Model3D.h 17 KB

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  1. #pragma once
  2. #include "Vec2.h"
  3. #include "Array.h"
  4. #include "Mat4.h"
  5. #include "Zeichnung3D.h"
  6. struct ID3D11Buffer;
  7. namespace Framework
  8. {
  9. struct Polygon2D; // Model2D.h
  10. class Textur; // Textur.h
  11. class Model2DData; // Model2D.h
  12. class DXBuffer; // DXBuffer.h
  13. class Render3D; // Render3D.h
  14. class Model3DTextur; // Model3D.h
  15. class Model3DList; // Model3DList.h
  16. class Animation3D; // Animation3D.h
  17. class Welt3D; // Welt3D.h
  18. // Repräsentiert einen Knochen eines 3D Models. Kann annimiert werden
  19. class Knochen
  20. {
  21. private:
  22. Vec3< float > pos;
  23. Vec3< float > winkel;
  24. Knochen *geschwister;
  25. Knochen *kinder;
  26. int id;
  27. public:
  28. // Konstruktor
  29. __declspec( dllexport ) Knochen( int id );
  30. // Destruktor
  31. __declspec( dllexport ) ~Knochen();
  32. // Setzt die Position des Knochens relativ zum Model Ursprung
  33. // pos: Die Position
  34. __declspec( dllexport ) void setPosition( Vec3< float > &pos );
  35. // Setzt die Drehung des Knochens relativ zum Model Ursprung
  36. // winkel: Ein Vektor der die Drehung um die verschiedenen Achsen als Komponenten hat
  37. __declspec( dllexport ) void setDrehung( Vec3< float > &winkel );
  38. // Fügt dem Knochen ein Geschwister Knochen hinzu
  39. // k: Der Knochen, der hinzugefügt werden soll
  40. void addGeschwisterKnochen( Knochen *k );
  41. // Fügt einem bestimmten Knochen ein Kind Knochen hinzu
  42. // id: Die id des Knochens, wo der Knochen als Kind hinzugefügt werden soll
  43. // k: Der Knochen, der hinzugefügt werden soll
  44. __declspec( dllexport ) void addKind( int id, Knochen *k );
  45. // Berechnet die Matrizen des Knochen und die von all seinen Geschwister Knochen und Kind Knochen
  46. // elternMat: Die fertig berechnete Matrix des Elternknochens
  47. // matBuffer: Ein Array, in dem alle berechneten Matrizen gespeichert werden sollen
  48. // scaleFactor: Die skallierung des Objektes
  49. // kamMatrix: Die vereiniegung der view und projektions Matrizen
  50. __declspec( dllexport ) void kalkulateMatrix( Mat4< float > &elternMat, Mat4< float > *matBuffer, float scaleFactor, Mat4< float > &kamMat );
  51. // Gibt den ersten Geschwisterknochen zurück
  52. __declspec( dllexport ) Knochen *zGeschwister() const;
  53. // Gibt den ersten KindKnochen zurück
  54. __declspec( dllexport ) Knochen *zKind() const;
  55. // Kopiert den Knochen mit allen Geschwister Knochen und Kind Knochen
  56. __declspec( dllexport ) Knochen *kopiereKnochen() const;
  57. // Gibt die Id des Knochens zurück
  58. __declspec( dllexport ) int getId() const;
  59. // Gibt die Drehung des Knochens zurück
  60. __declspec( dllexport ) Vec3< float > getDrehung() const;
  61. // Gibt die Position des Knochens zurück
  62. __declspec( dllexport ) Vec3< float > getPosition() const;
  63. // Gibt den Radius des Knochens zurück
  64. float getRadius() const;
  65. friend Animation3D;
  66. };
  67. // Repräsentiert alle Knochen eines Models, mit denen es Annimiert werden kann
  68. class Skelett
  69. {
  70. private:
  71. Knochen *k;
  72. int nextId;
  73. int ref;
  74. public:
  75. // Konstruktor
  76. __declspec( dllexport ) Skelett();
  77. // Destruktor
  78. __declspec( dllexport ) ~Skelett();
  79. // Gibt die Id des nächsten Knochens zurück und berechnet die neue Id für den Knochen danach
  80. // Es können maximal MAX_KNOCHEN_ANZ Knochen für ein Skelett existieren. Wenn diese Zahl überschritten wird, so wird -1 zurückgegeben
  81. __declspec( dllexport ) int getNextKnochenId();
  82. // setzt die Id des nächsten Knochens
  83. // id: die nächste id
  84. __declspec( dllexport ) void setNextKnochenId( int id );
  85. // Fügt dem Skellet einen Knochen hinzu
  86. // k: Der Knochen
  87. // elternId: Die Id des Eltern Knochens. Wenn der Knochen kein Elternknochen besitzt, kannder Parameter weggelassen werden.
