1

Необходимо на стороне сервера генерировать изображения с игральными костями, "выпавшими" рандомно (угол поворота, угол проекции, значения на гранях -- все случайное).

Рассчитывать координаты точек в проекции я, к сожалению, не умею, реализовать самостоятельно с нуля не выходит, поэтому ищу либы, которые подобное делать умеют.

Очень хотелось бы реализовать на PHP, но рассматриваю все варианты.

Пока найдено лишь одно решение: http://www.fmwconcepts.com/imagemagick/3Dbox/ -- но хочется альтернатив.

Буду признателен за любые подсказки и наводки.

3
  • Интересная задача. Из старого пыльного сундука: phpclasses.org/package/…. Вам текстуры нужно накладывать или просто нарисовать окружности? 20 мая 2021 в 11:17
  • Натянуть картинки на грани нужно, да. Вашу ссылку находил тоже, да, но там код 10-летней давности. Хотелось бы более свежих решений :)
    – Roman D
    20 мая 2021 в 14:17
  • Все же не могу не спросить. Почему предпочтительнее PHP? Есть замечательная библиотека Three.js 20 мая 2021 в 19:18

1 ответ 1

3

Все же не смог устоять перед этой задачей. Делюсь свои решением.

Класс сцены

define('M_2PI', 2 * M_PI);

class Scene
{
    public $ambient = 0; // фоновый свет
    public $vlight = [0,0,1]; // направление света

    public $rproj = 0.15; // Коэффициент перспективы
    
    private $cx = 0; // Смещение области просмотра
    private $cy = 0;
    
    private $cubes = []; // Кубики

    public function Scene($width, $height)
    {
        $this->cx = $width / 2;
        $this->cy = $height / 2;
    }
    
    // Конвейер
    public function RenderPoints(& $points, $tx, $ty, $tz, $ax, $ay, $az, $scale)
    {
        for($i = 0; $i < sizeof($points); $i++)
        {
            // Вращение-извращение
            $points[$i] = rotx($points[$i], $ax);
            $points[$i] = roty($points[$i], $ay);
            $points[$i] = rotz($points[$i], $az);

            // Смещение
            $points[$i][0] += $tx;
            $points[$i][1] += $ty;
            $points[$i][2] += $tz;

            // Камеру по удобнее поставим
            $points[$i] = rotx($points[$i], M_PI/4);
            $points[$i][2] += 2;
                
            // Одноточечная перспективная проекция
            $z = $points[$i][2];
            $points[$i][0] /= $this->rproj * $z + 1;
            $points[$i][1] /= $this->rproj * $z + 1;

            // Масштабирование
            $points[$i][0] *= $scale;
            $points[$i][1] *= $scale;
            $points[$i][2] *= $scale;

            // Смещение области просмотра
            $points[$i][0] += $this->cx;
            $points[$i][1] += $this->cy;
        }
    }
    
    private function DrawCube($gd, $cube)
    {
        $points =& $cube->points;
        $faces =& $cube->faces;
        $normals =& $cube->normals;
        $color =& $cube->color;
        
        for($i = 0; $i < sizeof($faces); $i++)
        {
            // Тест глубины
            if($normals[$i][2] > 0) continue;
            
            $face = $faces[$i];
            
            // Освещение грани по нормали
            $diffuse = max(-dotproduct($normals[$i], $this->vlight), 0);
            $ck = $this->ambient + $diffuse;
            
            $c = rgb(lim255($ck * $color[0]), lim255($ck * $color[1]), lim255($ck * $color[2]));
            
            $p1 = $points[$face[0]];
            $p2 = $points[$face[1]];
            $p3 = $points[$face[2]];
            $p4 = $points[$face[3]];

            $poly = [$p1[0],$p1[1],$p2[0],$p2[1],$p3[0],$p3[1],$p4[0],$p4[1]];
            imagefilledpolygon($gd, $poly, 4, $c);
            
            // Граница
            if($cube->drawedges)
            {
                imagepolygon($gd, $poly, 4, $cube->color_edg);
                imagepolygon($gd, $poly, 4, $cube->color_edg); // так задумано
            }
            else imagepolygon($gd, $poly, 4, $c); // antialias
            
