Model3D.cpp 28 KB

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  1. #include "Model3D.h"
  2. #include "Animation3D.h"
  3. #include "Bild.h"
  4. #include "DXBuffer.h"
  5. #include "Model2D.h"
  6. #include "Textur.h"
  7. #include "Welt3D.h"
  8. #ifdef WIN32
  9. # include <d3d11.h>
  10. #endif
  11. #include <stdexcept>
  12. using namespace Framework;
  13. // Constructor
  14. // \param id the id of the bone
  15. Bone::Bone(int id)
  16. {
  17. pos = Vec3<float>(0, 0, 0);
  18. rot = Vec3<float>(0, 0, 0);
  19. sibling = 0;
  20. child = 0;
  21. this->id = id;
  22. }
  23. //! Destructor
  24. Bone::~Bone()
  25. {
  26. delete sibling;
  27. delete child;
  28. }
  29. //! set the position of the bone relative to the parent bone
  30. //! \param pos the position
  31. void Bone::setPosition(const Vec3<float>& pos)
  32. {
  33. this->pos = pos;
  34. }
  35. //! Set the rotation of the bone relative to the parent bone
  36. //! \param rot thr rotation
  37. void Bone::setRotation(const Vec3<float>& rot)
  38. {
  39. this->rot = rot;
  40. }
  41. //! add a sibling bone to this bone that shares the same parent bone
  42. //! \param b Der Knochen, der hinzugefügt werden soll
  43. void Bone::addSiblingBone(Bone* b)
  44. {
  45. if (!sibling)
  46. sibling = b;
  47. else
  48. sibling->addSiblingBone(b);
  49. }
  50. //! add a child bone to a specific child bone
  51. //! \param id the id of the bone the new bone should be a child of
  52. //! \param b the bone that should be added
  53. bool Bone::addChildBone(int id, Bone* b)
  54. {
  55. if (this->id == id)
  56. {
  57. if (!child)
  58. {
  59. child = b;
  60. return 1;
  61. }
  62. else
  63. {
  64. child->addSiblingBone(b);
  65. return 1;
  66. }
  67. }
  68. else
  69. {
  70. if (child)
  71. {
  72. if (child->addChildBone(id, b))
  73. {
  74. return 1;
  75. }
  76. }
  77. else if (sibling)
  78. {
  79. return sibling->addChildBone(id, b);
  80. }
  81. return 0;
  82. }
  83. }
  84. //! calculates the matrixes of this bone, all child bones and sibling
  85. //! bones
  86. //! \param elternMat the already calculated matrix of the parent bone
  87. //! \param matBuffer the array to store the calculated matrixes
  88. //! \param scaleFactor the scaling of the object
  89. //! \param camMatrix the view-projection matrix of the used camera
  90. void Bone::calculateMatrix(const Mat4<float>& elternMat,
  91. Mat4<float>* matBuffer,
  92. float scaleFactor,
  93. const Mat4<float>& kamMat)
  94. {
  95. if (sibling)
  96. sibling->calculateMatrix(elternMat, matBuffer, scaleFactor, kamMat);
  97. matBuffer[id]
  98. = matBuffer[id].translation(pos * scaleFactor)
  99. * matBuffer[id].rotationZ(rot.z) * matBuffer[id].rotationX(rot.x)
  100. * matBuffer[id].rotationY(rot.y) * matBuffer[id].scaling(scaleFactor);
  101. matBuffer[id] = elternMat * matBuffer[id];
  102. if (child)
  103. child->calculateMatrix(matBuffer[id], matBuffer, scaleFactor, kamMat);
  104. matBuffer[id] = kamMat * matBuffer[id];
  105. }
  106. Bone* Framework::Bone::zFirstSibling() const
  107. {
  108. return sibling;
  109. }
  110. Bone* Framework::Bone::zFirstChild() const
  111. {
  112. return child;
  113. }
  114. //! returns a copy of this bone with copies of all child and
  115. //! sibling bones
  116. Bone* Bone::copyBone() const
  117. {
  118. Bone* ret = new Bone(id);
  119. ret->pos = pos;
  120. ret->rot = rot;
  121. if (sibling) ret->sibling = sibling->copyBone();
  122. if (child) ret->child = child->copyBone();
  123. return ret;
  124. }
  125. //! \return the id of this bone
  126. int Bone::getId() const
  127. {
  128. return id;
  129. }
  130. //! \return the rotation of this bone
  131. Vec3<float> Bone::getRotation() const
  132. {
  133. return rot;
  134. }
