public void calcNormal(List <Vertice> list_v)
{
//vertices
Vertice A = list_v[0];
Vertice B = list_v[1];
Vertice C = list_v[list_v.Count - 1];
//vetores
double[] vet1 = new double[3];
double[] vet2 = new double[3];
vet1[0] = B.getX() - A.getX(); vet1[1] = B.getY() - A.getY(); vet1[2] = B.getZ() - A.getZ(); //define x, y e z
vet2[0] = C.getX() - A.getX(); vet2[1] = C.getY() - A.getY(); vet2[2] = C.getZ() - A.getZ(); //define x, y e z
double[] vn = Vetores.prodVetorial(vet1, vet2);
vn = Vetores.normalizaVetor(vn);
vetNormal = vn;
}
public void scanLine(Color c, DirectBitmap img)
{
List <NodoET>[] et;
List <NodoET> aet;
Point meio = new Point(img.Width / 2, img.Height / 2);
int pos_y = img.Height + 1; //posição do primeiro Y
double[,] z_buffer = new double[img.Width, img.Height];
//inicializa o z-buffer
for (int i = 0; i < img.Width; i++)
{
for (int j = 0; j < img.Height; j++)
{
z_buffer[i, j] = 9999;
}
}
//INFORMAÇÕES DO AMBIENTE
Vertice luz = new Vertice(10, 10, 1);
Vertice obs = new Vertice(0, 0, 1);
Color cor_luz = Color.FromArgb(0, 0, 255);
int no = 10; //coeficiente da reflexão especular
foreach (Face f in list_f) //para cada face adiciona os vertices na ET
{
List <int> _vet = f.getVet();
List <Vertice> list_p = new List <Vertice>();
Vertice pMin, pMax;
double yMax, xMin, zMin, incZ, incX, dx, dy, dz;
NodoET nodo;
pos_y = img.Height + 1;
//variáveis de iluminação
double[] k_a = new double[3], //superficie ambiente
k_d = new double[3], //superficie difusa
k_e = new double[3]; //superficie especular
double[] l_a = new double[3], //ponto de luz ambiente
l_d = new double[3], //ponto de luz difusa
l_e = new double[3]; //ponto de luz especular
double[] vet_luz = new double[3];
vet_luz[0] = luz.getX();
vet_luz[1] = luz.getY();
vet_luz[2] = luz.getZ();
vet_luz = Vetores.div_esc(vet_luz, Vetores.modulo(vet_luz));
double[] vet_olho = new double[3];
vet_olho[0] = list_va[_vet[0] - 1].getX() - obs.getX();
vet_olho[1] = list_va[_vet[0] - 1].getY() - obs.getY();
vet_olho[2] = list_va[_vet[0] - 1].getZ() - obs.getZ();
vet_olho = Vetores.div_esc(vet_olho, Vetores.modulo(vet_olho));
//luz ambiente
double mod_amb = 0.5; //modificador para luz ambiente
l_a[0] = cor_luz.R / 255 * mod_amb;
l_a[1] = cor_luz.G / 255 * mod_amb;
l_a[2] = cor_luz.B / 255 * mod_amb;
//luz difusa
double mod_dif = 1;
l_d[0] = cor_luz.R / 255 * mod_dif;
l_d[1] = cor_luz.G / 255 * mod_dif;
l_d[2] = cor_luz.B / 255 * mod_dif;
//luz especular
double mod_esp = 1;
l_e[0] = cor_luz.R / 255 * mod_esp;
l_e[1] = cor_luz.G / 255 * mod_esp;
l_e[2] = cor_luz.B / 255 * mod_esp;
//superficie ambiente
double mod_samb = 1; //modificador para superficie ambiente
k_a[0] = c.R / 255 * mod_samb;
k_a[1] = c.G / 255 * mod_samb;
k_a[2] = c.B / 255 * mod_samb;
//superficie difusa
double mod_sdif = 0.5;
k_d[0] = c.R / 255 * mod_sdif;
k_d[1] = c.G / 255 * mod_sdif;
k_d[2] = c.B / 255 * mod_sdif;
//superficie especular
double mod_sesp = 1;
