package framework.model3D;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Enumeration;
import java.util.Stack;
import javax.media.j3d.Appearance;
import javax.media.j3d.BranchGroup;
import javax.media.j3d.Light;
import javax.media.j3d.Locale;
import javax.media.j3d.Material;
import javax.media.j3d.Node;
import javax.media.j3d.RenderingAttributes;
import javax.media.j3d.Transform3D;
import javax.media.j3d.TransformGroup;
import javax.media.j3d.VirtualUniverse;
import javax.vecmath.Color3f;
/**
* 影、反射マッピング、バンプマッピングなどがレンダリングできる SimpleUniverse
* （すべての物体を配置した後に、必ず compile() を呼ばないといけないことに注意！）
* @author 新田直也
*
*/
public class Universe extends VirtualUniverse {
private Locale locale = null;
private BranchGroup root = null;
private BranchGroup additionalRoot = null;
private ArrayList<Light> lights = new ArrayList<Light>();
private BackgroundBox skyBox = null;
// private ArrayList<Background> backgrounds = new ArrayList<Background>();
private double shadowDepth = 100.0;
private ArrayList<Object3D> occluders = new ArrayList<Object3D>();
private ArrayList<BaseObject3D> shadows = new ArrayList<BaseObject3D>();
private ArrayList<BaseObject3D> receivers = new ArrayList<BaseObject3D>();
private ArrayList<BaseObject3D> extraObjects = new ArrayList<BaseObject3D>();
public Universe() {
super();
locale = new Locale(this);
root = new BranchGroup();
additionalRoot = new BranchGroup();
additionalRoot.setCapability(BranchGroup.ALLOW_CHILDREN_EXTEND);
additionalRoot.setCapability(BranchGroup.ALLOW_CHILDREN_READ);
additionalRoot.setCapability(BranchGroup.ALLOW_CHILDREN_WRITE);
shadowDepth = 100.0;
}
/**
* モデルのルートを設定する
* @param root
*/
public void setRoot(BranchGroup root) {
removeRoot();
this.root = root;
}
/**
* モデルのルートを取得する
* @return モデルのルートに相当する SceneGraph
*/
public BranchGroup getRoot() {
return root;
}
/**
* モデルのルートを削除する
*/
public void removeRoot() {
if (root == null) return;
Enumeration<BranchGroup> branchGroups = locale.getAllBranchGraphs();
while (branchGroups.hasMoreElements()) {
if (branchGroups.nextElement() == root) {
locale.removeBranchGraph(root);
root = null;
break;
}
}
}
public void addBranchGraph(BranchGroup g) {
locale.addBranchGraph(g);
}
/**
* オブジェクトを配置する
* @param obj 配置するオブジェクト
*/
public void place(Node obj) {
if (!root.isCompiled()) {
root.addChild(obj);
} else {
additionalRoot.addChild(obj);
}
}
/**
* オブジェクトを配置する
* @param obj 配置するオブジェクト
*/
public void place(Placeable obj) {
BaseObject3D body = obj.getBody();
if (body.isReflectionMappingApplied() || body.isBumpMappingApplied()) {
extraObjects.add(body);
} else {
place(obj.getTransformGroupToPlace());
}
}
/**
* 後で取り除けるようにオブジェクトを配置する
* @param obj 配置するオブジェクト
*/
public void placeDisplacable(Node obj) {
BranchGroup objRoot;
if (obj.getParent() != null
&& obj.getParent() instanceof BranchGroup) {
objRoot = (BranchGroup)obj.getParent();
} else {
objRoot = new BranchGroup();
objRoot.setCapability(BranchGroup.ALLOW_DETACH);
objRoot.addChild(obj);
}
additionalRoot.addChild(objRoot);
}
/**
* 後で取り除けるようにオブジェクトを配置する
* @param obj 配置するオブジェクト
*/
public void placeDisplacable(Placeable obj) {
BaseObject3D body = obj.getBody();
if (body != null && (body.isReflectionMappingApplied() || body.isBumpMappingApplied())) {
extraObjects.add(body);
} else {
placeDisplacable(obj.getTransformGroupToPlace());
}
}
/**
