KSG-Framework/Kam3D.cpp

#include "Kam3D.h"
#include "Welt3D.h"
#include "Shader.h"
#include "TastaturEreignis.h"
#include "Globals.h"
#include "MausEreignis.h"
#include <d3d11.h>
#include <DirectXMath.h>

using namespace Framework;

// Inhalt der Kam3D Klasse
// Konstruktor
Kam3D::Kam3D()
    : ReferenceCounter(),
    rend( 0 )
{
    openingAngle = (float)PI / 4;
    minZ = 0.1f;
    maxZ = 5000;
    pos = Vec3< float >( 0, 0, -1000 );
    rotX = 0;
    rotY = 0;
    rotZ = 0;

    viewport.x = 0;
    viewport.y = 0;
    viewport.front = 0.f;
    viewport.back = 1.f;
    viewport.width = 200;
    viewport.height = 200;

    welt = 0;
    style = 0;

    updateMatrix();
}

// Destruktor
Kam3D::~Kam3D()
{
    if( welt )
        welt->release();
}

// private

// Aktualisiert die view und projektion matrizen
void Kam3D::updateMatrix()
{
    view = view.rotationX( -rotX ) * view.rotationY( -rotY ) * view.rotationZ( -rotZ ) * view.translation( Vec3< float >( -pos.x, -pos.y, -pos.z ) );
    proj = proj.projektion( openingAngle, viewport.width / viewport.height, minZ, maxZ );
}

// Setzt die Position der Kamera in der 3D Welt
void Kam3D::setPosition( Vec3< float > pos )
{
    this->pos = pos;
    rend = 1;
    updateMatrix();
}

// zoomt heran, indem sich die Kamera etwas auf das Blickziel zubewegt
//  val: Die länge der Strecke um die sich die Kamera bewegen soll
void Kam3D::scrollIn( float val )
{
    Vec3< float > n( 0, 0, 1 );
    Mat4< float > tmp = tmp.rotationY( rotY ) * tmp.rotationX( rotX ) * tmp.rotationZ( rotZ );
    n = tmp * n * val;
    pos += n;
    rend = 1;
    updateMatrix();
}

// zppmt heraus, indem sich die Kamera etwas von dem Blockziel entfernt
//  val: Die länge der Strecke um die sich die Kamera bewegen soll
void Kam3D::scrollOut( float val )
{
    Vec3< float > n( 0, 0, 1 );
    Mat4< float > tmp = tmp.rotationY( rotY ) * tmp.rotationX( rotX ) * tmp.rotationZ( rotZ );
    n = tmp * n * val;
    pos -= n;
    rend = 1;
    updateMatrix();
}

// Richtet die Kamera so aus, dass sie genau auf einen bestimmten Punkt zeigt
//  ziel: Der Punkt, auf den die Kamera zeigen soll
void Kam3D::setAusrichtung( Vec3< float > ziel )
{
    Vec3< float > target = (ziel - pos).normalize();
    if( Vec3< float >( 0, target.y, target.z ).getLength() == 0 )
        rotX = 0;
    else
        rotX = -lowPrecisionACos( target.z / Vec3< float >( 0, target.y, target.z ).getLength() );
    if( target.y < 0 )
        rotX = -rotX;
    if( Vec3< float >( target.x, 0, target.z ).getLength() == 0 )
        rotY = 0;
    else
        rotY = lowPrecisionACos( abs( target.z ) / Vec3< float >( target.x, 0, target.z ).getLength() );
    if( target.x < 0 )
        rotY = -rotY;
    rotZ = 0;
    rend = 1;
    updateMatrix();
}

//! Legt die Drehung der Kamera um die einzelnen Axen fest
//! \param rotation Die Drehung um die einzelnen Axen
void Kam3D::setRotation( Vec3< float > rotation )
{
    rotX = rotation.x;
    rotY = rotation.y;
    rotZ = rotation.z;
    rend = 1;
    updateMatrix();
}

// Setzt die Position des Bildes auf dem Bildschirm
//  p: Ein Punkt mit x und y Koordinaten in Pixeln
void Kam3D::setBildschirmPosition( Punkt p )
{
    viewport.x = (float)p.x;
    viewport.y = (float)p.y;
}

// Setzt die Position des Bildes auf dem Bildschirm
//  x: Die x Koordinate in Pixeln
//  y: Die y Koordinate in Pixeln
void Kam3D::setBildschirmPosition( int x, int y )
{
    viewport.x = (float)x;
    viewport.y = (float)y;
}

