dali/internal/update/render-tasks/scene-graph-camera.h

   1 #ifndef DALI_INTERNAL_SCENE_GRAPH_CAMERA_H
   2 #define DALI_INTERNAL_SCENE_GRAPH_CAMERA_H
   3
   4 /*
   5  * Copyright (c) 2022 Samsung Electronics Co., Ltd.
   6  *
   7  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
   8  * you may not use this file except in compliance with the License.
   9  * You may obtain a copy of the License at
  10  *
  11  * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
  12  *
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  14  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
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  18  *
  19  */
  20
  21 // INTERNAL INCLUDES
  22 #include <dali/devel-api/actors/camera-actor-devel.h>
  23 #include <dali/internal/common/message.h>
  24 #include <dali/internal/common/type-abstraction-enums.h>
  25 #include <dali/internal/event/common/event-thread-services.h>
  26 #include <dali/internal/update/common/animatable-property.h>
  27 #include <dali/internal/update/common/double-buffered.h>
  28 #include <dali/internal/update/common/inherited-property.h>
  29 #include <dali/internal/update/nodes/node.h>
  30 #include <dali/public-api/actors/camera-actor.h>
  31 #include <dali/public-api/math/rect.h>
  32
  33 namespace Dali
  34 {
  35 namespace Internal
  36 {
  37 // value types used by messages
  38 template<>
  39 struct ParameterType<Dali::Camera::Type>
  40 : public BasicType<Dali::Camera::Type>
  41 {
  42 };
  43 template<>
  44 struct ParameterType<Dali::Camera::ProjectionMode>
  45 : public BasicType<Dali::Camera::ProjectionMode>
  46 {
  47 };
  48
  49 namespace SceneGraph
  50 {
  51 class SceneController;
  52
  53 /**
  54  * Scene-graph camera object
  55  */
  56 class Camera : public Node
  57 {
  58 public:
  59   static const Dali::Camera::Type                          DEFAULT_TYPE;
  60   static const Dali::Camera::ProjectionMode                DEFAULT_MODE;
  61   static const Dali::DevelCameraActor::ProjectionDirection DEFAULT_PROJECTION_DIRECTION;
  62   static const bool                                        DEFAULT_INVERT_Y_AXIS;
  63   static const float                                       DEFAULT_FIELD_OF_VIEW;
  64   static const float                                       DEFAULT_ORTHOGRAPHIC_SIZE;
  65   static const float                                       DEFAULT_ASPECT_RATIO;
  66   static const float                                       DEFAULT_LEFT_CLIPPING_PLANE;
  67   static const float                                       DEFAULT_RIGHT_CLIPPING_PLANE;
  68   static const float                                       DEFAULT_TOP_CLIPPING_PLANE;
  69   static const float                                       DEFAULT_BOTTOM_CLIPPING_PLANE;
  70   static const float                                       DEFAULT_NEAR_CLIPPING_PLANE;
  71   static const float                                       DEFAULT_FAR_CLIPPING_PLANE;
  72   static const Vector2                                     DEFAULT_STEREO_BIAS;
  73   static const Vector3                                     DEFAULT_TARGET_POSITION;
  74
  75   /**
  76    * Plane equation container for a plane of the view frustum
  77    */
  78   struct Plane
  79   {
  80     Vector3 mNormal;
  81     float   mDistance;
  82   };
  83
  84   /**
  85    * @brief Container for six planes in a view frustum
  86    */
  87   struct FrustumPlanes
  88   {
  89     Plane   mPlanes[6];
  90     Vector3 mSign[6];
  91   };
  92
  93   /**
  94    * Construct a new Camera.
  95    * @return a new camera.
  96    */
  97   static Camera* New();
  98
  99   /**
 100    * Virtual destructor
 101    */
 102   ~Camera() override;
 103
 104   /**
 105    * Overriden delete operator
 106    * Deletes the camera from its global memory pool
 107    */
 108   void operator delete(void* ptr);
 109
 110   /**
 111    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::SetType
 112    */
 113   void SetType(Dali::Camera::Type type);
 114
 115   /**
 116    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::SetInvertYAxis
 117    */
 118   void SetInvertYAxis(bool invertYAxis);
 119
 120   /**
 121    * Returns whether the Y axis is inverted.
