMarker;
  23 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.composite.solid.SolidPolygonRectangularBox;
  24 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.composite.textcanvas.TextCanvas;
  25 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.composite.wireframe.Grid3D;
  26
  27 import java.awt.event.KeyEvent;
  28 import java.util.Vector;
  29
  30 public class OctreeDemo extends WorldNavigationUserInputTracker {
  31
  32     private static final double magnification = 5;
  33     private final LineAppearance gridAppearance = new LineAppearance(40, new Color(255,
  34             0, 0, 60));
  35     private final Vector<LightSource> lights = new Vector<>();
  36     private OctreeVolume octreeVolume;
  37     private ShapeCollection shapeCollection;
  38     private ViewPanel viewPanel;
  39
  40     public static void main(final String[] args) {
  41         new OctreeDemo().init();
  42     }
  43
  44     private void addLight(final Point3D location, final Color color,
  45                           final float brightness) {
  46         shapeCollection.addShape(new LightSourceMarker(new Point3D(location)
  47                 .scaleUp(magnification), color));
  48
  49         final LightSource lightSource = new LightSource(location, color,
  50                 brightness);
  51
  52         lights.add(lightSource);
  53     }
  54
  55     private void dotSpiral() {
  56         for (double i = 0; i < 20; i = i + .1) {
  57
  58             double w = 1;
  59             double h = 1;
  60
  61             final double x = Math.sin(i) * 20f * h;
  62             final double y = Math.cos(i) * 20f * w;
  63             final double c1 = (Math.cos(i * 3f) * 100) + 127;
  64             final double c2 = (Math.cos(i * 5.3332f) * 100f) + 127;
  65             final double c3 = (Math.cos(i * 1.342f) * 100f) + 127;
  66
  67             putPixel((int) x, (int) y, (int) (i * 4f), new Color((int) c1,
  68                     (int) c2, (int) c3, 255));
  69         }
  70     }
  71
  72     private void fractal(final int x, final int y, final int z, final int size,
  73                          final int step) {
  74         final double c1 = (Math.cos(y / 7f) * 100f) + 127;
  75         final double c2 = (Math.cos(x / 10f) * 100f) + 127;
  76         final double c3 = (Math.cos(z / 12f) * 100f) + 127;
  77
  78         putRect(x - size, y - size, z - size, x + size, y + size, z + size,
  79                 new Color((int) c1, (int) c2, (int) c3, 100));
  80
  81         if (size > 1) {
  82             fractal(x, y - (size * 3), z, size / 2, step + 1);
  83             fractal(x + (size * 3), y, z, size / 2, step + 1);
  84             fractal(x, y, z + (size * 3), size / 2, step + 1);
  85         }
  86     }
  87
  88     private void init() {
  89
  90         final ViewFrame viewFrame = new ViewFrame();
  91         viewPanel = viewFrame.getViewPanel();
  92
  93         viewPanel.getAvatar().setLocation(new Point3D(0, -30, -300));
  94
  95         octreeVolume = new OctreeVolume();
  96
  97         shapeCollection = viewPanel.getRootShapeCollection();
  98
  99         shapeCollection.addShape(new Grid3D(
 100                 new Point3D(-10000, -10000, -10000), new Point3D(10000, 10000,
 101                 10000), 4000, gridAppearance));
 102
 103         // yellow light
 104         addLight(new Point3D(20, -450, 240), new Color(255, 255, 255, 255), 100);
 105
 106         // red light
 107         addLight(new Point3D(-150, -116, 141), new Color(255, 0, 0, 255), 10);
 108
 109         dotSpiral();
 110
 111         // arbitrary rectangles
 112         putRect(-10, -10, -10, 10, 10, -20, new Color(200, 255, 200, 100));
 113         putRect(-3, 0, -30, 12, 3, 300, new Color(255, 200, 200, 100));
 114         putRect(-20, 20, -20, 20, 80, 20, new Color(255, 200, 255, 100));
 115
 116         tiledFloor();
 117
 118         fractal(-50, 20, 100, 32, 1);
 119
 120         final TextCanvas message = new TextCanvas(new Transform(new Point3D(
 121                 -10, 20, -180)), "Press \"r\" to raytrace current wiew",
 122                 Color.WHITE, Color.PURPLE);
 123         shapeCollection.addShape(message);
 124
 125         viewPanel.getKeyboardFocusStack().pushFocusOwner(this);
 126         viewPanel.repaintDuringNextViewUpdate();
 127     }
 128
 129     @Override
 130     public boolean keyPressed(final KeyEvent event, final ViewPanel viewPanel) {
 131
 132         if ('r' == event.getKeyChar()) {
 133             raytrace();
 134             return true;
 135         }
 136         return super.keyPressed(event, viewPanel);
 137     }
 138
 139     private void putPixel(final int x, final int y, final int z,
 140                           final Color color) {
 141         shapeCollection.addShape(new GlowingPoint(new Point3D(x, y, z)
 142                 .scaleUp(magnification), 3 * magnification, color));
 143         octreeVolume.putCell(x, y, z, color);
 144
 145     }
 146
 147     private void putRect(final int x1, final int y1, final int z1, final int x2,
 148                          final int y2, final int z2, final Color color) {
 149
 150         shapeCollection
 151                 .addShape(new SolidPolygonRectangularBox(
 152                         new Point3D(x1, y1, z1).scaleUp(magnification),
 153                         new Point3D(x2, y2, z2).scaleUp(magnification), color));
 154
 155         octreeVolume.fillRect3D(x1, y1, z1, x2, y2, z2, color);
 156     }
 157
 158     private void raytrace() {
 159         // create and add camera object to scene
 160         final Camera camera = new Camera(viewPanel.getAvatar(), magnification);
 161         shapeCollection.addShape(camera);
 162
 163         // initialize and start Raytracer in a separate thread
 164         final RayTracer rayTracer = new RayTracer(camera.getTexture(),
 165                 octreeVolume, lights, camera, viewPanel);
 166         final Thread thread = new Thread(rayTracer);
 167         thread.start();
 168     }
 169
 170     private void tiledFloor() {
 171         final int step = 40;
 172         final int size = step - 15;
 173         for (int x = -200; x < 200; x += step)
 174             for (int z = -200; z < 200; z += step)
 175                 putRect(x, 100, z, x + size, 110, z + size, new Color(255, 255,
 176                         255, 100));
 177     }
 178
 179 }