KSG-Framework/Model3D.cpp

#include "Model3D.h"
#include "Model2D.h"
#include "DXBuffer.h"
#include "Textur.h"
#include "Animation3D.h"
#include "Welt3D.h"
#include "Textur.h"
#include "Bild.h"
#ifdef WIN32
#include <d3d11.h>
#endif
#include <stdexcept>

using namespace Framework;

// Inhalt der Knochen Klasse

// Konstruktor
Knochen::Knochen(int id)
{
	pos = Vec3< float >(0, 0, 0);
	winkel = Vec3< float >(0, 0, 0);
	geschwister = 0;
	kinder = 0;
	this->id = id;
}

// Destruktor
Knochen::~Knochen()
{
	delete geschwister;
	delete kinder;
}

// public

// Setzt die Position des Knochens relativ zum Model Ursprung
//  pos: Die Position
void Knochen::setPosition(Vec3< float >& pos)
{
	this->pos = pos;
}

// Setzt die Drehung des Knochens relativ zum Model Ursprung
//  winkel: Ein Vektor der die Drehung um die verschiedenen Achsen als Komponenten hat
void Knochen::setDrehung(Vec3< float >& winkel)
{
	this->winkel = winkel;
}

// Fügt dem Knochen ein Geschwister Knochen hinzu
//  k: Der Knochen, der hinzugefügt werden soll
void Knochen::addGeschwisterKnochen(Knochen* k)
{
	if (!geschwister)
		geschwister = k;
	else
		geschwister->addGeschwisterKnochen(k);
}

// Fügt einem bestimmten Knochen ein Kind Knochen hinzu
//  id: Die id des Knochens, wo der Knochen als Kind hinzugefügt werden soll
//  k: Der Knochen, der hinzugefügt werden soll
void Knochen::addKind(int id, Knochen* k)
{
	if (this->id == id)
	{
		if (!kinder)
			kinder = k;
		else
			kinder->addGeschwisterKnochen(k);
	}
	else
	{
		if (kinder)
			kinder->addKind(id, k);
		else
		{
			Text err = "Es wurde kein Knochen mit der Id: ";
			err += id;
			err += " im Skelett gefunden, um ein Kind Knochen hinzuzufügen. Datei:" __FILE__ ", Zeile: ";
			err += __LINE__;
			err += "!";
			delete k;
			throw std::out_of_range((const char*)err);
		}
	}
}

// Berechnet die Matrizen des Knochen und die von all seinen Geschwister Knochen und Kind Knochen
//  elternMat: Die fertig berechnete Matrix des Elternknochens
//  matBuffer: Ein Array, in dem alle berechneten Matrizen gespeichert werden sollen
//  scaleFactor: Die Skallierung des Modells
//  kamMatrix: Die vereiniegung der view und projektions Matrizen
void Knochen::kalkulateMatrix(Mat4< float >& elternMat, Mat4< float >* matBuffer, float scaleFactor, Mat4< float >& kamMat)
{
	if (geschwister)
		geschwister->kalkulateMatrix(elternMat, matBuffer, scaleFactor, kamMat);
	matBuffer[id] = matBuffer[id].translation(pos * scaleFactor) * matBuffer[id].rotationZ(winkel.z) * matBuffer[id].rotationX(winkel.x) * matBuffer[id].rotationY(winkel.y) * matBuffer[id].scaling(scaleFactor);
	matBuffer[id] = elternMat * matBuffer[id];
	if (kinder)
		kinder->kalkulateMatrix(matBuffer[id], matBuffer, scaleFactor, kamMat);
	matBuffer[id] = kamMat * matBuffer[id];
}

