API tools faq
paste
Advertisement
9551

3D testing V?

9551
Oct 24th, 2021
79
0
Never
Add comment
Not a member of Pastebin yet? Sign Up, it unlocks many cool features!
Lua 15.25 KB | None | 0 0
raw download clone embed print report
  1. local function makeProjection(w,h,n,f)
  2.     --w = width
  3.     --h = height
  4.     --n = near plane
  5.     --f = far plane
  6.     return {
  7.         {2*n/w,0,0,0},
  8.         {0,2*n/h, 0,0},
  9.         {0,0,f/(f-n),-n*f/(f-n)},
  10.         {0,0,-1,0}
  11.     }
  12. end
  13. local makeIdentity = function()
  14.     return {
  15.         {1,0,0,0},
  16.         {0,1,0,0},
  17.         {0,0,1,0},
  18.         {0,0,0,1}
  19.     }
  20. end
  21. local makeTranslation = function(cords)
  22.     return {
  23.         {1,0,0,cords.x},
  24.         {0,1,0,cords.y},
  25.         {0,0,1,cords.z},
  26.         {0,0,0,1}
  27.     }
  28. end
  29. local function makeScale(scale)
  30.     return
  31.     {
  32.         {scale.x, 0, 0, 0},
  33.         {0, scale.y, 0, 0},
  34.         {0, 0, scale.z, 0},
  35.         {0, 0, 0, 1}
  36.     }        
  37. end
  38. local function makeRotation(eulers)
  39.     local x = math.rad(eulers.x)
  40.     local y = math.rad(eulers.y)
  41.     local z = math.rad(eulers.z)
  42.     local sx = math.sin(x)
  43.     local sy = math.sin(y)
  44.     local sz = math.sin(z)
  45.    
  46.     local cx = math.cos(x)
  47.     local cy = math.cos(y)
  48.     local cz = math.cos(z)
  49.     return
  50.     {
  51.         {cy * cz, -cy * sz, sy, 0},
  52.         {(sx * sy * cz) + (cx * sz), (-sx * sy * sz) + (cx * cz), -sx * cy, 0},
  53.         {(-cx * sy * cz) + (sx * sz), (cx * sy * sz) + (sx * cz), cx * cy, 0},
  54.         {0, 0, 0, 1,}
  55.     }
  56. end
  57. local function makePerspective(width, height, n, f, fov)
  58.     local aspectRatio = 3/2*height / width  
  59.     --local aspectRatio = height / width  
  60.     fov = math.rad(fov)
  61.     return
  62.     {
  63.         {aspectRatio/math.tan(fov*0.5),0,0,0},
  64.         {0,1/(math.tan(fov*0.5)),0,0},
  65.         {0,0,-f/(f-n),-f*n/(f-n)},
  66.         {0,0,-1,0}
  67.     },width,height
  68. end
  69. local function matmul(m1, m2)
  70.     if #m1[1] ~= #m2 then
  71.         error("Columns m1 must match rows m2",2)
  72.     end
  73.     local result = {}
  74.     for i = 1, #m1 do
  75.         result[i] = {}
  76.         for j = 1, #m2[1] do
  77.             local sum = 0
  78.             for k = 1, #m2 do sum = sum + (m1[i][k] * m2[k][j]) end
  79.             result[i][j] = sum
  80.         end
  81.     end
  82.     return result
  83. end
  84. local function drawLine(startX, startY, endX, endY, color)
  85.     local sc = term.getBackgroundColor()
  86.     term.setBackgroundColor(color)
  87.     local drawPixelInternal = function(x,y) term.setCursorPos(x,y) term.write(" ") end
  88.     local startX,startY,endX,endY = math.floor(startX),math.floor(startY),math.floor(endX),math.floor(endY)
  89.     if startX == endX and startY == endY then drawPixelInternal(startX, startY) term.setBackgroundColor(sc) return end
  90.     local minX = math.min(startX, endX)
  91.     local maxX, minY, maxY
  92.     if minX == startX then minY = startY maxX = endX maxY = endY
  93.     else minY = endY maxX = startX maxY = startY end
  94.     local xDiff,yDiff = maxX - minX,maxY - minY
  95.     if xDiff > math.abs(yDiff) then
  96.         local y,dy = minY,yDiff / xDiff
  97.         for x = minX, maxX do drawPixelInternal(x, math.floor(y+0.5)) y = y + dy end
  98.     else
  99.         local x,dx = minX,xDiff / yDiff
  100.         if maxY >= minY then for y = minY, maxY do drawPixelInternal(math.floor(x ), y) x = x + dx end
