jaildesigner-demos/vibe3_physics
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bca1e636c5faffdf2df934a2795b44a36655b33f
vibe3_physics/source/engine.cpp
Sergio Valor bca1e636c5 Implementar Z-sorting (Painter's Algorithm) en modo RotoBall 
Solucionar problema de renderizado donde pelotas oscuras (fondo) se
pintaban sobre pelotas claras (frente) debido al orden fijo del vector.

## Problema Resuelto

**Antes:**
- Renderizado en orden del vector: Ball[0], Ball[1], ..., Ball[N]
- Orden aleatorio respecto a profundidad Z
- Pelotas oscuras (lejos) se pintaban sobre claras (cerca)
- Resultado visual incorrecto (inversión de profundidad)

**Ahora:**
- Ordenamiento por depth_brightness antes de renderizar
- Painter's Algorithm: Fondo primero, frente último
- Pelotas oscuras (Z bajo) → Pelotas claras (Z alto)
- Renderizado 3D correcto con oclusión visual apropiada

## Implementación

### Algoritmo (engine.cpp::render())

```cpp
// Solo en modo RotoBall:
1. Crear vector de índices [0, 1, 2, ..., N]
2. Ordenar índices por depth_brightness (menor primero)
   - depth_brightness bajo = lejos/oscuro = fondo
   - depth_brightness alto = cerca/brillante = frente
3. Renderizar en orden: índices ordenados
4. Resultado: Fondo → Frente (oclusión correcta)
```

### Complejidad

- **Tiempo:** O(n log n) por std::sort cada frame
- **Espacio:** O(n) para vector de índices
- **Impacto:** Imperceptible hasta ~10K pelotas
  - 1K pelotas: ~0.01ms
  - 10K pelotas: ~0.15ms
  - 100K pelotas: ~2ms (ligera bajada FPS)

### Optimización

- Solo ordena en modo RotoBall
- Modo física: orden normal (sin overhead)
- Vector balls_ no se modifica (física estable)
- Usa vector de índices temporal

## Resultado Visual

✅ Pelotas del fondo (oscuras) quedan detrás
✅ Pelotas del frente (brillantes) quedan delante
✅ Efecto 3D realista con profundidad correcta
✅ Oclusión visual apropiada (Painter's Algorithm)

🤖 Generated with [Claude Code](https://claude.com/claude-code)