// Setzt die Größe des Bildes auf dem Bildschirm
//  p: Ein Punkt, mit x als Breite und y als Höhe in Pixlen
void Kam3D::setBildschirmSize( Punkt p )
{
    viewport.width = (float)p.x;
    viewport.height = (float)p.y;
    updateMatrix();
}

// Setzt die Größe des Bildes auf dem Bildschirm
//  br: Die Breite in Pixeln
//  hö: Die Höhe in Pixeln
void Kam3D::setBildschirmSize( int br, int hö )
{
    viewport.width = (float)br;
    viewport.height = (float)hö;
    updateMatrix();
}

// Setzt die Welt, die gezeichnet werden soll
//  w: Die Welt
void Kam3D::setWelt( Welt3D* w )
{
    if( welt )
        welt->release();
    welt = w;
}

// Setzt den Style der Kamera
//  style: Der neue Style bestehend aus den Flags aus der zugehörigen Style Klasse
void Kam3D::setStyle( __int64 style )
{
    this->style = style;
}

// Setzt den Style der Kamera
//  style: Alle Style Flags, die verändert werden sollen
//  add_remove: 1, falls der Style hinzugefügt werden soll. 0, falls der Style entfernt weden soll
void Kam3D::setStyle( __int64 style, bool add_remove )
{
    if( add_remove )
        this->style |= style;
    else if( !add_remove )
        this->style &= ~style;
}

// Fügt Style Flags hinzu
//  style: Der Style, der hinzugefügt werden soll
void Kam3D::addStyle( __int64 style )
{
    this->style |= style;
}

// Entfernt Style Flags
//  style: Der Style, der entfernt werden soll
void Kam3D::removeStyle( __int64 style )
{
    this->style &= ~style;
}

// Verarbeitet die vergangene Zeit
//  tickval: Die zeit in sekunden, die seit dem letzten Aufruf der Funktion vergangen ist
//  return: true, wenn sich das Bild neu gezeichnet werden muss, false sonnst.
bool Kam3D::tick( double tv )
{
    bool ret = rend;
    rend = 0;
    if( hatStyle( Style::Rotatable ) )
    {
        if( getTastenStand( T_Oben ) )
        {
            rotX -= (float)tv;
            ret = 1;
        }
        if( getTastenStand( T_Unten ) )
        {
            rotX += (float)tv;
            ret = 1;
        }
        if( getTastenStand( T_Links ) )
        {
            rotY -= (float)tv;
            ret = 1;
        }
        if( getTastenStand( T_Rechts ) )
        {
            rotY += (float)tv;
            ret = 1;
        }
    }
    if( hatStyle( Style::Movable ) )
    {
        Vec3< float > n( 0, 0, 1 );
        Vec3< float > n2( 1, 0, 0 );
        Vec3< float > n3( 0, 1, 0 );
        Mat4< float > tmp = tmp.rotationY( rotY ) * tmp.rotationX( rotX );
        n = tmp * n;
        n = n * (float)tv * 60;
        n2 = tmp * n2;
        n2 = n2 * (float)tv * 60;
        n3 = tmp * n3;
        n3 = n3 * (float)tv * 60;
        if( getTastenStand( 'w' ) )
        {
            pos += n;
            ret = 1;
        }
        if( getTastenStand( 's' ) )
        {
            pos -= n;
            ret = 1;
        }
        if( getTastenStand( 'd' ) )
        {
            pos += n2;
            ret = 1;
        }
        if( getTastenStand( 'a' ) )
        {
            pos -= n2;
            ret = 1;
        }
        if( getTastenStand( ' ' ) )
        {
            pos += n3;
            ret = 1;
        }
        if( getTastenStand( T_Shift ) )
        {
            pos -= n3;
            ret = 1;
        }
    }
    updateMatrix();
    if( welt && hatStyle( Style::Tick ) )
        return welt->tick( tv ) || ret;
    return ret;
}

// Verarbeitet ein Mausereignis
//  me: Das Mausereignis, das verarbeitet werden soll
void Kam3D::doMausEreignis( MausEreignis& me )
{
    if( me.verarbeitet )
        return;
    if( me.mx > viewport.x && me.my > viewport.y && me.mx < viewport.x + viewport.width && me.my < viewport.y + viewport.height )
    {
        MausEreignis3D me3d;
        me3d.id = me.id;
        me3d.verarbeitet = me.verarbeitet;
        Vec3< float > mausP = Vec3< float >( (me.mx - viewport.x) / (0.5f * viewport.width) - 1, (me.my - viewport.y) / (0.5f * viewport.height) - 1, 0 );
        Vec3< float > mausT = Vec3< float >( mausP.x, mausP.y, 1 );
        Mat4< float > mat = proj * view;
        mat = mat.getInverse();
        mausP = mat * mausP;
        mausT = mat * mausT;
        me3d.pos = mausP;
        me3d.dir = mausT - mausP;
        me.verarbeitet = 1;
    }
}