            // Точки
            foreach($cube->facedots[$i] as &$dots)
            {
                $poly = poly2gd($dots);
                imagefilledpolygon($gd, $poly, sizeof($dots), $cube->dotcolor);
                imagepolygon($gd, $poly, sizeof($dots), $cube->dotcolor);
            }
        }
    }
    
    public function Add($cube)
    {
        $this->cubes[] = $cube;
    }

    public function Render()
    {
        normalize($this->vlight);
        
        foreach($this->cubes as $cube)
        {
            $this->RenderPoints($cube->points,
                $cube->x, $cube->y, $cube->z,
                $cube->ax, $cube->ay, $cube->az,
                $cube->scale);
            
            foreach($cube->facedots as &$dotset)
                foreach($dotset as &$dots)
                    $this->RenderPoints($dots,
                        $cube->x, $cube->y, $cube->z,
                        $cube->ax, $cube->ay, $cube->az,
                        $cube->scale);
            
            $cube->CalculateNormals();
        }
    }

    public function Draw($gd)
    {
        foreach($this->cubes as $cube)
            $this->DrawCube($gd, $cube);
    }
}

Класс, описывающий структуру игрового кубика

class GameCube3D
{
    public $points = [
        [-1, 1, -1], [1, 1, -1], [1,-1,-1], [-1,-1,-1],
        [-1,1,1], [1,1,1], [1,-1,1], [-1,-1,1]
    ];

    public $faces = [[0,1,2,3],[1,5,6,2],[5,4,7,6],[4,0,3,7],[4,5,1,0],[3,2,6,7]];
    public $normals = [[0,0,-1],[1,0,0],[0,0,1],[-1,0,0],[0,1,0],[0,-1,0]];

    public $scale = 80; // масштаб

    // углы поворота и координаты
    public $ax = 0, $ay = 0, $az = 0;
    public $x = 0, $y = 0, $z = 0;

    public $color = [255, 255, 255];
    public $color_edge = 0x111111;

    public $drawedges = false;

    public $dotres = 48; // разрешение точки
    public $dotsize = 0.2; // размер точки
    public $facedots = []; // точки для всех граней
    public $dotcolor = 0x000000;

    public function GameCube3d($x, $y, $z, $ax, $ay, $az, $color)
    {
        $this->x = $x;
        $this->y = $y;
        $this->z = $z;
        $this->ax = $ax;
        $this->ay = $ay;
        $this->az = $az;
        
        $this->GenerateDots();
    }

    // Схема расположения точек на кубике
    public function GenerateDots()
    {
        $s = $this->dotsize;
        
        $this->facedots = [
            [
                $this->Dot(0,0,$s),
                $this->Dot(0.5,0.5,$s),
                $this->Dot(0.5,-0.5,$s),
                $this->Dot(-0.5,-0.5,$s),
                $this->Dot(-0.5,0.5,$s),
            ],
            [
                $this->Dot(-0.5,-0.5,$s,2,1),
                $this->Dot(0.5,-0.5,$s,2,1),
                $this->Dot(-0.5,0.5,$s,2,1),
                $this->Dot(0.5,0.5,$s,2,1),
            ],
            [
                $this->Dot(0.4,-0.4,$s,0,1),
                $this->Dot(-0.4,0.4,$s,0,1),
            ],
            [
                $this->Dot(-0.5,0.5,$s,2),
                $this->Dot(0,0,$s,2),
                $this->Dot(0.5,-0.5,$s,2),
            ],
            [
                $this->Dot(-0.5,0.5,$s, 1,1),
                $this->Dot(0,0.5,$s, 1,1),
                $this->Dot(0.5,0.5,$s, 1,1),
                $this->Dot(-0.5,-0.5,$s, 1,1),
                $this->Dot(0,-0.5,$s, 1,1),
                $this->Dot(0.5,-0.5,$s, 1,1),
            ],
            [
                $this->Dot(0,0,$s, 1),
            ],
        ];
    }

    // Расчет нормалей
    public function CalculateNormals()
    {
        for($i = 0; $i < sizeof($this->faces); $i++)
        {
            $f = $this->faces[$i];
            
            $this->normals[$i] = cross_product3p(
                $this->points[$f[0]],
                $this->points[$f[1]],
                $this->points[$f[2]]
            );
            
            normalize($this->normals[$i]);
        }
    }

    // Получаем точку на кубе в нужной плоскости
    public function Dot($x, $y, $r, $f=0, $d = -1)
    {
        $poly = [];
        
