engage/gra_app.cpp

/**
 * \file gra_app.cpp
 *
 * \brief Testapplication zu engage
 *
 * Dieses kleine Prog testet die bestehenden Funktionen von engage und
 * dient dazu neue Funktionen testweise einzubauen, bevor sie endgültig
 * in die lib kommen.
 *
 * \author Georg Steffers <georg@steffers.org> [gs]
 *
 * \date 16.12.2003
 *
 * \version ..2002 [gs]: erste Implementation
 * \version 13.12.2003 [gs]: movable eingefügt mit Funktionen f&uuml;r die
 *                           wichtigsten Bewegungen (muss aber noch eine
 *                           gro&szlig;es cleanup und fixing her) schient aber
 *                           f&uuml;r die momentanen bed&uuml;rfnisse zu
 *                           reichen.
 * \version 16.12.2003 [gs]: <ul><li>
 *                           Beginn der Dokumentation mit Doxygen
 *                           </li><li>
 *                           einige kleinere Fixes an movable
 *                           </li></ul>
 * \version 19.12.2003 [gs]: <ul><li>
 *                           Eine Polygonliste eingebaut und diese sortiert,
 *                           so das die am Weitesten vom Betrachter entfernten
 *                           Polygone zuerst gezeichnet werden.
 *                           Dazu musste auch eine Methode geschaffen werden
 *                           mit der man feststellen konnte zu welchem Polyeder
 *                           welches Polygon geh&ouml;rt. Dies habe ich mit
 *                           der Methode contains in der Klasse container
 *                           eingebaut.
 *                           </li><li>
 *                           Die Klasse movable in eine eigenen Datei verschoben
 *                           geometry/movable.h. Au&szlig;erdem die Klassen
 *                           polygon_movable nach geometry/polygon.h und 
 *                           polyeder_movable nach geometry/polyeder.h
 *                           verschoben.
 *                           </li><li>
 *                           Ein viertes Polygon hinzugefügt, das erst 
 *                           verschoben und dann um die Weltachsen gedreht wird.
 *                           Nur um zu demonstrieren was diese Reihenfolge
 *                           der transformation f&uuml;r eine Wirkung hat.
 *                           </li><li>
 *                           kleinere &Auml;nderungen im Darstellungsteil.
 *                           </li><li>
 *                           &uuml;ber die in canvas neu geschaffene Methode
 *                           draw_text die Zeit ss:ms die f&uuml;r einen
 *                           kompletten Transformations/Zeichenvorgang 
 *                           ben&ouml;tigt wird angezeigt.
 *                           </li></ul>
 * \version 21.12.2003 [gs]: <ul><li>
 *                           Herausgefunden warum die Würfel so gross sind
 *                           obwohl sie nur eine Kantenl&auml;nge von 10 haben.
 *                           Es ligt daran das sie mathematisch vor dem 
 *                           screen liegen, dadurch werden sie bei der
 *                           projection gr&ouml;&szlig;er skaliert.
 *                           </li><li>
 *                           Die Klasse Camera eingef&uuml;gt und das 
 *                           Hauptprogramm so umgeschrieben das es eine
 *                           Camera-Instanz nutzt um
 *                           <ol><li>
 *                           eine Kameratransformation zu machen
 *                           </li><li>
 *                           die 2D-Projektion durchzuf&uuml;hren.
 *                           </li></ol>
 *                           </li><li>
 *                           so modifiziert das erst nur die Vertices von
 *                           movable und die Normalenvektoren der Polygone
 *                           berechnet werden, nur wenn das Polygon auch
 *                           wirklich gezeichnet wird werden die weiteren
 *                           Vertices transformiert und projeziert.
 *                           </li><li>
 *                           So umgebaut das das vordere z-clipping der
 *                           Polygone genutzt wird.
 *                           </li></ul>
 * \version 22.12.2003 [gs]: Beleuchtung &uuml;ber die in canvas_imp neu
 *                           eingebauten light_table eingebaut.
 */

