Tinyray-VRMLCode

Tinyray-VRMLCode
VRMLCode erzeugt aus einem Tinyray-Programm ein VRML97-Programm.

VRML Über VRML

Zielvorstellung

Ein Tinyray-Quellprogramm soll in ein VRML97-Programm übersetzt werden.

Implementierung Implementierung der VRMLCode-Klasse

Die Java-Klasse VRMLCode ist hier als Visitor realisiert.

VRMLCode.java


package tinyray.language;



import java.util.Iterator;



public class VRMLCode implements Visitor<String, String> {



    // Der Zeilenumbruch des zugrundeliegenden Systems.

    private final static String nl() {

        return System.getProperty("line.separator");

    }



    // Die Einrückung.

    private final static String INDENT = "\t";



    // Die globalen Parameter.

    private Defaults defaults;



    public VRMLCode() {

        // Setzt globale Parameter

        this.defaults = new Defaults();

        // color = [0.5, 0.5, 0.5]

        this.defaults.parameters.visitables.add(new Vector(0.5, 0.5, 0.5));

        // ambient = [0.1, 0.1, 0.1]

        this.defaults.parameters.visitables.add(new Vector(0.1, 0.1, 0.1));

        // specular = 0.5

        this.defaults.parameters.visitables.add(new Real(0.5));

        // shininess = 1000.0

        this.defaults.parameters.visitables.add(new Real(1000.0));

        // mirror = 0.4

        this.defaults.parameters.visitables.add(new Real(0.4));

    }



    @Override

    public String visit(Tinyray tinyray, String indent) {



        StringBuilder result = new StringBuilder();



        result.append(indent);

        result.append("#VRML V2.0 utf8");

        result.append(nl());

        result.append(nl()).append(indent);

        result.append("# Automatisch generierter VRML-Code.");

        result.append(nl()).append(indent);

        result.append("# Herkunft: Tinyray (http://www.stefan-baur.de)");

        result.append(nl());



        // Camera

        result.append(nl());

        result.append(tinyray.camera.accept(this, indent));



        // Background

        result.append(nl());

        result.append(tinyray.background.accept(this, indent));



        // Fog

        if (tinyray.fog.density.value > 0.0) {

            result.append(nl());

            result.append(tinyray.fog.accept(this, indent));

        }



        // Ambience (global)

        result.append(nl());

        result.append(tinyray.ambience.accept(this, indent));



        // Suns

        Iterator<Sun> suns = tinyray.suns.iterator();

        while (suns.hasNext()) {

            result.append(nl());

            result.append(suns.next().accept(this, indent));

        }



        // Geos

        Iterator<Visitable> visitables = tinyray.visitables.iterator();

        while (visitables.hasNext()) {

            result.append(nl());

            result.append(visitables.next().accept(this, indent));

        }



        // PrettyPrint

        result.append(nl()).append(nl()).append(indent);

        result.append("# Quelle: Tinyray-Code");

        result.append(nl()).append(indent);

        result.append('#');

        result.append(nl());

        result.append(tinyray.accept(new PrettyPrint(), indent + "# "));

        result.append(nl());



        return result.toString();

    }



    @Override

    public String visit(Camera camera, String indent) {



        StringBuilder result = new StringBuilder();



        result.append(indent);

        result.append("Viewpoint {");



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("fieldOfView ");

        result.append(30.0 * Math.PI / 180.0);



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("position ");

        result.append(camera.location.accept(this, ""));



        // (location, lookat, up) -> (direction, rotation) = orientation



        Vector a = Vector.norm(Vector.sub(camera.lookAt, camera.location));

        Vector b = new Vector(a.y.value, -a.x.value, 0.0);

        Vector c = new Vector(0.0, 1.0, 0.0);

        double d = 1.0;

        if (!Vector.isTiny(b)) {

            double e = 0.5 * Math.acos(Math.max(-1.0, Math.min(1.0, -a.z.value)));

            c = Vector.mult(Math.sin(e), Vector.norm(b));

            d = Math.cos(e);