* 影付きで配置する
* @param obj 配置するオブジェクト
*/
public void placeAsAnOcculuder(Placeable obj) {
BaseObject3D body = obj.getBody();
if (body instanceof Object3D) {
addShadowOcculuder((Object3D)body);
} else {
place(obj);
}
}
/**
* 他のオブジェクトの影が落ちるようにオブジェクトを配置する
* @param obj 配置するオブジェクト
*/
public void placeAsAReceiver(Placeable obj) {
addShadowReceiver(obj.getBody(), new Color3f(0.5f, 0.5f, 0.5f));
}
/**
* 他のオブジェクトの影が落ちるようにオブジェクトを表示する
* @param obj 表示するオブジェクト
* @param shadowColor 影の色
*/
public void placeAsAReceiver(Placeable obj, Color3f shadowColor) {
addShadowReceiver(obj.getBody(), shadowColor);
}
/**
* 光源の追加
* @param light 追加する光源
*/
public void placeLight(Light light) {
root.addChild(light);
getLights().add((Light)light.cloneTree());
}
/**
* 光源の追加（影つき）
* @param light 追加する光源
* @param shadowDepth 影の深さ
*/
public void placeLight(Light light, double shadowDepth) {
root.addChild(light);
getLights().add((Light)light.cloneTree());
this.shadowDepth = shadowDepth;
}
/**
* スカイボックスの追加
* @param skyBox 追加するスカイボックス
*/
public void placeSkyBox(BackgroundBox skyBox) {
root.addChild(skyBox);
this.skyBox = skyBox;
}
/**
* オブジェクトを可能ならば取り除く
* @param obj 取り除くオブジェクト
*/
public void displace(Node obj) {
Node parent = obj.getParent();
if (parent == root) return;
if (parent == additionalRoot) {
additionalRoot.removeChild(obj);
} else if (parent instanceof BranchGroup
&& parent.getCapability(BranchGroup.ALLOW_DETACH)
&& parent.getParent() == additionalRoot) {
additionalRoot.removeChild(parent);
}
}
/**
* オブジェクトを可能ならば取り除く
* @param obj 取り除くオブジェクト
*/
public void displace(Placeable obj) {
BaseObject3D body = obj.getBody();
if (occluders.contains(body)) {
occluders.remove(body);
}
if (shadows.contains(body)) {
shadows.remove(body);
}
if (receivers.contains(body)) {
receivers.remove(body);
}
if (extraObjects.contains(body)) {
extraObjects.remove(body);
}
displace(obj.getTransformGroupToPlace());
}
public ArrayList<Light> getLights() {
return lights;
}
public BackgroundBox getSkyBox() {
return skyBox;
}
private void addShadowOcculuder(Object3D occluder) {
// occluder.view(this); // occluder 自身の表示
ShadowVolumeVisitor shadowVolumeVisitor =
new ShadowVolumeVisitor(getLights(), shadowDepth); // ShadowVolume の生成
occluder.accept(shadowVolumeVisitor); // occluder 内部で ShadowVolume が保持される
occluders.add(occluder);
}
private void addShadowReceiver(BaseObject3D receiverObject, Color3f shadowColor) {
BaseObject3D receiverObjectBody = receiverObject.duplicate();
// 元の BaseObject3D を影表示用にする
ArrayList<Appearance> aps = receiverObject.getAppearances();
Material m = new Material();
m.setDiffuseColor(shadowColor); // 影の色
m.setAmbientColor(0.0f, 0.0f, 0.0f);
m.setSpecularColor(0.0f, 0.0f, 0.0f);
m.setShininess(1.0f);
RenderingAttributes ra = new RenderingAttributes();
ra.setStencilEnable(false); // ステンシルバッファを使わない
ra.setDepthBufferWriteEnable(true); // 通常通りZバッファに書き込む
ra.setDepthTestFunction(RenderingAttributes.LESS_OR_EQUAL); // 通常通りZバッファで判定する
for (int n = 0; n < aps.size(); n++) {
Appearance ap = aps.get(n);
ap.setMaterial(m);
ap.setRenderingAttributes(ra);
}
shadows.add(receiverObject);
// 複製した BaseObject3D を通常表示用（ただし影の部分は描画しない）にする
ArrayList<Appearance> aps2 = receiverObjectBody.getAppearances();
RenderingAttributes ra2 = new RenderingAttributes();
ra2.setStencilEnable(true); // ステンシルバッファを使う