  101.         else for y = minY, maxY, -1 do drawPixelInternal(math.floor(x+0.5), y) x = x - dx end end
  102.     end
  103.     term.setBackgroundColor(sc)
  104. end
  105. local function drawFlatTriangle(peripheralWrapper,px1,px2,y,color)
  106.     local xStart = math.ceil(px1 - 0.5)
  107.     local xEnd =   math.ceil(px2 - 0.5)
  108.     for x = xStart, xEnd do
  109.         if y > 0 and x > 0 then
  110.             peripheralWrapper.setCursorPos(x,y)
  111.             peripheralWrapper.setBackgroundColor(color)
  112.             peripheralWrapper.write(" ")
  113.         end
  114.     end
  115. end
  116. local function drawFlatTopTriangle( peripheralWrapper,vec1,vec2,vec3,color)
  117.     local m1 = (vec3.x - vec1.x) / (vec3.y - vec1.y)
  118.     local m2 = (vec3.x - vec2.x) / (vec3.y - vec2.y)
  119.     local yStart = math.ceil(vec1.y - 0.5)
  120.     local yEnd =   math.ceil(vec3.y - 0.5)-1
  121.     for y = yStart, yEnd do
  122.         local px1 = m1 * (y + 0.5 - vec1.y) + vec1.x
  123.         local px2 = m2 * (y + 0.5 - vec2.y) + vec2.x
  124.         drawFlatTriangle( peripheralWrapper,px1,px2,y,color)
  125.     end
  126. end
  127. local function drawFlatBottomTriangle( peripheralWrapper,vec1,vec2,vec3,color)
  128.     local m1 = (vec2.x - vec1.x) / (vec2.y - vec1.y)
  129.     local m2 = (vec3.x - vec1.x) / (vec3.y - vec1.y)
  130.     local yStart = math.ceil(vec1.y-0.5)
  131.     local yEnd =   math.ceil(vec3.y-0.5)-1
  132.     for y = yStart, yEnd do
  133.         local px1 = m1 * (y + 0.5 - vec1.y) + vec1.x
  134.         local px2 = m2 * (y + 0.5 - vec1.y) + vec1.x
  135.         drawFlatTriangle( peripheralWrapper,px1,px2,y,color)
  136.     end
  137. end
  138. local function drawSolidTriangle( peripheralWrapper,vec1,vec2,vec3,color)
  139.     local pv1 = vec1
  140.     local pv2 = vec2
  141.     local pv3 = vec3
  142.     if pv2.y < pv1.y then pv1,pv2 = pv2,pv1 end
  143.     if pv3.y < pv2.y then pv2,pv3 = pv3,pv2 end
  144.     if pv2.y < pv1.y then pv1,pv2 = pv2,pv1 end
  145.     if pv1.y == pv2.y then
  146.         if pv2.x < pv1.x then pv1,pv2 = pv2,pv1 end
  147.         drawFlatTopTriangle(peripheralWrapper,pv1,pv2,pv3,color)
  148.     elseif pv2.y == pv3.y then
  149.         if pv3.x < pv2.x then pv3,pv2 = pv2,pv3 end
  150.         drawFlatBottomTriangle(peripheralWrapper,pv1,pv2,pv3,color)
  151.     else
  152.         local alphaSplit = (pv2.y-pv1.y)/(pv3.y-pv1.y)
  153.         local vi ={
  154.             x = pv1.x + ((pv3.x - pv1.x) * alphaSplit),      
  155.             y = pv1.y + ((pv3.y - pv1.y) * alphaSplit), }
  156.         if pv2.x < vi.x then
  157.             drawFlatBottomTriangle(peripheralWrapper,pv1,pv2,vi,color)
  158.             drawFlatTopTriangle(peripheralWrapper,pv2,vi,pv3,color)
  159.         else
  160.             drawFlatBottomTriangle(peripheralWrapper,pv1,vi,pv2,color)
  161.             drawFlatTopTriangle(peripheralWrapper,vi,pv2,pv3,color)
  162.         end
  163.     end
  164. end
  165. local function createColor(whitelist,blacklist)
  166.     local cols,clist,cCount = {},{},0
  167.     local acls = whitelist or {}
  168.     local useall = not whitelist
  169.     local bcls = blacklist or {}
  170.     local clist = {}
  171.     for k,v in pairs(colors) do
  172.         if type(v) == "number" and useall or acls[v] and not bcls[v] then
  173.             table.insert(clist,v)
  174.         end
  175.     end
  176.     return setmetatable({},{
  177.         __index=function(t,k)
  178.             cCount = cCount + 1
  179.             local col = clist[cCount]
  180.             if cCount >= #clist then cCount = 0 end
  181.             t[k]=col
  182.             return col