  135. //! \return the position of this bone
  136. Vec3<float> Bone::getPosition() const
  137. {
  138. return pos;
  139. }
  140. //! \return the radius of this bone
  141. float Bone::getRadius() const
  142. {
  143. float r = pos.getLength();
  144. if (sibling) r = MAX(r, sibling->getRadius());
  145. if (child) r += child->getRadius();
  146. return r;
  147. }
  148. // Inhalt der Skelett Klasse
  149. // Constructor
  150. Skeleton::Skeleton()
  151. : ReferenceCounter()
  152. {
  153. rootBone = 0;
  154. nextId = 0;
  155. }
  156. // Destructor
  157. Skeleton::~Skeleton()
  158. {
  159. if (rootBone) delete rootBone;
  160. }
  161. Bone* Skeleton::zBone(Bone* zCurrent, int id) const
  162. {
  163. while (zCurrent)
  164. {
  165. if (zCurrent->getId() == id)
  166. {
  167. return zCurrent;
  168. }
  169. if (zCurrent->zFirstChild())
  170. {
  171. Bone* ret = zBone(zCurrent->zFirstChild(), id);
  172. if (ret) return ret;
  173. }
  174. zCurrent = zCurrent->zFirstSibling();
  175. }
  176. return 0;
  177. }
  178. //! add a bone to the sceleton
  179. //! \param pos the position of the bone
  180. //! \param rot the rotation of the bone
  181. //! \param the id of the parent bone where the new bone should be added
  182. //! as a child
  183. //! \return the id of the added bone or -1 if the bone could not be
  184. //! added
  185. int Skeleton::addBone(Vec3<float> pos, Vec3<float> rot, int parentId)
  186. {
  187. if (parentId == -1)
  188. {
  189. if (!this->rootBone)
  190. {
  191. this->rootBone = new Bone(nextId++);
  192. this->rootBone->setPosition(pos);
  193. this->rootBone->setRotation(rot);
  194. return this->rootBone->getId();
  195. }
  196. else
  197. {
  198. Bone* bone = new Bone(nextId++);
  199. bone->setPosition(pos);
  200. bone->setRotation(rot);
  201. this->rootBone->addSiblingBone(bone);
  202. return bone->getId();
  203. }
  204. }
  205. else
  206. {
  207. if (!this->rootBone) return -1;
  208. Bone* bone = new Bone(nextId++);
  209. bone->setPosition(pos);
  210. bone->setRotation(rot);
  211. if (rootBone->addChildBone(parentId, bone))
  212. {
  213. return bone->getId();
  214. }
  215. else
  216. {
  217. nextId--;
  218. return -1;
  219. }
  220. }
  221. }
  222. //! calculates the matrices of all bones in this sceleton
  223. //! \param modelMatrix the already calculated matrix of the used 3d
  224. //! model \param matBuffer the array to store the calculated matrixes
  225. //! \param scaleFactor the scaling of the object
  226. //! \param camMatrix the view-projection matrix of the used camera
  227. int Skeleton::calculateMatrix(const Mat4<float>& modelMatrix,
  228. Mat4<float>* matBuffer,
  229. float scaleFactor,
  230. const Mat4<float>& kamMatrix)
  231. {
  232. rootBone->calculateMatrix(modelMatrix, matBuffer, scaleFactor, kamMatrix);
  233. return nextId;
  234. }
  235. //! \return the radius of the sceleton
  236. float Skeleton::getRadius() const
  237. {
  238. if (rootBone) return rootBone->getRadius();
  239. return 0;
  240. }
  241. //! \return the root bone of the sceleton
  242. Bone* Framework::Skeleton::zRootBone() const
  243. {
  244. return rootBone;
  245. }
  246. //! \return the bone with a specific id
  247. Bone* Framework::Skeleton::zBone(int id) const
  248. {
  249. if (!rootBone) return 0;
  250. return zBone(rootBone, id);
  251. }
  252. //! \return a deep copy of the sceleton
  253. Skeleton* Skeleton::copySceleton() const
  254. {
  255. Skeleton* ret = new Skeleton();
  256. ret->nextId = nextId;
  257. if (rootBone) ret->rootBone = rootBone->copyBone();
  258. return ret;
  259. }
  260. //! \return the next id for a bone ther can be only MAX_KNOCHEN_ANZ
  261. //! bones in a sceleton. if the sceleton is full -1 is returned
  262. int Framework::Skeleton::getNextBoneId() const