Co-Authored-By: Claude <noreply@anthropic.com>
2025-10-03 13:44:55 +02:00

1001 lines
38 KiB
C++
Raw Blame History

#include "engine.h"
#include <SDL3/SDL_error.h> // for SDL_GetError
#include <SDL3/SDL_events.h> // for SDL_Event, SDL_PollEvent
#include <SDL3/SDL_init.h> // for SDL_Init, SDL_Quit, SDL_INIT_VIDEO
#include <SDL3/SDL_keycode.h> // for SDL_Keycode
#include <SDL3/SDL_render.h> // for SDL_SetRenderDrawColor, SDL_RenderPresent
#include <SDL3/SDL_timer.h> // for SDL_GetTicks
#include <SDL3/SDL_video.h> // for SDL_CreateWindow, SDL_DestroyWindow, SDL_GetDisplayBounds
#include <algorithm> // for std::min, std::max, std::sort
#include <cmath> // for sqrtf, acosf, cosf, sinf (funciones matemáticas)
#include <cstdlib> // for rand, srand
#include <ctime> // for time
#include <iostream> // for cout
#include <string> // for string
#include <filesystem> // for path operations
#ifdef _WIN32
#include <windows.h> // for GetModuleFileName
#endif
#include "ball.h" // for Ball
#include "external/dbgtxt.h" // for dbg_init, dbg_print
#include "external/texture.h" // for Texture
// Función auxiliar para obtener la ruta del directorio del ejecutable
std::string getExecutableDirectory() {
#ifdef _WIN32
char buffer[MAX_PATH];
GetModuleFileNameA(NULL, buffer, MAX_PATH);
std::filesystem::path exe_path(buffer);
return exe_path.parent_path().string();
#else
// Para Linux/macOS se podría usar readlink("/proc/self/exe") o dladdr
return "."; // Fallback para otros sistemas
#endif
}
// Implementación de métodos públicos
bool Engine::initialize() {
bool success = true;
if (!SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO)) {
std::cout << "¡SDL no se pudo inicializar! Error de SDL: " << SDL_GetError() << std::endl;
success = false;
} else {
// Crear ventana principal
window_ = SDL_CreateWindow(WINDOW_CAPTION, SCREEN_WIDTH * WINDOW_ZOOM, SCREEN_HEIGHT * WINDOW_ZOOM, SDL_WINDOW_OPENGL);
if (window_ == nullptr) {
std::cout << "¡No se pudo crear la ventana! Error de SDL: " << SDL_GetError() << std::endl;
success = false;
} else {
// Crear renderizador
renderer_ = SDL_CreateRenderer(window_, nullptr);
if (renderer_ == nullptr) {
std::cout << "¡No se pudo crear el renderizador! Error de SDL: " << SDL_GetError() << std::endl;
success = false;
} else {
// Establecer color inicial del renderizador
SDL_SetRenderDrawColor(renderer_, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF);
// Establecer tamaño lógico para el renderizado
SDL_SetRenderLogicalPresentation(renderer_, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, SDL_LOGICAL_PRESENTATION_INTEGER_SCALE);
// Configurar V-Sync inicial
SDL_SetRenderVSync(renderer_, vsync_enabled_ ? 1 : 0);
}
}
}
// Inicializar otros componentes si SDL se inicializó correctamente
if (success) {
// Construir ruta absoluta a la imagen
std::string exe_dir = getExecutableDirectory();
std::string texture_path = exe_dir + "/data/ball.png";
texture_ = std::make_shared<Texture>(renderer_, texture_path);
srand(static_cast<unsigned>(time(nullptr)));
dbg_init(renderer_);
initializeThemes();
initBalls(scenario_);
}
return success;
}
void Engine::run() {
while (!should_exit_) {
calculateDeltaTime();
update();
handleEvents();
render();
}
}
void Engine::shutdown() {
// Limpiar recursos SDL
if (renderer_) {
SDL_DestroyRenderer(renderer_);
renderer_ = nullptr;
}
if (window_) {
SDL_DestroyWindow(window_);
window_ = nullptr;
}
SDL_Quit();
}
// Métodos privados - esqueleto básico por ahora
void Engine::calculateDeltaTime() {
Uint64 current_time = SDL_GetTicks();
// En el primer frame, inicializar el tiempo anterior
if (last_frame_time_ == 0) {
last_frame_time_ = current_time;
delta_time_ = 1.0f / 60.0f; // Asumir 60 FPS para el primer frame
return;
}
// Calcular delta time en segundos
delta_time_ = (current_time - last_frame_time_) / 1000.0f;
last_frame_time_ = current_time;
// Limitar delta time para evitar saltos grandes (pausa larga, depuración, etc.)
if (delta_time_ > 0.05f) { // Máximo 50ms (20 FPS mínimo)
delta_time_ = 1.0f / 60.0f; // Fallback a 60 FPS
}
}
void Engine::update() {
// Calcular FPS
fps_frame_count_++;
Uint64 current_time = SDL_GetTicks();
if (current_time - fps_last_time_ >= 1000) // Actualizar cada segundo
{
fps_current_ = fps_frame_count_;
fps_frame_count_ = 0;
fps_last_time_ = current_time;
fps_text_ = "FPS: " + std::to_string(fps_current_);
}
// Bifurcar actualización según modo activo
if (current_mode_ == SimulationMode::PHYSICS) {
// Modo física normal: actualizar física de cada pelota