/**
 * \mainpage Referenzmanual zu ENGAGE
 *
 * \author Georg Steffers <georg@steffers.org> [gs]
 * \date 22.12.2003
 * \version 0.0.0: Erster Aufbau, jede Menge immer noch zu tun.
 *
 * Dies Projekt war zu anfang eine kleine app um ein wenig x-lib zu
 * Programmieren. Als das ein wenig langweilig wurde und zumindest
 * rudiment&auml;r funktionierte habe ich angefangen eine kleine 3D-Engine
 * dazuzuschreiben.<br>
 * Heute habe ich das Ziel dies ganze in irgendeinem Spiel zu verwenden.
 * Bis dahin ist allerdings noch jede Menge zu tun.
 * Was bislang fertig ist:
 * <ul>
 * <li>Klassen um die X-Lib auf einfacher Ebene anzusprechen, allerdings
 * noch komplett ohne kommunikation mit dem Windowmanager.
 * </li><li>
 * Klasse um Manipulationen und Berechnungen verschiedenster Art an
 * Matrizen und Vektoren mit 4 Tupeln zu machen, wie gauss, verschiedene
 * Wege die Determinante zu berechnen, Inverse &uuml;ber Adjunkte oder
 * &uuml;ber Gauss, Transponieren, Skalarprodukt, Matritzenprodunkt, Addition
 * Subtraktion, etc.
 * </li><li>
 * Das Muster eines Event-Dispatchers sowie ein template von dem dich
 * Klassen ableiten m&uuml;ssen, die Events f&uuml;r diesen erzeugen.
 * </li><li>
 * einen abstrakten canvas der events erzeugt, M&ouml;glihkeiten zur 
 * Farbverwaltung bietet und einen passenden rasterer erzeugt. Davon
 * abgeleitet ein canvas f&uuml;r X11 und wiederum davon abgeleitete ein
 * canvas f&uuml;r X11-SHM.
 * rasterizer ist wiederum eine abstrakte Klasse die eine Schnittstelle bietet
 * um auf einen canvas zu schreiben. davon abgeleitet existiert eine Klasse
 * rasterizer_rgb, der speziell auf ein RGB Canvas schreibt, wie das z.B.
 * in einem Truecolor Grafikmodus unter X11 n&ouml;tig ist.
 * </li><li>
 * Eine Helferklasse container, die verschiedene Daten speichen und
 * organisieren kann. Diese sollte in zukunft abstrakt werden und
 * Implementierungen versiedener Datenstrukturierungsmethoden verdecken,
 * wie z.B. diverse Listenformen, B&auml;me oder einfache Arrays.
 * Im Moment organisiert sie die Daten in einem Array. Einige wichtige Klassen
 * (eigentlich alle die mehrere Elemente nicht bekannter Anzahl verwalten 
 * m&uuml;ssen) leiten sich von dieser Klasse ab. Das ist insbesondere
 * vertex_list, polygon und polyeder.
 * </li><li>
 * Die grundlegenden Geometrieklassen (unterliegen nach wie vor starken
 * Ver&auml;nderungen. Das sind im einzelnen:
 * <ol><li>
 * <b>vertex:</b> Diese Struktur nimmt einen 4-Tupel Vektor auf, der
 * entweder eine 3D-Coordinate oder aber einen Vektor im 3D-Raum beschreibt.
 * es werden sowohl die Originaldaten sowie transformierte Daten gespeichert.
 * Au&szlig;erdem wird der transformationsstatus zwischengespeicher. (Das
 * verhindert das, wenn sich z.B. ein Polygon einen Vertex mit einem anderen
 * teilt, transformationen nur einmal an dem Vertex vorgenommen werden.
 * </li><li>
 * <b>vertex_list:</b> Eine Struktur um mehrere Vertexe zu verwalten.
 * Sie besteht aus einem fixen und einem Variablen Teil, daher modifiziert
 * sie einige Operatoren, die sie von container erbt. Die zweigeteiltheit
 * ist wichtig, da bei einigen Operationen (insb. Clipping) zus&auml;tzliche
 * Vertexe entstehen k&ouml;nnen, die aber nur tempor&auml;r wichtig sind.
 * Durch die Zweigeteiltheit l&auml;&szlig;t sich immer genau unterscheiden
 * was erzeugte und was originale Vertexe waren. Weiterhin ist wichtig,
 * das auf beide Teile mit derselben Zugriffsfunktion zugegriffen werden kann.
 * </li><li>
 * <b>polygon:</b> ist eine Liste von Indexen in eine Vertexliste, die
 * ein Polygon beschreibt. Leitet sich von container ab und verwaltet ihren
 * container teil die indexe. Weiterhin enth&auml;lt polygon einen pointer auf
 * eine vertex_list, auf die sich die Indexwerte bezieht und die Informationen
 * zu einem Normalenvektor (als Basispunkt und Spitze Paar).
 * Seit neustem enth&auml;lt ein Polygon auch noch einen pointer auf den
 * polyeder zu dem es geh&ouml;rt (wenn es zu einem geh&ouml;rt, ansonsten null)
 * und es sollte auch noch den index in diesem Polyeder enth&auml;ten.
