Normand Briere
2019-07-06 77633b188d01228383ced79c26b41ebb2989624c
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
293
294
295
296
297
298
299
300
301
302
303
304
305
306
307
308
309
310
311
312
313
314
315
316
317
318
319
320
321
322
/**
 * Make a donation http://sourceforge.net/donate/index.php?group_id=98797
 * Microcrowd.com
 *
 * This library is free software; you can redistribute it and/or
 * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
 * License as published by the Free Software Foundation; either
 * version 2.1 of the License, or (at your option) any later version.
 * 
 * This library is distributed in the hope that it will be useful,
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
 * Lesser General Public License for more details.
 * 
 * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
 * License along with this library; if not, write to the Free Software
 * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
 * 
 * Contact Josh DeFord jdeford@microcrowd.com
 */
 
package com.microcrowd.loader.java3d.max3ds.chunks;
 
import java.util.HashMap;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
import javax.media.j3d.Appearance;
import javax.media.j3d.Geometry;
import javax.media.j3d.Material;
import javax.media.j3d.Shape3D;
import javax.media.j3d.TransformGroup;
import javax.vecmath.Color3f;
import javax.vecmath.Point3f;
import javax.vecmath.TexCoord2f;
import javax.vecmath.Vector3f;
import com.microcrowd.loader.java3d.max3ds.ChunkChopper;
import com.microcrowd.loader.java3d.max3ds.ChunkMap;
import com.sun.j3d.utils.geometry.GeometryInfo;
import com.sun.j3d.utils.geometry.NormalGenerator;
import com.sun.j3d.utils.geometry.Stripifier;
 
/**
 * This chunk describes all the triangles that make up a mesh.
 * Each triangle is defined in terms of three indexes each of which
 * is a point reference to a vertex in the vertex list loaded
 * by the triangular mesh chunk.
 * After loading the Smoothing chunk the normals for the mesh
 * are generated accordingly.
 */
public class FacesDescriptionChunk extends Chunk
{
    public static final Appearance DEFAULT_APPEARANCE;
 
    private Point3f[] currentVertices;
    private TexCoord2f[] textureTriangles;
    private PointMapper shareMap;
 
    static {
        DEFAULT_APPEARANCE= new Appearance();
        Material defaultMaterial = new Material();
        defaultMaterial.setAmbientColor(new Color3f(.5f, .5f, .5f));
        //defaultMaterial.setDiffuseColor(new Color3f(.5f, .5f, .5f));
        //defaultMaterial.setSpecularColor(new Color3f(.5f, .5f, .5f));
        DEFAULT_APPEARANCE.setMaterial(defaultMaterial);
    }
 
 
 
    /**
     * Maintains a two way mapping between coordinates
     * and vertices.  A coordinate to vertex is one to many 
     * Vertex to coordinate is one to one.
     * In this class we maintain the definition that a coordinate
     * is a point in 3D space and a vertex is a coordinate serving
     * as one of three defining a face.
     */
    private class PointMapper extends HashMap
    {
        private Set[] coordinateSet;
        /**
         * Constructs a PointMapper with a
         * the number of coordinates initialized to size.
         * @param size the number of coordinates in the set.
         */
        public PointMapper(int size)
        {
            coordinateSet = new Set[size];
        }
 
        /**
         * Adds an index for a coordinate to the set of vertices mapped
         * to that coordinate. All coordinates may have one or more vertices
         * that use them.  
         * @param coordinate the coordinate being mapped to the vertexNum 
         * @param vertexNum the number of the vertex using the coordinate
         */
        public void addCoordinate(Point3f coordinate, int vertexNum)
        {
            Set sharedCoordinates = (Set)get(coordinate); 
            if(sharedCoordinates == null)
            {
                sharedCoordinates = new HashSet();
                put(coordinate, sharedCoordinates);
            }
            sharedCoordinates.add(new Integer(vertexNum));
            coordinateSet[vertexNum] = sharedCoordinates;
        }
 
