Keskustelu: Koodit: EppaBasic: 3D-animaatio

' Animaatio EppaBasicilla
' (c) Iikka Hauhio 2016

' Tiedosto koostuu kahdesta osasta: EppaGL-grafiikkakirjastosta ja sitä hyödyntävästä animaatiosta

''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''
''' EppaGL - 3D-kirjasto EppaBasicille '''
''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

'' Muuttujadeklaraatiot ''

Dim EGL_H As Number = 100

' Kameran sijainti
Dim EGL_VX As Number = 0
Dim EGL_VY As Number = 0
Dim EGL_VZ As Number = 0

' Kameran kulma
Dim EGL_KX As Number = 0
Dim EGL_KY As Number = 0

'' Apufunktiot ''

Function EGL_KäännäXY(xy As Number, z As Number, kulma As Number) As Number
    Return xy*Cos(kulma)-z*Sin(kulma)
End Function

Function EGL_KäännäZ(xy As Number, z As Number, kulma As Number) As Number
    Return xy*Sin(kulma)+z*Cos(kulma)
End Function

Function EGL_LaskeSiirrosSyvyydessä(x_tai_y As Number, z As Number) As Number
    Return EGL_H*x_tai_y/z
End Function

' Laskee pisteen ruudulle tehdyn projektion X-koordinaatin
Function EGL_LaskeSiirrosX(x As Number, z As Number) As Number
    Dim uusiX = x-EGL_VX
    Dim uusiZ = z-EGL_VZ
    uusiX = EGL_KäännäXY(uusiX, uusiZ, EGL_KY)
    uusiZ = EGL_KäännäZ(uusiX, uusiZ, EGL_KY)
    Return CanvasWidth()/2+EGL_LaskeSiirrosSyvyydessä(uusiX, uusiZ)
End Function

' Laskee pisteen ruudulle tehdyn projektion Y-koordinaatin
Function EGL_LaskeSiirrosY(y As Number, z As Number) As Number
    Dim uusiY = y-EGL_VY
    Dim uusiZ = z-EGL_VZ
    uusiY = EGL_KäännäXY(uusiY, uusiZ, EGL_KX)
    uusiZ = EGL_KäännäZ(uusiY, uusiZ, EGL_KX)
    Return CanvasHeight()/2-EGL_LaskeSiirrosSyvyydessä(uusiY, uusiZ)
End Function

'' Varsinainen rajapinta ''

' Siirtää kameraa
Sub EGL_Kamera(x As Number, y As Number, z As Number, kulmaX As Number, kulmaY As Number)
    EGL_VX = x
    EGL_VY = y
    EGL_VZ = z
    EGL_KX = kulmaX
    EGL_KY = kulmaY
End Sub

' Kolmioiden maksimimäärä
DIM EGL_KPL_LKM = 200

' Kolmiot sisältävä taulu
Dim EGL_KOLMIOT As Number[EGL_KPL_LKM, 9]

' Indeksejä eri arvoille kolmiotaulussa
Dim EGL_X1 = 1
Dim EGL_Y1 = 2
Dim EGL_Z1 = 3
Dim EGL_X2 = 4
Dim EGL_Y2 = 5
Dim EGL_Z2 = 6
Dim EGL_X3 = 7
Dim EGL_Y3 = 8
Dim EGL_Z3 = 9

' Lista vapaista paikoista taulussa uusia kolmioita varten
Dim EGL_VAPAAT As Number[EGL_KPL_LKM]
EGL_VAPAAT[1] = 1
Dim EGL_LASKURI As Integer = 1

' Etsii vapaan paikan taulusta
Function EGL_UusiId() As Integer
    Dim id = EGL_VAPAAT[EGL_LASKURI]
    If EGL_LASKURI = 1 Then
        EGL_VAPAAT[1] = EGL_VAPAAT[1]+1
    Else
        EGL_LASKURI = EGL_LASKURI-1
    End If
    Return id
End Function