 * Damit w&auml;re es dann einfach von einem polygon wieder auf seinen
 * Polyeder zu schlie&szlig;en (es kann aber auch sein das ich dieses Konzept
 * wieder verwerfe und versuche irgendwie &uuml;ber den container eine 
 * M&ouml;glichkeit der zuordnung zu schaffen.<br>
 * Da dies eine polygonale Engine ist enth&auml;lt polygon einige wichtige
 * Methoden, wie das clipping zur vorderen z-ebene und das clipping ein einem
 * weiteren polygon (nach der 2D-Projektion, um das Polygon gegen die
 * Canvas (Rasterer)-Grenzen zu clippen.
 * </li><li>
 * <b>polyeder:</b> ist eine von container abgeleitete Klasse die eine
 * Gruppe zusammengeh&ouml;riger polygone verwaltet. Zusammengeh&ouml;rend
 * bedeutet in diesem Fall vor allem, das sie die gleiche Vertexliste nutzen.
 * </li></ol></li></ul>
 *
 * Was die Engine bislang (mehr oder weniger sauber implementiert) macht:
 * <ul><li>
 * beliebige transformtion beliebiger polygone im 3D-Raum.
 * </li><li>
 * Perspektivische Projektion
 * </li><li>
 * clipping der projezierten Vertexe gegen die canvas-Grenzen
 * </li><li>
 * clipping der 3D-Coordinaten gegen eine vordere Z-Ebene
 * </li><li>
 * falls gew&uuml;nscht Backface-Culling
 * </li><li>
 * definieren einer Kamera und positionieren dieser.
 * </li><li>
 * Darstellung flatshaded, wireframe oder kombiniert.
 * </li><li>
 * Sortiert die polygone nach z, damit die hintersten zuerst gezeichnet werden.
 * </li></ul>
 *
 * \bug [gs] Mein Backfaceculling funktioniert nicht, das scheint daran zu 
 *      liegen, das eine projezierte Seite die 90 Grad zu mir aber stark am 
 *      Rand des sichtbaren Bereichs ist sehr wohl von mir gesehen werden kann.
 *      In die berechnung des cullings muss also irgendwie das Scihtfeld 
 *      bzw der Blickwinkel mit einbezogen werden.
 *      -- Gefixed: man muss als Blickwinkel nur den vrp nehmen, dann klappts.
 * \bug [gs] Das Programm darf nicht mehr mit -ffast-math compiliert werden,
 *      da dann anscheinend irgendwas bei der berechnung der inversen
 *      Camera-Matrix kaputtoptimiert wird.
 *
 * \todo [gs] Evtl. sollte ich f&uuml;r den Rasterizer imlib2 oder evas
 *       verwenden (bzw ich baue einen rasterizer der diese Libs nutzt). 
 *       Evtl. kann evas auch einen kompletten canvas für mich bilden, incl.
 *       Rasterizer. (Auch ein GL Rasterizer sollte noch geschrieben werden.
 * \todo [gs] Eine menge cleanups.
 * \todo [gs] Java Version schreiben und hoffen das sie schnell genug ist.
 * \todo [gs] Nat&uuml;rlich noch jede Menge, Lightmapping, Texturemapping,
 *       Schadowmapping, vorne und hinten z-clipping usw.
 * \todo [gs] gutes Konzept finden um z-clipping, transformieren und
 *       projezieren zu machen (es darf z.B. nich projeziert werden, solange
 *       das z-clipping l&auml;uft.
 * \todo [gs] ein gutes konzept finden ein polygon einem polyeder zuzuweisen,
 *       und den index innerhalb des Polyeders zu bestimmen, auch wenn
 *       das polygon bereits transformiert wurde...in diesem zusammenhang
 *       glaube ich immer mehr, das es doch besser währe, das polygon
 *       wuerde beim clipping doch nicht einfach ein neues Polygon erzeugen
 *       und stattdessen sich selbst modifizieren und eine referenz auf
 *       sich zur&uuml;ckgeben. (Bei den == Operatoren würde ich dann immer
 *       checken ob es sich wirklich um eine Referenz auf die selbe Instanz
 *       (sprich Adressen gleich) ist.
 *
 * Copyright &copy;2003 Georg Steffers
 *
 * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
 * it under the terms of the GNU General Public License as published by
 * the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
 * (at your option) any later version.
 * 
 * This program is distributed in the hope that it will be useful,
 * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
 * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
 * GNU General Public License for more details.
 * 
 * You should have received a copy of the GNU General Public License
 * along with this program; if not, write to the Free Software
 * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
 * <br><br><br>
 */