  183.         end
  184.     })
  185. end
  186. --[[local function createColor(clist)
  187.     local clist = clist or {}
  188.     local cCount = 0
  189.     return setmetatable({},{
  190.         __index=function(t,k)
  191.             cCount = cCount + 1
  192.             local col = clist[cCount]
  193.             if cCount >= #clist then cCount = 0 end
  194.             t[k]=col
  195.             return col
  196.         end
  197.     })
  198. end]]
  199. local function createPerspective(width,height,FOV)
  200.     return {makePerspective(width,height,100,10,FOV)}
  201. end
  202. local function createCamera(locVector,rotVector)
  203.     return {
  204.         loc=makeTranslation(-locVector),
  205.         rot=makeRotation(-rotVector)
  206.     }
  207. end
  208. local function getDrawArgs()
  209.     return {
  210.         doCulling = true,
  211.         drawWireFrame = false,
  212.         drawTriangles = true
  213.     }
  214. end
  215. local function interpolate(p1,p2,y)
  216.     return (((y-p1.y)*(p2.x-p1.x)) / (p2.y-p1.y) + p1.x)
  217. end
  218. local function clip1(v1,v2,v3)
  219.     local alphaA = (-v1.z)/(v2.z-v1.pos.z)
  220.     local alphaB = (-v1.z)/(v2.z-v1.pos.z)
  221.     local v1a = interpolate(v1,v2,alphaA)
  222.     local v1b = interpolate(v1,v3,alphaB)
  223.     return {{v1a,v1,v2},{v1b,v1a,v2}}
  224. end
  225. local function clip2(v1,v2,v3)
  226.     local alpha1 = (-v1.z)/(v3.z-v1.z)
  227.     local alpha2 = (-v2.z)/(v3.z-v2.z)
  228.     local v1 = interpolate(v1,v3,alpha1)
  229.     local v2 = interpolate(v2,v3,alpha2)
  230.     return {{v1,v2,v3}}
  231. end
  232. local function clipCullTriangle(v1,v2,v3)
  233.     if v1.x > v1.w and v2.x > v2.w and v3.x > v3.w then return false
  234.     elseif v1.x > -v1.w and v2.x > -v2.w and v3.x > -v3.w then return false
  235.     elseif v1.y > v1.w and v2.y > v2.w and v3.y > v3.w then return false
  236.     elseif v1.y > -v1.w and v2.y > -v2.w and v3.y > -v3.w then return false
  237.     elseif v1.z > v1.w and v2.z > v2.w and v3.z > v3.w then return false
  238.     elseif v1.z > -v1.w and v2.z > -v2.w and v3.z > -v3.w then return false end
  239.     return v1,v2,v3
  240. end
  241. local function transform(objList,persperctive,camera)
  242.     local objectsInt = setmetatable({},
  243.         {
  244.             __index=function(t,k)
  245.                 local new = {}
  246.                 t[k]=new
  247.                 return new
  248.             end
  249.         }
  250.     )
  251.     for k,v in pairs(objList) do
  252.         objectsInt[k] = {main=v,vectors={},origins={},connections=v.connections}
  253.         local scale = makeScale(v.scale/(v.divider or 1))
  254.         local rot = makeRotation(v.rot)
  255.         local loc = makeTranslation(v.loc)
  256.         local tempObj = {}
  257.         for k1,v1 in pairs(v.vertices) do
  258.             local model = matmul(loc, matmul(rot, matmul(scale, v1)))
  259.             local cam = matmul(camera.rot, matmul(camera.loc, model))
  260.             local projected = matmul(persperctive[1],cam)
  261.             table.insert(tempObj,projected)
  262.         end
  263.         for kc,vc in ipairs(v.connections) do
  264.             local v1 = vector.new(tempObj[vc[1]][1][1],tempObj[vc[1]][2][1],tempObj[vc[1]][3][1])
  265.             local v2 = vector.new(tempObj[vc[2]][1][1],tempObj[vc[2]][2][1],tempObj[vc[2]][3][1])
  266.             local v3 = vector.new(tempObj[vc[3]][1][1],tempObj[vc[3]][2][1],tempObj[vc[3]][3][1])
  267.             v1.w,v2.w,v3.w = tempObj[vc[1]][4][1],tempObj[vc[2]][4][1],tempObj[vc[3]][4][1]
  268.             if clipCullTriangle(v1,v2,v3) then