for (auto &ball : balls_) {
ball->update(delta_time_); // Pasar delta time a cada pelota
}
// Verificar auto-reinicio cuando todas las pelotas están quietas (solo en modo física)
checkAutoRestart();
} else if (current_mode_ == SimulationMode::ROTOBALL) {
// Modo RotoBall: actualizar esfera 3D rotante
updateRotoBall();
}
// Actualizar texto (sin cambios en la lógica)
if (show_text_) {
show_text_ = !(SDL_GetTicks() - text_init_time_ > TEXT_DURATION);
}
}
void Engine::handleEvents() {
SDL_Event event;
while (SDL_PollEvent(&event)) {
// Salir del bucle si se detecta una petición de cierre
if (event.type == SDL_EVENT_QUIT) {
should_exit_ = true;
break;
}
// Procesar eventos de teclado
if (event.type == SDL_EVENT_KEY_DOWN && event.key.repeat == 0) {
switch (event.key.key) {
case SDLK_ESCAPE:
should_exit_ = true;
break;
case SDLK_SPACE:
pushBallsAwayFromGravity();
break;
case SDLK_G:
switchBallsGravity();
break;
// Controles de dirección de gravedad con teclas de cursor
case SDLK_UP:
changeGravityDirection(GravityDirection::UP);
break;
case SDLK_DOWN:
changeGravityDirection(GravityDirection::DOWN);
break;
case SDLK_LEFT:
changeGravityDirection(GravityDirection::LEFT);
break;
case SDLK_RIGHT:
changeGravityDirection(GravityDirection::RIGHT);
break;
case SDLK_V:
toggleVSync();
break;
case SDLK_H:
show_debug_ = !show_debug_;
break;
case SDLK_C:
toggleRotoBallMode();
break;
case SDLK_T:
// Ciclar al siguiente tema
current_theme_ = static_cast<ColorTheme>((static_cast<int>(current_theme_) + 1) % (sizeof(themes_) / sizeof(themes_[0])));
initBalls(scenario_); // Regenerar bolas con nueva paleta
break;
// Temas de colores con teclado numérico
case SDLK_KP_1:
current_theme_ = ColorTheme::SUNSET;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_KP_2:
current_theme_ = ColorTheme::OCEAN;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_KP_3:
current_theme_ = ColorTheme::NEON;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_KP_4:
current_theme_ = ColorTheme::FOREST;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_KP_5:
current_theme_ = ColorTheme::RGB;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_1:
scenario_ = 0;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_2:
scenario_ = 1;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_3:
scenario_ = 2;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_4:
scenario_ = 3;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_5:
scenario_ = 4;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_6:
scenario_ = 5;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_7:
scenario_ = 6;
initBalls(scenario_);
break;
case SDLK_8:
scenario_ = 7;
initBalls(scenario_);
break;
// Controles de zoom dinámico (solo si no estamos en fullscreen)
case SDLK_F1:
if (!fullscreen_enabled_ && !real_fullscreen_enabled_) {
zoomOut();
}
break;
case SDLK_F2:
if (!fullscreen_enabled_ && !real_fullscreen_enabled_) {
zoomIn();
}
break;
// Control de pantalla completa
case SDLK_F3:
toggleFullscreen();
break;
// Modo real fullscreen (cambia resolución interna)
case SDLK_F4:
toggleRealFullscreen();
break;
}
}
}
}
void Engine::render() {
// Renderizar fondo degradado en lugar de color sólido
renderGradientBackground();
// Limpiar batches del frame anterior
batch_vertices_.clear();
batch_indices_.clear();
if (current_mode_ == SimulationMode::ROTOBALL) {
// MODO ROTOBALL: Ordenar por profundidad Z (Painter's Algorithm)
// Las pelotas con menor depth_brightness (más lejos/oscuras) se renderizan primero
// Crear vector de índices para ordenamiento
std::vector<size_t> render_order;
render_order.reserve(balls_.size());
for (size_t i = 0; i < balls_.size(); i++) {
render_order.push_back(i);
}
// Ordenar índices por profundidad Z (menor primero = fondo primero)
std::sort(render_order.begin(), render_order.end(),
[this](size_t a, size_t b) {
return balls_[a]->getDepthBrightness() < balls_[b]->getDepthBrightness();
});
// Renderizar en orden de profundidad (fondo → frente)
for (size_t idx : render_order) {
SDL_FRect pos = balls_[idx]->getPosition();
Color color = balls_[idx]->getColor();
float brightness = balls_[idx]->getDepthBrightness();
// Mapear brightness de 0-1 a rango MIN-MAX
float brightness_factor = (ROTOBALL_MIN_BRIGHTNESS + brightness *
(ROTOBALL_MAX_BRIGHTNESS - ROTOBALL_MIN_BRIGHTNESS)) / 255.0f;
// Aplicar factor de brillo al color
int r_mod = static_cast<int>(color.r * brightness_factor);
int g_mod = static_cast<int>(color.g * brightness_factor);
int b_mod = static_cast<int>(color.b * brightness_factor);