ra2.setDepthBufferWriteEnable(true);
ra2.setDepthTestFunction(RenderingAttributes.LESS_OR_EQUAL); // 影の上に上書きする
ra2.setStencilFunction(RenderingAttributes.GREATER_OR_EQUAL, 0, ~0); // ステンシルバッファの値が1以上のとき描画しない
ra2.setStencilOp(RenderingAttributes.STENCIL_REPLACE, // ステンシルバッファをクリアする
RenderingAttributes.STENCIL_REPLACE,
RenderingAttributes.STENCIL_REPLACE);
// TransparencyAttributes ta2 = new TransparencyAttributes();
// ta2.setTransparencyMode(TransparencyAttributes.BLENDED);
// ta2.setTransparency(0.0001f);
for (int n = 0; n < aps2.size(); n++) {
Appearance ap2 = aps2.get(n);
ap2.setRenderingAttributes(ra2);
// ap2.setTransparencyAttributes(ta2);
}
receivers.add(receiverObjectBody);
}
public void update() {
ShadowVolumeVisitor shadowVolumeVisitor =
new ShadowVolumeVisitor(); // ShadowVolume の 更新
for (int n = 0; n < occluders.size(); n++) {
occluders.get(n).accept(shadowVolumeVisitor);
}
}
/**
* Mixedモードレンダリングを用いて影の描画を行う
* （影が落ちるオブジェクト（レシーバ）の影部分、シャドウボリューム）
* @param graphicsContext3D
*/
public void preRender(IViewer3D viewer) {
update();
viewer.update(lights, skyBox);
}
/**
* Mixedモードレンダリングを用いて影の描画を行う
* （影が落ちるオブジェクトの影以外の部分）
* @param graphicsContext3D
*/
public void renderField(IViewer3D viewer) {
// ＊＊＊ レンダリングは以下の順番でしかうまくいかない ＊＊＊
// たとえば、シャドウボリュームをレンダリングした後にレシーバの影以外の部分をレンダリングすると、
// BackgroundBoxの描画がなぜか汚くなってしまう。
// 1. レシーバの影部分
Transform3D trans = new Transform3D();
for (int n = 0; n < shadows.size(); n++) {
BaseObject3D obj = shadows.get(n);
if (obj instanceof Object3D) {
((Object3D)obj).accept(new ObjectRenderer(viewer));
} else {
obj.center.getTransform(trans);
viewer.setModelTransform(trans);
viewer.draw(obj);
}
}
// 2. レシーバの影以外の部分
for (int n = 0; n < receivers.size(); n++) {
BaseObject3D obj = receivers.get(n);
if (obj instanceof Object3D) {
((Object3D)obj).accept(new ObjectRenderer(viewer));
} else {
obj.center.getTransform(trans);
viewer.setModelTransform(trans);
viewer.draw(obj);
}
}
// 3. シャドウボリュームの表面（occuluder内部に積んでいる）
// 4. シャドウボリュームの裏面（occuluder内部に積んでいる）
for (int n = 0; n < occluders.size(); n++) {
Object3D occuluder = occluders.get(n);
occuluder.accept(new ObjectRenderer(viewer));
}
// 特殊なレンダリングが必要となるオブジェクト
for (int n = 0; n < extraObjects.size(); n++) {
BaseObject3D extra = extraObjects.get(n);
if (extra instanceof Object3D) {
((Object3D)extra).accept(new ObjectRenderer(viewer));
} else {
extra.center.getTransform(trans);
viewer.setModelTransform(trans);
viewer.draw(extra);
}
}
}
public void postRender(IViewer3D viewer) {
}
public void compile() {
root.compile();
locale.addBranchGraph(root);
locale.addBranchGraph(additionalRoot);
}
private class ObjectRenderer extends ObjectVisitor {
Stack<Transform3D> transforms = new Stack<Transform3D>();
IViewer3D viewer = null;
public ObjectRenderer(IViewer3D viewer) {
Transform3D t = new Transform3D();
transforms.push(t);
this.viewer = viewer;
}
@Override
public void preVisit(Object3D obj) {
Transform3D t = new Transform3D(transforms.peek());
Transform3D t2 = new Transform3D();
obj.pos.getTransform(t2);
t.mul(t2);
obj.rot.getTransform(t2);
t.mul(t2);
obj.scale.getTransform(t2);
t.mul(t2);
obj.center.getTransform(t2);
t.mul(t2);
transforms.push(t);
}
@Override
public void postVisit(Object3D obj) {
Transform3D t = transforms.pop();
if (!obj.hasChildren()) {
viewer.setModelTransform(t);
viewer.draw(obj);
}
}
}
}