' Luo ja alustaa uuden kolmion
Function EGL_LisääKolmio() As Integer
    Dim id = EGL_UusiId()
    EGL_MuutaKolmiota(id, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)
    Return id
End Function

' Muuttaa kolmion sijaintia
Sub EGL_MuutaKolmiota(id As Integer, x1 As Number, y1 As Number, z1 As Number, x2 As Number, y2 As Number, z2 As Number, x3 As Number, y3 As Number, z3 As Number)
    EGL_KOLMIOT[id, EGL_X1] = x1
    EGL_KOLMIOT[id, EGL_Y1] = y1
    EGL_KOLMIOT[id, EGL_Z1] = z1
    EGL_KOLMIOT[id, EGL_X2] = x2
    EGL_KOLMIOT[id, EGL_Y2] = y2
    EGL_KOLMIOT[id, EGL_Z2] = z2
    EGL_KOLMIOT[id, EGL_X3] = x3
    EGL_KOLMIOT[id, EGL_Y3] = y3
    EGL_KOLMIOT[id, EGL_Z3] = z3
End Sub

' Poistaa kolmion ja vapauttaa kohdan taulussa
Sub EGL_PoistaKolmio(id As Integer)
    EGL_MuutaKolmiota(id, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0)
    EGL_LASKURI = EGL_LASKURI + 1
    EGL_VAPAAT[EGL_LASKURI] = id
End Sub

' Piirtää kolmiot ruudulle
Sub EGL_PiirräKolmiot()
    For id = 1 To EGL_VAPAAT[1] - 1
        Dim x1 = EGL_LaskeSiirrosX(EGL_KOLMIOT[id, EGL_X1], EGL_KOLMIOT[id, EGL_Z1])
        Dim y1 = EGL_LaskeSiirrosY(EGL_KOLMIOT[id, EGL_Y1], EGL_KOLMIOT[id, EGL_Z1])
        Dim x2 = EGL_LaskeSiirrosX(EGL_KOLMIOT[id, EGL_X2], EGL_KOLMIOT[id, EGL_Z2])
        Dim y2 = EGL_LaskeSiirrosY(EGL_KOLMIOT[id, EGL_Y2], EGL_KOLMIOT[id, EGL_Z2])
        Dim x3 = EGL_LaskeSiirrosX(EGL_KOLMIOT[id, EGL_X3], EGL_KOLMIOT[id, EGL_Z3])
        Dim y3 = EGL_LaskeSiirrosY(EGL_KOLMIOT[id, EGL_Y3], EGL_KOLMIOT[id, EGL_Z3])
        DrawTriangle x1, y1, x2, y2, x3, y3
    Next id
End Sub

''''''''''''''''''''''
''' SIRU-ANIMAATIO '''
''''''''''''''''''''''

' Vaihda vastaamaan oman näyttösi mittoja
Dim WIN_SIZE_X = 1600
Dim WIN_SIZE_Y = 800

' Sirujen liikkumisnopeus
Dim NOPEUS = 0.5

' Sirujen kokonaismäärä. Tämän kasvattaminen saattaa vaatia myös
' kolmiomäärän kasvattamista eli muuttujan EGL_KPL_LKM muuttamista
Dim SIRUJA = 50

' Taulukko siruista
Dim SIRUT As Number[SIRUJA, 8]

' Alustetaan kaikki sirut satunnaisiin paikkoihin
For i = 1 To SIRUJA
    SIRUT[i, 1] = EGL_LisääKolmio() ' Sivu 1
    SIRUT[i, 2] = EGL_LisääKolmio() ' Sivu 2
    SIRUT[i, 3] = EGL_LisääKolmio() ' Sivu 3
    SatunnaistaSiru i
Next i

