API tools faq
paste
Advertisement
Guest User

Untitled

a guest
Apr 3rd, 2021
153
0
Never
Add comment
Not a member of Pastebin yet? Sign Up, it unlocks many cool features!
C 15.61 KB | None | 0 0
raw download clone embed print report
  1.  
  2. #define CLIPCODE_X_GREATER (1 << 0)
  3. #define CLIPCODE_X_LOWER   (1 << 1)
  4. #define CLIPCODE_X_INSIDE  (1 << 2)
  5.  
  6. #define CLIPCODE_Y_GREATER (1 << 3)
  7. #define CLIPCODE_Y_LOWER   (1 << 4)
  8. #define CLIPCODE_Y_INSIDE  (1 << 5)
  9.  
  10. #define CLIPCODE_Z_GREATER (1 << 6)
  11. #define CLIPCODE_Z_LOWER   (1 << 7)
  12. #define CLIPCODE_Z_INSIDE  (1 << 8)
  13.  
  14. enum
  15. {
  16.     Clipping_CheckX = 0,
  17.     Clipping_CheckY,
  18.     Clipping_CheckZ,
  19. };
  20.  
  21.  
  22. struct triangle
  23. {
  24.     v3 Vertex[3];
  25.     u32 Color;
  26. };
  27.  
  28.  
  29. global u32 gTrianglesCount;
  30. global triangle gTriangles[MAX_TRIANGLES];
  31.  
  32. bool
  33. IsTrivialReject(u32 *ClipCode, u32 Dim)
  34. {
  35.    
  36.     if(Dim == 0)
  37.     {
  38.         if((IsBitSet(ClipCode[0],0) &&
  39.             IsBitSet(ClipCode[1],0) &&
  40.             IsBitSet(ClipCode[2],0)) ||
  41.            
  42.            (IsBitSet(ClipCode[0],1) &&
  43.             IsBitSet(ClipCode[1],1) &&
  44.             IsBitSet(ClipCode[2],1)))
  45.         {
  46.             return true;
  47.         }
  48.        
  49.     }
  50.     else if(Dim == 1)
  51.     {
  52.         if((IsBitSet(ClipCode[0],3)  &&
  53.             IsBitSet(ClipCode[1],3)  &&
  54.             IsBitSet(ClipCode[2],3)) ||
  55.            
  56.            (IsBitSet(ClipCode[0],4) &&
  57.             IsBitSet(ClipCode[1],4) &&
  58.             IsBitSet(ClipCode[2],4)))
  59.         {
  60.             return true;
  61.         }
  62.     }
  63.     else if(Dim == 2)
  64.     {
  65.         if((IsBitSet(ClipCode[0],6)  &&
  66.             IsBitSet(ClipCode[1],6)  &&
  67.             IsBitSet(ClipCode[2],6)) ||
  68.            
  69.            (IsBitSet(ClipCode[0],7) &&
  70.             IsBitSet(ClipCode[1],7) &&
  71.             IsBitSet(ClipCode[2],7)))
  72.         {
  73.             return true;
  74.         }
  75.     }
  76.     else
  77.     {
  78.         assert(!"Unexpected Dim!");
  79.     }
  80.     return false;
  81. }
  82.  
  83.  
  84. void
  85. TransformIntoClipSpace(f32 FOV,f32 n,f32 f,f32 AspectRatio,
  86.                        v3 RawV0, v3 RawV1, v3 RawV2,
  87.                        v4 *ClipSpaceV0Out, v4 *ClipSpaceV1Out, v4 *ClipSpaceV2Out)
  88. {
  89.    
  90.     f32 TanHalfFov = tanf(Radians(FOV * 0.5f));
  91.     f32 XScale = 1.0f / (TanHalfFov * AspectRatio);
  92.     f32 YScale = 1.0f / TanHalfFov;
  93.     f32 a = f/(f-n);
  94.     f32 b = -2*n*f / (f - n);
  95.    
  96.     ClipSpaceV0Out->x = RawV0.x * XScale;
  97.     ClipSpaceV0Out->y = RawV0.y * YScale;
  98.     ClipSpaceV0Out->z = RawV0.z * a + b;
  99.     ClipSpaceV0Out->w = RawV0.z;
  100.    