Knochen* Framework::Knochen::zGeschwister() const
{
	return geschwister;
}

Knochen* Framework::Knochen::zKind() const
{
	return kinder;
}

// Kopiert den Knochen mit allen Geschwister Knochen und Kind Knochen
Knochen* Knochen::kopiereKnochen() const
{
	Knochen* ret = new Knochen(id);
	ret->pos = pos;
	ret->winkel = winkel;
	if (geschwister)
		ret->geschwister = geschwister->kopiereKnochen();
	if (kinder)
		ret->kinder = kinder->kopiereKnochen();
	return ret;
}

// Gibt die Id des Knochens zurück
int Knochen::getId() const
{
	return id;
}

// Gibt die Drehung des Knochens zurück
Vec3< float > Knochen::getDrehung() const
{
	return winkel;
}

// Gibt die Position des Knochens zurück
Vec3< float > Knochen::getPosition() const
{
	return pos;
}

// Gibt den Radius des Knochens zurück
float Knochen::getRadius() const
{
	float r = pos.getLength();
	if (geschwister)
		r = MAX(r, geschwister->getRadius());
	if (kinder)
		r += kinder->getRadius();
	return r;
}

// Inhalt der Skelett Klasse

// Konstruktor
Skelett::Skelett()
	: ReferenceCounter()
{
	k = 0;
	nextId = 0;
}

// Destruktor
Skelett::~Skelett()
{
	if (k)
		delete k;
}

// Gibt die Id des nächsten Knochens zurück und berechnet die neue Id für den Knochen danach
// Es können maximal MAX_KNOCHEN_ANZ Knochen für ein Skelett existieren. Wenn diese Zahl überschritten wird, so wird -1 zurückgegeben
int Skelett::getNextKnochenId()
{
	return nextId++;
}

void Framework::Skelett::setNextKnochenId(int id)
{
	nextId = id;
}

// Fügt dem Skellet einen Knochen hinzu
//  k: Der Knochen
//  elternId: Die Id des Eltern Knochens. Wenn der Knochen kein Elternknochen besitzt, kannder Parameter weggelassen werden.
void Skelett::addKnochen(Knochen* k, int elternId)
{
	if (!this->k)
		this->k = k;
	else
		this->k->addKind(elternId, k);
	if (k->getId() >= nextId)
		nextId = k->getId() + 1;
}

// Berechnet die Matrizen der Knochen
//  modelMatrix: Die Matrix, die das Skelett in den Raum der Welt transformiert
//  matBuffer: Ein Array von Matrizen, der durch die Knochen Matrizen gefüllt wird
//  scaleFactor: Die skallierung des Objektes
//  kamMatrix: Die vereiniegung der view und projektions Matrizen
//  return: gibt die Anzahl der verwendeten Matrizen zurück
int Skelett::kalkulateMatrix(Mat4< float >& modelMatrix, Mat4< float >* matBuffer, float scaleFactor, Mat4< float >& kamMatrix)
{
	k->kalkulateMatrix(modelMatrix, matBuffer, scaleFactor, kamMatrix);
	return nextId;
}

// Berechnet den Radius des Skeletts
float Skelett::getRadius() const
{
	if (k)
		return k->getRadius();
	return 0;
}

// gibt den Wurzel Knochen zurück
Knochen* Framework::Skelett::zKnochen() const
{
	return k;
}

// Kopiert das Skelett
Skelett* Skelett::kopiereSkelett() const
{
	Skelett* ret = new Skelett();
	ret->nextId = nextId;
	if (k)
		ret->addKnochen(k->kopiereKnochen());
	return ret;
}

int Framework::Skelett::zNextKnochenId() const
{
	return nextId;
}

// Inhalt des Polygon3D Struct

// Konstruktor
Polygon3D::Polygon3D()
{
	indexAnz = 0;
	indexList = 0;
}

// Destruktor
Polygon3D::~Polygon3D()
{
	delete[] indexList;
}

// Inhalt der Model3DData Klasse

// Konstruktor
Model3DData::Model3DData(DXBuffer* dxVertexBuffer, DXBuffer* dxIndexBuffer, int id)
	: ReferenceCounter(),
	dxIndexBuffer(dxIndexBuffer),
	dxVertexBuffer(dxVertexBuffer),
	id(id)
{
	skelett = 0;
	vertexList = 0;
	vertexCount = 0;
	polygons = new Array< Polygon3D* >();
	ambientFactor = 1.f;
	diffusFactor = 0.f;
	specularFactor = 0.f;
	indexCount = 0;
	indexBuffer = 0;
	radius = 0;
}