k_e[0] = c.R / 255 * mod_sesp;
k_e[1] = c.G / 255 * mod_sesp;
k_e[2] = c.B / 255 * mod_sesp;
//componentes de reflexão
//ambiente
double[] c_a = Vetores.mult(l_a, k_a);
//difusa
double[] c_d = new double[3];
double cos = Vetores.prodEscalar(vet_luz, f.getNormal()) / Vetores.modulo(vet_luz) * Vetores.modulo(f.getNormal());
c_d = Vetores.mult(l_d, k_d);
c_d = Vetores.mult_esc(c_d, cos);
c_d = Vetores.adc(c_a, c_d);
//especular
double[] c_e = new double[3];
double[] H = Vetores.adc(vet_luz, vet_olho);
H = Vetores.div_esc(H, Vetores.modulo(H));
c_e = Vetores.mult(l_e, k_e);
c_e = Vetores.mult_esc(c_e, Math.Pow(Vetores.prodEscalar(f.getNormal(), H), no));
//phong
double cor_r = (c_d[0] + c_e[0]) * 255;
double cor_g = (c_d[1] + c_e[1]) * 255;
double cor_b = (c_d[2] + c_e[2]) * 255;
cor_r = cor_r > 0 ? cor_r : 0; cor_r = cor_r < 255 ? cor_r : 255;
cor_g = cor_g > 0 ? cor_g : 0; cor_g = cor_g < 255 ? cor_g : 255;
cor_b = cor_b > 0 ? cor_b : 0; cor_b = cor_b < 255 ? cor_b : 255;
Color nova_c = Color.FromArgb((int)cor_r, (int)cor_g, (int)cor_b);
//zerar as estruturas para a nova face
et = new List <NodoET> [img.Height];
aet = new List <NodoET>();
for (int i = 0; i < et.Count(); i++)
{
et[i] = new List <NodoET>();
}
//criar lista de pontos da face
for (int i = 0; i < _vet.Count; i++)
{
list_p.Add(new Vertice(list_va[_vet[i] - 1].getX() + meio.X, list_va[_vet[i] - 1].getY() + meio.Y, (int)list_va[_vet[i] - 1].getZ()));
}
for (int i = 0; i < list_p.Count - 1; i++)
{
//atualiza a posição do menor Y
if ((int)list_p[i].getY() < pos_y)
{
pos_y = (int)list_p[i].getY();
}
//define os pontos de menor e maior Y (ponto mínimo e máximo)
pMin = list_p[i].getY() >= list_p[i + 1].getY() ? list_p[i + 1] : list_p[i];
pMax = list_p[i].getY() >= list_p[i + 1].getY() ? list_p[i] : list_p[i + 1];
zMin = pMin.getZ();
yMax = pMax.getY();
xMin = pMin.getX();
dx = pMax.getX() - pMin.getX();
dy = pMax.getY() - pMin.getY();
dz = pMax.getZ() - pMin.getZ();
incX = dy == 0 ? 0 : dx / dy;
incZ = dy == 0 ? 0 : dz / dy;
//cria e adiciona o nodo da aresta a ET
nodo = new NodoET(yMax, xMin, zMin, incX, incZ);
et[(int)pMin.getY()].Add(nodo);
}
if ((int)list_p[list_p.Count - 1].getY() < pos_y)
{
pos_y = (int)list_p[list_p.Count - 1].getY();
}
//replica o processo para criar a aresta entre o último e o primeiro elemento
pMin = list_p[list_p.Count - 1].getY() >= list_p[0].getY() ? list_p[0] : list_p[list_p.Count - 1];
pMax = list_p[list_p.Count - 1].getY() >= list_p[0].getY() ? list_p[list_p.Count - 1] : list_p[0];
zMin = pMin.getZ();
yMax = pMax.getY();
xMin = pMin.getX();
dx = pMax.getX() - pMin.getX();
dy = pMax.getY() - pMin.getY();
dz = pMax.getZ() - pMin.getZ();
incX = dy == 0 ? 0 : dx / dy;
incZ = dy == 0 ? 0 : dz / dy;
nodo = new NodoET(yMax, xMin, zMin, incX, incZ);
et[(int)pMin.getY()].Add(nodo);
//--------------------------------------
do
{
//para cada nodo da ET na posição do Y atual o adiciona na AET
foreach (NodoET n in et[pos_y])