  263. {
  264. return nextId;
  265. }
  266. // Inhalt des Polygon3D Struct
  267. // Konstruktor
  268. Polygon3D::Polygon3D()
  269. {
  270. indexAnz = 0;
  271. indexList = 0;
  272. }
  273. // Destruktor
  274. Polygon3D::~Polygon3D()
  275. {
  276. delete[] indexList;
  277. }
  278. // Inhalt der Model3DData Klasse
  279. // Konstruktor
  280. Model3DData::Model3DData(
  281. DXBuffer* dxVertexBuffer, DXBuffer* dxIndexBuffer, int id)
  282. : ReferenceCounter(),
  283. dxIndexBuffer(dxIndexBuffer),
  284. dxVertexBuffer(dxVertexBuffer),
  285. id(id)
  286. {
  287. skelett = 0;
  288. vertexList = 0;
  289. vertexCount = 0;
  290. polygons = new Array<Polygon3D*>();
  291. ambientFactor = 1.f;
  292. diffusFactor = 0.f;
  293. specularFactor = 0.f;
  294. indexCount = 0;
  295. indexBuffer = 0;
  296. radius = 0;
  297. }
  298. // Destruktor
  299. Model3DData::~Model3DData()
  300. {
  301. clearModel();
  302. polygons->release();
  303. dxIndexBuffer->release();
  304. dxVertexBuffer->release();
  305. delete[] indexBuffer;
  306. }
  307. // updates the DX Buffer gpu memory if changed
  308. DLLEXPORT void Model3DData::updateGPUMemory()
  309. {
  310. dxIndexBuffer->copieren();
  311. dxVertexBuffer->copieren();
  312. }
  313. // Löscht alle Model daten
  314. void Model3DData::clearModel()
  315. {
  316. delete[] vertexList;
  317. vertexCount = 0;
  318. vertexList = 0;
  319. for (Polygon3D* i : *polygons)
  320. delete i;
  321. polygons->leeren();
  322. if (skelett) skelett->release();
  323. skelett = 0;
  324. radius = 0;
  325. delete[] indexBuffer;
  326. indexBuffer = 0;
  327. indexCount = 0;
  328. }
  329. // Berechnet die normalen für die Eckpunkte des Modells
  330. void Model3DData::calculateNormals()
  331. {
  332. for (int i = 0; i < vertexCount; i++)
  333. {
  334. Vec3<float> normal(0, 0, 0);
  335. for (Polygon3D* p : *polygons)
  336. {
  337. int begin = 0;
  338. for (int j = 0; j < p->indexAnz; j++)
  339. {
  340. if (j % 3 == 0) begin = j;
  341. if (p->indexList[j] == i)
  342. {
  343. Vec3<float> a = vertexList[p->indexList[begin]].pos;
  344. Vec3<float> b = vertexList[p->indexList[begin + 1]].pos;
  345. Vec3<float> c = vertexList[p->indexList[begin + 2]].pos;
  346. normal += (b - a).crossProduct(c - a).normalize();
  347. normal.normalize();
  348. }
  349. }
  350. }
  351. vertexList[i].normal = normal;
  352. }
  353. }
  354. //! Erstellt einen buffer für alle polygon indizes
  355. void Model3DData::buildIndexBuffer()
  356. {
  357. delete[] indexBuffer;
  358. indexCount = 0;
  359. for (Polygon3D* p : *polygons)
  360. indexCount += p->indexAnz;
  361. indexBuffer = new int[indexCount];
  362. int current = 0;
  363. for (Polygon3D* p : *polygons)
  364. {
  365. memcpy(indexBuffer + current, p->indexList, sizeof(int) * p->indexAnz);
  366. current += p->indexAnz;
  367. }
  368. dxIndexBuffer->setLength((int)(indexCount * sizeof(int)));
  369. dxIndexBuffer->setData(indexBuffer);
  370. }
  371. // Setzt den Zeiger auf ein standartmäßig verwendete Skelett
  372. // s: Das Skelett, das verwendet werden soll
  373. void Model3DData::setSkelettZ(Skeleton* s)
  374. {
  375. if (skelett) skelett->release();
  376. skelett = s;
  377. }
  378. // Setzt einen Zeiger auf eine Liste mit allen Vertecies des Models
  379. // vertexList: Ein Array mit Vertecies
  380. // anz: Die Anzahl der Vertecies im Array
  381. void Model3DData::setVertecies(Vertex3D* vertexList, int anz)
  382. {
  383. delete[] this->vertexList;
  384. this->vertexList = vertexList;
  385. vertexCount = anz;
  386. maxPos = {-INFINITY, -INFINITY, -INFINITY};
  387. minPos = {INFINITY, INFINITY, INFINITY};
  388. radius = 0;
  389. for (int i = 0; i < anz; i++)
  390. {
  391. float r = vertexList[i].pos.getLength();