 122    * @return True if the Y axis is inverted, false otherwise.
 123    */
 124   bool IsYAxisInverted() const
 125   {
 126     return mInvertYAxis;
 127   }
 128
 129   /**
 130    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::SetProjectionMode
 131    */
 132   void SetProjectionMode(Dali::Camera::ProjectionMode projectionMode);
 133
 134   /**
 135    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::SetProjectionDirection
 136    */
 137   void SetProjectionDirection(Dali::DevelCameraActor::ProjectionDirection direction);
 138
 139   /**
 140    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::SetLeftClippingPlane
 141    */
 142   void SetLeftClippingPlane(float leftClippingPlane);
 143
 144   /**
 145    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::SetRightClippingPlane
 146    */
 147   void SetRightClippingPlane(float rightClippingPlane);
 148
 149   /**
 150    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::SetTopClippingPlane
 151    */
 152   void SetTopClippingPlane(float topClippingPlane);
 153
 154   /**
 155    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::SetBottomClippingPlane
 156    */
 157   void SetBottomClippingPlane(float bottomClippingPlane);
 158
 159   /**
 160    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::SetNearClippingPlane
 161    */
 162   void SetNearClippingPlane(float nearClippingPlane);
 163
 164   /**
 165    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::SetFarClippingPlane
 166    */
 167   void SetFarClippingPlane(float farClippingPlane);
 168
 169   /**
 170    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::RotateProjection
 171    */
 172   void RotateProjection(int rotationAngle);
 173
 174   /**
 175    * @copydoc Dali::Internal::CameraActor::SetTarget
 176    */
 177   void SetTargetPosition(const Vector3& targetPosition);
 178
 179   /**
 180    * @brief Bakes the field of view.
 181    * @param[in] updateBufferIndex The current update buffer index.
 182    * @param[in] fieldOfView The field of view.
 183    */
 184   void BakeFieldOfView(BufferIndex updateBufferIndex, float fieldOfView);
 185
 186   /**
 187    * @brief Retrieve the field of view.
 188    * @param[in] bufferIndex The buffer to read from.
 189    * @return The field of view.
 190    */
 191   float GetFieldOfView(BufferIndex bufferIndex) const
 192   {
 193     return mFieldOfView[bufferIndex];
 194   }
 195
 196   /**
 197    * @brief Bakes the orthographic size.
 198    * @param[in] updateBufferIndex The current update buffer index.
 199    * @param[in] orthographicSize The orthographic size.
 200    */
 201   void BakeOrthographicSize(BufferIndex updateBufferIndex, float orthographicSize);
 202
 203   /**
 204    * @brief Retrieve the orthographic size.
 205    * @param[in] bufferIndex The buffer to read from.
 206    * @return The orthographic size.
 207    */
 208   float GetOrthographicSize(BufferIndex bufferIndex) const
 209   {
 210     return mOrthographicSize[bufferIndex];
 211   }
 212
 213   /**
 214    * @brief Bakes the aspect ratio.
 215    * @param[in] updateBufferIndex The current update buffer index.
 216    * @param[in] aspectRatio The aspect ratio.
 217    */
 218   void BakeAspectRatio(BufferIndex updateBufferIndex, float aspectRatio);
 219
 220   /**
 221    * @brief Retrieve the aspect ratio.
 222    * @param[in] bufferIndex The buffer to read from.
 223    * @return The aspect ratio.
 224    */
 225   float GetAspectRatio(BufferIndex bufferIndex) const
 226   {
 227     return mAspectRatio[bufferIndex];
 228   }
 229
 230   /**
 231    * Sets the reflection plane
 232    * @param[in] plane reflection plane
 233    */
 234   void SetReflectByPlane(const Vector4& plane);
 235
 236   /**
 237    * Tests whether reflection is used
 238    * @return True if used, False otherwise
 239    */
 240   bool GetReflectionUsed() const
 241   {
 242     return mUseReflection;
 243   }
 244
 245   /**
 246    * Retrieve the view-matrix; this is double buffered for input handling.
 247    * @param[in] bufferIndex The buffer to read from.
 248    * @return The view-matrix.
