Implementar figura TORUS (toroide/donut 3D) - Tecla R

- Nueva clase TorusShape con ecuaciones paramétricas
- Distribución uniforme en anillos y puntos por anillo
- Rotación triple simultánea (X, Y, Z)
- Radios: major=0.25, minor=0.12 (proporción altura)
- Compatible con física spring-damper y z-sorting
- Escalable con Numpad +/-

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Co-Authored-By: Claude <noreply@anthropic.com>

source/defines.h

@@ -114,6 +114,13 @@ constexpr float WAVE_GRID_FREQUENCY = 3.0f;        // Frecuencia de ondas (ciclo
 constexpr float WAVE_GRID_PHASE_SPEED = 2.0f;      // Velocidad de animación de ondas (rad/s)
 constexpr float WAVE_GRID_ROTATION_SPEED_Y = 0.4f; // Velocidad rotación eje Y (rad/s)
 
+// Configuración de Torus (toroide/donut 3D)
+constexpr float TORUS_MAJOR_RADIUS_FACTOR = 0.25f; // Radio mayor R (centro torus a centro tubo)
+constexpr float TORUS_MINOR_RADIUS_FACTOR = 0.12f; // Radio menor r (grosor del tubo)
+constexpr float TORUS_ROTATION_SPEED_X = 0.6f;     // Velocidad rotación eje X (rad/s)
+constexpr float TORUS_ROTATION_SPEED_Y = 0.9f;     // Velocidad rotación eje Y (rad/s)
+constexpr float TORUS_ROTATION_SPEED_Z = 0.3f;     // Velocidad rotación eje Z (rad/s)
+
 // Control manual de escala de figuras 3D (Numpad +/-)
 constexpr float SHAPE_SCALE_MIN = 0.3f;            // Escala mínima (30%)
 constexpr float SHAPE_SCALE_MAX = 3.0f;            // Escala máxima (300%)

source/engine.cpp

@@ -27,6 +27,7 @@
 #include "shapes/cube_shape.h"       // for CubeShape
 #include "shapes/helix_shape.h"      // for HelixShape
 #include "shapes/wave_grid_shape.h"  // for WaveGridShape
+#include "shapes/torus_shape.h"      // for TorusShape
 
 // Función auxiliar para obtener la ruta del directorio del ejecutable
 std::string getExecutableDirectory() {
@@ -1073,6 +1074,9 @@ void Engine::activateShape(ShapeType type) {
         case ShapeType::HELIX:
             active_shape_ = std::make_unique<HelixShape>();
             break;
+        case ShapeType::TORUS:
+            active_shape_ = std::make_unique<TorusShape>();
+            break;
         case ShapeType::WAVE_GRID:
             active_shape_ = std::make_unique<WaveGridShape>();
             break;