  392. if (r > radius) radius = r;
  393. if (vertexList[i].pos.x < minPos.x) minPos.x = vertexList[i].pos.x;
  394. if (vertexList[i].pos.y < minPos.y) minPos.y = vertexList[i].pos.y;
  395. if (vertexList[i].pos.z < minPos.z) minPos.z = vertexList[i].pos.z;
  396. if (vertexList[i].pos.x > maxPos.x) maxPos.x = vertexList[i].pos.x;
  397. if (vertexList[i].pos.y > maxPos.y) maxPos.y = vertexList[i].pos.y;
  398. if (vertexList[i].pos.z > maxPos.z) maxPos.z = vertexList[i].pos.z;
  399. vertexList[i].id = i;
  400. }
  401. dxVertexBuffer->setLength((int)(anz * sizeof(Vertex3D)));
  402. dxVertexBuffer->setData(vertexList);
  403. }
  404. // Fügt ein Polygon zum Model hinzu
  405. // polygon: Das Polygon, das hinzugefügt erden soll
  406. void Model3DData::addPolygon(Polygon3D* polygon)
  407. {
  408. polygons->add(polygon);
  409. buildIndexBuffer();
  410. }
  411. // Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert
  412. // wird
  413. // f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
  414. void Model3DData::setAmbientFactor(float f)
  415. {
  416. ambientFactor = f;
  417. }
  418. // Git den Factor an, mit dem die Lichtfarbe von Lichtquellen multipliziert wird
  419. // f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
  420. void Model3DData::setDiffusFactor(float f)
  421. {
  422. diffusFactor = f;
  423. }
  424. // Git den Factor an, mit dem die Reflektion von Lichtquellen multipliziert wird
  425. // f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
  426. void Model3DData::setSpecularFactor(float f)
  427. {
  428. specularFactor = f;
  429. }
  430. // Konvertiert ein 2d Model zu 3D
  431. // model: Das 2d Model, das zu 3d konvertiert werden soll
  432. // z: Die z koordinate aller punkte des Models
  433. void Model3DData::copyModel2D(Model2DData* model, float z)
  434. {
  435. if (model && model->vListen && model->polygons)
  436. {
  437. clearModel();
  438. int vAnz = 0;
  439. for (const Polygon2D& p : *model->polygons)
  440. vAnz += p.vertex->getEintragAnzahl();
  441. Vertex3D* vertexList = new Vertex3D[vAnz];
  442. int index = 0;
  443. for (auto i : *model->vListen)
  444. {
  445. Polygon3D* p = new Polygon3D();
  446. p->indexAnz = 0;
  447. for (auto j : *i)
  448. {
  449. for (auto k = j->zListe()->begin();
  450. k && k.hasNext() && k.next().hasNext();
  451. k++)
  452. p->indexAnz += 3;
  453. }
  454. p->indexList = new int[p->indexAnz];
  455. p->indexAnz = 0;
  456. for (auto j : *i)
  457. {
  458. for (auto k = j->zListe()->begin(); k; k++)
  459. {
  460. assert(index < vAnz);
  461. if (index < vAnz)
  462. {
  463. vertexList[index].pos
  464. = Vec3<float>(k->punkt->x, k->punkt->y, z);
  465. vertexList[index].tPos = (Vec2<float>)*k->textur;
  466. if (k.hasNext() && k.next().hasNext())
  467. {
  468. p->indexList[p->indexAnz] = index;
  469. p->indexAnz++;
  470. p->indexList[p->indexAnz] = index + 1;
  471. p->indexAnz++;
  472. p->indexList[p->indexAnz] = index + 2;
  473. p->indexAnz++;
  474. }
  475. }
  476. else
  477. break;
  478. index++;
  479. }
  480. }
  481. addPolygon(p);
  482. }
  483. this->setVertecies(vertexList, vAnz);
  484. buildIndexBuffer();
  485. calculateNormals();
  486. }
  487. }
  488. // Entfernt ein Polygon
  489. // index: Der Index des Polygons
  490. void Model3DData::removePolygon(int index)
  491. {
  492. if (!polygons->hat(index)) return;
  493. delete polygons->get(index);
  494. polygons->remove(index);
  495. buildIndexBuffer();
  496. }
  497. // Berechnet die Matrizen der Knochen
  498. // modelMatrix: Die Matrix, die das Skelett in den Raum der Welt transformiert
  499. // matBuffer: Ein Array von Matrizen, der durch die Knochen Matrizen gefüllt
  500. // wird scaleFactor: Die Skallierung des Modells kamMatrix: Die vereiniegung