#ifndef __XProto_h__
#define __XProto_h__

using namespace std;

#include <cmath>
#include <time.h>
#include <unistd.h>

#include "factory.h"
#include "dispatcher.h"
#include "canvas.h"
#include "rasterize.h"
#include "math/Mmn.h"
#include "math/V_K4.h"
#include "math/sin_cos.h"
#include "geometry/vertex.h"
#include "geometry/polygon.h"
#include "geometry/polyeder.h"

#include <time.h>
#include <sys/timeb.h>

int compf(const void* a, const void* b) {
   polygon* _a=(polygon*)a;
   polygon* _b=(polygon*)b;

   return (int)(_a->center_p()[Z] - _b->center_p()[Z])*-1;
}

class light {
   protected:
      unsigned intensity;
      double dist_falloff;

   public:
      light(unsigned intense=255) : intensity(intense) {}

      virtual unsigned get_intensity(void) { return intensity; }
      virtual void set_intensity(unsigned in) { intensity=in; }
};

class ambient_light : public light {
   public:
      ambient_light(unsigned intense=255) : light(intense) {}
};

// Diese Lampe ist &auml;hnlich wie die Sonne, sie beleuchtet die
// gesamte Scenen aus einer Richtung. Diese definiere ich einfach
// als fvw des movable.
class direct_light : public light, public movable {
   public:
      direct_light(unsigned intense=255) : light(intense), movable() {}

      const vertex& get_direction(void) {
         return vfw;
      }
};

class camera : public movable {
   private:
        double lcxa; //!< (lens coverage(x) angle = Sichtfeld(x)-Winkle
        double lcx;    //!< (lens coverage(x)) = Sichtfeld(x)
        double sw;     //!< (screen width) = Breite des Projektionsfensters
        double sh;     //!< (screen height) = Hoehe des Projektionsfensters
        double ph_ar;  /**< \brief (physical aspect ratio) = Seitenverhaeltnis 
                        *          des Anzeigegeraets 
                        */
        double sy;     //!< (scale y) = Wert um y proportional zu projezieren.
        double dz;     //!< (delta z) = Abstand des Auges zum screen

        Mmn<double> cam_trans;

   public:
        camera(double lcxa=60) : movable() {
            this->set_lens_coverage(lcxa);
        }

        camera(const rasterizer& scr, double lcxa=60) : movable() {
            this->set_lens_coverage(lcxa);
            this->sw=scr.get_x_size();
            this->sh=scr.get_y_size();
            this->ph_ar=this->sw/this->sh;
            this->sy=this->sh/this->sw*this->ph_ar;
            this->dz=(this->sh/2)/tan(RAD(this->lcxa/2));
        }

        camera(const rasterizer& scr, double ph_ar, 
               double lcxa) : movable() {
            this->set_lens_coverage(lcxa);
            this->sw=scr.get_x_size();
            this->sh=scr.get_y_size();
            this->ph_ar=ph_ar;
            this->sy=this->sh/this->sw*this->ph_ar;
            this->dz=(this->sh/2)/tan(RAD(this->lcxa/2));
        }

        camera(double sw, double sh, double lcxa=60) : movable() {
            this->set_lens_coverage(lcxa);
            this->sw=sw;
            this->sh=sh;
            this->ph_ar=this->sw/this->sh;
            this->sy=this->sh/this->sw*this->ph_ar;
            this->dz=(this->sh/2)/tan(RAD(this->lcxa/2));
        }

        camera(double sw, double sh, 
               double ph_ar, double lcxa=60) : movable() {
            this->set_lens_coverage(lcxa);
            this->sw=sw;
            this->sh=sh;
            this->ph_ar=ph_ar;
            this->sy=this->sh/this->sw*this->ph_ar;
            this->dz=(this->sh/2)/tan(RAD(this->lcxa/2));
        }