  101.     ClipSpaceV1Out->x = RawV1.x * XScale;
  102.     ClipSpaceV1Out->y = RawV1.y * YScale;
  103.     ClipSpaceV1Out->z = RawV1.z * a + b;
  104.     ClipSpaceV1Out->w = RawV1.z;
  105.    
  106.     ClipSpaceV2Out->x = RawV2.x * XScale;
  107.     ClipSpaceV2Out->y = RawV2.y * YScale;
  108.     ClipSpaceV2Out->z = RawV2.z * a + b;
  109.     ClipSpaceV2Out->w = RawV2.z;
  110.    
  111. }
  112.  
  113. void
  114. TransformHomogeneousToNDC(v4 HomoV0, v4 HomoV1,v4 HomoV2,
  115.                           v3 *NdcV0Out,v3 *NdcV1Out,v3 *NdcV2Out)
  116. {
  117.     NdcV0Out->x = HomoV0.x / HomoV0.w;
  118.     NdcV0Out->y = HomoV0.y / HomoV0.w;
  119.     NdcV0Out->z = HomoV0.z / HomoV0.w;
  120.    
  121.     NdcV1Out->x = HomoV1.x / HomoV1.w;
  122.     NdcV1Out->y = HomoV1.y / HomoV1.w;
  123.     NdcV1Out->z = HomoV1.z / HomoV1.w;
  124.    
  125.     NdcV2Out->x = HomoV2.x / HomoV2.w;
  126.     NdcV2Out->y = HomoV2.y / HomoV2.w;
  127.     NdcV2Out->z = HomoV2.z / HomoV2.w;
  128. }
  129.  
  130. void
  131. Viewport(v3 NdcV0,v3 NdcV1,v3 NdcV2,
  132.          v3 *WinPV0Out,v3 *WinPV1Out,v3 *WinPV2Out,
  133.          f32 ClipV0Z,f32 ClipV1Z,f32 ClipV2Z)
  134. {
  135.    
  136.     WinPV0Out->x = (NdcV0.x + 1.0f)*WINDOW_WIDTH*0.5f;
  137.     WinPV0Out->y = (NdcV0.y + 1.0f)*WINDOW_HEIGHT*0.5f;
  138.     WinPV0Out->z = ClipV0Z;
  139.    
  140.     WinPV1Out->x = (NdcV1.x + 1.0f)*WINDOW_WIDTH*0.5f;
  141.     WinPV1Out->y = (NdcV1.y + 1.0f)*WINDOW_HEIGHT*0.5f;
  142.     WinPV1Out->z = ClipV1Z;
  143.    
  144.     WinPV2Out->x = (NdcV2.x + 1.0f)*WINDOW_WIDTH*0.5f;
  145.     WinPV2Out->y = (NdcV2.y + 1.0f)*WINDOW_HEIGHT*0.5f;
  146.     WinPV2Out->z = ClipV2Z;
  147.    
  148. }
  149.  
  150.  
  151. internal void
  152. AddTriangle(v3 V0, v3 V1, v3 V2, u32 Color)
  153. {
  154.     //assert(gTrianglesCount < MAX_TRIANGLES);
  155.     triangle *Triangle = &gTriangles[gTrianglesCount++];
  156.    
  157.     Triangle->Vertex[0] = V0;
  158.     Triangle->Vertex[1] = V1;
  159.     Triangle->Vertex[2] = V2;
  160.     Triangle->Color = Color;
  161. }
  162.  
  163.  
  164. void
  165. GameUpdateAndRender(game_backbuffer *Backbuffer, controller *Input)
  166. {
  167.     if(!gIsInit)
  168.     {
  169.         gIsInit = true;
  170.     }
  171.    
  172.     gTrianglesCount = 0; // NOTE(shvayko): Reset
  173. #if 0
  174.     // NOTE(shvayko): Test Cube
  175.     v3 FrontFaceV0 = v3f(-10.0f, 10.0f, 20.0f);
  176.     v3 FrontFaceV1 = v3f( 10.0f, 10.0f, 20.0f);
  177.     v3 FrontFaceV2 = v3f(-10.0f, -10.0f,20.0f);
  178.     AddTriangle(FrontFaceV0,FrontFaceV1,FrontFaceV2, 0x0000FF);
  179.    