  269.                 if v1.z < 0 then
  270.                     if v2.z < 0 then something[something] = clip2(v1,v2,v3)
  271.                     elseif v3.z < 0 then something[something] = clip2(v1,v3,v2)
  272.                     else something[something] = clip1(v1,v2,v3) end
  273.                 elseif v2.z < 0 then
  274.                     if v3.z < 0 then something[something] = clip2(v2,v3,v1)
  275.                     else something[something] = clip1(v2,v1,v3) end
  276.                 elseif v3.z < 0 then
  277.                     something[something] = clip2(v3,v1,v2)
  278.                 end
  279.             end
  280.         end
  281.         for k2,v2 in pairs(tempObj) do
  282.             local projected = v2
  283.             local w = 1/projected[4][1]
  284.             projected[1][1] = (projected[1][1] * w  +1) * (persperctive[2] / 2)
  285.             projected[2][1] = (-projected[2][1] * w +1) * (persperctive[3] / 2)
  286.             table.insert(objectsInt[k].vectors,projected)
  287.             table.insert(objectsInt[k].origins,v2)
  288.         end
  289.     end
  290.     return objectsInt
  291. end
  292. local function drawTransformed(termObj,objects,arguments)
  293.     local term = termObj or term
  294.     if not arguments then
  295.         arguments = {
  296.             doCulling = true,
  297.             drawWireFrame = false,
  298.             drawTriangles = true
  299.         }
  300.     end
  301.     for k,vm in pairs(objects) do
  302.         for k,v in pairs(vm.connections) do
  303.             local v1 = vector.new(vm.origins[v[1]][1][1],vm.origins[v[1]][2][1],vm.origins[v[1]][3][1])
  304.             local v2 = vector.new(vm.origins[v[2]][1][1],vm.origins[v[2]][2][1],vm.origins[v[2]][3][1])
  305.             local v3 = vector.new(vm.origins[v[3]][1][1],vm.origins[v[3]][2][1],vm.origins[v[3]][3][1])
  306.             if ((v2:cross(v3)):dot(v1) >= 0) or not arguments.doCulling then
  307.                 if arguments.drawTriangles then
  308.                     drawSolidTriangle(termObj,v1,v2,v3,vm.main.color[k])
  309.                     --termObj.addTriangle({v1.x,v1.y},{v2.x,v2.y},{v3.x,v3.y},vm.main.color[k])
  310.                 end
  311.                 if arguments.drawWireFrame then
  312.                     drawLine(vm.vectors[v[1]][1][1],vm.vectors[v[1]][2][1],vm.vectors[v[2]][1][1],vm.vectors[v[2]][2][1],vm.main.color[k])
  313.                     drawLine(vm.vectors[v[2]][1][1],vm.vectors[v[2]][2][1],vm.vectors[v[3]][1][1],vm.vectors[v[3]][2][1],vm.main.color[k])
  314.                     drawLine(vm.vectors[v[3]][1][1],vm.vectors[v[3]][2][1],vm.vectors[v[1]][1][1],vm.vectors[v[1]][2][1],vm.main.color[k])
  315.                 end
  316.             end
  317.         end
  318.         term.setBackgroundColor(colors.black)
  319.     end
  320. end
  321. local function newSquare()
  322.     local objData = {
  323.         scale = vector.new(1,1,1),
  324.         loc = vector.new(0,0,0),
  325.         rot = vector.new(0,0,0),
  326.         color = createColor(),
  327.         indexList = {1},
  328.         vertices = {
  329.             {{-0.5}, {-0.5}, {0}, {1}},
  330.             {{0.5}, {-0.5}, {0}, {1}},
  331.             {{-0.5},  {0.5}, {0}, {1}},
  332.             {{0.5},  {0.5}, {0}, {1}},
  333.         },
  334.         connections = {
  335.             {3,2,1},
  336.             {2,4,3},
  337.             {1,2,3},
  338.             {3,4,2},
  339.         }
  340.     }
  341.     for i,val in ipairs(objData.indexList) do
  342.         objData.indexList[i] = val*4-3
  343.     end
  344.     return objData
  345. end
  346. local function newCube()
  347.     local objData = {