// Destruktor
Model3DData::~Model3DData()
{
	clearModel();
	polygons->release();
	dxIndexBuffer->release();
	dxVertexBuffer->release();
	delete[] indexBuffer;
}

// updates the DX Buffer gpu memory if changed
DLLEXPORT void Model3DData::updateGPUMemory()
{
	dxIndexBuffer->copieren();
	dxVertexBuffer->copieren();
}

// Löscht alle Model daten
void Model3DData::clearModel()
{
	delete[] vertexList;
	vertexCount = 0;
	vertexList = 0;
	for (Polygon3D* i : *polygons)
		delete i;
	polygons->leeren();
	if (skelett)
		skelett->release();
	skelett = 0;
	radius = 0;
	delete[] indexBuffer;
	indexBuffer = 0;
	indexCount = 0;
}

// Berechnet die normalen für die Eckpunkte des Modells
void Model3DData::calculateNormals()
{
	for (int i = 0; i < vertexCount; i++)
	{
		Vec3< float > normal(0, 0, 0);
		for (Polygon3D* p : *polygons)
		{
			int begin = 0;
			for (int j = 0; j < p->indexAnz; j++)
			{
				if (j % 3 == 0)
					begin = j;
				if (p->indexList[j] == i)
				{
					Vec3< float > a = vertexList[p->indexList[begin]].pos;
					Vec3< float > b = vertexList[p->indexList[begin + 1]].pos;
					Vec3< float > c = vertexList[p->indexList[begin + 2]].pos;
					normal += (b - a).crossProduct(c - a).normalize();
					normal.normalize();
				}
			}
		}
		vertexList[i].normal = normal;
	}
}

//! Erstellt einen buffer für alle polygon indizes
void Model3DData::buildIndexBuffer()
{
	delete[] indexBuffer;
	indexCount = 0;
	for (Polygon3D* p : *polygons)
		indexCount += p->indexAnz;
	indexBuffer = new int[indexCount];
	int current = 0;
	for (Polygon3D* p : *polygons)
	{
		memcpy(indexBuffer + current, p->indexList, sizeof(int) * p->indexAnz);
		current += p->indexAnz;
	}
	dxIndexBuffer->setLength((int)(indexCount * sizeof(int)));
	dxIndexBuffer->setData(indexBuffer);
}

// Setzt den Zeiger auf ein standartmäßig verwendete Skelett
//  s: Das Skelett, das verwendet werden soll
void Model3DData::setSkelettZ(Skelett* s)
{
	if (skelett)
		skelett->release();
	skelett = s;
}

// Setzt einen Zeiger auf eine Liste mit allen Vertecies des Models
//  vertexList: Ein Array mit Vertecies
//  anz: Die Anzahl der Vertecies im Array
void Model3DData::setVertecies(Vertex3D* vertexList, int anz)
{
	delete[] this->vertexList;
	this->vertexList = vertexList;
	vertexCount = anz;
	maxPos = { -INFINITY, -INFINITY, -INFINITY };
	minPos = { INFINITY, INFINITY, INFINITY };
	radius = 0;
	for (int i = 0; i < anz; i++)
	{
		float r = vertexList[i].pos.getLength();
		if (r > radius)
			radius = r;
		if (vertexList[i].pos.x < minPos.x)
			minPos.x = vertexList[i].pos.x;
		if (vertexList[i].pos.y < minPos.y)
			minPos.y = vertexList[i].pos.y;
		if (vertexList[i].pos.z < minPos.z)
			minPos.z = vertexList[i].pos.z;
		if (vertexList[i].pos.x > maxPos.x)
			maxPos.x = vertexList[i].pos.x;
		if (vertexList[i].pos.y > maxPos.y)
			maxPos.y = vertexList[i].pos.y;
		if (vertexList[i].pos.z > maxPos.z)
			maxPos.z = vertexList[i].pos.z;
		vertexList[i].id = i;
	}
	dxVertexBuffer->setLength((int)(anz * sizeof(Vertex3D)));
	dxVertexBuffer->setData(vertexList);
}