  180.     v3 FrontFaceV00 = v3f(10.0f, 10.0f, 20.0f);
  181.     v3 FrontFaceV01 = v3f(10.0f, -10.0f, 20.0f);
  182.     v3 FrontFaceV02 = v3f(-10.0f, -10.0f,20.0f);
  183.     AddTriangle(FrontFaceV00,FrontFaceV01,FrontFaceV02,0x000FF);
  184.    
  185.    
  186.     v3 RightFaceV0 = v3f(10.0f, -10.0f, 20.0f);
  187.     v3 RightFaceV1 = v3f(10.0f, 10.0f,  20.0f);
  188.     v3 RightFaceV2 = v3f(10.0f, -10.0f, 25.0f);
  189.     AddTriangle(RightFaceV0,RightFaceV1,RightFaceV2,0x00FF00);
  190.    
  191.     v3 RightFaceV00 = v3f(10.0f, 10.0f, 20.0f);
  192.     v3 RightFaceV01 = v3f(10.0f, 10.0f,  25.0f);
  193.     v3 RightFaceV02 = v3f(10.0f, -10.0f, 25.0f);
  194.     AddTriangle(RightFaceV00,RightFaceV01,RightFaceV02,0xFF0000);
  195.    
  196.    
  197.     v3 BackFaceV0 = v3f(10.0f, 10.0f,  25.0f);
  198.     v3 BackFaceV1 = v3f(10.0f, -10.0f, 25.0f);
  199.     v3 BackFaceV2 = v3f(-10.0f, 10.0f, 25.0f);
  200.     AddTriangle(BackFaceV0,BackFaceV1,BackFaceV2,0xFFFF00);
  201.    
  202.     v3 BackFaceV00 = v3f(10.0f, -10.0f, 25.0f);
  203.     v3 BackFaceV01 = v3f(-10.0f, -10.0f,  25.0f);
  204.     v3 BackFaceV02 = v3f(-10.0f, 10.0f, 25.0f);
  205.     AddTriangle(BackFaceV00,BackFaceV01,BackFaceV02,0xFF0000);
  206.    
  207.     v3 LeftFaceV0 = v3f(-10.0f, 10.0f, 20.0f);
  208.     v3 LeftFaceV1 = v3f(-10.0f, -10.0f,20.0f);
  209.     v3 LeftFaceV2 = v3f(-10.0f, 10.0f, 25.0f);
  210.     AddTriangle(LeftFaceV0,LeftFaceV1,LeftFaceV2,0xF0000F);
  211.    
  212.     v3 LeftFaceV00 = v3f(-10.0f, -10.0f, 20.0f);
  213.     v3 LeftFaceV01 = v3f(-10.0f, -10.0f,  25.0f);
  214.     v3 LeftFaceV02 = v3f(-10.0f, 10.0f, 25.0f);
  215.     AddTriangle(LeftFaceV00,LeftFaceV01,LeftFaceV02,0x00FFFF);
  216. #else
  217.     // NOTE(shvayko): Test triangle where 2 vertices beyond near clipping plane
  218.     v3 LeftFaceV00 = v3f(5.0f, -10.0f, 20.0f);
  219.     v3 LeftFaceV01 = v3f(10.0f, -10.0f, 1.0f);
  220.     v3 LeftFaceV02 = v3f(5.0f, 10.0f,   1.0f);
  221.     AddTriangle(LeftFaceV00,LeftFaceV01,LeftFaceV02,0x00FFFF);
  222. #endif
  223.     ClearBackbuffer(Backbuffer);
  224.    
  225.     persist f32 dZ = 1.0f;
  226.     persist f32 dX = 1.0f;
  227.     if(IsButtonDown(ButtonUp))
  228.     {
  229.         dZ += 0.01f;
  230.     }
  231.     if(IsButtonDown(ButtonDown))
  232.     {
  233.         dZ -= 0.01f;
  234.     }
  235.     if(IsButtonDown(ButtonLeft))
  236.     {
  237.         dX -= 0.01f;
  238.     }
  239.     if(IsButtonDown(ButtonRight))
  240.     {
  241.         dX += 0.01f;
  242.     }
  243.    
