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

   1 /*
   2  * Sixth 3D engine demos. Copyright ©2012-2018, 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.math.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.util.Vector;
  31
  32 public class OctreeDemo extends WorldNavigationTracker {
  33
  34     private static final double magnification = 5;
  35     private final LineAppearance gridAppearance = new LineAppearance(40, new Color(255,
  36             0, 0, 60));
  37     private final Vector<LightSource> lights = new Vector<>();
  38     private OctreeVolume octreeVolume;
  39     private ShapeCollection shapeCollection;
  40     private ViewContext context;
  41
  42     public static void main(final String[] args) {
  43         new OctreeDemo().init();
  44     }
  45
  46     private void addLight(final Point3D location, final Color color,
  47                           final float brightness) {
  48         shapeCollection.addShape(new LightSourceMarker(new Point3D(location)
  49                 .scaleUp(magnification), color));
  50
  51         final LightSource lightSource = new LightSource(location, color,
  52                 brightness);
  53
  54         lights.add(lightSource);
  55     }
  56
  57     private void dotSpiral() {
  58         for (double i = 0; i < 20; i = i + .1) {
  59
  60             double w = 1;
  61             double h = 1;
  62
  63             final double x = Math.sin(i) * 20f * h;
  64             final double y = Math.cos(i) * 20f * w;
  65             final double c1 = (Math.cos(i * 3f) * 100) + 127;
  66             final double c2 = (Math.cos(i * 5.3332f) * 100f) + 127;
  67             final double c3 = (Math.cos(i * 1.342f) * 100f) + 127;
  68
  69             putPixel((int) x, (int) y, (int) (i * 4f), new Color((int) c1,
  70                     (int) c2, (int) c3, 255));
  71         }
  72     }
  73
  74     private void fractal(final int x, final int y, final int z, final int size,
  75                          final int step) {
  76         final double c1 = (Math.cos(y / 7f) * 100f) + 127;
  77         final double c2 = (Math.cos(x / 10f) * 100f) + 127;
  78         final double c3 = (Math.cos(z / 12f) * 100f) + 127;
  79
  80         putRect(x - size, y - size, z - size, x + size, y + size, z + size,
  81                 new Color((int) c1, (int) c2, (int) c3, 100));
  82
  83         if (size > 1) {
  84             fractal(x, y - (size * 3), z, size / 2, step + 1);
  85             fractal(x + (size * 3), y, z, size / 2, step + 1);
  86             fractal(x, y, z + (size * 3), size / 2, step + 1);
  87         }
  88     }
  89
  90     private void init() {
  91
  92         final ViewFrame viewFrame = new ViewFrame();
  93         context = viewFrame.getViewPanel().getContext();
  94
  95         context.getAvatar().setLocation(new Point3D(0, -30, -300));
  96
  97         octreeVolume = new OctreeVolume();
  98
  99         shapeCollection = context.getRootShapeCollection();
 100
 101         shapeCollection.addShape(new Grid3D(
 102                 new Point3D(-10000, -10000, -10000), new Point3D(10000, 10000,
 103                 10000), 4000, gridAppearance));
 104
 105         // yellow light
 106         addLight(new Point3D(20, -450, 240), new Color(255, 255, 255, 255), 100);
 107
 108         // red light
 109         addLight(new Point3D(-150, -116, 141), new Color(255, 0, 0, 255), 10);
 110
 111         dotSpiral();
 112
 113         // arbitrary rectangles
 114         putRect(-10, -10, -10, 10, 10, -20, new Color(200, 255, 200, 100));
 115         putRect(-3, 0, -30, 12, 3, 300, new Color(255, 200, 200, 100));
 116         putRect(-20, 20, -20, 20, 80, 20, new Color(255, 200, 255, 100));
 117
 118         tiledFloor();
 119
 120         fractal(-50, 20, 100, 32, 1);
 121
 122         final TextCanvas message = new TextCanvas(new Transform(new Point3D(
 123                 -10, 20, -180)), "Press \"r\" to raytrace current wiew",
 124                 Color.WHITE, Color.PURPLE);
 125         shapeCollection.addShape(message);
 126
 127         context.getKeyboardFocusTracker().setFocusOwner(this);
 128         context.getViewPanel().repaintDuringNextViewUpdate();
 129     }
 130
 131     @Override
 132     public void keyPressed(final KeyEvent event, final ViewContext viewContext) {
 133
 134         if ('r' == event.getKeyChar()) {
 135             raytrace();
 136             return;
 137         }
 138         super.keyPressed(event, viewContext);
 139     }
 140
 141     private void putPixel(final int x, final int y, final int z,
 142                           final Color color) {
 143         shapeCollection.addShape(new GlowingPoint(new Point3D(x, y, z)
 144                 .scaleUp(magnification), 3 * magnification, color));
 145         octreeVolume.putCell(x, y, z, color);
 146
 147     }
 148
 149     private void putRect(final int x1, final int y1, final int z1, final int x2,
 150                          final int y2, final int z2, final Color color) {
 151
 152         shapeCollection
 153                 .addShape(new SolidPolygonRectangularBox(
 154                         new Point3D(x1, y1, z1).scaleUp(magnification),
 155                         new Point3D(x2, y2, z2).scaleUp(magnification), color));
 156
 157         octreeVolume.fillRect3D(x1, y1, z1, x2, y2, z2, color);
 158     }
 159
 160     private void raytrace() {
 161         // create and add camera object to scene
 162         final Camera camera = new Camera(context.getAvatar(), magnification);
 163         shapeCollection.addShape(camera);
 164
 165         // initialize and start Raytracer in a separate thread
 166         final RayTracer rayTracer = new RayTracer(camera.getTexture(),
 167                 octreeVolume, lights, camera, context.getViewPanel());
 168         final Thread thread = new Thread(rayTracer);
 169         thread.start();
 170     }
 171
 172     private void tiledFloor() {
 173         final int step = 40;
 174         final int size = step - 15;
 175         for (int x = -200; x < 200; x += step)
 176             for (int z = -200; z < 200; z += step)
 177                 putRect(x, 100, z, x + size, 110, z + size, new Color(255, 255,
 178                         255, 100));
 179     }
 180
 181 }