// Fügt ein Polygon zum Model hinzu
//  polygon: Das Polygon, das hinzugefügt erden soll
void Model3DData::addPolygon(Polygon3D* polygon)
{
	polygons->add(polygon);
	buildIndexBuffer();
}

// Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert wird
//  f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
void Model3DData::setAmbientFactor(float f)
{
	ambientFactor = f;
}

// Git den Factor an, mit dem die Lichtfarbe von Lichtquellen multipliziert wird
//  f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
void Model3DData::setDiffusFactor(float f)
{
	diffusFactor = f;
}

// Git den Factor an, mit dem die Reflektion von Lichtquellen multipliziert wird
//  f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
void Model3DData::setSpecularFactor(float f)
{
	specularFactor = f;
}

// Konvertiert ein 2d Model zu 3D
//  model: Das 2d Model, das zu 3d konvertiert werden soll
//  z: Die z koordinate aller punkte des Models
void Model3DData::copyModel2D(Model2DData* model, float z)
{
	if (model && model->vListen && model->polygons)
	{
		clearModel();
		int vAnz = 0;
		for (const Polygon2D& p : *model->polygons)
			vAnz += p.vertex->getEintragAnzahl();
		Vertex3D* vertexList = new Vertex3D[vAnz];
		int index = 0;
		for (auto i : *model->vListen)
		{
			Polygon3D* p = new Polygon3D();
			p->indexAnz = 0;
			for (auto j : *i)
			{
				for (auto k = j->zListe()->begin(); k && k.hasNext() && k.next().hasNext(); k++)
					p->indexAnz += 3;
			}
			p->indexList = new int[p->indexAnz];
			p->indexAnz = 0;
			for (auto j : *i)
			{
				for (auto k = j->zListe()->begin(); k; k++)
				{
					assert(index < vAnz);
					if (index < vAnz)
					{
						vertexList[index].pos = Vec3< float >(k->punkt->x, k->punkt->y, z);
						vertexList[index].tPos = (Vec2< float >) * k->textur;
						if (k.hasNext() && k.next().hasNext())
						{
							p->indexList[p->indexAnz] = index;
							p->indexAnz++;
							p->indexList[p->indexAnz] = index + 1;
							p->indexAnz++;
							p->indexList[p->indexAnz] = index + 2;
							p->indexAnz++;
						}
					}
					else
						break;
					index++;
				}
			}
			addPolygon(p);
		}
		this->setVertecies(vertexList, vAnz);
		buildIndexBuffer();
		calculateNormals();
	}
}

// Entfernt ein Polygon
//  index: Der Index des Polygons
void Model3DData::removePolygon(int index)
{
	if (!polygons->hat(index))
		return;
	delete polygons->get(index);
	polygons->remove(index);
	buildIndexBuffer();
}

// Berechnet die Matrizen der Knochen
//  modelMatrix: Die Matrix, die das Skelett in den Raum der Welt transformiert
//  matBuffer: Ein Array von Matrizen, der durch die Knochen Matrizen gefüllt wird
//  scaleFactor: Die Skallierung des Modells
//  kamMatrix: Die vereiniegung der view und projektions Matrizen
//  return: gibt die Anzahl der verwendeten Matrizen zurück
int Model3DData::kalkulateMatrix(Mat4< float >& modelMatrix, Mat4< float >* matBuffer, float scaleFactor, Mat4< float >& kamMatrix) const
{
	if (!skelett)
		return 0;
	return skelett->kalkulateMatrix(modelMatrix, matBuffer, scaleFactor, kamMatrix);
}