  244. #if 1
  245.    
  246.     MoveTriangle(0,dX,0,dZ);
  247.     MoveTriangle(1,dX,0,dZ);
  248.     MoveTriangle(2,dX,0,dZ);
  249.     MoveTriangle(3,dX,0,dZ);
  250.     MoveTriangle(4,dX,0,dZ);
  251.     MoveTriangle(5,dX,0,dZ);
  252.     MoveTriangle(6,dX,0,dZ);
  253.     MoveTriangle(7,dX,0,dZ);
  254.     MoveTriangle(8,dX,0,dZ);
  255.    
  256. #if 0
  257.     static f32 Angle = 0.001f;
  258.     Angle += 0.001f;
  259.     // NOTE(shvayko): Testing rotations
  260.     for(u32 Index = 0;
  261.         Index < 8;
  262.         Index++)
  263.     {
  264.         for(u32 VertexIndex = 0;
  265.             VertexIndex < 3;
  266.             VertexIndex++)
  267.         {
  268.             gTriangles[Index].Vertex[VertexIndex] = RotateZAroundPoint(Angle, gTriangles[Index].Vertex[VertexIndex], v3f(1,1,0));
  269.         }
  270.     }
  271. #endif
  272.    
  273. #endif
  274.    
  275.     f32 FOV = 90.0f; // NOTE(shvayko):
  276.     f32 n = 1.0f; // NOTE: Near plane
  277.     f32 f = 15.0f; // NOTE: Far plane
  278.     f32 AspectRatio = (f32)WINDOW_WIDTH / (f32)WINDOW_HEIGHT;
  279.     for(u32 TriangleIndex = 0;
  280.         TriangleIndex < gTrianglesCount;
  281.         TriangleIndex++)
  282.     {
  283.         triangle *Triangle = &gTriangles[TriangleIndex];
  284.         v3 V0 = Triangle->Vertex[0];
  285.         v3 V1 = Triangle->Vertex[1];
  286.         v3 V2 = Triangle->Vertex[2];
  287.        
  288.         // NOTE(shvayko): Transform to clip space
  289.         v4 ClipV0,ClipV1,ClipV2;
  290.         TransformIntoClipSpace(FOV,n,f,AspectRatio,V0,V1,V2,
  291.                                &ClipV0, &ClipV1, &ClipV2);
  292.        
  293.         // NOTE(shvayko): Clipping  -1 <= x/w <= 1 ==> -w <= x <= w
  294.        
  295.         // NOTE(shvayko): Clipcode for every vertex
  296.         u32 ClipCode[3];
  297.         memset(ClipCode,0,4*3);
  298.         // NOTE(shvayko): Count how much vertices have Z > NearPlane
  299.         u32 VerticesInsideZRange = 0;
  300.         v4 TestVertices[3] = {ClipV0,ClipV1,ClipV2};
  301.        
  302.         for(u32 VertexIndex = 0;
  303.             VertexIndex < 3;
  304.             VertexIndex++)
  305.         {
  306.             v4 CurrentTestVertex = TestVertices[VertexIndex];
  307.             if(CurrentTestVertex.x > CurrentTestVertex.w)
  308.             {
  309.                 ClipCode[VertexIndex] |= CLIPCODE_X_GREATER;
  310.             }
  311.             else if(CurrentTestVertex.x < -CurrentTestVertex.w)
  312.             {
  313.                 ClipCode[VertexIndex] |= CLIPCODE_X_LOWER;
  314.             }
  315.             else
  316.             {
  317.                 ClipCode[VertexIndex] |= CLIPCODE_X_INSIDE;
  318.             }
  319.            
  320.             if(CurrentTestVertex.y > CurrentTestVertex.w)
  321.             {
  322.                 ClipCode[VertexIndex] |= CLIPCODE_Y_GREATER;
  323.             }
  324.             else if(CurrentTestVertex.y < -CurrentTestVertex.w)
  325.             {
  326.                 ClipCode[VertexIndex] |= CLIPCODE_Y_LOWER;
  327.             }
  328.             else
  329.             {
  330.                 ClipCode[VertexIndex] |= CLIPCODE_Y_INSIDE;
  331.             }
  332.            