 249    */
 250   const Matrix& GetViewMatrix(BufferIndex bufferIndex) const;
 251
 252   /**
 253    * @brief Check to see if a sphere lies within the view frustum.
 254    *
 255    * @param bufferIndex The buffer to read from.
 256    * @param origin The world position center of the sphere to check.
 257    * @param radius The length of the sphere radius in world scale.
 258    *
 259    * @return false if the sphere lies outside of the frustum.
 260    */
 261   bool CheckSphereInFrustum(BufferIndex bufferIndex, const Vector3& origin, float radius) const;
 262
 263   /**
 264    * @brief Check to see if a bounding box lies within the view frustum.
 265    *
 266    * @param bufferIndex The buffer to read from.
 267    * @param origin the world position center of the cubeoid to check.
 268    * @param halfExtents The half length of the cubeoid in world co-ordinates in each axis.
 269    *
 270    * @return false if the cubeoid lies completely outside of the frustum, true otherwise
 271    */
 272   bool CheckAABBInFrustum(BufferIndex bufferIndex, const Vector3& origin, const Vector3& halfExtents) const;
 273
 274   /**
 275    * @brief Calculate orthographic clipping box by this camera's orthographic size.
 276    */
 277   Dali::Rect<int32_t> GetOrthographicClippingBox(BufferIndex bufferIndex) const;
 278
 279   /**
 280    * Retrieve the projection-matrix; this is double buffered for input handling.
 281    * @param[in] bufferIndex The buffer to read from.
 282    * @return The projection-matrix.
 283    */
 284   const Matrix& GetProjectionMatrix(BufferIndex bufferIndex) const;
 285
 286   /**
 287    * Retrieve the inverted view-projection-matrix; this is double buffered for input handling.
 288    * @param[in] bufferIndex The buffer to read from.
 289    * @return The inverse view-projection-matrix.
 290    */
 291   const Matrix& GetInverseViewProjectionMatrix(BufferIndex bufferIndex) const;
 292
 293   /**
 294    * Retrieve the final projection-matrix; this is double buffered for input handling.
 295    * @param[in] bufferIndex The buffer to read from.
 296    * @return The projection-matrix that should be used to render.
 297    */
 298   const Matrix& GetFinalProjectionMatrix(BufferIndex bufferIndex) const;
 299
 300   /**
 301    * Retrieve the field of view property querying interface.
 302    * @pre The camera is on-stage.
 303    * @return The field of view property querying interface.
 304    */
 305   const PropertyBase* GetFieldOfView() const;
 306
 307   /**
 308    * Retrieve the orthographic size property querying interface.
 309    * @pre The camera is on-stage.
 310    * @return The orthographic size property querying interface.
 311    */
 312   const PropertyBase* GetOrthographicSize() const;
 313
 314   /**
 315    * Retrieve the aspect ratio property querying interface.
 316    * @pre The camera is on-stage.
 317    * @return The aspect ratio property querying interface.
 318    */
 319   const PropertyBase* GetAspectRatio() const;
 320
 321   /**
 322    * Retrieve the projection-matrix property querying interface.
 323    * @pre The camera is on-stage.
 324    * @return The projection-matrix property querying interface.
 325    */
 326   const PropertyInputImpl* GetProjectionMatrix() const;
 327
 328   /**
 329    * Retrieve the viewMatrix property querying interface.
 330    * @pre The camera is on-stage.
 331    * @return The viewMatrix property querying interface.
 332    */
 333   const PropertyInputImpl* GetViewMatrix() const;
 334
 335   /**
 336    * Updates view and projection matrices.
 337    * Called by the render task using the camera
 338    * @param[in] updateBufferIndex The buffer to read from.
 339    */
 340   void Update(BufferIndex updateBufferIndex);
 341
 342   /**
 343    * @return true if the view matrix of camera is updated this or the previous frame
 344    */
 345   bool ViewMatrixUpdated() const;
 346
 347   /**
 348    * @return true if the projection matrix projection matrix relative properties are animated this or the previous frame
 349    */
 350   bool IsProjectionMatrixAnimated() const;
 351
 352 private:
 353   /**
 354    * Constructor
 355    */
 356   Camera();
 357
 358   // Delete copy and move
 359   Camera(const Camera&) = delete;
 360   Camera(Camera&&)      = delete;
 361   Camera& operator=(const Camera& rhs) = delete;
 362   Camera& operator=(Camera&& rhs) = delete;
 363
 364   /**
 365    * Recalculates the view matrix.