        $da = M_2PI / $this->dotres;
        for($a = 0; $a < M_2PI; $a += $da)
        {
            $u = $x + $r * sin($a);
            $v = $y + $r * cos($a);
            
            switch($f)
            {
                case 0: $poly[] = [$u, $v, $d]; break; //XY
                case 1: $poly[] = [$u, $d, $v]; break; //XZ
                case 2: $poly[] = [$d, $v, $u]; //ZY
            }
        }
        return $poly;
    }
}

Вспомогательные функции

function rotx($v, $a)
{
    $n[0] = $v[0];
    $n[1] = $v[1] * cos($a) - $v[2] * sin($a);
    $n[2] = $v[1] * sin($a) + $v[2] * cos($a);

    return $n;
}

function roty($v, $a)
{
    $n[0] = $v[0] * cos($a) - $v[2] * sin($a);
    $n[1] = $v[1];
    $n[2] = $v[0] * sin($a) + $v[2] * cos($a);
    
    return $n;
}

function rotz($v, $a)
{
    $n[0] = $v[0] * cos($a) - $v[1] * sin($a);
    $n[1] = $v[0] * sin($a) + $v[1] * cos($a);
    $n[2] = $v[2];
    
    return $n;
}

function rgb($r,$g,$b)
{
    return $r<<16 | $g<<8 | $b;
}

function cross_product3p($p1, $p2, $p3)
{
    $v1 = [$p2[0] - $p1[0], $p2[1] - $p1[1], $p2[2] - $p1[2]];
    $v2 = [$p3[0] - $p2[0], $p3[1] - $p2[1], $p3[2] - $p2[2]];
    
    return [$v1[1] * $v2[2] - $v2[1] * $v1[2],
            $v1[2] * $v2[0] - $v2[2] * $v1[0],
            $v1[0] * $v2[1] - $v2[0] * $v1[1]];
}

function dotproduct($v1, $v2)
{
    return $v1[0]*$v2[0] + $v1[1]*$v2[1] + $v1[2]*$v2[2];
}

function normalize(& $v)
{
    $mag = sqrt($v[0]*$v[0] + $v[1]*$v[1] + $v[2]*$v[2]);
    $v[0] /= $mag;
    $v[1] /= $mag;
    $v[2] /= $mag;
}

function poly2gd($poly)
{
    $newpoly = [];
    foreach($poly as $p) array_push($newpoly, $p[0], $p[1]);
    return $newpoly;
}

function lim255($v) { return $v > 255 ? 255 : $v; };

Использование

include('inc/gamecube3d.php');

header("Content-Type: image/png");

$width = 800;
$height = 600;

$color_bkg = 0x1b183b;

$scene = new Scene($width, $height);
$scene->ambient = 0.3;
$scene->vlight = [-1,1,2];
$scene->rproj = 0.05;

$cube1 = new GameCube3D(-2, 0, 1, 0, -1.9, 0, [255,255,255]);
$cube2 = new GameCube3D(1.7, 0, -1, M_PI/2, 0.8, 0, [255,255,255]);
$scene->Add($cube1);
$scene->Add($cube2);
$scene->Render();

$gd = imagecreatetruecolor($width, $height);
imageantialias($gd, true);
imagefilledrectangle($gd, 0, 0, $width, $height, $color_bkg);//$bk);

$scene->Draw($gd);

imagepng($gd);
imagedestroy($gd);

Результат

Кубики

Замечания

  1. Это решение "заточено" под вывод кубиков, хотя можно развить и дальше.
  2. Реализован упрощенный тест глубины для вывода только видимых граней, который применим только к кубам. При пересечении нескольких кубов победит сильнейший.
  3. Решение не использует сторонних библиотек, матриц и векторных классов.
  4. Простая модель освещения с направленным светом.
  5. Я схитрил, поэтому вместо наложения текстур я нарисовал точки на каждой грани. Правда есть идея как накладывать текстуры.
  6. Считаю, что рендеринг 3D-сцен на сервере неперспективное направление, WebGL и Three.js к моим рекомендациям.
1
  • Потрясающе! Спасибо.
    – Roman D
    3 июн 2021 в 10:13

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.