  501. // der view und projektions Matrizen return: gibt die Anzahl der verwendeten
  502. // Matrizen zurück
  503. int Model3DData::kalkulateMatrix(const Mat4<float>& modelMatrix,
  504. Mat4<float>* matBuffer,
  505. float scaleFactor,
  506. const Mat4<float>& kamMatrix) const
  507. {
  508. if (!skelett) return 0;
  509. return skelett->calculateMatrix(
  510. modelMatrix, matBuffer, scaleFactor, kamMatrix);
  511. }
  512. // Gibt die Anzahl an Polygonen zurück
  513. int Model3DData::getPolygonAnzahl() const
  514. {
  515. return polygons->getEintragAnzahl();
  516. }
  517. // Gibt ein bestimmtes Polygon zurück
  518. // index: Der Index des Polygons
  519. Polygon3D* Model3DData::getPolygon(int index) const
  520. {
  521. if (!polygons->hat(index)) return 0;
  522. return polygons->get(index);
  523. }
  524. // Gibt einen Iterator zurück, mit dem sich die Polygons auflisten lassen
  525. ArrayIterator<Polygon3D*> Model3DData::getPolygons() const
  526. {
  527. return polygons->begin();
  528. }
  529. // Gibt den radius einer Kugel zurück, die das gesammte Model umschließt
  530. float Model3DData::getRadius() const
  531. {
  532. return radius;
  533. }
  534. // Gibt die Id der Daten zurück, wenn sie in einer Model3DList registriert
  535. // wurden. (siehe Framework::zM3DRegister())
  536. int Model3DData::getId() const
  537. {
  538. return id;
  539. }
  540. // Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert
  541. // wird
  542. float Model3DData::getAmbientFactor() const
  543. {
  544. return ambientFactor;
  545. }
  546. // Git den Factor an, mit dem die Lichtfarbe von Lichtquellen multipliziert wird
  547. float Model3DData::getDiffusFactor() const
  548. {
  549. return diffusFactor;
  550. }
  551. // Git den Factor an, mit dem die Reflektion von Lichtquellen multipliziert wird
  552. float Model3DData::getSpecularFactor() const
  553. {
  554. return specularFactor;
  555. }
  556. // Gibt eine Kopie des Skeletts zurück, welches für annimationen verwendet
  557. // werden kann
  558. Skeleton* Model3DData::copySkelett() const
  559. {
  560. return skelett ? skelett->copySceleton() : 0;
  561. }
  562. // Gibt die Anzahl an Vertices zurück
  563. int Model3DData::getVertexAnzahl() const
  564. {
  565. return vertexCount;
  566. }
  567. // Gibt einen Buffer mit allen Vertecies des Models zurück
  568. const Vertex3D* Model3DData::zVertexBuffer() const
  569. {
  570. return vertexList;
  571. }
  572. //! Gibt eine refferenz auf den beginn des indexBuffers zurück
  573. const int* Model3DData::getIndexBuffer() const
  574. {
  575. return indexBuffer;
  576. }
  577. //! Gibt eine die Anzahl der indizes im indexBuffer zurück
  578. int Model3DData::getIndexCount() const
  579. {
  580. return indexCount;
  581. }
  582. //! Gibt den Index buffer zurück;
  583. DXBuffer* Model3DData::zDXIndexBuffer() const
  584. {
  585. return dxIndexBuffer;
  586. }
  587. //! Gibt den Vertex buffer zurück;
  588. DXBuffer* Model3DData::zDXVertexBuffer() const
  589. {
  590. return dxVertexBuffer;
  591. }
  592. //! gibt den minnimalen Punkt der Bounding box des Models zurück
  593. Vec3<float> Model3DData::getMinPos() const
  594. {
  595. return minPos;
  596. }
  597. //! gibt den maximalen Punkt der bounding box des Mopdels zurück
  598. Vec3<float> Model3DData::getMaxPos() const
  599. {
  600. return maxPos;
  601. }
  602. // Inhalt der Model3DTextur
  603. // Konstruktor
  604. Model3DTextur::Model3DTextur()
  605. : ReferenceCounter()
  606. {
  607. textures = new Textur*[1];
  608. textures[0] = 0;
  609. textureCount = 1;
  610. }
  611. // Destruktor
  612. Model3DTextur::~Model3DTextur()
  613. {
  614. for (int i = 0; i < textureCount; i++)
  615. {
  616. if (textures[i]) textures[i]->release();
  617. }
  618. delete[] textures;