 366    * @param[in] bufferIndex The current update buffer index.
 367    * @return count how many frames ago the matrix was changed.
 368    */
 369   uint32_t UpdateViewMatrix(BufferIndex updateBufferIndex);
 370
 371   /**
 372    * Recalculates the projection matrix.
 373    * @param[in] bufferIndex The current update buffer index.
 374    * @return count how many frames ago the matrix was changed.
 375    */
 376   uint32_t UpdateProjection(BufferIndex updateBufferIndex);
 377
 378 private:
 379   /**
 380    * @brief Extracts the frustum planes.
 381    *
 382    * @param[in] bufferIndex The current update buffer index.
 383    * @param[in] normalize will normalize plane equation coefficients by default.
 384    */
 385   void UpdateFrustum(BufferIndex updateBufferIndex, bool normalize = true);
 386
 387   /**
 388    * Adjust near plane for reflection
 389    * @param perspective Perspective matrix
 390    * @param clipPlane Clipping plane
 391    */
 392   void AdjustNearPlaneForPerspective(Matrix& perspective, const Vector4& clipPlane);
 393
 394   uint32_t mUpdateViewFlag;       ///< This is non-zero if the view matrix requires an update
 395   uint32_t mUpdateProjectionFlag; ///< This is non-zero if the projection matrix requires an update
 396   int      mProjectionRotation;   ///< The rotaion angle of the projection
 397
 398 public:                                                             // PROPERTIES
 399   Dali::Camera::Type                          mType;                // Non-animatable
 400   Dali::Camera::ProjectionMode                mProjectionMode;      // Non-animatable
 401   Dali::DevelCameraActor::ProjectionDirection mProjectionDirection; // Non-animatable
 402   bool                                        mInvertYAxis;         // Non-animatable
 403
 404   AnimatableProperty<float> mFieldOfView;      // Animatable
 405   AnimatableProperty<float> mOrthographicSize; // Animatable
 406   AnimatableProperty<float> mAspectRatio;      // Animatable
 407
 408   float   mNearClippingPlane;
 409   float   mFarClippingPlane;
 410   Vector3 mTargetPosition;
 411
 412   Dali::Matrix  mReflectionMtx;
 413   Dali::Vector4 mReflectionPlane;
 414   Dali::Vector4 mReflectionEye;
 415   bool          mUseReflection{false};
 416   bool          mUseReflectionClip{false};
 417
 418   InheritedMatrix mViewMatrix;       ///< The viewMatrix; this is double buffered for input handling.
 419   InheritedMatrix mProjectionMatrix; ///< The projectionMatrix; this is double buffered for input handling.
 420
 421   DoubleBuffered<FrustumPlanes> mFrustum;               ///< Clipping frustum; double buffered for input handling
 422   DoubleBuffered<Matrix>        mInverseViewProjection; ///< Inverted viewprojection; double buffered for input handling
 423   DoubleBuffered<Matrix>        mFinalProjection;       ///< Final projection matrix; double buffered for input handling
 424 };
 425
 426 // Messages for Camera
 427
 428 inline void SetTypeMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, Dali::Camera::Type parameter)
 429 {
 430   using LocalType = MessageValue1<Camera, Dali::Camera::Type>;
 431
 432   // Reserve some memory inside the message queue
 433   uint32_t* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalType));
 434
 435   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 436   new(slot) LocalType(&camera, &Camera::SetType, parameter);
 437 }
 438
 439 inline void SetProjectionModeMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, Dali::Camera::ProjectionMode parameter)
 440 {
 441   using LocalProjectionMode = MessageValue1<Camera, Dali::Camera::ProjectionMode>;
 442
 443   // Reserve some memory inside the message queue
 444   uint32_t* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalProjectionMode));
 445
 446   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 447   new(slot) LocalProjectionMode(&camera, &Camera::SetProjectionMode, parameter);
 448 }
 449
 450 inline void SetProjectionDirectionMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, Dali::DevelCameraActor::ProjectionDirection parameter)
 451 {
 452   using LocalProjectionDirection = MessageValue1<Camera, Dali::DevelCameraActor::ProjectionDirection>;
 453
 454   // Reserve some memory inside the message queue
 455   uint32_t* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalProjectionDirection));
 456
 457   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 458   new(slot) LocalProjectionDirection(&camera, &Camera::SetProjectionDirection, parameter);