        }

        Vector f = new Vector(0.0, 1.0, 0.0);

        Vector g = Vector.add(Vector.mult(d, f), Vector.cross(c, f));

        Vector h = Vector.anti(c);

        Vector i = Vector.add(Vector.mult(-Vector.dot(c, f), h),

                Vector.add(Vector.mult(d, g), Vector.cross(g, h)));

        Vector j = Vector.norm(camera.up);

        Vector k = Vector.norm(Vector.sub(j, Vector.mult(Vector.dot(j, a), a)));

        Vector l = Vector.cross(i, k);

        if (Vector.isTiny(l)) l = new Vector(0.0, -k.z.value, k.y.value);

        if (Vector.isTiny(l)) l = new Vector(k.z.value, 0.0, -k.x.value);

        double m = 0.5 * Math.acos(Math.max(-1.0, Math.min(1.0, Vector.dot(i, k))));

        Vector n = Vector.mult(Math.sin(m), Vector.norm(l));

        double o = Math.cos(m);

        Vector p = Vector.add(Vector.mult(o, c),

                Vector.add(Vector.mult(d, n), Vector.cross(n, c)));

        double q = Math.acos(o * d - Vector.dot(n, c));

        double r = Math.sin(q);



        // direction, rotation

        Vector direction = (r != 0.0) ? Vector.mult(1.0 / r, p) : f;

        double rotation = 2.0 * q;



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("orientation");

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(direction.x.accept(this, ""));

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(direction.y.accept(this, ""));

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(direction.z.accept(this, ""));

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(rotation);



        result.append(nl()).append(indent);

        result.append("}");



        return result.toString();

    }



    @Override

    public String visit(Background background, String indent) {



        StringBuilder result = new StringBuilder();



        result.append(indent);

        result.append("Background { skyColor ");

        result.append(background.color.accept(this, ""));

        result.append(" }");



        return result.toString();

    }



    @Override

    public String visit(Ambience ambience, String indent) {



        return indent + "# global ambience is ignored";

    }



    @Override

    public String visit(Fog fog, String indent) {



        StringBuilder result = new StringBuilder();



        result.append(indent);

        result.append("Fog {");



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("color ");

        result.append(fog.color.accept(this, ""));



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("fogType \"LINEAR\"");



        if (fog.density.value != 0.0) {

            result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

            result.append("visibilityRange ");

            result.append(2.0 / fog.density.value);

        }



        result.append(nl()).append(indent);

        result.append('}');



        return result.toString();

    }



    @Override

    public String visit(Sun sun, String indent) {



        StringBuilder result = new StringBuilder();



        result.append(indent);

        result.append("DirectionalLight {");



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("color ");

        result.append(sun.color.accept(this, ""));



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("intensity 0.75");



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("direction ");

        result.append(Vector.anti(sun.direction).accept(this, ""));



        result.append(nl()).append(indent);

        result.append('}');



        return result.toString();

    }



    @Override

    public String visit(Bounding bounding, String indent) {



        StringBuilder result = new StringBuilder();



        Iterator<Visitable> visitables = bounding.visitables.iterator();

        while (visitables.hasNext()) {

            result.append(nl());

            result.append(visitables.next().accept(this, indent));

        }



        return result.toString();

    }



    @Override

    public String visit(Triangle triangle, String indent) {



        StringBuilder result = new StringBuilder();



        result.append(indent);

        result.append("Shape {");



        result.append(nl());

        result.append(triangle.parameters.accept(this, indent + INDENT));



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("geometry IndexedFaceSet {");

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append("solid FALSE");

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append("coord Coordinate {");

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(INDENT);

        result.append("point [");

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(triangle.x.accept(this, ""));

        result.append(", # 0");

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(triangle.y.accept(this, ""));

        result.append(", # 1");

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(triangle.z.accept(this, ""));

        result.append(" # 2");

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append(INDENT);

        result.append(']');

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append('}');

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append("coordIndex [ 0, 1, 2, 0, -1 ]");

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append('}');



        result.append(nl()).append(indent);

        result.append('}');



        return result.toString();

