src/main/java/eu/svjatoslav/sixth/e3d/geometry/Point3D.java

   1 /*
   2  * Sixth 3D engine. Author: Svjatoslav Agejenko.
   3  * This project is released under Creative Commons Zero (CC0) license.
   4  */
   5 package eu.svjatoslav.sixth.e3d.geometry;
   6
   7 import static java.lang.Math.*;
   8
   9 /**
  10  * Used to represent point in a 3D space or vector.
  11  */
  12
  13 public class Point3D implements Cloneable {
  14
  15     // coordinates
  16     public double x, y, z;
  17
  18     public Point3D() {
  19     }
  20
  21     public Point3D(final double x, final double y, final double z) {
  22         this.x = x;
  23         this.y = y;
  24         this.z = z;
  25     }
  26
  27     public Point3D(final float x, final float y, final float z) {
  28         this.x = x;
  29         this.y = y;
  30         this.z = z;
  31     }
  32
  33     public Point3D(final int x, final int y, final int z) {
  34         this.x = x;
  35         this.y = y;
  36         this.z = z;
  37     }
  38
  39     /**
  40      * Creates new current point by cloning coordinates from parent point.
  41      */
  42     public Point3D(final Point3D parent) {
  43         x = parent.x;
  44         y = parent.y;
  45         z = parent.z;
  46     }
  47
  48     /**
  49      * Add other point to current point. Value of other point will not be changed.
  50      *
  51      * @param otherPoint point to add.
  52      * @return current point.
  53      */
  54     public Point3D add(final Point3D otherPoint) {
  55         x += otherPoint.x;
  56         y += otherPoint.y;
  57         z += otherPoint.z;
  58         return this;
  59     }
  60
  61     public Point3D clone() {
  62         return new Point3D(this);
  63     }
  64
  65     /**
  66      * Copy coordinates from other point to current point. Value of other point will not be changed.
  67      */
  68     public Point3D clone(final Point3D otherPoint) {
  69         x = otherPoint.x;
  70         y = otherPoint.y;
  71         z = otherPoint.z;
  72         return this;
  73     }
  74
  75     /**
  76      * Set current point coordinates to the middle point between two other points.
  77      *
  78      * @param p1 first point.
  79      * @param p2 second point.
  80      * @return current point.
  81      */
  82     public Point3D computeMiddlePoint(final Point3D p1, final Point3D p2) {
  83         x = (p1.x + p2.x) / 2d;
  84         y = (p1.y + p2.y) / 2d;
  85         z = (p1.z + p2.z) / 2d;
  86         return this;
  87     }
  88
  89     /**
  90      * @return true if current point coordinates are equal to zero.
  91      */
  92     public boolean isZero() {
  93         return (x == 0) && (y == 0) && (z == 0);
  94     }
  95
  96     public double getAngleXZ(final Point3D anotherPoint) {
  97         return Math.atan2(x - anotherPoint.x, z - anotherPoint.z);
  98     }
  99
 100     public double getAngleYZ(final Point3D anotherPoint) {
 101         return Math.atan2(y - anotherPoint.y, z - anotherPoint.z);
 102     }
 103
 104     public double getAngleXY(final Point3D anotherPoint) {
 105         return Math.atan2(x - anotherPoint.x, y - anotherPoint.y);
 106     }
 107
 108     /**
 109      * Compute distance to another point.
 110      *
 111      * @param anotherPoint point to compute distance to.
 112      * @return distance to another point.
 113      */
 114     public double getDistanceTo(final Point3D anotherPoint) {
 115         final double xDelta = x - anotherPoint.x;
 116         final double yDelta = y - anotherPoint.y;
 117         final double zDelta = z - anotherPoint.z;
 118
 119         return sqrt(((xDelta * xDelta) + (yDelta * yDelta) + (zDelta * zDelta)));
 120     }
 121
 122     /**
 123      * @return length of current vector.
 124      */
 125     public double getVectorLength() {
 126         return sqrt(((x * x) + (y * y) + (z * z)));
 127     }
 128
 129     /**
 130      * Invert current point coordinates.
 131      *
 132      * @return current point.
