doc/index.org

   1 #+TITLE: Sixth 3D - 3D engine
   2
   3 * (document settings) :noexport:
   4 ** use dark style for TWBS-HTML exporter
   5 #+HTML_HEAD: <link href="https://bootswatch.com/3/darkly/bootstrap.min.css" rel="stylesheet">
   6 #+HTML_HEAD: <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/jquery/1.11.3/jquery.min.js"></script>
   7 #+HTML_HEAD: <script src="https://cdnjs.cloudflare.com/ajax/libs/twitter-bootstrap/3.3.5/js/bootstrap.min.js"></script>
   8 #+HTML_HEAD: <style type="text/css">
   9 #+HTML_HEAD:   footer {background-color: #111 !important;}
  10 #+HTML_HEAD:   pre {background-color: #111; color: #ccc;}
  11 #+HTML_HEAD: </style>
  12
  13 * General
  14 - This is a subproject of parent project: [[https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth/][Sixth]].
  15
  16 - This program is free software: you can redistribute it and/or modify
  17   it under the terms of the [[https://www.gnu.org/licenses/lgpl.html][GNU Lesser General Public License]] as
  18   published by the Free Software Foundation, either version 3 of the
  19   License, or (at your option) any later version.
  20
  21 - Program author:
  22   - Svjatoslav Agejenko
  23   - Homepage: https://svjatoslav.eu
  24   - Email: mailto://svjatoslav@svjatoslav.eu
  25
  26 - [[https://www.svjatoslav.eu/projects/][Other software projects hosted at svjatoslav.eu]]
  27
  28 ** Source code
  29 - [[https://www2.svjatoslav.eu/gitweb/?p=sixth-3d.git;a=snapshot;h=HEAD;sf=tgz][Download latest snapshot in TAR GZ format]]
  30
  31 - [[https://www2.svjatoslav.eu/gitweb/?p=sixth-3d.git;a=summary][Browse Git repository online]]
  32
  33 - Clone Git repository using command:
  34   : git clone https://www2.svjatoslav.eu/git/sixth-3d.git
  35
  36 - See [[https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d/apidocs/][JavaDoc]].
  37
  38 * Project description
  39 + See: [[https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d-demos/][demos of current 3D engine capabilities]]
  40
  41 [[id:d03013e5-931b-40ca-bc4b-e4b3f23b9a4e][In software]], [[id:a11f7150-1b25-4ca4-a3c3-8c8bd1352bd4][pure Java]] realtime 3D rendering engine. With the final
  42 goal of becoming a platform for buildng 3D user interfaces and
  43 interactive data visualization for [[https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth/][project Sixth]].
  44
  45 Sixth 3D can be also used as standalone [[id:08f71987-90af-40dc-bb65-bac87db9e652][3D engine in your project]].
  46
  47 ** Justification for software rendering
  48    :PROPERTIES:
  49    :ID:       d03013e5-931b-40ca-bc4b-e4b3f23b9a4e
  50    :END:
  51 3D rendering is done in software, 100% pure Java on CPU. At least for
  52 now. Modern CPU cores count keeps growing and therefore rendering by
  53 CPU is not as expensive as it used to be for the old single core
  54 systems.
  55
  56 CPU rendering performance is already good enough to implement usable
  57 3D UI at sufficient detail level, resolution and frame rate.
  58
  59 Also CPU rendering allows to freely test different rendering and
  60 optimization algorithms and retains complete control of every rendered
  61 pixel.
  62 ** Justification for Java
  63    :PROPERTIES:
  64    :ID:       a11f7150-1b25-4ca4-a3c3-8c8bd1352bd4
  65    :END:
  66 - It is easy to refactor and experiment with.
  67
  68 - Easy portability and installation. No need to deal with platform
  69   specific dependencies.
  70
  71 - It scales well to handle great complexity.
  72   - Allows to implement clever performance optimizations (instead of
  73     going for GPU offered brute-force rendering approach).
  74
  75 - No limitations imposed by:
  76   - requirement for decent GPU
  77   - GPU missing features
  78   - GPU missing/incomplete/buggy drivers
  79   - OpenGL specification
  80
  81 - It is fast enough thanks to:
  82   - Java virtual machine just-in-time compiler.
  83   - Growing CPU cores count.
  84
  85 - As a result it is easy to run on various hardware platforms and
  86   operating systems.
  87
  88 * API documentation
  89 - See [[https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d/apidocs/][JavaDoc]].
  90
  91 Note: due to a lack of time, there is still big room for improvement
  92 on documentation.
  93
  94 So far best resource is to download and explore source code for:
  95 + 3D engine ([[https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d/graphs/][generated code graphs]] (generated using [[https://www3.svjatoslav.eu/projects/javainspect/][JavaInspect]]))
  96 + For API usage examples, see [[https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d-demos/][demos]]
  97 * Instructions to embed Sixth-3D in your project
  98   :PROPERTIES:
  99   :ID:       08f71987-90af-40dc-bb65-bac87db9e652
 100   :END:
 101 Maven *pom.xml* file snippet:
 102 #+BEGIN_SRC xml
 103 <dependencies>
 104     ...
 105     <dependency>
 106         <groupId>eu.svjatoslav</groupId>
 107         <artifactId>sixth-3d</artifactId>
 108         <version>1.1</version>
 109     </dependency>
 110     ...
 111 </dependencies>
 112
 113 <repositories>
 114     ...
 115     <repository>
 116         <id>svjatoslav.eu</id>
 117         <name>Svjatoslav repository</name>
 118         <url>http://www2.svjatoslav.eu/maven/</url>
 119     </repository>
 120     ...
 121 </repositories>
 122 #+END_SRC
 123
 124 For API usage examples, see [[https://www3.svjatoslav.eu/projects/sixth-3d-demos/][demos]].
 125 * TODO features to add
 126 + read this as example, and apply improvements/fixes where applicable:
 127   http://blog.rogach.org/2015/08/how-to-create-your-own-simple-3d-render.html
 128
 129 + Partial region/frame repaint: when only one small object changed on
 130   the scene, it would be faster to re-render that specific area.
 131
 132 + Once partial rendering works, in would be easy to add multi-core
 133   rendering support. So that each core renders it's own region of the
 134   screen.
 135
 136 + Antialiazing. Would improve text readability. If antialiazing is too
 137   expensive for every frame, it could be used only for last frame
 138   before animations become still and waiting for user input starts.
 139 ** Render only visible polygons
 140 + This would significantly reduce RAM <-> CPU traffic.
 141
 142 + General algorithm description:
 143   + For each horizontal scanline:
 144     + sort polygon edges from left to right
 145     + while iterating and drawing pixels over screen X axis (left to
 146       right) track next appearing/disappearing polygons.
 147       + For each polygon edge update Z sorted active polygons list.
 148       + Only draw pixel from the top-most polygon.
 149         + Only if polygon area is transparent/half-transparent add
 150           colors from the polygons below.
 151
 152 + As a bonus, this would allow to track which polygons are really
 153   visible in the final scene for each frame.
 154
 155   + Such information allows further optimizations:
 156
 157     + Dynamic geometry simplification:
 158       + Dynamically detect and replace invisible objects from the
 159         scene with simplified bounding box.
 160
 161       + Dynamically replace boudnig box with actual object once it
 162         becomes visible.
 163
 164     + Dynamically unload unused textures from RAM.