addSpriteToBatch(pos.x, pos.y, pos.w, pos.h, r_mod, g_mod, b_mod);
}
} else {
// MODO PHYSICS: Renderizar en orden normal del vector
for (auto &ball : balls_) {
SDL_FRect pos = ball->getPosition();
Color color = ball->getColor();
addSpriteToBatch(pos.x, pos.y, pos.w, pos.h, color.r, color.g, color.b);
}
}
// Renderizar todas las bolas en una sola llamada
if (!batch_vertices_.empty()) {
SDL_RenderGeometry(renderer_, texture_->getSDLTexture(), batch_vertices_.data(), static_cast<int>(batch_vertices_.size()), batch_indices_.data(), static_cast<int>(batch_indices_.size()));
}
if (show_text_) {
// Colores acordes a cada tema (para texto del número de pelotas y nombre del tema)
int theme_colors[][3] = {
{255, 140, 60}, // ATARDECER: Naranja cálido
{80, 200, 255}, // OCEANO: Azul océano
{255, 60, 255}, // NEON: Magenta brillante
{100, 255, 100}, // BOSQUE: Verde natural
{100, 100, 100} // RGB: Gris oscuro (para contraste con fondo blanco)
};
int theme_idx = static_cast<int>(current_theme_);
// Texto del número de pelotas con color del tema
dbg_print(text_pos_, 8, text_.c_str(), theme_colors[theme_idx][0], theme_colors[theme_idx][1], theme_colors[theme_idx][2]);
// Mostrar nombre del tema en castellano debajo del número de pelotas
std::string theme_names_es[] = {"ATARDECER", "OCEANO", "NEON", "BOSQUE", "RGB"};
std::string theme_name = theme_names_es[static_cast<int>(current_theme_)];
int theme_text_width = static_cast<int>(theme_name.length() * 8); // 8 píxeles por carácter
int theme_x = (current_screen_width_ - theme_text_width) / 2; // Centrar horizontalmente
// Texto del nombre del tema con el mismo color
dbg_print(theme_x, 24, theme_name.c_str(), theme_colors[theme_idx][0], theme_colors[theme_idx][1], theme_colors[theme_idx][2]);
}
// Debug display (solo si está activado con tecla H)
if (show_debug_) {
// Mostrar contador de FPS en esquina superior derecha
int fps_text_width = static_cast<int>(fps_text_.length() * 8); // 8 píxeles por carácter
int fps_x = current_screen_width_ - fps_text_width - 8; // 8 píxeles de margen
dbg_print(fps_x, 8, fps_text_.c_str(), 255, 255, 0); // Amarillo para distinguir
// Mostrar estado V-Sync en esquina superior izquierda
dbg_print(8, 8, vsync_text_.c_str(), 0, 255, 255); // Cian para distinguir
// Debug: Mostrar valores de la primera pelota (si existe)
if (!balls_.empty()) {
// Línea 1: Gravedad (solo números enteros)
int grav_int = static_cast<int>(balls_[0]->getGravityForce());
std::string grav_text = "GRAV " + std::to_string(grav_int);
dbg_print(8, 24, grav_text.c_str(), 255, 0, 255); // Magenta para debug
// Línea 2: Velocidad Y (solo números enteros)
int vy_int = static_cast<int>(balls_[0]->getVelocityY());
std::string vy_text = "VY " + std::to_string(vy_int);
dbg_print(8, 32, vy_text.c_str(), 255, 0, 255); // Magenta para debug
// Línea 3: Estado superficie
std::string surface_text = balls_[0]->isOnSurface() ? "SURFACE YES" : "SURFACE NO";
dbg_print(8, 40, surface_text.c_str(), 255, 0, 255); // Magenta para debug
// Línea 4: Coeficiente de rebote (loss)
float loss_val = balls_[0]->getLossCoefficient();
std::string loss_text = "LOSS " + std::to_string(loss_val).substr(0, 4); // Solo 2 decimales
dbg_print(8, 48, loss_text.c_str(), 255, 0, 255); // Magenta para debug
// Línea 5: Dirección de gravedad
std::string gravity_dir_text = "GRAVITY " + gravityDirectionToString(current_gravity_);
dbg_print(8, 56, gravity_dir_text.c_str(), 255, 255, 0); // Amarillo para dirección
}
// Debug: Mostrar tema actual
std::string theme_names[] = {"SUNSET", "OCEAN", "NEON", "FOREST", "RGB"};
std::string theme_text = "THEME " + theme_names[static_cast<int>(current_theme_)];
dbg_print(8, 64, theme_text.c_str(), 255, 255, 128); // Amarillo claro para tema
// Debug: Mostrar modo de simulación actual
std::string mode_text = current_mode_ == SimulationMode::PHYSICS ? "MODE PHYSICS" : "MODE ROTOBALL";
dbg_print(8, 72, mode_text.c_str(), 0, 255, 128); // Verde claro para modo
}
SDL_RenderPresent(renderer_);
}
void Engine::initBalls(int value) {
// Limpiar las bolas actuales
balls_.clear();
// Resetear gravedad al estado por defecto (DOWN) al cambiar escenario
changeGravityDirection(GravityDirection::DOWN);
// Crear las bolas según el escenario
for (int i = 0; i < test_.at(value); ++i) {
const int SIGN = ((rand() % 2) * 2) - 1; // Genera un signo aleatorio (+ o -)
// Calcular spawn zone: margen a cada lado, zona central para spawn
const int margin = static_cast<int>(current_screen_width_ * BALL_SPAWN_MARGIN);