 459 }
 460
 461 inline void BakeFieldOfViewMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, float parameter)
 462 {
 463   using LocalType = MessageDoubleBuffered1<Camera, float>;
 464
 465   // Reserve some memory inside the message queue
 466   uint32_t* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalType));
 467
 468   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 469   new(slot) LocalType(&camera, &Camera::BakeFieldOfView, parameter);
 470 }
 471
 472 inline void BakeOrthographicSizeMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, float parameter)
 473 {
 474   using LocalType = MessageDoubleBuffered1<Camera, float>;
 475
 476   // Reserve some memory inside the message queue
 477   uint32_t* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalType));
 478
 479   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 480   new(slot) LocalType(&camera, &Camera::BakeOrthographicSize, parameter);
 481 }
 482
 483 inline void BakeAspectRatioMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, float parameter)
 484 {
 485   using LocalType = MessageDoubleBuffered1<Camera, float>;
 486
 487   // Reserve some memory inside the message queue
 488   uint32_t* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalType));
 489
 490   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 491   new(slot) LocalType(&camera, &Camera::BakeAspectRatio, parameter);
 492 }
 493
 494 inline void SetNearClippingPlaneMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, float parameter)
 495 {
 496   using LocalType = MessageValue1<Camera, float>;
 497
 498   // Reserve some memory inside the message queue
 499   uint32_t* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalType));
 500
 501   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 502   new(slot) LocalType(&camera, &Camera::SetNearClippingPlane, parameter);
 503 }
 504
 505 inline void SetFarClippingPlaneMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, float parameter)
 506 {
 507   using LocalType = MessageValue1<Camera, float>;
 508
 509   // Reserve some memory inside the message queue
 510   uint32_t* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalType));
 511
 512   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 513   new(slot) LocalType(&camera, &Camera::SetFarClippingPlane, parameter);
 514 }
 515
 516 inline void SetReflectByPlaneMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, const Vector4& plane)
 517 {
 518   using LocalType = MessageValue1<Camera, Vector4>;
 519
 520   // Reserve some memory inside the message queue
 521   uint32_t* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalType));
 522
 523   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 524   new(slot) LocalType(&camera, &Camera::SetReflectByPlane, plane);
 525 }
 526
 527 inline void SetTargetPositionMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, const Vector3& parameter)
 528 {
 529   using LocalType = MessageValue1<Camera, Vector3>;
 530
 531   // Reserve some memory inside the message queue
 532   uint32_t* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalType));
 533
 534   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 535   new(slot) LocalType(&camera, &Camera::SetTargetPosition, parameter);
 536 }
 537
 538 inline void SetInvertYAxisMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, bool parameter)
 539 {
 540   using LocalType = MessageValue1<Camera, bool>;
 541
 542   // Reserve some memory inside the message queue
 543   uint32_t* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalType));
 544
 545   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 546   new(slot) LocalType(&camera, &Camera::SetInvertYAxis, parameter);
 547 }
 548
 549 inline void RotateProjectionMessage(EventThreadServices& eventThreadServices, const Camera& camera, int parameter)
 550 {
 551   typedef MessageValue1<Camera, int> LocalType;
 552
 553   // Reserve some memory inside the message queue
 554   unsigned int* slot = eventThreadServices.ReserveMessageSlot(sizeof(LocalType));
 555
 556   // Construct message in the message queue memory; note that delete should not be called on the return value
 557   new(slot) LocalType(&camera, &Camera::RotateProjection, parameter);
 558 }
 559
 560 } // namespace SceneGraph
 561
 562 } // namespace Internal
 563
 564 } // namespace Dali
 565
 566 #endif // DALI_INTERNAL_SCENE_GRAPH_CAMERA_H