  619. }
  620. // Legt fest, welche Textur für welches Polygon ist
  621. // pI: Der Index des Polygons
  622. // txt: Die Textur des Polygons
  623. void Model3DTextur::setPolygonTextur(int pI, Textur* txt)
  624. {
  625. if (pI >= textureCount)
  626. {
  627. Textur** tmp = textures;
  628. textures = new Textur*[pI + 1];
  629. memcpy(textures, tmp, sizeof(Textur*) * textureCount);
  630. memset(textures + textureCount,
  631. 0,
  632. sizeof(Textur*) * (pI + 1 - textureCount));
  633. delete[] tmp;
  634. textureCount = pI + 1;
  635. }
  636. if (textures[pI]) textures[pI]->release();
  637. textures[pI] = txt;
  638. }
  639. // Gibt einen Zeiger auf die Textur eines Polygons zurück ohne erhöhten
  640. // Reference Counter
  641. // i: Der Index des Polygons
  642. Textur* Model3DTextur::zPolygonTextur(int i) const
  643. {
  644. if (i >= textureCount) return 0;
  645. return textures[i];
  646. }
  647. // Inhalt der Model3D Klasse
  648. // Konstruktor
  649. Model3D::Model3D()
  650. : Zeichnung3D()
  651. {
  652. model = 0;
  653. textur = 0;
  654. skelett = 0;
  655. ambientFactor = 1.f;
  656. diffusFactor = 0.f;
  657. specularFactor = 0.f;
  658. }
  659. // Destruktor
  660. Model3D::~Model3D()
  661. {
  662. if (model) model->release();
  663. if (textur) textur->release();
  664. if (skelett) skelett->release();
  665. }
  666. // Setzt die Daten des Models
  667. // data: Die Daten
  668. void Model3D::setModelDaten(Model3DData* data)
  669. {
  670. if (model) model->release();
  671. if (skelett) skelett = (Skeleton*)skelett->release();
  672. model = data;
  673. if (model)
  674. {
  675. skelett = model->copySkelett();
  676. this->ambientFactor = model->getAmbientFactor();
  677. this->specularFactor = model->getSpecularFactor();
  678. this->diffusFactor = model->getDiffusFactor();
  679. }
  680. }
  681. // Setzt die zum Zeichnen zu benutzenden Texturen
  682. // txt: Ein Liste mit Texturen zu den verschiedenen Polygonen zugeordnet
  683. void Model3D::setModelTextur(Model3DTextur* txt)
  684. {
  685. if (textur) textur->release();
  686. textur = txt;
  687. }
  688. // Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert
  689. // wird
  690. // f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
  691. void Framework::Model3D::setAmbientFactor(float f)
  692. {
  693. this->ambientFactor = f;
  694. }
  695. // Git den Factor an, mit dem die Lichtfarbe von Lichtquellen multipliziert wird
  696. // f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
  697. void Framework::Model3D::setDiffusFactor(float f)
  698. {
  699. diffusFactor = f;
  700. }
  701. // Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert
  702. // wird
  703. // f: der neue Faktor (von 0 bis 1, ambient + specular + diffuse = 1)
  704. void Framework::Model3D::setSpecularFactor(float f)
  705. {
  706. specularFactor = f;
  707. }
  708. // Errechnet die Matrizen aller Knochen des Skeletts des Models
  709. // viewProj: Die miteinander multiplizierten Kameramatrizen
  710. // matBuffer: Ein Array mit Matrizen, der gefüllt werden soll
  711. // return: Die Anzahl der Matrizen, die das Model benötigt
  712. int Model3D::errechneMatrizen(
  713. const Mat4<float>& viewProj, Mat4<float>* matBuffer)
  714. {
  715. int ret = 0;
  716. if (skelett)
  717. ret = skelett->calculateMatrix(welt, matBuffer, size, viewProj);
  718. else if (model)
  719. ret = model->kalkulateMatrix(welt, matBuffer, size, viewProj);
  720. if (!ret) return Zeichnung3D::errechneMatrizen(viewProj, matBuffer);
  721. return ret;
  722. }
  723. // Verarbeitet die vergangene Zeit
  724. // tickval: Die zeit in sekunden, die seit dem letzten Aufruf der Funktion
  725. // vergangen ist return: true, wenn sich das Objekt verändert hat, false
  726. // sonnst.