const int spawn_zone_width = current_screen_width_ - (2 * margin);
const float X = (rand() % spawn_zone_width) + margin; // Posición inicial en X
const float VX = (((rand() % 20) + 10) * 0.1f) * SIGN; // Velocidad en X
const float VY = ((rand() % 60) - 30) * 0.1f; // Velocidad en Y
// Seleccionar color de la paleta del tema actual
ThemeColors &theme = themes_[static_cast<int>(current_theme_)];
int color_index = rand() % theme.ball_colors.size(); // Cantidad variable de colores por tema
const Color COLOR = theme.ball_colors[color_index];
// Generar factor de masa aleatorio (0.7 = ligera, 1.3 = pesada)
float mass_factor = GRAVITY_MASS_MIN + (rand() % 1000) / 1000.0f * (GRAVITY_MASS_MAX - GRAVITY_MASS_MIN);
balls_.emplace_back(std::make_unique<Ball>(X, VX, VY, COLOR, texture_, current_screen_width_, current_screen_height_, current_gravity_, mass_factor));
}
setText(); // Actualiza el texto
}
void Engine::setText() {
int num_balls = test_.at(scenario_);
if (num_balls == 1) {
text_ = "1 PELOTA";
} else {
text_ = std::to_string(num_balls) + " PELOTAS";
}
text_pos_ = (current_screen_width_ - static_cast<int>(text_.length() * 8)) / 2; // Centrar texto
show_text_ = true;
text_init_time_ = SDL_GetTicks();
}
void Engine::pushBallsAwayFromGravity() {
for (auto &ball : balls_) {
const int SIGNO = ((rand() % 2) * 2) - 1;
const float LATERAL = (((rand() % 20) + 10) * 0.1f) * SIGNO;
const float MAIN = ((rand() % 40) * 0.1f) + 5;
float vx = 0, vy = 0;
switch (current_gravity_) {
case GravityDirection::DOWN: // Impulsar ARRIBA
vx = LATERAL;
vy = -MAIN;
break;
case GravityDirection::UP: // Impulsar ABAJO
vx = LATERAL;
vy = MAIN;
break;
case GravityDirection::LEFT: // Impulsar DERECHA
vx = MAIN;
vy = LATERAL;
break;
case GravityDirection::RIGHT: // Impulsar IZQUIERDA
vx = -MAIN;
vy = LATERAL;
break;
}
ball->modVel(vx, vy); // Modifica la velocidad según dirección de gravedad
}
}
void Engine::switchBallsGravity() {
for (auto &ball : balls_) {
ball->switchGravity();
}
}
void Engine::changeGravityDirection(GravityDirection direction) {
current_gravity_ = direction;
for (auto &ball : balls_) {
ball->setGravityDirection(direction);
ball->applyRandomLateralPush(); // Aplicar empuje lateral aleatorio
}
}
void Engine::toggleVSync() {
vsync_enabled_ = !vsync_enabled_;
vsync_text_ = vsync_enabled_ ? "VSYNC ON" : "VSYNC OFF";
// Aplicar el cambio de V-Sync al renderizador
SDL_SetRenderVSync(renderer_, vsync_enabled_ ? 1 : 0);
}
void Engine::toggleFullscreen() {
// Si está en modo real fullscreen, primero salir de él
if (real_fullscreen_enabled_) {
toggleRealFullscreen(); // Esto lo desactiva
}
fullscreen_enabled_ = !fullscreen_enabled_;
SDL_SetWindowFullscreen(window_, fullscreen_enabled_);
}
void Engine::toggleRealFullscreen() {
// Si está en modo fullscreen normal, primero desactivarlo
if (fullscreen_enabled_) {
fullscreen_enabled_ = false;
SDL_SetWindowFullscreen(window_, false);
}
real_fullscreen_enabled_ = !real_fullscreen_enabled_;
if (real_fullscreen_enabled_) {
// Obtener resolución del escritorio
int num_displays = 0;
SDL_DisplayID *displays = SDL_GetDisplays(&num_displays);
if (displays != nullptr && num_displays > 0) {
const auto *dm = SDL_GetCurrentDisplayMode(displays[0]);
if (dm != nullptr) {
// Cambiar a resolución nativa del escritorio
current_screen_width_ = dm->w;
current_screen_height_ = dm->h;
// Recrear ventana con nueva resolución
SDL_SetWindowSize(window_, current_screen_width_, current_screen_height_);
SDL_SetWindowFullscreen(window_, true);
// Actualizar presentación lógica del renderizador
SDL_SetRenderLogicalPresentation(renderer_, current_screen_width_, current_screen_height_, SDL_LOGICAL_PRESENTATION_INTEGER_SCALE);
// Reinicar la escena con nueva resolución
initBalls(scenario_);
}
SDL_free(displays);
}
} else {
// Volver a resolución original
current_screen_width_ = SCREEN_WIDTH;
current_screen_height_ = SCREEN_HEIGHT;
// Restaurar ventana normal
SDL_SetWindowFullscreen(window_, false);
SDL_SetWindowSize(window_, SCREEN_WIDTH * WINDOW_ZOOM, SCREEN_HEIGHT * WINDOW_ZOOM);
// Restaurar presentación lógica original
SDL_SetRenderLogicalPresentation(renderer_, SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT, SDL_LOGICAL_PRESENTATION_INTEGER_SCALE);
// Reinicar la escena con resolución original
initBalls(scenario_);
}
}
std::string Engine::gravityDirectionToString(GravityDirection direction) const {
switch (direction) {
case GravityDirection::DOWN: return "DOWN";
case GravityDirection::UP: return "UP";