    }



    @Override

    public String visit(Sphere sphere, String indent) {



        StringBuilder result = new StringBuilder();



        result.append(indent);

        result.append("Transform {");



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("translation ");

        result.append(sphere.center.accept(this, ""));



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("children Shape {");



        result.append(nl());

        result.append(sphere.parameters.accept(this, indent + INDENT + INDENT));



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

        result.append("geometry Sphere { radius ");

        result.append(sphere.radius.accept(this, ""));

        result.append(" }");



        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append('}');



        result.append(nl()).append(indent);

        result.append('}');



        return result.toString();

    }



    @Override

    public String visit(Plane plane, String indent) {



        Vector c = Vector.mult(1.0 / 3.0,

                Vector.add(plane.x, Vector.add(plane.y, plane.z)));



        Vector rx = Vector.mult(10000.0, Vector.sub(plane.x, c));

        Vector ry = Vector.mult(10000.0, Vector.sub(plane.y, c));

        Vector rz = Vector.mult(10000.0, Vector.sub(plane.z, c));



        Triangle triangle = new Triangle();

        triangle.x = Vector.add(c, rx);

        triangle.y = Vector.add(c, ry);

        triangle.z = Vector.add(c, rz);



        return triangle.accept(this, indent);

    }



    @Override

    public String visit(Defaults defaults, String indent) {



        int globalDefaultsSize = this.defaults.parameters.visitables.size();

        int size = defaults.parameters.visitables.size();



        for (int i = 0; i < Math.min(globalDefaultsSize, size); i++) {

            Visitable v = defaults.parameters.visitables.get(i);

            this.defaults.parameters.visitables.set(i, v);

        }



        return "";

    }



    @Override

    public String visit(Parameters parameters, String indent) {



        StringBuilder result = new StringBuilder();



        int globalDefaultsSize = this.defaults.parameters.visitables.size();

        int parametersSize = parameters.visitables.size();

        // Paramter auf Default setzen

        Parameters params = new Parameters();

        for (int i = 0; i < globalDefaultsSize; i++) {

            Visitable v = this.defaults.parameters.visitables.get(i);

            params.visitables.add(v);

        }

        // Default-Paramter mit parameters überschreiben

        for (int i = 0; i < Math.min(globalDefaultsSize, parametersSize); i++) {

            Visitable v = parameters.visitables.get(i);

            params.visitables.set(i, v);

        }

        int size = params.visitables.size();



        result.append(indent);

        result.append("appearance Appearance { ");

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append("material Material {");

        if (0 < size) {

            result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

            result.append("diffuseColor ");

            result.append(params.visitables.get(0).accept(this, ""));

        }

        if (1 < size) {

            result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

            result.append("emissiveColor ");

            result.append(params.visitables.get(1).accept(this, ""));

        }

        if (2 < size) {

            result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

            result.append("specularColor ");

            result.append(params.visitables.get(2).accept(this, ""));

            result.append(params.visitables.get(2).accept(this, " "));

            result.append(params.visitables.get(2).accept(this, " "));

        }

        if (3 < size) {

            result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

            result.append("shininess ");

            result.append(params.visitables.get(3).accept(this, ""));

        }

        if (4 < size) {

            result.append(nl()).append(indent).append(INDENT).append(INDENT);

            result.append("# mirror/reflection is not supported by VRML");

        }

        result.append(nl()).append(indent).append(INDENT);

        result.append('}');

        result.append(nl()).append(indent);

        result.append('}');



        return result.toString();

    }



    @Override

    public String visit(Vector vector, String indent) {



        StringBuilder result = new StringBuilder();



        result.append(vector.x.accept(this, indent));

        result.append(vector.y.accept(this, " "));

        result.append(vector.z.accept(this, " "));



        return result.toString();

    }



    @Override

    public String visit(Real real, String indent) {



        return indent + real.value;

    }

}

⇑ VRMLCode.java ⇑

Anwendung Anwendung der VRMLCode-Klasse

Folgende Anwendung nutzt die Klasse VRMLCode und wandelt ein gegebenes Tinyray-Programm in ein VRML-Programm um.