  727. bool Model3D::tick(double tickval)
  728. {
  729. radius = model ? model->getRadius() : 0;
  730. if (skelett)
  731. {
  732. radius += skelett->getRadius();
  733. }
  734. return Zeichnung3D::tick(tickval);
  735. }
  736. //! zum aktualisieren der shader daten
  737. void Model3D::beforeRender(
  738. GraphicsApi* api, Shader* zVertexShader, Shader* zPixelShader)
  739. {}
  740. void Model3D::afterRender(
  741. GraphicsApi* api, Shader* zVertexShader, Shader* zPixelShader)
  742. {}
  743. // Gibt die Textur zurück
  744. Model3DTextur* Model3D::getTextur()
  745. {
  746. return textur ? dynamic_cast<Model3DTextur*>(textur->getThis()) : 0;
  747. }
  748. // Gibt die Textur zurück (ohne erhöhten Reference Counter)
  749. Model3DTextur* Model3D::zTextur()
  750. {
  751. return textur;
  752. }
  753. // Gibt die ModelDaten zurück
  754. Model3DData* Model3D::getModelData()
  755. {
  756. return model ? dynamic_cast<Model3DData*>(model->getThis()) : 0;
  757. }
  758. // Gibt die ModelDaten zurück (ohne erhöhten Reference Counter)
  759. Model3DData* Model3D::zModelData()
  760. {
  761. return model;
  762. }
  763. // prüft, ob ein Strahl dieses Objekt trifft
  764. // point: der startpunkt des Strahls in Weltkoordinaten
  765. // dir: die Richtung des Strahls in Weltkoordinaten
  766. // maxSqDist: Die maximale quadratische distanz die erlaubt ist
  767. // pId: die Id des Polygons, zu dem der Schnittpunkt gehört
  768. // return: den quadratischen Abstand des Schnittpunktes zum Ursprung des
  769. // Strahls oder -1, wenn kein schnittpunkt existiert
  770. float Model3D::traceRay(
  771. const Vec3<float>& p, const Vec3<float>& d, float maxSqDist, int& pId) const
  772. {
  773. if (!model) return -1;
  774. Vec3<float> dir = d;
  775. dir.rotateY(-angle.y);
  776. dir.rotateX(-angle.x);
  777. dir.rotateZ(-angle.z);
  778. Vec3<float> point = p;
  779. point.rotateY(-angle.y);
  780. point.rotateX(-angle.x);
  781. point.rotateZ(-angle.z);
  782. point -= pos;
  783. float nearest = (-dir.x * point.x - dir.y * point.y - dir.z * point.z)
  784. / (dir.x * dir.x + dir.y * dir.y + dir.z * dir.z);
  785. float dist = (point + dir * nearest).getLengthSq();
  786. if (dist > (radius * size) * (radius * size)
  787. || (dir * nearest).getLength() - radius * size > sqrt(maxSqDist)
  788. || (nearest < 0
  789. && (dir * nearest).getLengthSq()
  790. > radius * size * radius
  791. * size)) // es gibt kein schnittpunkt
  792. return -1;
  793. bool existsHit = 0;
  794. if (skelett)
  795. { // todo
  796. }
  797. else
  798. {
  799. int index = 0;
  800. for (auto p = model->getPolygons(); p; p++)
  801. {
  802. for (int j = 0; j < p->indexAnz; j++)
  803. {
  804. if (j % 3 == 0)
  805. {
  806. Vec3<float> a = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j]].pos;
  807. Vec3<float> b
  808. = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 1]].pos;
  809. Vec3<float> c
  810. = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 2]].pos;
  811. Vec3<float> normal
  812. = (b - a).crossProduct(c - a).normalize();
  813. if (normal * dir < 0) // Prüfe ob die Normale in Richtung
  814. // des Strahl ursprungs zeigt
  815. {
  816. nearest
  817. = (a * normal - point * normal) / (dir * normal);
  818. Vec3<float> hit = point + dir * nearest;
  819. if ((b - a).angle(hit - a) <= (b - a).angle(c - a)
  820. && (c - a).angle(hit - a) <= (b - a).angle(c - a)
  821. && (a - b).angle(hit - b) <= (a - b).angle(c - b))
  822. {
  823. maxSqDist = (hit - point).getLengthSq();
  824. pId = index;
  825. existsHit = 1;
  826. }
  827. }
  828. index++;
  829. }
  830. }
  831. }
  832. }
  833. return existsHit ? maxSqDist : -1;
  834. }
  835. // berechnet die Farbe des Schnittpunktes deines Strahls
