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

   1 /*
   2  * Sixth - System for data storage, computation, exploration and interaction.
   3  * Copyright ©2012-2016, Svjatoslav Agejenko, svjatoslav@svjatoslav.eu
   4  *
   5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   6  * modify it under the terms of version 3 of the GNU Lesser General Public License
   7  * or later as published by the Free Software Foundation.
   8  */
   9
  10 package eu.svjatoslav.sixth.e3d.examples;
  11
  12 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.geometry.Point3D;
  13 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.geometry.Transform;
  14 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.gui.ViewContext;
  15 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.gui.ViewFrame;
  16 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.gui.humaninput.WorldNavigationTracker;
  17 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.octree.OctreeVolume;
  18 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.octree.raytracer.Camera;
  19 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.octree.raytracer.LightSource;
  20 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.octree.raytracer.RayTracer;
  21 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.Color;
  22 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.ShapeCollection;
  23 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.basic.GlowingPoint;
  24 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.basic.line.LineAppearance;
  25 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.composite.LightSourceMarker;
  26 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.composite.solid.SolidPolygonRectangularBox;
  27 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.composite.textcanvas.TextCanvas;
  28 import eu.svjatoslav.sixth.e3d.renderer.raster.shapes.composite.wireframe.Grid3D;
  29
  30 import java.awt.event.KeyEvent;
  31 import java.io.IOException;
  32 import java.util.Vector;
  33
  34 public class OctreeDemo extends WorldNavigationTracker {
  35
  36     private static final double magnification = 5;
  37     private final LineAppearance gridAppearance = new LineAppearance(40, new Color(255,
  38             0, 0, 60));
  39     private final Vector<LightSource> lights = new Vector<>();
  40     private OctreeVolume octreeVolume;
  41     private ShapeCollection shapeCollection;
  42     private ViewContext context;
  43
  44     public static void main(final String[] args) throws IOException {
  45         new OctreeDemo().init();
  46     }
  47
  48     private void addLight(final Point3D location, final Color color,
  49                           final float brightness) {
  50         shapeCollection.addShape(new LightSourceMarker(new Point3D(location)
  51                 .scaleUp(magnification), color));
  52
  53         final LightSource lightSource = new LightSource(location, color,
  54                 brightness);
  55
  56         lights.add(lightSource);
  57     }
  58
  59     private void dotSpiral() {
  60         for (double i = 0; i < 20; i = i + .1) {
  61
  62             double w = 1;
  63             double h = 1;
  64
  65             final double x = Math.sin(i) * 20f * h;
  66             final double y = Math.cos(i) * 20f * w;
  67             final double c1 = (Math.cos(i * 3f) * 100) + 127;
  68             final double c2 = (Math.cos(i * 5.3332f) * 100f) + 127;
  69             final double c3 = (Math.cos(i * 1.342f) * 100f) + 127;
  70
  71             putPixel((int) x, (int) y, (int) (i * 4f), new Color((int) c1,
  72                     (int) c2, (int) c3, 255));
  73         }
  74     }
  75
  76     private void fractal(final int x, final int y, final int z, final int size,
  77                          final int step) {
  78         final double c1 = (Math.cos(y / 7f) * 100f) + 127;
  79         final double c2 = (Math.cos(x / 10f) * 100f) + 127;
  80         final double c3 = (Math.cos(z / 12f) * 100f) + 127;
  81
  82         putRect(x - size, y - size, z - size, x + size, y + size, z + size,
  83                 new Color((int) c1, (int) c2, (int) c3, 100));
  84
  85         if (size > 1) {
  86             fractal(x, y - (size * 3), z, size / 2, step + 1);
  87             fractal(x + (size * 3), y, z, size / 2, step + 1);
  88             fractal(x, y, z + (size * 3), size / 2, step + 1);
  89         }
  90     }
  91
  92     private void init() throws IOException {
  93
  94         final ViewFrame viewFrame = new ViewFrame();
  95         context = viewFrame.getView().getContext();
  96
  97         context.getAvatar().setLocation(new Point3D(0, -30, -300));
  98
  99         octreeVolume = new OctreeVolume();
 100
 101         shapeCollection = context.getRootShapeCollection();
 102
 103         shapeCollection.addShape(new Grid3D(
 104                 new Point3D(-10000, -10000, -10000), new Point3D(10000, 10000,
 105                 10000), 4000, gridAppearance));
 106
 107         // yellow light
 108         addLight(new Point3D(20, -450, 240), new Color(255, 255, 255, 255), 100);
 109
 110         // red light
 111         addLight(new Point3D(-150, -116, 141), new Color(255, 0, 0, 255), 10);
 112
 113         dotSpiral();
 114
 115         // arbitrary rectangles
 116         putRect(-10, -10, -10, 10, 10, -20, new Color(200, 255, 200, 100));
 117         putRect(-3, 0, -30, 12, 3, 300, new Color(255, 200, 200, 100));
 118         putRect(-20, 20, -20, 20, 80, 20, new Color(255, 200, 255, 100));
 119
 120         tiledFloor();
 121
 122         fractal(-50, 20, 100, 32, 1);
 123
 124         final TextCanvas message = new TextCanvas(new Transform(new Point3D(
 125                 -10, 20, -180)), "Press \"r\" to raytrace current wiew",
 126                 Color.WHITE, Color.PURPLE);
 127         shapeCollection.addShape(message);
 128
 129         context.getKeyboardFocusTracker().setFocusOwner(this);
 130         context.getView().repaintDuringNextViewUpdate();
 131     }
 132
 133     @Override
 134     public void keyPressed(final KeyEvent event, final ViewContext viewContext) {
 135
 136         if ('r' == event.getKeyChar()) {
 137             raytrace();
 138             return;
 139         }
 140         super.keyPressed(event, viewContext);
 141     }
 142
 143     private void putPixel(final int x, final int y, final int z,
 144                           final Color color) {
 145         shapeCollection.addShape(new GlowingPoint(new Point3D(x, y, z)
 146                 .scaleUp(magnification), 3 * magnification, color));
 147         octreeVolume.putCell(x, y, z, color);
 148
 149     }
 150
 151     private void putRect(final int x1, final int y1, final int z1, final int x2,
 152                          final int y2, final int z2, final Color color) {
 153
 154         shapeCollection
 155                 .addShape(new SolidPolygonRectangularBox(
 156                         new Point3D(x1, y1, z1).scaleUp(magnification),
 157                         new Point3D(x2, y2, z2).scaleUp(magnification), color));
 158
 159         octreeVolume.fillRect3D(x1, y1, z1, x2, y2, z2, color);
 160     }
 161
 162     private void raytrace() {
 163         // create and add camera object to scene
 164         final Camera camera = new Camera(context.getAvatar(), magnification);
 165         shapeCollection.addShape(camera);
 166
 167         // initialize and start Raytracer in a separate thread
 168         final RayTracer rayTracer = new RayTracer(camera.getTexture(),
 169                 octreeVolume, lights, camera, context.getView());
 170         final Thread thread = new Thread(rayTracer);
 171         thread.start();
 172     }
 173
 174     private void tiledFloor() {
 175         final int step = 40;
 176         final int size = step - 15;
 177         for (int x = -200; x < 200; x += step)
 178             for (int z = -200; z < 200; z += step)
 179                 putRect(x, 100, z, x + size, 110, z + size, new Color(255, 255,
 180                         255, 100));
 181     }
 182
 183 }