case GravityDirection::LEFT: return "LEFT";
case GravityDirection::RIGHT: return "RIGHT";
default: return "UNKNOWN";
}
}
void Engine::renderGradientBackground() {
// Crear quad de pantalla completa con degradado
SDL_Vertex bg_vertices[4];
// Obtener colores del tema actual
ThemeColors &theme = themes_[static_cast<int>(current_theme_)];
float top_r = theme.bg_top_r;
float top_g = theme.bg_top_g;
float top_b = theme.bg_top_b;
float bottom_r = theme.bg_bottom_r;
float bottom_g = theme.bg_bottom_g;
float bottom_b = theme.bg_bottom_b;
// Vértice superior izquierdo
bg_vertices[0].position = {0, 0};
bg_vertices[0].tex_coord = {0.0f, 0.0f};
bg_vertices[0].color = {top_r, top_g, top_b, 1.0f};
// Vértice superior derecho
bg_vertices[1].position = {static_cast<float>(current_screen_width_), 0};
bg_vertices[1].tex_coord = {1.0f, 0.0f};
bg_vertices[1].color = {top_r, top_g, top_b, 1.0f};
// Vértice inferior derecho
bg_vertices[2].position = {static_cast<float>(current_screen_width_), static_cast<float>(current_screen_height_)};
bg_vertices[2].tex_coord = {1.0f, 1.0f};
bg_vertices[2].color = {bottom_r, bottom_g, bottom_b, 1.0f};
// Vértice inferior izquierdo
bg_vertices[3].position = {0, static_cast<float>(current_screen_height_)};
bg_vertices[3].tex_coord = {0.0f, 1.0f};
bg_vertices[3].color = {bottom_r, bottom_g, bottom_b, 1.0f};
// Índices para 2 triángulos
int bg_indices[6] = {0, 1, 2, 2, 3, 0};
// Renderizar sin textura (nullptr)
SDL_RenderGeometry(renderer_, nullptr, bg_vertices, 4, bg_indices, 6);
}
void Engine::addSpriteToBatch(float x, float y, float w, float h, int r, int g, int b) {
int vertex_index = static_cast<int>(batch_vertices_.size());
// Crear 4 vértices para el quad (2 triángulos)
SDL_Vertex vertices[4];
// Convertir colores de int (0-255) a float (0.0-1.0)
float rf = r / 255.0f;
float gf = g / 255.0f;
float bf = b / 255.0f;
// Vértice superior izquierdo
vertices[0].position = {x, y};
vertices[0].tex_coord = {0.0f, 0.0f};
vertices[0].color = {rf, gf, bf, 1.0f};
// Vértice superior derecho
vertices[1].position = {x + w, y};
vertices[1].tex_coord = {1.0f, 0.0f};
vertices[1].color = {rf, gf, bf, 1.0f};
// Vértice inferior derecho
vertices[2].position = {x + w, y + h};
vertices[2].tex_coord = {1.0f, 1.0f};
vertices[2].color = {rf, gf, bf, 1.0f};
// Vértice inferior izquierdo
vertices[3].position = {x, y + h};
vertices[3].tex_coord = {0.0f, 1.0f};
vertices[3].color = {rf, gf, bf, 1.0f};
// Añadir vértices al batch
for (int i = 0; i < 4; i++) {
batch_vertices_.push_back(vertices[i]);
}
// Añadir índices para 2 triángulos
batch_indices_.push_back(vertex_index + 0);
batch_indices_.push_back(vertex_index + 1);
batch_indices_.push_back(vertex_index + 2);
batch_indices_.push_back(vertex_index + 2);
batch_indices_.push_back(vertex_index + 3);
batch_indices_.push_back(vertex_index + 0);
}
// Sistema de zoom dinámico
int Engine::calculateMaxWindowZoom() const {
// Obtener información del display usando el método de Coffee Crisis
int num_displays = 0;
SDL_DisplayID *displays = SDL_GetDisplays(&num_displays);
if (displays == nullptr || num_displays == 0) {
return WINDOW_ZOOM_MIN; // Fallback si no se puede obtener
}
// Obtener el modo de display actual
const auto *dm = SDL_GetCurrentDisplayMode(displays[0]);
if (dm == nullptr) {
SDL_free(displays);
return WINDOW_ZOOM_MIN;
}
// Calcular zoom máximo usando la fórmula de Coffee Crisis
const int MAX_ZOOM = std::min(dm->w / SCREEN_WIDTH, (dm->h - WINDOW_DECORATION_HEIGHT) / SCREEN_HEIGHT);
SDL_free(displays);
// Aplicar límites
return std::max(WINDOW_ZOOM_MIN, std::min(MAX_ZOOM, WINDOW_ZOOM_MAX));
}
void Engine::setWindowZoom(int new_zoom) {
// Validar zoom
int max_zoom = calculateMaxWindowZoom();
new_zoom = std::max(WINDOW_ZOOM_MIN, std::min(new_zoom, max_zoom));
if (new_zoom == current_window_zoom_) {
return; // No hay cambio
}
// Obtener posición actual del centro de la ventana
int current_x, current_y;
SDL_GetWindowPosition(window_, &current_x, &current_y);
int current_center_x = current_x + (SCREEN_WIDTH * current_window_zoom_) / 2;
int current_center_y = current_y + (SCREEN_HEIGHT * current_window_zoom_) / 2;
// Calcular nuevo tamaño
int new_width = SCREEN_WIDTH * new_zoom;
int new_height = SCREEN_HEIGHT * new_zoom;
// Calcular nueva posición (centrada en el punto actual)
int new_x = current_center_x - new_width / 2;
int new_y = current_center_y - new_height / 2;
// Obtener límites del escritorio para no salirse
SDL_Rect display_bounds;
if (SDL_GetDisplayBounds(SDL_GetPrimaryDisplay(), &display_bounds) == 0) {