  88. __declspec( dllexport ) void addKnochen( Knochen *k, int elternId = -1 );
  89. // Berechnet die Matrizen der Knochen
  90. // modelMatrix: Die Matrix, die das Skelett in den Raum der Welt transformiert
  91. // matBuffer: Ein Array von Matrizen, der durch die Knochen Matrizen gefüllt wird
  92. // scaleFactor: Die skallierung des Objektes
  93. // kamMatrix: Die vereiniegung der view und projektions Matrizen
  94. // return: gibt die Anzahl der verwendeten Matrizen zurück
  95. __declspec( dllexport ) int kalkulateMatrix( Mat4< float > &modelMatrix, Mat4< float > *matBuffer, float scaleFactor, Mat4< float > &kamMatrix );
  96. // Berechnet den Radius des Skeletts
  97. __declspec( dllexport ) float getRadius() const;
  98. // gibt den Wurzel Knochen zurück
  99. __declspec( dllexport ) Knochen *zKnochen() const;
  100. // Kopiert das Skelett
  101. __declspec( dllexport ) Skelett *kopiereSkelett() const;
  102. // Gibt die id des nächsten Knochens zurück ohne sie zu erhöhen
  103. __declspec( dllexport ) int zNextKnochenId() const;
  104. // Erhöht den Reference Counting Zähler.
  105. // return: this.
  106. __declspec( dllexport ) Skelett *getThis();
  107. // Verringert den Reference Counting Zähler. Wenn der Zähler 0 erreicht, wird das Zeichnung automatisch gelöscht.
  108. // return: 0.
  109. __declspec( dllexport ) Skelett *release();
  110. friend Animation3D;
  111. };
  112. // Eine struktor um für eine Ecke eines 3D Models die Raum Position, die Textur Koordinaten und den zugehörigen Knochen speichert
  113. struct Vertex3D
  114. {
  115. Vec3< float > pos; // Die Position der Ecke basierend zur Position des Knochens
  116. Vec2< float > tPos; // Die Textur Koordinaten der Ecke
  117. Vec3< float > normal; // Die Normale (zeigt nach außen und steht senkrecht auf der Oberfläche des models)
  118. int knochenId; // Die Id des Knochens, mit dem sich die Ecke bei einer Annimation mitbewegt
  119. };
  120. // Eine Struktur, die alle Dreiecke eines 3D Polygons speichert
  121. struct Polygon3D
  122. {
  123. int *indexList; // Die Liste mit den IDs der Ecken
  124. int indexAnz; // Die Länge der Liste mit den Ids der Ecken
  125. // Konstruktor
  126. __declspec( dllexport ) Polygon3D();
  127. // Destruktor
  128. __declspec( dllexport ) ~Polygon3D();
  129. };
  130. // Speichert alle Geometrischen Daten eines Modells, also
  131. // Raum - und Textur Koordinaten und Knochenzugehörigkeit aller Eckpunkte
  132. class Model3DData
  133. {
  134. private:
  135. Skelett *skelett;
  136. Vertex3D *vertexList;
  137. int vertexCount;
  138. Array< Polygon3D * > *polygons;
  139. float ambientFactor;
  140. float diffusFactor;
  141. float specularFactor;
  142. float radius;
  143. int id;
  144. int ref;
  145. public:
  146. // Konstruktor
  147. __declspec( dllexport ) Model3DData();
  148. // Destruktor
  149. __declspec( dllexport ) ~Model3DData();
  150. // Löscht alle Model daten
  151. __declspec( dllexport ) void clearModel();
  152. // Berechnet die normalen für die Eckpunkte des Modells
  153. __declspec( dllexport ) void calculateNormals();
  154. // Setzt den Zeiger auf ein standartmäßig verwendete Skelett
  155. // s: Das Skelett, das verwendet werden soll
  156. __declspec( dllexport ) void setSkelettZ( Skelett *s );
  157. // Setzt einen Zeiger auf eine Liste mit allen Vertecies des Models
  158. // vertexList: Ein Array mit Vertecies
  159. // anz: Die Anzahl der Vertecies im Array
  160. __declspec( dllexport ) void setVertecies( Vertex3D *vertexList, int anz );
  161. // Fügt ein Polygon zum Model hinzu
  162. // polygon: Das Polygon, das hinzugefügt erden soll
  163. __declspec( dllexport ) void addPolygon( Polygon3D *polygon );
  164. // Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert wird
  165. // f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
  166. __declspec( dllexport ) void setAmbientFactor( float f );
  167. // Git den Factor an, mit dem die Lichtfarbe von Lichtquellen multipliziert wird
  168. // f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
  169. __declspec( dllexport ) void setDiffusFactor( float f );