        /** 
         * \brief Setze Sichtfeld. (zwischen 10 und 170)
         *
         * lcx ist eine Konstante die die gr&ouml;&szlig;e der Sichtfeldes
         * beschreibt. Diese Funktion ermittelt diese Konstante anhand von
         * Werten zwischen 10 und 170 wobei das volle menschliche Sichtfeld
         * einem Wert von 100 entspricht. 10 ist extrem Tele und 170 extrem
         * Weitwinkel.
         *
         * \param angle Winkel f&uuml;rs Sichtfeld (zwischen 10 und 170)
         *
         * \pre 10 < angel < 170
         */
        void set_lens_coverage(double angle) {
            lcxa=angle;

            if(lcxa>170) lcxa=170;
            if(lcxa<10) lcxa=10;

            lcx=0.5*(1/tan(lcxa*M_PI/(180.0*2.0)));
        }

        const Mmn<double>& cam_trans_mat(void) {
           cam_trans=t_mat.inv_Ad();

           if(cam_trans.is_null())
              cam_trans=t_mat.gauss(INVERSE);

           return cam_trans;
        }

        double get_lcx(void) const {
           return lcx;
        }

        double get_sw(void) const {
           return sw;
        }

        double get_sh(void) const {
           return sh;
        }

        double get_ph_ar(void) const {
           return ph_ar;
        }

        double get_sy(void) const {
           return sy;
        }

        double get_dz(void) const {
           return dz;
        }
};

/**
 * \brief Das eigentliche Programm
 *
 * Hier werden alle Teile zu einem kleinen Testprogramm zusammengef&uuml;gt.
 */
class app {
    private:
        canvas* scr;          //!< Der Canvas auf dem gezeichnet wird
        rasterizer* ras;      //!< Der Rasterizer zu dem \ref scr
        dispatcher* d;        //!< Der X11-Dispatcher
        disp_manager manager; //!< Der Dispatcher-Manager

        polyeder_movable p;           //!< erster Polyeder
        polyeder_movable p2;          //!< zweiter Polyeder
        polyeder_movable p3;          //!< dritter Polyeder
        polyeder_movable p4;          //!< und weils so lustig ist noch einer

        camera cam;
        direct_light li;
        direct_light li2;
        ambient_light li3;

        double winkel;
        int stepping;
        double cam_winkel;
        int cam_stepping;
        double li_winkel;
        int li_stepping;
        double li2_winkel;
        int li2_stepping;

        double clip_front;

        unsigned secs, secs_tmp;
        unsigned short ms;

        /**
         * \brief Bringt den Canvas auf den Bildschirm
         *
         * Dies ist eine Callback-Methode die zu jedem expose-event u.&auml;.
         * aufgerufen wird um den Inhalt des Canvas auf das Fenster zu
         * &uuml;bertragen. Diese Methode wird ausschlie&szlig;lich vom
         * Dispatcher \ref d aufgerufen.
         *
         * \param es Die Quelle des Events, in diesem Fall also der canvas
         * \param key Wird nicht benutzt
         *
         * \pre redraw mu&szlig; als callback in \ref d registriert sein.
         * \pre \ref scr mu&szlig; ein g&uuml;ltiger canvas sein.
         */
        void redraw(event_source* es, void* key) {
            char buffer[10]="\0";

            sprintf(buffer, "%02d:%03d", secs, ms);

            scr->blit_screen();
            scr->draw_text(5,15,buffer,strlen(buffer));
            //usleep(10);
        }