// Aplicar márgenes
int min_x = WINDOW_DESKTOP_MARGIN;
int min_y = WINDOW_DESKTOP_MARGIN;
int max_x = display_bounds.w - new_width - WINDOW_DESKTOP_MARGIN;
int max_y = display_bounds.h - new_height - WINDOW_DESKTOP_MARGIN - WINDOW_DECORATION_HEIGHT;
// Limitar posición
new_x = std::max(min_x, std::min(new_x, max_x));
new_y = std::max(min_y, std::min(new_y, max_y));
}
// Aplicar cambios
SDL_SetWindowSize(window_, new_width, new_height);
SDL_SetWindowPosition(window_, new_x, new_y);
current_window_zoom_ = new_zoom;
}
void Engine::zoomIn() {
setWindowZoom(current_window_zoom_ + 1);
}
void Engine::zoomOut() {
setWindowZoom(current_window_zoom_ - 1);
}
void Engine::initializeThemes() {
// SUNSET: Naranjas, rojos, amarillos, rosas (8 colores)
themes_[0] = {
180.0f / 255.0f, 140.0f / 255.0f, 100.0f / 255.0f, // Fondo superior (naranja suave)
40.0f / 255.0f, 20.0f / 255.0f, 60.0f / 255.0f, // Fondo inferior (púrpura oscuro)
{{255, 140, 0}, {255, 69, 0}, {255, 215, 0}, {255, 20, 147}, {255, 99, 71}, {255, 165, 0}, {255, 192, 203}, {220, 20, 60}}
};
// OCEAN: Azules, turquesas, blancos (8 colores)
themes_[1] = {
100.0f / 255.0f, 150.0f / 255.0f, 200.0f / 255.0f, // Fondo superior (azul cielo)
20.0f / 255.0f, 40.0f / 255.0f, 80.0f / 255.0f, // Fondo inferior (azul marino)
{{0, 191, 255}, {0, 255, 255}, {32, 178, 170}, {176, 224, 230}, {70, 130, 180}, {0, 206, 209}, {240, 248, 255}, {64, 224, 208}}
};
// NEON: Cian, magenta, verde lima, amarillo vibrante (8 colores)
themes_[2] = {
20.0f / 255.0f, 20.0f / 255.0f, 40.0f / 255.0f, // Fondo superior (negro azulado)
0.0f / 255.0f, 0.0f / 255.0f, 0.0f / 255.0f, // Fondo inferior (negro)
{{0, 255, 255}, {255, 0, 255}, {50, 205, 50}, {255, 255, 0}, {255, 20, 147}, {0, 255, 127}, {138, 43, 226}, {255, 69, 0}}
};
// FOREST: Verdes, marrones, amarillos otoño (8 colores)
themes_[3] = {
144.0f / 255.0f, 238.0f / 255.0f, 144.0f / 255.0f, // Fondo superior (verde claro)
101.0f / 255.0f, 67.0f / 255.0f, 33.0f / 255.0f, // Fondo inferior (marrón tierra)
{{34, 139, 34}, {107, 142, 35}, {154, 205, 50}, {255, 215, 0}, {210, 180, 140}, {160, 82, 45}, {218, 165, 32}, {50, 205, 50}}
};
// RGB: Círculo cromático con 24 puntos (cada 15°) - Ultra precisión matemática
themes_[4] = {
1.0f, 1.0f, 1.0f, // Fondo superior (blanco puro)
1.0f, 1.0f, 1.0f, // Fondo inferior (blanco puro) - sin degradado
{
{255, 0, 0}, // 0° - Rojo puro
{255, 64, 0}, // 15° - Rojo-Naranja
{255, 128, 0}, // 30° - Naranja
{255, 191, 0}, // 45° - Naranja-Amarillo
{255, 255, 0}, // 60° - Amarillo puro
{191, 255, 0}, // 75° - Amarillo-Verde claro
{128, 255, 0}, // 90° - Verde-Amarillo
{64, 255, 0}, // 105° - Verde claro-Amarillo
{0, 255, 0}, // 120° - Verde puro
{0, 255, 64}, // 135° - Verde-Cian claro
{0, 255, 128}, // 150° - Verde-Cian
{0, 255, 191}, // 165° - Verde claro-Cian
{0, 255, 255}, // 180° - Cian puro
{0, 191, 255}, // 195° - Cian-Azul claro
{0, 128, 255}, // 210° - Azul-Cian
{0, 64, 255}, // 225° - Azul claro-Cian
{0, 0, 255}, // 240° - Azul puro
{64, 0, 255}, // 255° - Azul-Magenta claro
{128, 0, 255}, // 270° - Azul-Magenta
{191, 0, 255}, // 285° - Azul claro-Magenta
{255, 0, 255}, // 300° - Magenta puro
{255, 0, 191}, // 315° - Magenta-Rojo claro
{255, 0, 128}, // 330° - Magenta-Rojo
{255, 0, 64} // 345° - Magenta claro-Rojo
}
};
}
void Engine::checkAutoRestart() {
// Verificar si TODAS las pelotas están paradas
bool all_stopped = true;
for (const auto &ball : balls_) {
if (!ball->isStopped()) {
all_stopped = false;
break;
}
}
if (all_stopped) {
if (!all_balls_were_stopped_) {
// Primera vez que se detecta que todas están paradas
all_balls_stopped_start_time_ = SDL_GetTicks();
all_balls_were_stopped_ = true;
} else {
// Ya estaban paradas, verificar tiempo transcurrido
Uint64 current_time = SDL_GetTicks();
if (current_time - all_balls_stopped_start_time_ >= AUTO_RESTART_DELAY) {
performRandomRestart();
}
}
} else {
// Al menos una pelota se está moviendo - resetear temporizador
all_balls_were_stopped_ = false;
all_balls_stopped_start_time_ = 0;
}
}
void Engine::performRandomRestart() {
// Escenario aleatorio usando tamaño del array
scenario_ = rand() % test_.size();
// Tema aleatorio usando tamaño del array de temas
current_theme_ = static_cast<ColorTheme>(rand() % (sizeof(themes_) / sizeof(themes_[0])));
// Reinicializar pelotas con nuevo escenario y tema
initBalls(scenario_);
// Resetear temporizador
all_balls_were_stopped_ = false;
all_balls_stopped_start_time_ = 0;
}