  170. // Git den Factor an, mit dem die Reflektion von Lichtquellen multipliziert wird
  171. // f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
  172. __declspec( dllexport ) void setSpecularFactor( float f );
  173. // Konvertiert ein 2d Model zu 3D
  174. // model: Das 2d Model, das zu 3d konvertiert werden soll
  175. // z: Die z koordinate aller punkte des Models
  176. __declspec( dllexport ) void copyModel2D( Model2DData *model, float z );
  177. // Entfernt ein Polygon
  178. // index: Der Index des Polygons
  179. __declspec( dllexport ) void removePolygon( int index );
  180. // Berechnet die Matrizen der Knochen des Standart Skeletts
  181. // modelMatrix: Die Matrix, die das Skelett in den Raum der Welt transformiert
  182. // matBuffer: Ein Array von Matrizen, der durch die Knochen Matrizen gefüllt wird
  183. // scaleFactor: Die Skallierung des Modells
  184. // kamMatrix: Die vereiniegung der view und projektions Matrizen
  185. // return: gibt die Anzahl der verwendeten Matrizen zurück. 0, falls kein Standart Skelett gesetzt wurde
  186. int kalkulateMatrix( Mat4< float > &modelMatrix, Mat4< float > *matBuffer, float scaleFactor, Mat4< float > &kamMatrix ) const;
  187. // Gibt die Anzahl an Polygonen zurück
  188. __declspec( dllexport ) int getPolygonAnzahl() const;
  189. // Gibt ein bestimmtes Polygon zurück
  190. // index: Der Index des Polygons
  191. __declspec( dllexport ) Polygon3D *getPolygon( int index ) const;
  192. // Gibt einen Iterator zurück, mit dem sich die Polygons auflisten lassen
  193. __declspec( dllexport ) Iterator< Polygon3D * > getPolygons() const;
  194. // Gibt den radius einer Kugel zurück, die das gesammte Model umschließt
  195. __declspec( dllexport ) float getRadius() const;
  196. // Gibt die Id der Daten zurück, wenn sie in einer Model3DList registriert wurden. (siehe Framework::zM3DRegister())
  197. __declspec( dllexport ) int getId() const;
  198. // Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert wird
  199. __declspec( dllexport ) float getAmbientFactor() const;
  200. // Git den Factor an, mit dem die Lichtfarbe von Lichtquellen multipliziert wird
  201. __declspec( dllexport ) float getDiffusFactor() const;
  202. // Git den Factor an, mit dem die Reflektion von Lichtquellen multipliziert wird
  203. __declspec( dllexport ) float getSpecularFactor() const;
  204. // Gibt eine Kopie des Skeletts zurück, welches für annimationen verwendet werden kann
  205. __declspec( dllexport ) Skelett *copySkelett() const;
  206. // Gibt die Anzahl an Vertices zurück
  207. __declspec( dllexport ) int getVertexAnzahl() const;
  208. // Gibt einen Buffer mit allen Vertecies des Models zurück
  209. __declspec( dllexport ) const Vertex3D *zVertexBuffer() const;
  210. // Erhöht den Reference Counting Zähler.
  211. // return: this.
  212. __declspec( dllexport ) Model3DData *getThis();
  213. // Verringert den Reference Counting Zähler. Wenn der Zähler 0 erreicht, wird das Zeichnung automatisch gelöscht.
  214. // return: 0.
  215. __declspec( dllexport ) Model3DData *release();
  216. friend Model3DList;
  217. };
  218. // Speichert eine Liste mit Texturen und für welche Polygone welche Textur benutzt werden soll
  219. class Model3DTextur
  220. {
  221. private:
  222. RCArray< Textur > *textures;
  223. int ref;
  224. public:
  225. // Konstruktor
  226. __declspec( dllexport ) Model3DTextur();
  227. // Destruktor
  228. __declspec( dllexport ) ~Model3DTextur();
  229. // Legt fest, welche Textur für welches Polygon ist
  230. // pI: Der Index des Polygons
  231. // txt: Die Textur des Polygons
  232. __declspec( dllexport ) void setPolygonTextur( int pI, Textur *txt );
  233. // Gibt einen Zeiger auf die Textur eines Polygons zurück ohne erhöhten Reference Counter
  234. // i: Der Index des Polygons
  235. __declspec( dllexport ) Textur *zPolygonTextur( int i ) const;
  236. // Erhöht den Reference Counting Zähler.
  237. // return: this.
  238. __declspec( dllexport ) Model3DTextur *getThis();
  239. // Verringert den Reference Counting Zähler. Wenn der Zähler 0 erreicht, wird das Zeichnung automatisch gelöscht.
  240. // return: 0.