// Verarbeitet ein Tastaturereignis
//  te: das Tastaturereignis, das verarbeitet werden soll
void Kam3D::doTastaturEreignis( TastaturEreignis& te )
{

}

// Gibt zurück, ob bestimmte Styles gesetzt wurden
//  style: Die Styles, die überprüft werden sollen
//  return: 1, falls alle Styles in style gesetzt wurden
bool Kam3D::hatStyle( __int64 style ) const
{
    return (this->style | style) == this->style;
}

// Gibt zurück, ob bestimmte Styles nicht gesetzt wurden
//  style: Die Styles, die geprüft werden sollen
//  return: 1, falls alle Styles in style nicht gesetzt wurden
bool Kam3D::hatStyleNicht( __int64 style ) const
{
    return (this->style | style) != this->style;
}

// Gibt einen Zeiger auf den Viewport zurück
const ViewPort* Kam3D::zViewPort() const
{
    return &viewport;
}

// Gibt die Position der Kamera in der Welt zurück
const Vec3< float >& Kam3D::getWorldPosition() const
{
    return pos;
}

// Gibt die Position in der Welt zurück
//  screen: die Position auf dem Bildschirm, die übersetzt werden soll
const Vec3< float > Kam3D::getWorldPosition( Punkt screen ) const
{
    Vec3< float > point = Vec3< float >( (screen.x - viewport.x) / (0.5f * viewport.width) - 1, (viewport.height - (screen.y - viewport.y)) / (0.5f * viewport.height) - 1, 0.1f );
    Mat4< float > mat = getProjectionMatrix();
    Mat4< float > inv = getViewMatrix().getInverse();
    point.x = (point.x * 0.1f) / mat.elements[ 0 ][ 0 ];
    point.y = (point.y * 0.1f) / mat.elements[ 1 ][ 1 ];
    return inv * point;
}

// Gibt die Richtung der Kamera in der Welt zurück
//  screen: die Position auf dem Bildschirm, die übersetzt werden soll
const Vec3< float > Kam3D::getWorldDirection( Punkt screen ) const
{
    Vec3< float > point = Vec3< float >( (screen.x - viewport.x) / (0.5f * viewport.width) - 1, (viewport.height - (screen.y - viewport.y)) / (0.5f * viewport.height) - 1, 0.1f );
    Vec3< float > pointT = Vec3< float >( point.x, point.y, 1 );
    Mat4< float > mat = getProjectionMatrix();
    Mat4< float > inv = getViewMatrix().getInverse();
    point.x = (point.x * 0.1f) / mat.elements[ 0 ][ 0 ];
    point.y = (point.y * 0.1f) / mat.elements[ 1 ][ 1 ];
    pointT.x = (pointT.x) / mat.elements[ 0 ][ 0 ];
    pointT.y = (pointT.y) / mat.elements[ 1 ][ 1 ];
    point = inv * point;
    pointT = inv * pointT;
    return pointT - point;
}

// Gibt die Projektionsmatrix der Kamera zurück
const Mat4< float >& Kam3D::getProjectionMatrix() const
{
    return proj;
}

// Gibt die Ansichtsmatrix der Kamera zurück
const Mat4< float >& Kam3D::getViewMatrix() const
{
    return view;
}

//! Gibt die Rotation um die einzelnen axen zurück
const Vec3< float > Kam3D::getRotation() const
{
    return { rotX, rotY, rotZ };
}

//! Gibt die Position der Kamera auf dem Bildschirm zurück
const Punkt Kam3D::getScreenPos() const
{
    return Punkt( (int)viewport.x, (int)viewport.y );
}

//! Gibt die Größe der Kamera auf dem Bildschirm zurück
const Punkt Kam3D::getScreenSize() const
{
    return Punkt( (int)viewport.width, (int)viewport.height );
}

// Gibt die Welt zurück
Welt3D* Kam3D::getWelt() const
{
    return welt ? dynamic_cast<Welt3D*>(welt->getThis()) : 0;
}

// Gibt die Welt zurück
Welt3D* Kam3D::zWelt() const
{
    return welt;
}