UseVRMLCode.java


package tinyray;



import java.io.FileInputStream;

import java.io.FileNotFoundException;



import tinyray.frontend.ParseException;

import tinyray.frontend.Parser;

import tinyray.frontend.Scanner;

import tinyray.language.LanguageKit;

import tinyray.language.Tinyray;

import tinyray.language.VRMLCode;

import tinyray.language.Visitable;



/**

 * Die Klasse UseVRMLCode generiert aus einem Tinyray-Code

 * einen entsprechenden VRML-Code

 * (siehe http://www.web3d.org/x3d/specifications/#vrml97).

 */

public class UseVRMLCode {



    /**

     * Das Hauptprogramm, welches aus einem Tinyray-Code einen entsprechenden

     * VRML-Code generiert.

     * Das Ergebnis wird auf der Konsole ausgegeben (System.out).

     * @param arguments Die Aufrufargumente.

     *        Das erste Argument gibt den Dateinamen der Tinyray-Datei an.

     *        Ist das erste Argument nicht gesetzt, erhält der Benutzer

     *        einen kurzen Hilfetext.

     */

    public static void main(String[] arguments) {



        // Mindestens ein Argument erforderlich: <Dateiname>

        if (arguments.length > 0) {



            try {

                // Der Scanner erhält den Tinyray-Code als Stream.

                Scanner scanner =

                    new Scanner(new FileInputStream(arguments[0]));



                // Der Parser erhält den Scanner und eine konkreten Fabrik

                // (hier LanguageKit).

                Parser<Visitable, Tinyray> parser =

                    new Parser<Visitable, Tinyray>(scanner, new LanguageKit());



                // Der Parse-Vorgang bringt einen Syntaxbaum hervor.

                // Die einzelnen Knoten des Syntaxbaumes werden automatisch

                // von der konkreten Fabrik "LanguageKit" erzeugt.

                Tinyray tinyray = parser.parse();



                // Der Syntaxbaum besteht aus besuchbaren Knoten (accept).

                // VRMLCode ist ein Besucher, der die Wurzel des

                // Syntaxbaums besucht und dabei einen entsprechenden

                // VRML-Code generiert.

                String vrmlcode = tinyray.accept(new VRMLCode(), "");



                // Ausgabe des generierten VRML-Codes.

                System.out.println(vrmlcode);



            } catch (ParseException e) {

                // Fehlermeldung, falls gegebener Tinyray-Code fehlerhaft.

                System.err.println(e.getMessage());

            } catch (FileNotFoundException e) {

                // Fehlermeldung, falls das erste Argument keine Datei benennt.

                System.err.println(e.getMessage());

            }



        } else {

            // Kurzhilfe, falls Aufruf ohne Argument.

            System.out.println(usage());

        }

    }



    /**

     * Erläuterung zum korrekten Aufruf (Kurzhilfe).

     * @return Die Kurzhilfe als Zeichenkette.

     */

    public static String usage() {

        String result = "";

        result += "java tinyray/UseVRMLCode <TinyrayDatei>\r\n";

        result += "\r\nBeispiele:\r\n";

        result += " java tinyray/UseVRMLCode MyScene.tinyray\r\n";

        result += " java tinyray/UseVRMLCode Test01.txt\r\n";

        result += "\r\nHinweis:\r\n";

        result += " Mindestens JRE (java-1.6.0) erforderlich.\r\n";

        return result;

    }

}

⇑ UseVRMLCode.java ⇑

Ein Programmaufruf ohne Aufrufparameter zeigt dem Aufrufenden die Programmkurzhilfe (usage).

java UseVRMLCode


java tinyray/UseVRMLCode <TinyrayDatei>



Beispiele:

 java tinyray/UseVRMLCode MyScene.tinyray

 java tinyray/UseVRMLCode Test01.txt



Hinweis:

 Mindestens JRE (java-1.6.0) erforderlich.

⇑ java UseVRMLCode ⇑

Startseite Sitemap Downloads Hilfe Impressum Pflichtenheft