// Gibt die Anzahl an Polygonen zurück
int Model3DData::getPolygonAnzahl() const
{
	return polygons->getEintragAnzahl();
}

// Gibt ein bestimmtes Polygon zurück
//  index: Der Index des Polygons
Polygon3D* Model3DData::getPolygon(int index) const
{
	if (!polygons->hat(index))
		return 0;
	return polygons->get(index);
}

// Gibt einen Iterator zurück, mit dem sich die Polygons auflisten lassen
Iterator< Polygon3D* > Model3DData::getPolygons() const
{
	return polygons->begin();
}

// Gibt den radius einer Kugel zurück, die das gesammte Model umschließt
float Model3DData::getRadius() const
{
	return radius;
}

// Gibt die Id der Daten zurück, wenn sie in einer Model3DList registriert wurden. (siehe Framework::zM3DRegister())
int Model3DData::getId() const
{
	return id;
}

// Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert wird
float Model3DData::getAmbientFactor() const
{
	return ambientFactor;
}

// Git den Factor an, mit dem die Lichtfarbe von Lichtquellen multipliziert wird
float Model3DData::getDiffusFactor() const
{
	return diffusFactor;
}

// Git den Factor an, mit dem die Reflektion von Lichtquellen multipliziert wird
float Model3DData::getSpecularFactor() const
{
	return specularFactor;
}

// Gibt eine Kopie des Skeletts zurück, welches für annimationen verwendet werden kann
Skelett* Model3DData::copySkelett() const
{
	return skelett ? skelett->kopiereSkelett() : 0;
}

// Gibt die Anzahl an Vertices zurück
int Model3DData::getVertexAnzahl() const
{
	return vertexCount;
}

// Gibt einen Buffer mit allen Vertecies des Models zurück
const Vertex3D* Model3DData::zVertexBuffer() const
{
	return vertexList;
}

//! Gibt eine refferenz auf den beginn des indexBuffers zurück
const int* Model3DData::getIndexBuffer() const
{
	return indexBuffer;
}

//! Gibt eine die Anzahl der indizes im indexBuffer zurück
int Model3DData::getIndexCount() const
{
	return indexCount;
}

//! Gibt den Index buffer zurück;
DXBuffer* Model3DData::zDXIndexBuffer() const
{
	return dxIndexBuffer;
}

//! Gibt den Vertex buffer zurück;
DXBuffer* Model3DData::zDXVertexBuffer() const
{
	return dxVertexBuffer;
}

//! gibt den minnimalen Punkt der Bounding box des Models zurück
Vec3<float> Model3DData::getMinPos() const
{
	return minPos;
}

//! gibt den maximalen Punkt der bounding box des Mopdels zurück
Vec3<float> Model3DData::getMaxPos() const
{
	return maxPos;
}


// Inhalt der Model3DTextur

// Konstruktor
Model3DTextur::Model3DTextur()
	: ReferenceCounter()
{
	textures = new Textur * [1];
	textures[0] = 0;
	textureCount = 1;
}

// Destruktor
Model3DTextur::~Model3DTextur()
{
	for (int i = 0; i < textureCount; i++)
	{
		if (textures[i])
			textures[i]->release();
	}
	delete[] textures;
}

// Legt fest, welche Textur für welches Polygon ist
//  pI: Der Index des Polygons
//  txt: Die Textur des Polygons
void Model3DTextur::setPolygonTextur(int pI, Textur* txt)
{
	if (pI >= textureCount)
	{
		Textur** tmp = textures;
		textures = new Textur * [pI + 1];
		memcpy(textures, tmp, sizeof(Textur*) * textureCount);
		memset(textures + textureCount, 0, sizeof(Textur*) * (pI + 1 - textureCount));
		delete[] tmp;
		textureCount = pI + 1;
	}
	if (textures[pI])
		textures[pI]->release();
	textures[pI] = txt;
}