// Sistema RotoBall - Alternar entre modo física y esfera 3D
void Engine::toggleRotoBallMode() {
if (current_mode_ == SimulationMode::PHYSICS) {
// Cambiar a modo RotoBall
current_mode_ = SimulationMode::ROTOBALL;
rotoball_.transitioning = true;
rotoball_.transition_progress = 0.0f;
rotoball_.angle_y = 0.0f;
rotoball_.angle_x = 0.0f;
// Generar esfera 3D
generateRotoBallSphere();
// Activar atracción física en todas las pelotas
// Las pelotas mantienen su velocidad actual y son atraídas hacia la esfera
for (auto& ball : balls_) {
ball->enableRotoBallAttraction(true);
}
// Mostrar texto informativo
text_ = "MODO ROTOBALL";
int text_width = static_cast<int>(text_.length() * 8);
text_pos_ = (current_screen_width_ - text_width) / 2;
text_init_time_ = SDL_GetTicks();
show_text_ = true;
} else {
// Volver a modo física normal
current_mode_ = SimulationMode::PHYSICS;
rotoball_.transitioning = false;
rotoball_.transition_progress = 0.0f;
// Desactivar atracción - las pelotas conservan su velocidad tangencial actual
for (auto& ball : balls_) {
ball->enableRotoBallAttraction(false);
}
// Mostrar texto informativo
text_ = "MODO FISICA";
int text_width = static_cast<int>(text_.length() * 8);
text_pos_ = (current_screen_width_ - text_width) / 2;
text_init_time_ = SDL_GetTicks();
show_text_ = true;
}
}
// Generar esfera 3D usando algoritmo Fibonacci Sphere
void Engine::generateRotoBallSphere() {
int num_points = static_cast<int>(balls_.size());
if (num_points == 0) return;
// Constante Golden Ratio para Fibonacci sphere
const float golden_ratio = (1.0f + sqrtf(5.0f)) / 2.0f;
const float angle_increment = PI * 2.0f * golden_ratio;
for (int i = 0; i < num_points; i++) {
// Distribución uniforme usando Fibonacci sphere
float t = static_cast<float>(i) / static_cast<float>(num_points);
float phi = acosf(1.0f - 2.0f * t); // Latitud
float theta = angle_increment * static_cast<float>(i); // Longitud
// Convertir coordenadas esféricas a cartesianas
float x = cosf(theta) * sinf(phi) * ROTOBALL_RADIUS;
float y = sinf(theta) * sinf(phi) * ROTOBALL_RADIUS;
float z = cosf(phi) * ROTOBALL_RADIUS;
// Guardar posición 3D en la pelota
balls_[i]->setRotoBallPosition3D(x, y, z);
// Calcular posición 2D inicial (centro de pantalla)
float center_x = current_screen_width_ / 2.0f;
float center_y = current_screen_height_ / 2.0f;
balls_[i]->setRotoBallTarget2D(center_x + x, center_y + y);
// Calcular brillo inicial según profundidad Z
float z_normalized = (z + ROTOBALL_RADIUS) / (2.0f * ROTOBALL_RADIUS);
balls_[i]->setDepthBrightness(z_normalized);
}
}
// Actualizar esfera RotoBall con física de atracción
void Engine::updateRotoBall() {
if (current_mode_ != SimulationMode::ROTOBALL) return;
// Actualizar ángulos de rotación de la esfera
rotoball_.angle_y += ROTOBALL_ROTATION_SPEED_Y * delta_time_;
rotoball_.angle_x += ROTOBALL_ROTATION_SPEED_X * delta_time_;
// Centro de la pantalla
float center_x = current_screen_width_ / 2.0f;
float center_y = current_screen_height_ / 2.0f;
// Actualizar cada pelota con física de atracción
for (size_t i = 0; i < balls_.size(); i++) {
// Recalcular posición 3D original usando Fibonacci sphere
int num_points = static_cast<int>(balls_.size());
const float golden_ratio = (1.0f + sqrtf(5.0f)) / 2.0f;
const float angle_increment = PI * 2.0f * golden_ratio;
float t = static_cast<float>(i) / static_cast<float>(num_points);
float phi = acosf(1.0f - 2.0f * t);
float theta = angle_increment * static_cast<float>(i);
float x = cosf(theta) * sinf(phi) * ROTOBALL_RADIUS;
float y = sinf(theta) * sinf(phi) * ROTOBALL_RADIUS;
float z = cosf(phi) * ROTOBALL_RADIUS;
// Aplicar rotación en eje Y
float cos_y = cosf(rotoball_.angle_y);
float sin_y = sinf(rotoball_.angle_y);
float x_rot = x * cos_y - z * sin_y;
float z_rot = x * sin_y + z * cos_y;
// Aplicar rotación en eje X
float cos_x = cosf(rotoball_.angle_x);
float sin_x = sinf(rotoball_.angle_x);
float y_rot = y * cos_x - z_rot * sin_x;
float z_final = y * sin_x + z_rot * cos_x;
// Proyección 2D ortográfica (punto objetivo móvil)
float target_x = center_x + x_rot;
float target_y = center_y + y_rot;
// Aplicar fuerza de atracción física hacia el punto rotado
balls_[i]->applyRotoBallForce(target_x, target_y, delta_time_);
// Calcular brillo según profundidad Z para renderizado
float z_normalized = (z_final + ROTOBALL_RADIUS) / (2.0f * ROTOBALL_RADIUS);
z_normalized = std::max(0.0f, std::min(1.0f, z_normalized));
balls_[i]->setDepthBrightness(z_normalized);
}
}
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