  333.             if(CurrentTestVertex.z > CurrentTestVertex.w)
  334.             {
  335.                 ClipCode[VertexIndex] |= CLIPCODE_Z_GREATER;
  336.             }
  337.             else if(CurrentTestVertex.z < -CurrentTestVertex.w)
  338.             {
  339.                 ClipCode[VertexIndex] |= CLIPCODE_Z_LOWER;
  340.             }
  341.             else
  342.             {
  343.                 ClipCode[VertexIndex] |= CLIPCODE_Z_INSIDE;
  344.                 VerticesInsideZRange++;
  345.             }
  346.            
  347.         }
  348.         // NOTE(shvayko):Check if all 3 points outside canonical volume
  349.         if(IsTrivialReject(ClipCode,Clipping_CheckX) ||
  350.            IsTrivialReject(ClipCode,Clipping_CheckY) ||  
  351.            IsTrivialReject(ClipCode,Clipping_CheckZ))
  352.         {
  353.             // NOTE(shvayko): Go to the next polygon
  354.             continue;
  355.         }
  356.        
  357.        
  358.         // NOTE(shvayko):Check if any vertex lying beyond near plane
  359.         if(IsBitSet(ClipCode[0],7) ||
  360.            IsBitSet(ClipCode[1],7) ||
  361.            IsBitSet(ClipCode[2],7))
  362.         {
  363.             if(VerticesInsideZRange == 1)
  364.             {
  365.                 // NOTE(shvayko): The simplest case where only one interior vertex.
  366.                 // Just interpolate each exterior vertex with interior vertex and that
  367.                 // will produce new vertices which will  represent one new triangle.
  368.                
  369.                 // NOTE(shvayko): TmpV0 - Interior vertex; TmpV1 - Exterior vertex;
  370.                 // TmpV2 - Exterior vertex
  371.                 v3 TmpV0,TmpV1,TmpV2;
  372.                 if(IsBitSet(ClipCode[0],8))
  373.                 {
  374.                     TmpV0 = V0;
  375.                     TmpV1 = V1;
  376.                     TmpV2 = V2;
  377.                 }
  378.                 else if(IsBitSet(ClipCode[1],8))
  379.                 {
  380.                     TmpV0 = V1;
  381.                     TmpV1 = V0;
  382.                     TmpV2 = V2;
  383.                 }
  384.                 else
  385.                 {
  386.                     TmpV0 = V2;
  387.                     TmpV1 = V0;
  388.                     TmpV2 = V1;
  389.                 }
  390.                
  391.                 // NOTE(shvayko): Solve for t when z component is equal to near z
  392.                 // Pi(x,y,z) = P0(x,y,z) + (P1(x,y,z) - P0(x,y,z))*t
  393.                
  394.                 // NOTE(shvayko): 1.0f is near plane Z
  395.                
  396.                 // NOTE(shvayko): TmpV0 and TmpV2
  397.                 f32 t = 1.0f-TmpV1.z / (TmpV0.z - TmpV1.z);
  398.                
  399.                 f32 x = TmpV1.x + (TmpV0.x - TmpV1.x)*t;
  400.                 f32 y = TmpV1.y + (TmpV0.y - TmpV1.y)*t;
  401.                 f32 z = TmpV1.z + (TmpV0.z - TmpV1.z)*t;
  402.                 TmpV1 = v3f(x,y,1.1f);
  403.                 // NOTE(shvayko): TmpV0 and TmpV2
  404.                
  405.                 f32 t1 = 1.0f-TmpV2.z / (TmpV0.z - TmpV2.z);
  406.                
  407.                 x = TmpV2.x + (TmpV0.x - TmpV2.x)*t1;
  408.                 y = TmpV2.y + (TmpV0.y - TmpV2.y)*t1;
  409.                 z = TmpV2.z + (TmpV0.z - TmpV2.z)*t1;
  410.                 TmpV2 = v3f(x,y,1.1f);
  411.                
  412.                 // NOTE(shvayko): New triangle
  413.                 v3 NT0 = TmpV0;
  414.                 v3 NT1 = TmpV1;
  415.                 v3 NT2 = TmpV2;
  416.                