// Gibt einen Zeiger auf die Textur eines Polygons zurück ohne erhöhten Reference Counter
//  i: Der Index des Polygons
Textur* Model3DTextur::zPolygonTextur(int i) const
{
	return textures[i];
}

// Inhalt der AnimationData Struktur
Model3D::AnimationData* Model3D::AnimationData::getThis()
{
	return this;
}

Model3D::AnimationData* Model3D::AnimationData::release()
{
	a->release();
	delete this;
	return 0;
}

// Inhalt der Model3D Klasse
// Konstruktor
Model3D::Model3D()
	: Zeichnung3D()
{
	model = 0;
	textur = 0;
	skelett = 0;
	animations = new RCArray< AnimationData >();
	ambientFactor = 1.f;
	diffusFactor = 0.f;
	specularFactor = 0.f;
}

// Destruktor
Model3D::~Model3D()
{
	if (model)
		model->release();
	if (textur)
		textur->release();
	if (skelett)
		skelett->release();
	animations->release();
}

// Fügt eine Animation hinzu
//  a: Die neue Animation
void Model3D::addAnimation(Animation3D* a, double speed)
{
	AnimationData* d = new AnimationData();
	d->a = a;
	d->speed = speed;
	d->offset = 0;
	animations->add(d);
}

// Entfernt eine Animation
//  zA: Die zu entfernende Animation
void Model3D::removeAnimation(Animation3D* zA)
{
	for (int i = 0; i < animations->getEintragAnzahl(); i++)
	{
		if (animations->z(i)->a == zA)
		{
			animations->remove(i);
			return;
		}
	}
}

// Setzt die Daten des Models
//  data: Die Daten
void Model3D::setModelDaten(Model3DData* data)
{
	if (model)
		model->release();
	if (skelett)
		skelett = (Skelett*)skelett->release();
	model = data;
	if (model)
	{
		skelett = model->copySkelett();
		this->ambientFactor = model->getAmbientFactor();
		this->specularFactor = model->getSpecularFactor();
		this->diffusFactor = model->getDiffusFactor();
	}
}

// Setzt die zum Zeichnen zu benutzenden Texturen
//  txt: Ein Liste mit Texturen zu den verschiedenen Polygonen zugeordnet
void Model3D::setModelTextur(Model3DTextur* txt)
{
	if (textur)
		textur->release();
	textur = txt;
}

// Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert wird
//  f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
void Framework::Model3D::setAmbientFactor(float f)
{
	this->ambientFactor = f;
}

// Git den Factor an, mit dem die Lichtfarbe von Lichtquellen multipliziert wird
//  f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
void Framework::Model3D::setDiffusFactor(float f)
{
	diffusFactor = f;
}

// Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert wird
//  f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
void Framework::Model3D::setSpecularFactor(float f)
{
	specularFactor = f;
}

// Errechnet die Matrizen aller Knochen des Skeletts des Models
//  viewProj: Die miteinander multiplizierten Kameramatrizen
//  matBuffer: Ein Array mit Matrizen, der gefüllt werden soll
//  return: Die Anzahl der Matrizen, die das Model benötigt
int Model3D::errechneMatrizen(Mat4< float >& viewProj, Mat4< float >* matBuffer)
{
	int ret = 0;
	if (skelett)
		ret = skelett->kalkulateMatrix(welt, matBuffer, size, viewProj);
	else if (model)
		ret = model->kalkulateMatrix(welt, matBuffer, size, viewProj);
	if (!ret)
		return Zeichnung3D::errechneMatrizen(viewProj, matBuffer);
	return ret;
}