{
aet.Add(n);
}
//retira as arestas que tem o Ymax como Y atual (arestas que ja chegaram no Y máximo)
List <NodoET> list_aux = new List <NodoET>();
for (int i = aet.Count - 1; i >= 0; i--)
{
if ((int)aet[i].getYMax() == pos_y)
{
aet.RemoveAt(i);
}
}
//desenha a reta em relação aos pontos na AET
for (int i = 0; i < aet.Count - 1; i += 2)
{
Vertice ini = new Vertice(aet[i].getXMin(), pos_y, aet[i].getZMin());
Vertice fim = new Vertice(aet[i + 1].getXMin(), pos_y, aet[i + 1].getZMin());
//recalculo os valores (variáveis auxiliares)
double zMin_ = ini.getZ();
double dx_ = fim.getX() - ini.getX();
double dz_ = fim.getZ() - ini.getZ();
double incZ_ = dx_ == 0 ? 0 : dz_ / dx_;
//percorre a reta
for (int j = (int)ini.getX(); j <= (int)fim.getX(); j++)
{
if (zMin_ <= z_buffer[j, pos_y])
{
//atualiza o z_buffer
z_buffer[j, pos_y] = zMin_;
//atualiza o color_buffer
img.SetPixel(j, pos_y, nova_c);
}
zMin_ += incZ_; //incrementa o z
}
}
//incrementa o Y atual
pos_y++;
//atualiza o X dos Nodos da AET com o seu incremento
foreach (NodoET n in aet)
{
n.setXMin(n.getXMin() + n.getIncX());
}
//atualiza o Z dos Nodos da AET com o seu incremento
foreach (NodoET n in aet)
{
n.setZMin(n.getZMin() + n.getIncZ());
}
//ordena os elementos em relação ao novo X
for (int i = 0; i < aet.Count - 1; i++)
{
for (int j = i + 1; j < aet.Count; j++)
{
if (aet[i].getXMin() > aet[j].getXMin())
{
NodoET nodo_aux = aet[j];
aet[j] = aet[i];
aet[i] = nodo_aux;
}
}
}
} while (aet.Count != 0);
}
}
//desenha o objeto por projeção paralela ortográfica em X, Y ou Z
public void projecao_po(DirectBitmap img, char proj)
{
//acha o ponto médio do picture box em relação ao objeto que vai ser desenhado
Point meio = new Point(img.Width / 2, img.Height / 2);
//vetor de observação
double[] obs = new double[3];
obs[0] = 0; //x
obs[1] = 0; //y
obs[2] = 1; //z
if (proj == '3')
{
obs[0] = 1; //x
obs[1] = 0; //y
obs[2] = 0; //z
}
else if (proj == '2')
{
obs[0] = 0; //x
obs[1] = 1; //y
obs[2] = 0; //z
}
else
{
obs[0] = 0; //x
obs[1] = 0; //y
obs[2] = 1; //z
}
//para cada face
foreach (Face f in list_f)
{
if (Vetores.prodEscalar(f.getNormal(), obs) > 0) //backface culling
{
List <int> _vet = f.getVet();
List <Point> list_p = new List <Point>();
//vertices da face
for (int i = 0; i < _vet.Count; i++)
{
//verifica qual o eixo de projeção
if (proj == '1')
{
list_p.Add(new Point((int)list_va[_vet[i] - 1].getX() + meio.X, (int)list_va[_vet[i] - 1].getY() + meio.Y));
}
else if (proj == '2')
{
list_p.Add(new Point((int)list_va[_vet[i] - 1].getX() + meio.X, (int)list_va[_vet[i] - 1].getZ() + meio.Y));
}
else if (proj == '3')
{
list_p.Add(new Point((int)list_va[_vet[i] - 1].getY() + meio.X, (int)list_va[_vet[i] - 1].getZ() + meio.Y));
}
}
//desenha as ligações dos vertices (regra da mão direita)
for (int i = 0; i < list_p.Count - 1; i++)
{
desenha_reta(list_p[i], list_p[i + 1], img);
}
desenha_reta(list_p[list_p.Count - 1], list_p[0], img);
}
}
}