 133      */
 134     public Point3D invert() {
 135         x = -x;
 136         y = -y;
 137         z = -z;
 138         return this;
 139     }
 140
 141     /**
 142      * Rotate current point around center point by angleXZ and angleYZ.
 143      * <p>
 144      * See also: <a href="https://marctenbosch.com/quaternions/">Let's remove Quaternions from every 3D Engine</a>
 145      *
 146      * @param center   center point.
 147      * @param angleXZ angle around XZ axis.
 148      * @param angleYZ angle around YZ axis.
 149      */
 150     public void rotate(final Point3D center, final double angleXZ,
 151                        final double angleYZ) {
 152         final double s1 = sin(angleXZ);
 153         final double c1 = cos(angleXZ);
 154
 155         final double s2 = sin(angleYZ);
 156         final double c2 = cos(angleYZ);
 157
 158         x -= center.x;
 159         y -= center.y;
 160         z -= center.z;
 161
 162         final double y1 = (z * s2) + (y * c2);
 163         final double z1 = (z * c2) - (y * s2);
 164
 165         final double x1 = (z1 * s1) + (x * c1);
 166         final double z2 = (z1 * c1) - (x * s1);
 167
 168         x = x1 + center.x;
 169         y = y1 + center.y;
 170         z = z2 + center.z;
 171     }
 172
 173     /**
 174      * Round current point coordinates to integer values.
 175      */
 176     public void roundToInteger() {
 177         x = (int) x;
 178         y = (int) y;
 179         z = (int) z;
 180     }
 181
 182     /**
 183      * Scale down current point by factor.
 184      * All coordinates will be divided by factor.
 185      *
 186      * @param factor factor to scale by.
 187      * @return current point.
 188      */
 189     public Point3D scaleDown(final double factor) {
 190         x /= factor;
 191         y /= factor;
 192         z /= factor;
 193         return this;
 194     }
 195
 196     /**
 197      * Scale up current point by factor.
 198      * All coordinates will be multiplied by factor.
 199      *
 200      * @param factor factor to scale by.
 201      * @return current point.
 202      */
 203     public Point3D scaleUp(final double factor) {
 204         x *= factor;
 205         y *= factor;
 206         z *= factor;
 207         return this;
 208     }
 209
 210     /**
 211      * Set current point coordinates to given values.
 212      * @param x X coordinate.
 213      * @param y Y coordinate.
 214      * @param z Z coordinate.
 215      */
 216     public void setValues(final double x, final double y, final double z) {
 217         this.x = x;
 218         this.y = y;
 219         this.z = z;
 220     }
 221
 222     /**
 223      * Subtract other point from current point. Value of other point will not be changed.
 224      *
 225      * @return current point.
 226      */
 227     public Point3D subtract(final Point3D otherPoint) {
 228         x -= otherPoint.x;
 229         y -= otherPoint.y;
 230         z -= otherPoint.z;
 231         return this;
 232     }
 233
 234     @Override
 235     public String toString() {
 236         return "x:" + x + " y:" + y + " z:" + z;
 237     }
 238
 239     /**
 240      * Translate current point along X axis by given increment.
 241      *
 242      * @return current point.
 243      */
 244     public Point3D translateX(final double xIncrement) {
 245         x += xIncrement;
 246         return this;
 247     }
 248
 249     /**
 250      * Translate current point along Y axis by given increment.
 251      *
 252      * @return current point.
 253      */
 254     public Point3D translateY(final double yIncrement) {
 255         y += yIncrement;
 256         return this;
 257     }
 258
 259     /**
 260      * Translate current point along Z axis by given increment.
 261      *
 262      * @return current point.
 263      */
 264     public Point3D translateZ(final double zIncrement) {
 265         z += zIncrement;
 266         return this;
 267     }
 268
 269     /**
 270      * Here we assume that Z coordinate is distance to the viewer.
 271      * If Z is positive, then point is in front of the viewer, and therefore it is visible.
 272      *
 273      * @return point visibility status.
 274      */
 275     public boolean isVisible() {
 276         return z > 0;
 277     }
 278
 279     /**
 280      * Resets point coordinates to zero along all axes.
 281      *
 282      * @return current point.
 283      */
 284     public Point3D zero() {
 285         x = 0;
 286         y = 0;
 287         z = 0;
 288         return this;
 289     }
 290
 291 }