// Verarbeitet die vergangene Zeit
//  tickval: Die zeit in sekunden, die seit dem letzten Aufruf der Funktion vergangen ist
//  return: true, wenn sich das Objekt verändert hat, false sonnst.
bool Model3D::tick(double tickval)
{
	radius = model ? model->getRadius() : 0;
	if (skelett)
	{
		radius += skelett->getRadius();
		for (auto i = animations->begin(); i && i._; i++)
		{
			rend = i->speed > 0;
			i->a->apply(skelett, i->offset, tickval * i->speed);
		}
	}
	return Zeichnung3D::tick(tickval);
}

//! zum aktualisieren der shader daten
void Model3D::beforeRender(GraphicsApi* api, Shader* zVertexShader, Shader* zPixelShader)
{}

void Model3D::afterRender(GraphicsApi* api, Shader* zVertexShader, Shader* zPixelShader)
{}

// Gibt die Textur zurück
Model3DTextur* Model3D::getTextur()
{
	return textur ? dynamic_cast<Model3DTextur*>(textur->getThis()) : 0;
}

// Gibt die Textur zurück (ohne erhöhten Reference Counter)
Model3DTextur* Model3D::zTextur()
{
	return textur;
}

// Gibt die ModelDaten zurück
Model3DData* Model3D::getModelData()
{
	return model ? dynamic_cast<Model3DData*>(model->getThis()) : 0;
}

// Gibt die ModelDaten zurück (ohne erhöhten Reference Counter)
Model3DData* Model3D::zModelData()
{
	return model;
}

// prüft, ob ein Strahl dieses Objekt trifft
//  point: der startpunkt des Strahls in Weltkoordinaten
//  dir: die Richtung des Strahls in Weltkoordinaten
//  maxSqDist: Die maximale quadratische distanz die erlaubt ist
//  pId: die Id des Polygons, zu dem der Schnittpunkt gehört
//  return: den quadratischen Abstand des Schnittpunktes zum Ursprung des Strahls oder -1, wenn kein schnittpunkt existiert 
float Model3D::traceRay(Vec3< float >& p, Vec3< float >& d, float maxSqDist, int& pId) const
{
	if (!model)
		return -1;
	Vec3< float > dir = d;
	dir.rotateY(-angle.y);
	dir.rotateX(-angle.x);
	dir.rotateZ(-angle.z);
	Vec3< float > point = p;
	point.rotateY(-angle.y);
	point.rotateX(-angle.x);
	point.rotateZ(-angle.z);
	point -= pos;
	float nearest = (-dir.x * point.x - dir.y * point.y - dir.z * point.z) / (dir.x * dir.x + dir.y * dir.y + dir.z * dir.z);
	float dist = (point + dir * nearest).getLengthSq();
	if (dist > (radius * size) * (radius * size) || (dir * nearest).getLength() - radius * size > sqrt(maxSqDist) || (nearest < 0 && (dir * nearest).getLengthSq() > radius * size * radius * size)) // es gibt kein schnittpunkt
		return -1;
	bool existsHit = 0;
	if (skelett)
	{ // todo

	}
	else
	{
		int index = 0;
		for (auto p = model->getPolygons(); p; p++)
		{
			for (int j = 0; j < p->indexAnz; j++)
			{
				if (j % 3 == 0)
				{
					Vec3< float > a = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j]].pos;
					Vec3< float > b = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 1]].pos;
					Vec3< float > c = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 2]].pos;
					Vec3< float > normal = (b - a).crossProduct(c - a).normalize();
					if (normal * dir < 0) // Prüfe ob die Normale in Richtung des Strahl ursprungs zeigt
					{
						nearest = (a * normal - point * normal) / (dir * normal);
						Vec3< float > hit = point + dir * nearest;
						if ((b - a).angle(hit - a) <= (b - a).angle(c - a) &&
							(c - a).angle(hit - a) <= (b - a).angle(c - a) &&
							(a - b).angle(hit - b) <= (a - b).angle(c - b))
						{
							maxSqDist = (hit - point).getLengthSq();
							pId = index;
							existsHit = 1;
						}
					}
					index++;
				}
			}
		}
	}
	return existsHit ? maxSqDist : -1;
}