  417.                 AddTriangle(NT0,NT1,NT2,Triangle->Color);
  418.                
  419.             }
  420.             else if(VerticesInsideZRange == 2)
  421.             {
  422.                
  423.                 // NOTE(shvayko): The  case where two interior vertex.
  424.                 // That case will produce 2 triangles
  425.                
  426.                 // NOTE(shvayko): TmpV0 - Interior vertex; TmpV1 - Interior vertex;
  427.                 // TmpV2 - Exterior vertex
  428.                
  429.                 v3 TmpV0,TmpV1,TmpV2;
  430.                 if(ClipCode[0] & CLIPCODE_Z_INSIDE)
  431.                 {
  432.                     TmpV0 = V0;
  433.                     if(ClipCode[1] & CLIPCODE_Z_INSIDE)
  434.                     {
  435.                         TmpV1 = V1;
  436.                         TmpV2 = V2;
  437.                     }
  438.                     else
  439.                     {
  440.                         TmpV1 = V2;
  441.                         TmpV2 = V1;
  442.                     }
  443.                 }
  444.                 else if(ClipCode[1] & CLIPCODE_Z_INSIDE)
  445.                 {
  446.                     TmpV0 = V1;
  447.                     TmpV1 = V2;
  448.                     TmpV2 = V0;
  449.                 }
  450.                
  451.                 // NOTE(shvayko): Solve for t when z component is equal to near z
  452.                
  453.                 // NOTE(shvayko): first created new vertex
  454.                
  455.                 // NOTE(shvayko): 1.0f is near plane Z
  456.                 f32 t = 1.0f-TmpV2.z / (TmpV0.z - TmpV2.z);
  457.                
  458.                 f32 X0i = TmpV2.x + (TmpV0.x - TmpV2.x)*t;
  459.                 f32 Y0i = TmpV2.y + (TmpV0.y - TmpV2.y)*t;
  460.                 f32 Z0i = TmpV2.z + (TmpV0.z - TmpV2.z)*t;
  461.                
  462.                 // NOTE(shvayko): second created new vertex
  463.                
  464.                 f32 t1 = 1.0f-TmpV2.z / (TmpV1.z - TmpV2.z);
  465.                
  466.                 f32 X1i = TmpV2.x + (TmpV1.x - TmpV2.x)*t1;
  467.                 f32 Y1i = TmpV2.y + (TmpV1.y - TmpV2.y)*t1;
  468.                 f32 Z1i = TmpV2.z + (TmpV1.z - TmpV2.z)*t1;
  469.                
  470.                 // NOTE(shvayko): Split into 2 triangles
  471.                
  472.                 AddTriangle(TmpV0,v3f(X0i,Y0i,1.1f),TmpV1,Triangle->Color);
  473.                 AddTriangle(TmpV0,TmpV1,v3f(X1i,Y1i,1.1f),Triangle->Color);
  474.             }
  475.             else
  476.             {
  477.                 assert(!"lol");
  478.             }
  479.         }
  480.         else
  481.         {
  482.             // NOTE(shvayko): All vertices is in Z range. Process without any clipping
  483.            
  484.             // NOTE(shvayko): Pespective divide. (Transforming from Clip Space into NDC space)
  485.            
  486.             v3 NdcV0,NdcV1,NdcV2;
  487.             TransformHomogeneousToNDC(ClipV0,ClipV1,ClipV2,&NdcV0,&NdcV1,&NdcV2);
  488.            
  489.             // NOTE(shvayko):Viewport tranformation(Transforming from NDC space(-1.0f - 1.0f))
  490.             // to screen space(0 - Width, 0 - Height)
  491.            
  492.             v3 WinPV0,WinPV1,WinPV2;
  493.             Viewport(NdcV0,NdcV1,NdcV2,&WinPV0,&WinPV1,&WinPV2,ClipV0.z,ClipV1.z,ClipV2.z);
  494.            
  495.             // NOTE(shvayko): Rasterization Stage
  496.             DrawTriangle(Backbuffer,WinPV0,WinPV1,WinPV2, Triangle->Color);
  497.         }
  498.     }
  499. }
  500.  
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!