source/shapes/torus_shape.cpp

@@ -0,0 +1,96 @@
+#include "torus_shape.h"
+#include "../defines.h"
+#include <cmath>
+
+void TorusShape::generatePoints(int num_points, float screen_width, float screen_height) {
+    num_points_ = num_points;
+    major_radius_ = screen_height * TORUS_MAJOR_RADIUS_FACTOR;
+    minor_radius_ = screen_height * TORUS_MINOR_RADIUS_FACTOR;
+    // Las posiciones 3D se calculan en getPoint3D() usando ecuaciones paramétricas del torus
+}
+
+void TorusShape::update(float delta_time, float screen_width, float screen_height) {
+    // Recalcular radios por si cambió resolución (F4)
+    major_radius_ = screen_height * TORUS_MAJOR_RADIUS_FACTOR;
+    minor_radius_ = screen_height * TORUS_MINOR_RADIUS_FACTOR;
+
+    // Actualizar ángulos de rotación (triple rotación XYZ)
+    angle_x_ += TORUS_ROTATION_SPEED_X * delta_time;
+    angle_y_ += TORUS_ROTATION_SPEED_Y * delta_time;
+    angle_z_ += TORUS_ROTATION_SPEED_Z * delta_time;
+}
+
+void TorusShape::getPoint3D(int index, float& x, float& y, float& z) const {
+    // Distribuir puntos uniformemente en la superficie del torus
+    // Usamos distribución aproximadamente uniforme basada en área
+
+    // Calcular número aproximado de anillos y puntos por anillo
+    int num_rings = static_cast<int>(sqrtf(static_cast<float>(num_points_) * 0.5f));
+    if (num_rings < 2) num_rings = 2;
+
+    int points_per_ring = num_points_ / num_rings;
+    if (points_per_ring < 3) points_per_ring = 3;
+
+    // Obtener parámetros u y v del índice
+    int ring = index / points_per_ring;
+    int point_in_ring = index % points_per_ring;
+
+    // Si nos pasamos del número de anillos, usar el último
+    if (ring >= num_rings) {
+        ring = num_rings - 1;
+        point_in_ring = index - (ring * points_per_ring);
+        if (point_in_ring >= points_per_ring) {
+            point_in_ring = points_per_ring - 1;
+        }
+    }
+
+    // Parámetros u y v normalizados [0, 2π]
+    float u = (static_cast<float>(ring) / static_cast<float>(num_rings)) * 2.0f * PI;
+    float v = (static_cast<float>(point_in_ring) / static_cast<float>(points_per_ring)) * 2.0f * PI;
+
+    // Ecuaciones paramétricas del torus
+    // x = (R + r*cos(v)) * cos(u)
+    // y = (R + r*cos(v)) * sin(u)
+    // z = r * sin(v)
+    float cos_v = cosf(v);
+    float sin_v = sinf(v);
+    float cos_u = cosf(u);
+    float sin_u = sinf(u);
+
+    float radius_at_v = major_radius_ + minor_radius_ * cos_v;
+
+    float x_base = radius_at_v * cos_u;
+    float y_base = radius_at_v * sin_u;
+    float z_base = minor_radius_ * sin_v;
+
+    // Aplicar rotación en eje X
+    float cos_x = cosf(angle_x_);
+    float sin_x = sinf(angle_x_);
+    float y_rot_x = y_base * cos_x - z_base * sin_x;
+    float z_rot_x = y_base * sin_x + z_base * cos_x;
+
+    // Aplicar rotación en eje Y
+    float cos_y = cosf(angle_y_);
+    float sin_y = sinf(angle_y_);
+    float x_rot_y = x_base * cos_y - z_rot_x * sin_y;
+    float z_rot_y = x_base * sin_y + z_rot_x * cos_y;
+
+    // Aplicar rotación en eje Z
+    float cos_z = cosf(angle_z_);
+    float sin_z = sinf(angle_z_);
+    float x_final = x_rot_y * cos_z - y_rot_x * sin_z;
+    float y_final = x_rot_y * sin_z + y_rot_x * cos_z;
+
+    // Retornar coordenadas finales rotadas
+    x = x_final;
+    y = y_final;
+    z = z_rot_y;
+}
+
+float TorusShape::getScaleFactor(float screen_height) const {
+    // Factor de escala para física: proporcional al radio mayor
+    // Radio mayor base = 60px (0.25 * 240px en resolución 320x240)
+    const float BASE_RADIUS = 60.0f;
+    float current_radius = screen_height * TORUS_MAJOR_RADIUS_FACTOR;
+    return current_radius / BASE_RADIUS;
+}

source/shapes/torus_shape.h

@@ -0,0 +1,23 @@
+#pragma once
+
+#include "shape.h"
+
+// Figura: Torus/Toroide 3D (donut/rosquilla)
+// Comportamiento: Superficie toroidal con rotación triple (X, Y, Z)
+// Ecuaciones: x = (R + r*cos(v))*cos(u), y = (R + r*cos(v))*sin(u), z = r*sin(v)
+class TorusShape : public Shape {
+private:
+    float angle_x_ = 0.0f;           // Ángulo de rotación en eje X (rad)
+    float angle_y_ = 0.0f;           // Ángulo de rotación en eje Y (rad)
+    float angle_z_ = 0.0f;           // Ángulo de rotación en eje Z (rad)
+    float major_radius_ = 0.0f;      // Radio mayor R (del centro al tubo)
+    float minor_radius_ = 0.0f;      // Radio menor r (grosor del tubo)
+    int num_points_ = 0;             // Cantidad de puntos generados
+
+public:
+    void generatePoints(int num_points, float screen_width, float screen_height) override;
+    void update(float delta_time, float screen_width, float screen_height) override;
+    void getPoint3D(int index, float& x, float& y, float& z) const override;
+    const char* getName() const override { return "TORUS"; }
+    float getScaleFactor(float screen_height) const override;
+};