// berechnet die Farbe des Schnittpunktes deines Strahls
//  point: der startpunkt des Strahls in Weltkoordinaten
//  dir: die Richtung des Strahls in Weltkoordinaten
//  zWelt: die Welt, aus der der Strahl kommt
//  return: die Farbe des Schnittpunktes 
int Model3D::traceRay(Vec3< float >& p, Vec3< float >& d, int pId, Welt3D* zWelt) const
{
	Vec3< float > dir = d;
	dir.rotateY(-angle.y);
	dir.rotateX(-angle.x);
	dir.rotateZ(-angle.z);
	Vec3< float > point = p;
	point.rotateY(-angle.y);
	point.rotateX(-angle.x);
	point.rotateZ(-angle.z);
	point -= pos;
	int index = 0;
	for (auto p = model->getPolygons(); p; p++, index++)
	{
		for (int j = 0; j < p->indexAnz; j++)
		{
			if (j % 3 == 0)
			{
				if (pId == 0)
				{
					const Vec3< float >& a = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j]].pos;
					const Vec3< float >& b = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 1]].pos;
					const Vec3< float >& c = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 2]].pos;
					Vertex at = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j]].tPos;
					Vertex bt = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 1]].tPos;
					Vertex ct = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 2]].tPos;
					Vec3< float > normal = (b - a).crossProduct(c - a).normalize();
					float t = (a * normal - point * normal) / (dir * normal);
					Vec3< float > hit = point + dir * t;
					float a0 = (a - b).crossProduct(a - c).getLength() / 2;
					float a1 = (b - hit).crossProduct(c - hit).getLength() / 2 / a0;
					float a2 = (c - hit).crossProduct(a - hit).getLength() / 2 / a0;
					float a3 = (a - hit).crossProduct(b - hit).getLength() / 2 / a0;
					Vertex ht = at * a1 + bt * a2 + ct * a3;
					Bild* tex = textur->zPolygonTextur(index)->zBild();
					if (ht.x >= 0 && ht.y >= 0 && ht.x <= 1 && ht.y <= 1)
						return tex->getPixel((int)(ht.x * ((float)tex->getBreite() - 1.f) + 0.5f), (int)(ht.y * ((float)tex->getHeight() - 1.f) + 0.5f));
					return 0xFF000000;
				}
				pId--;
			}
		}
	}
	return 0xFF000000;
}

// Gibt die Id der Daten zurück, wenn sie in einer Model3DList registriert wurden. (siehe Framework::zM3DRegister())
int Model3D::getDatenId() const
{
	return model ? model->getId() : -1;
}

// Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert wird
float Model3D::getAmbientFactor() const
{
	return ambientFactor;
}

// Git den Factor an, mit dem die Lichtfarbe von Lichtquellen multipliziert wird
float Model3D::getDiffusFactor() const
{
	return diffusFactor;
}

// Git den Factor an, mit dem die Reflektion von Lichtquellen multipliziert wird
float Model3D::getSpecularFactor() const
{
	return specularFactor;
}

// Gibt die Anzahl an Vertices zurück
int Model3D::getVertexAnzahl() const
{
	return model ? model->getVertexAnzahl() : 0;
}

// Gibt einen Buffer mit allen Vertecies des Models zurück
const Vertex3D* Model3D::zVertexBuffer() const
{
	return model ? model->zVertexBuffer() : 0;
}

//! Gibt true zurück wenn ein bestimmtes polygon gezeichnet werden muss
bool Model3D::needRenderPolygon(int index)
{
	return 1;
}

Textur* Model3D::zEffectTextur()
{
	return 0;
}

float Model3D::getEffectPercentage()
{
	return 0;
}