  836. // point: der startpunkt des Strahls in Weltkoordinaten
  837. // dir: die Richtung des Strahls in Weltkoordinaten
  838. // zWelt: die Welt, aus der der Strahl kommt
  839. // return: die Farbe des Schnittpunktes
  840. int Model3D::traceRay(
  841. Vec3<float>& p, Vec3<float>& d, int pId, Welt3D* zWelt) const
  842. {
  843. Vec3<float> dir = d;
  844. dir.rotateY(-angle.y);
  845. dir.rotateX(-angle.x);
  846. dir.rotateZ(-angle.z);
  847. Vec3<float> point = p;
  848. point.rotateY(-angle.y);
  849. point.rotateX(-angle.x);
  850. point.rotateZ(-angle.z);
  851. point -= pos;
  852. int index = 0;
  853. for (auto p = model->getPolygons(); p; p++, index++)
  854. {
  855. for (int j = 0; j < p->indexAnz; j++)
  856. {
  857. if (j % 3 == 0)
  858. {
  859. if (pId == 0)
  860. {
  861. const Vec3<float>& a
  862. = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j]].pos;
  863. const Vec3<float>& b
  864. = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 1]].pos;
  865. const Vec3<float>& c
  866. = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 2]].pos;
  867. Vertex at = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j]].tPos;
  868. Vertex bt
  869. = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 1]].tPos;
  870. Vertex ct
  871. = model->zVertexBuffer()[p->indexList[j + 2]].tPos;
  872. Vec3<float> normal
  873. = (b - a).crossProduct(c - a).normalize();
  874. float t = (a * normal - point * normal) / (dir * normal);
  875. Vec3<float> hit = point + dir * t;
  876. float a0 = (a - b).crossProduct(a - c).getLength() / 2;
  877. float a1
  878. = (b - hit).crossProduct(c - hit).getLength() / 2 / a0;
  879. float a2
  880. = (c - hit).crossProduct(a - hit).getLength() / 2 / a0;
  881. float a3
  882. = (a - hit).crossProduct(b - hit).getLength() / 2 / a0;
  883. Vertex ht = at * a1 + bt * a2 + ct * a3;
  884. Bild* tex = textur->zPolygonTextur(index)->zBild();
  885. if (ht.x >= 0 && ht.y >= 0 && ht.x <= 1 && ht.y <= 1)
  886. return tex->getPixel(
  887. (int)(ht.x * ((float)tex->getBreite() - 1.f)
  888. + 0.5f),
  889. (int)(ht.y * ((float)tex->getHeight() - 1.f)
  890. + 0.5f));
  891. return 0xFF000000;
  892. }
  893. pId--;
  894. }
  895. }
  896. }
  897. return 0xFF000000;
  898. }
  899. // Gibt die Id der Daten zurück, wenn sie in einer Model3DList registriert
  900. // wurden. (siehe Framework::zM3DRegister())
  901. int Model3D::getDatenId() const
  902. {
  903. return model ? model->getId() : -1;
  904. }
  905. // Git den Factor an, mit dem das umgebungslicht (textur farbe) multipliziert
  906. // wird
  907. float Model3D::getAmbientFactor() const
  908. {
  909. return ambientFactor;
  910. }
  911. // Git den Factor an, mit dem die Lichtfarbe von Lichtquellen multipliziert wird
  912. float Model3D::getDiffusFactor() const
  913. {
  914. return diffusFactor;
  915. }
  916. // Git den Factor an, mit dem die Reflektion von Lichtquellen multipliziert wird
  917. float Model3D::getSpecularFactor() const
  918. {
  919. return specularFactor;
  920. }
  921. // Gibt die Anzahl an Vertices zurück
  922. int Model3D::getVertexAnzahl() const
  923. {
  924. return model ? model->getVertexAnzahl() : 0;
  925. }
  926. // Gibt einen Buffer mit allen Vertecies des Models zurück
  927. const Vertex3D* Model3D::zVertexBuffer() const
  928. {
  929. return model ? model->zVertexBuffer() : 0;
  930. }
  931. //! Gibt true zurück wenn ein bestimmtes polygon gezeichnet werden muss
  932. bool Model3D::needRenderPolygon(int index)
  933. {
  934. return 1;
  935. }
  936. Textur* Model3D::zEffectTextur()
  937. {
  938. return 0;
  939. }
  940. float Model3D::getEffectPercentage()
  941. {
  942. return 0;
  943. }