' Arvotaan annetulle sirulle uusi paikka
Sub SatunnaistaSiru(id As Integer)
    ' Siruja asetetaan siten, että niitä esiintyy vain näytön keskellä olevan
    ' suorakulmion sisällä, jonka reunat ovat kolmasosa ikkunan reunoista
    Dim areaSizeX = WIN_SIZE_X*0.3
    Dim areaSizeY = WIN_SIZE_Y*0.3
    SIRUT[id, 4] = Rnd()*areaSizeX-areaSizeX/2 ' X
    SIRUT[id, 5] = Rnd()*areaSizeY-areaSizeY/2 ' Y
    SIRUT[id, 6] = 100 + Rnd()*100 ' Z
    SIRUT[id, 7] = Rnd() ' Kulma X
    SIRUT[id, 8] = Rnd() ' Kulma Y
End Sub

' Siirtää sirun kolmioita
Sub Siirrä(id As Integer)
    ' Sirun 3D-malli             Skaalaus
    Dim p1x As Number = -0.5     *2
    Dim p1y As Number = -0.44    *2
    Dim p1z As Number = 0        *2
    Dim p2x As Number = 0.5      *2
    Dim p2y As Number = -0.44    *2
    Dim p2z As Number = 0        *2
    Dim p3x As Number = 0        *2
    Dim p3y As Number = 0.44     *2
    Dim p3z As Number = 0        *2
    Dim p4x As Number = 0        *2
    Dim p4y As Number = 0        *2
    Dim p4z As Number = 0.44     *2

    ' Nykyinen sijainti
    Dim x = SIRUT[id, 4]
    Dim y = SIRUT[id, 5]
    Dim z = SIRUT[id, 6]
    Dim kx = SIRUT[id, 7]
    Dim ky = SIRUT[id, 8]

    ' Pyöritetään 3D-mallia
    p1x = EGL_KäännäXY(p1x, p1z, ky)
    p2x = EGL_KäännäXY(p2x, p2z, ky)
    p3x = EGL_KäännäXY(p3x, p3z, ky)
    p4x = EGL_KäännäXY(p4x, p4z, ky)
    p1y = EGL_KäännäXY(p1y, p1z, kx)
    p2y = EGL_KäännäXY(p2y, p2z, kx)
    p3y = EGL_KäännäXY(p3y, p3z, kx)
    p4y = EGL_KäännäXY(p4y, p4z, kx)

    p1z = EGL_KäännäZ(p1x, p1z, ky)
    p2z = EGL_KäännäZ(p2x, p2z, ky)
    p3z = EGL_KäännäZ(p3x, p3z, ky)
    p4z = EGL_KäännäZ(p4x, p4z, ky)
    p1z = EGL_KäännäZ(p1y, p1z, kx)
    p2z = EGL_KäännäZ(p2y, p2z, kx)
    p3z = EGL_KäännäZ(p3y, p3z, kx)
    p4z = EGL_KäännäZ(p4y, p4z, kx)

    ' Asetetaan koordinaatit oikein
    EGL_MuutaKolmiota SIRUT[id, 1], x+p1x, y+p1y, z+p1z, x+p2x, y+p2y, z+p2z, x+p3x, y+p3y, z+p3z
    EGL_MuutaKolmiota SIRUT[id, 2], x+p1x, y+p1y, z+p1z, x+p2x, y+p2y, z+p2z, x+p4x, y+p4y, z+p4z
    EGL_MuutaKolmiota SIRUT[id, 3], x+p1x, y+p1y, z+p1z, x+p4x, y+p4y, z+p4z, x+p3x, y+p3y, z+p3z
End Sub

WindowSize WIN_SIZE_X, WIN_SIZE_Y
CanvasSize WIN_SIZE_X, WIN_SIZE_Y

DrawColor 255, 255, 255

' Pääsilmukka
Do
    ' Liikutetaan kaikkia siruja
    For id = 1 To SIRUJA
        Dim z = SIRUT[id, 6]
        ' Jos siru on mennyt ohi kamerasta, siirretään takaisin alkuun satunnaiseen paikkaan
        If z < 2 Then
            z = z + 100
            SatunnaistaSiru id
        End If
        ' Liikutetaan syvyydessä
        SIRUT[id, 6] = z - NOPEUS

        Siirrä id
    Next id

    ' Piirretään sirut näytölle
    ClearScreen
        EGL_PiirräKolmiot
    DrawScreen
Loop