        /**
         * Gets all the coordinates for a particular vertex that
         * also share that vertex after the smoothing groups have been
         * accounted for.  Any coordinates that are not both shared
         * by the vertex and do not share a smoothing group with the coordinate
         * will not be returned.
         * @param coordinateNum the number of the coordinate to get the set
         * of vertices for that share it.
         * @param smoothGroups the group of coordinates used to filter out the 
         * non-shared vertices.
         */
        public Set getSharedCoordinates(int coordinateNum, int[] smoothGroups)
        {
            Set returnSet = new HashSet();
            Set sharingVertices = coordinateSet[coordinateNum];
            Iterator vertices = sharingVertices.iterator();
            int coordinateMask = smoothGroups[coordinateNum];
            while(vertices.hasNext())
            {
                Integer vertex = (Integer)vertices.next();
                int nextMask = smoothGroups[vertex.intValue()];
                if((nextMask & coordinateMask) != 0)
                {
                    returnSet.add(vertex);
                }
            }
            return returnSet; 
        }
    }
 
    /**
     * Reads the number of faces from the ChunkChopper.
     * For each face read three shorts representing
     * indices of vertices loaded by the TriangularMeshChunk
     *
     * @param chopper chopper the has the data  
     */
    public void loadData(ChunkChopper chopper)
    {
        int numFaces = chopper.getUnsignedShort();
        shareMap = new PointMapper(numFaces*3);
        Point3f[] coordinates = (Point3f[])chopper.popData(ChunkMap.VERTEX_LIST);
        TexCoord2f[] texturePoints = (TexCoord2f[])chopper.popData(ChunkMap.TEXTURE_COORDINATES);
 
        currentVertices = new Point3f[numFaces * 3];
        chopper.pushData(chopper.getID(), currentVertices);
        if (texturePoints != null) 
        {
            textureTriangles = new TexCoord2f[numFaces * 3];
        }
 
        for (int i = 0; i < numFaces; i++) {
            int vertexIndex = i * 3;
            int index0 = chopper.getUnsignedShort();
            int index1 = chopper.getUnsignedShort();
            int index2 = chopper.getUnsignedShort();
 
            currentVertices[vertexIndex] = coordinates[index0];
            currentVertices[vertexIndex + 1] = coordinates[index1];
            currentVertices[vertexIndex + 2] = coordinates[index2];
 
            shareMap.addCoordinate(coordinates[index0], vertexIndex);
            shareMap.addCoordinate(coordinates[index1], vertexIndex+1);
            shareMap.addCoordinate(coordinates[index2], vertexIndex+2);
 
 
            if (textureTriangles != null) {
                textureTriangles[vertexIndex] = texturePoints[index0];
                textureTriangles[vertexIndex + 1] = texturePoints[index1];
                textureTriangles[vertexIndex + 2] = texturePoints[index2];
            }
 
            //This is a bit masked value that is used to determine which edges are visible... not needed.
            chopper.getUnsignedShort(); 
        }
    }
 
    /**
     * Loads a mesh onto the scene graph with the specified data
     * from subchunks.
     * If there is no material, this will put a default
     * material on the shape.
     */
    public void initialize(ChunkChopper chopper)
    {
        final String materialName = (String)chopper.popData(ChunkMap.FACES_MATERIAL);
        final int[]  smoothGroups = (int[])chopper.popData(ChunkMap.SMOOTH);
        Shape3D      shape        = new Shape3D();
        GeometryInfo geometryInfo = new GeometryInfo(GeometryInfo.TRIANGLE_ARRAY);
 
        geometryInfo.setCoordinates(currentVertices);
        TransformGroup transformGroup = (TransformGroup)chopper.getGroup();
        transformGroup.addChild(shape);
 
        if (textureTriangles != null) 
        {
            geometryInfo.setTextureCoordinateParams(1, 2);
            geometryInfo.setTextureCoordinates(0, textureTriangles);
        }
 