  241. __declspec( dllexport ) Model3DTextur *release();
  242. };
  243. // Eine Zeichnung des 3D Frameworks, die ein 3D Model mit Textur und Animation darstellen kann
  244. class Model3D : public Zeichnung3D
  245. {
  246. protected:
  247. struct AnimationData
  248. {
  249. Animation3D *a;
  250. double speed;
  251. double offset;
  252. AnimationData *getThis();
  253. AnimationData *release();
  254. };
  255. Skelett *skelett;
  256. Model3DData *model;
  257. Model3DTextur *textur;
  258. RCArray< AnimationData > *animations;
  259. public:
  260. // Konstruktor
  261. __declspec( dllexport ) Model3D();
  262. // Destruktor
  263. __declspec( dllexport ) virtual ~Model3D();
  264. // Fügt eine Animation hinzu
  265. // a: Die neue Animation
  266. __declspec( dllexport ) void addAnimation( Animation3D *a, double speed = 1 );
  267. // Entfernt eine Animation
  268. // zA: Die zu entfernende Animation
  269. __declspec( dllexport ) void removeAnimation( Animation3D *zA );
  270. // Setzt die Daten des Models
  271. // data: Die Daten
  272. __declspec( dllexport ) void setModelDaten( Model3DData *data );
  273. // Setzt die zum Zeichnen zu benutzenden Texturen
  274. // txt: Ein Liste mit Texturen zu den verschiedenen Polygonen zugeordnet
  275. __declspec( dllexport ) void setModelTextur( Model3DTextur *txt );
  276. // Errechnet die Matrizen aller Knochen des Skeletts des Models
  277. // viewProj: Die miteinander multiplizierten Kameramatrizen
  278. // matBuffer: Ein Array mit Matrizen, der gefüllt werden soll
  279. // return: Die Anzahl der Matrizen, die das Model benötigt
  280. __declspec( dllexport ) int errechneMatrizen( Mat4< float > &viewProj, Mat4< float > *matBuffer ) override;
  281. // Verarbeitet die vergangene Zeit
  282. // tickval: Die zeit in sekunden, die seit dem letzten Aufruf der Funktion vergangen ist
  283. // return: true, wenn sich das Objekt verändert hat, false sonnst.
  284. __declspec( dllexport ) virtual bool tick( double tickval ) override;
  285. // Gibt die Textur zurück
  286. __declspec( dllexport ) Model3DTextur *getTextur();
  287. // Gibt die Textur zurück (ohne erhöhten Reference Counter)
  288. __declspec( dllexport ) Model3DTextur *zTextur();
  289. // Gibt die ModelDaten zurück
  290. __declspec( dllexport ) Model3DData *getModelData();
  291. // Gibt die ModelDaten zurück (ohne erhöhten Reference Counter)
  292. __declspec( dllexport ) Model3DData *zModelData();
  293. // prüft, ob ein Strahl dieses Objekt trifft
  294. // point: der startpunkt des Strahls in Weltkoordinaten
  295. // dir: die Richtung des Strahls in Weltkoordinaten
  296. // maxSqDist: Die maximale quadratische distanz die erlaubt ist
  297. // pId: die Id des Polygons, zu dem der Schnittpunkt gehört
  298. // return: den quadratischen Abstand des Schnittpunktes zum Ursprung des Strahls oder -1, wenn kein schnittpunkt existiert
  299. __declspec( dllexport ) virtual float traceRay( Vec3< float > &point, Vec3< float > &dir, float maxSqDist, int &pId ) const;
  300. // berechnet die Farbe des Schnittpunktes deines Strahls
  301. // point: der startpunkt des Strahls in Weltkoordinaten
  302. // dir: die Richtung des Strahls in Weltkoordinaten
  303. // zWelt: die Welt, aus der der Strahl kommt
  304. // return: die Farbe des Schnittpunktes
  305. __declspec( dllexport ) virtual int traceRay( Vec3< float > &point, Vec3< float > &dir, int pId, Welt3D *zWelt ) const;
  306. // Gibt die Id der Daten zurück, wenn sie in einer Model3DList registriert wurden. (siehe Framework::zM3DRegister())
  307. __declspec( dllexport ) int getDatenId() const;
  308. // Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert wird
  309. __declspec( dllexport ) float getAmbientFactor() const;
  310. // Git den Factor an, mit dem die Lichtfarbe von Lichtquellen multipliziert wird
  311. __declspec( dllexport ) float getDiffusFactor() const;
  312. // Git den Factor an, mit dem die Reflektion von Lichtquellen multipliziert wird
  313. __declspec( dllexport ) float getSpecularFactor() const;
  314. // Gibt die Anzahl an Vertices zurück
  315. __declspec( dllexport ) int getVertexAnzahl() const;
  316. // Gibt einen Buffer mit allen Vertecies des Models zurück
  317. __declspec( dllexport ) const Vertex3D *zVertexBuffer() const;
  318. };
  319. }