  348.         scale = vector.new(1,1,1),
  349.         loc = vector.new(0,0,0),
  350.         rot = vector.new(0,0,0),
  351.         color = createColor(),
  352.         indexList = {1},
  353.         vertices = {
  354.             { { -0.5}, { -0.5}, {0.5}, {1} },  
  355.             { {0.5}, { -0.5}, {0.5}, {1} },
  356.             { { -0.5}, {0.5}, {0.5}, {1} },
  357.             { {0.5}, {0.5}, {0.5}, {1} },
  358.             { { -0.5}, { -0.5}, { -0.5}, {1}},
  359.             { {0.5}, { -0.5}, { -0.5}, {1}},
  360.             { { -0.5}, {0.5}, { -0.5}, {1}},
  361.             { {0.5}, {0.5}, { -0.5}, {1}}
  362.         },
  363.         connections = {{ 1,3,4 },{ 1,4,2 },{ 5,7,3 },{ 5,3,1 },{ 6,8,7 },{ 6,7,5 },{ 2,4,8 },{ 2,8,6 },{ 3,7,8 },{ 3,8,4 },{ 5,1,2 },{ 5,2,6 }}
  364.     }
  365.     for i,val in ipairs(objData.indexList) do
  366.         objData.indexList[i] = val*4-3
  367.     end
  368.     return objData
  369. end
  370. local function newPyramid()
  371.     local objData = {
  372.         scale = vector.new(1,1,1),
  373.         loc = vector.new(0,0,0),
  374.         rot = vector.new(0,0,0),
  375.         color = createColor(),
  376.         indexList = {1},
  377.         vertices = {
  378.             {{-0.5}, {-0.5}, {-0.5}, {1}},
  379.             {{0.5}, {-0.5}, {-0.5}, {1}},
  380.             {{-0.5}, {-0.5}, {0.5}, {1}},
  381.             {{0.5}, {-0.5}, {0.5}, {1}},
  382.             {{0}, {0.5}, {0}, {1}}
  383.         },
  384.         connections = {{3,2,1},{3,4,2},{2,5,1},{3,5,4},{4,5,2},{1,5,3}}
  385.     }
  386.     for i,val in ipairs(objData.indexList) do
  387.         objData.indexList[i] = val*4-3
  388.     end
  389.     return objData
  390. end
  391. local function newIcosahedron()
  392.     local objData = {
  393.         scale = vector.new(1,1,1),
  394.         loc = vector.new(0,0,0),
  395.         rot = vector.new(0,0,0),
  396.         color = createColor(),
  397.         indexList = {1},
  398.         divider = 30,
  399.         vertices = {
  400.             {{0},{30},{0},{1}},
  401.             {{26},{15},{0},{1}},
  402.             {{8},{15},{25},{1}},
  403.             {{-21},{15},{15},{1}},
  404.             {{-21},{15},{-15},{1}},
  405.             {{8},{15},{-25},{1}},
  406.             {{21},{-15},{15},{1}},
  407.             {{-8},{-15},{25},{1}},
  408.             {{-26},{-15},{0},{1}},
  409.             {{-8},{-15},{-25},{1}},
  410.             {{21},{-15},{-15},{1}},
  411.             {{0},{-30},{-15},{1}}
  412.         },
  413.         connections = {{1,2,3},{1,4,3},{1,4,5},{1,6,5},{1,6,2},{2,3,7},{8,3,7},{3,4,8},{9,4,8},{4,5,9},{10,5,9},{5,6,10},{11,6,10},{6,2,11},{7,2,11},{12,11,10},{12,9,10},{12,9,8},{12,7,8},{12,7,11}}        
  414.     }
  415.     for i,val in ipairs(objData.indexList) do
  416.         objData.indexList[i] = val*4-3
  417.     end
  418.     return objData
  419. end
  420. return {
  421.     transform = transform,
  422.     drawTransformed = drawTransformed,
  423.     objects = {
  424.         newSquare = newSquare,
  425.         newCube = newCube,
  426.         newPyramid = newPyramid,
  427.         newIcosahedron = newIcosahedron,
  428.     },
  429.     createColor = createColor,
  430.     createPerspective = createPerspective,
  431.     createCamera = createCamera,
  432.     getDrawArgs = getDrawArgs
  433. }
  434.  
Advertisement
Add Comment
Please, Sign In to add comment
Advertisement
Public Pastes
Advertisement
We use cookies for various purposes including analytics. By continuing to use Pastebin, you agree to our use of cookies as described in the Cookies Policy.  OK, I Understand
Not a member of Pastebin yet?
Sign Up, it unlocks many cool features!