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

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