        if(materialName != null)
        {
            shape.setAppearance((Appearance)chopper.getNamedObject(materialName));
        }
        else
        {
            shape.setAppearance(DEFAULT_APPEARANCE);
        }
        if(smoothGroups == null)
        {
            NormalGenerator normalGenerator = new NormalGenerator();
            geometryInfo.recomputeIndices();
            normalGenerator.generateNormals(geometryInfo);
        }
        else
        {
            Vector3f[] normals = generateNormals(currentVertices);
            Vector3f[] smoothNormals = smoothNormals(normals, shareMap, smoothGroups);
            geometryInfo.setNormals(smoothNormals);
        }
 
        new Stripifier().stripify(geometryInfo);
        shape.setGeometry(geometryInfo.getGeometryArray());
        shape.setCapability(Geometry.ALLOW_INTERSECT);
        com.sun.j3d.utils.picking.PickTool.setCapabilities(shape, com.sun.j3d.utils.picking.PickTool.INTERSECT_FULL);
 
        currentVertices=null;
        textureTriangles=null;
    }
 
    /**
     * Takes all the normals for all the vertices and averages them with
     * normals with which they share a coordinate and at least one smooth group.
     * @param currentNormals the normals for each face.
     * @param sharedPoints the point mapper that will choose which points are 
     * and which are not shared.
     * @param smoothGroups the indexed list of group masks loaded by the smooth chunk.
     * @return normals averaged among the shared vertices in their smoothing groups.
     */
    public Vector3f[] smoothNormals(Vector3f[] currentNormals, PointMapper sharedPoints, int[] smoothGroups)
    {
        Vector3f[] smoothNormals = new Vector3f[currentNormals.length];
        for(int i=0; i < currentNormals.length; i++)
        {
            Set otherPoints = sharedPoints.getSharedCoordinates(i, smoothGroups);
            if(otherPoints != null)
            {
                Vector3f[] sharedNormals = new Vector3f[otherPoints.size()]; 
                Iterator pointIterator = otherPoints.iterator();
                for(int j = 0; j < sharedNormals.length; j++)
                {
                    sharedNormals[j] = currentNormals[((Integer)pointIterator.next()).intValue()];
                }
                smoothNormals[i] = averageNormals(sharedNormals);
            }
            else
            {
                smoothNormals[i] = currentNormals[i];
            }
        }
        return smoothNormals;
    }
 
    /**
     * Averages the normals provided in order to provide
     * smooth, noncreased appearances for meshes.
     * @param normals the normals that should be averaged
     * @return a normalized normal that can be used in place
     * of all the normals provided.
     */
    public Vector3f averageNormals(Vector3f[] normals)
    {
        Vector3f newNormal = new Vector3f();
        for(int i=0; i < normals.length; i++)
        {
            newNormal.add(normals[i]);
        }
        newNormal.normalize();
        return newNormal;
    }
 
    /**
     * Generates normals for each vertex of each
     * face that are absolutely normal to the face.
     * @param point0 The first point of the face
     * @param point1 The second point of the face
     * @param point2 The third point of the face
     * @return the three normals that should be 
     * used for the triangle represented by the parameters.
     */
    private Vector3f[] generateNormals(Point3f points[])
    {
        Vector3f[] normals = new Vector3f[points.length];
        for(int i=0; i < normals.length;)
        {
            Vector3f normal    = new Vector3f();
            Vector3f v1        = new Vector3f();
            Vector3f v2        = new Vector3f();
    
            v1.sub(points[i+1], points[i]);
            v2.sub(points[i+2], points[i]);
            normal.cross(v1, v2);
            normal.normalize();
 
    
            normals[i++] = new Vector3f(normal);
            normals[i++] = new Vector3f(normal);
            normals[i++] = new Vector3f(normal);
        }
 
        return normals;
    }
}