        /**
         * \brief verarbeitet Tastendr&uuml;cke im Canvas
         *
         * Dies ist eine Callback-Methode die zu jedem keypress-event
         * im Canvas aufgerufen wird. Hier&uuml;ber ist es m&ouml;glich
         * das Programm zu steuern. Diese Methode wird ausschlie&szlig;lich
         * vom Dispatcher \ref d aufgerufen.
         *
         * \param es Die Quelle des Events, in diesem Fall also der Canvas
         * \param key Der Ascii-Code der gedr&uuml;ckten Taste.
         *
         * \pre exitOnEsc mu&szlig; als callback in \ref d registriert sein.
         * \pre \ref scr mu&szlig; ein g&uuml;ltiger canvas sein.
         *
         * \post Falls ESC gedr&uuml;ckt wurde -> Programmende
         * \post Falls s oder S gedr&uuml;ckt wurde Dispatcher anhalten
         * \post Falls c oder C gedr%uuml;ckt wurde Dispatcher starten
         */
        void exitOnEsc(event_source* es, void* key) {
            switch (*(char*)key) {
                case 27:
                    d->trigger_event(Stop);
                case 'x':
                case 'X':
                    d->halt();
                    break;
                case 'c':
                case 'C':
                    d->cont();
                    break;
                case '+':
                    cam_stepping=(cam_stepping+1)%11;
                    break;
                case '-':
                    cam_stepping=cam_stepping>0?(cam_stepping-1)%11:10;
                    break;
                case 'q':
                case 'Q':
                    clip_front=clip_front>0?clip_front-10:0;
                    break;
                case 'w':
                case 'W':
                    clip_front=clip_front<100?clip_front+10:100;
                    break;
                case 'r':
                case 'R':
                    li_stepping=(li_stepping+1)%11;
                    break;
                case 'e':
                case 'E':
                    li_stepping=li_stepping>0?(li_stepping-1)%11:10;
                    break;
                case 'z':
                case 'Z':
                    li2_stepping=(li2_stepping+1)%11;
                    break;
                case 't':
                case 'T':
                    li2_stepping=li2_stepping>0?(li2_stepping-1)%11:10;
                    break;
                case 'd':
                case 'D':
                    stepping=(stepping+1)%11;
                    break;
                case 's':
                case 'S':
                    stepping=0;
                    break;
                case 'a':
                case 'A':
                    stepping=stepping>0?(stepping-1)%11:10;
                default:
                    break;
            }
        }

        /**
         * \brief Rotiert, projeziert und zeichnet die drei Polyeder 
         *        \ref p, \ref p2 und \ref p3
         *
         * Hier werden mit Hilfe der Klassen aus \ref Mmn.h, \ref sin_cos.h und 
         * \ref V_K4.h die Polyeder gedreht, skaliert, projeziert und 
         * schlie&szlig;lich mit Hilfe der Methoden des Rasterizers \ref ras
         * auch noch gezeichnet. Am ende wird dann ein Expose-Event 
         * ausgel&ouml;st, damit die &Auml;nderungen auch am Bildschirm
         * sichtbar werden.
         *
         * \note Im Moment wir rotate auch über disp_x11 aufgerufen, das ist 
         * nicht notwendig, und eigentlich sogar falsch, denn es wird überhaupt
         * nicht auf ein X-Event reagiert. Was ich brauche ist ein weiteren 
         * Dispatcher (disp_app) der Application-Events aufführt,
         * Die Rotation müsste dann quasi im idle-Fall ausgeführt werden.
         * Es würde sicherlich Sinn machen diesen dispatcher dann irgendwie
         * als thread zu implementieren. Immerhin ist X ja auch ein eigener
         * Prozess. (OK, der Vergleich hinkt, da ich die XEvents auch im
         * Hauptprozess abarbeite.
         *
         * \param es Die Quelle des Events, in diesem Fall also der canvas
         * \param dummy Wird nicht benutzt
         *
         * \pre redraw mu&szlig; als callback in \ref d registriert sein.
         * \pre \ref scr mu&szlig; ein g&uuml;ltiger canvas sein.
         *
         * \post Die Polyeder sind transformiert und auf dem Canvas
         *       gezeichnet. Ein Expose-Event wurde ausgel&ouml;st.
         */
        void rotate(event_source* es, void* dummy) {
            struct timeb tb1;
            struct timeb tb2;

            ftime(&tb1);
            
            winkel=WINKEL(winkel+stepping);

            cam_winkel=WINKEL(cam_winkel+cam_stepping);
            li_winkel=WINKEL(li_winkel-li_stepping);
            li2_winkel=WINKEL(li2_winkel+li2_stepping);

            container<polygon> po_list, po_list_zclipped;

            //if(winkel==3)
            //   sleep(10);

            p.rotate_im_g_x(45);
            p.translate_im_global(-30.0*sin(RAD(winkel)), 
                                  5.0*cos(RAD(winkel)),
                                  10.0*cos(RAD(winkel)));
            p.rotate_im_vfw(WINKEL(2*winkel));

            p2.translate_im_global(5.0*cos(RAD(winkel)), 
                                   20.0*sin(RAD(winkel)),
                                   20.0*cos(RAD(winkel)));
            p2.rotate_im_l_z(WINKEL(winkel));
            p2.rotate_im_l_y(WINKEL(360-winkel));
            p2.translate_im_global(0,0,-5);

            //p3.translate_im_global(0,0,5);
            
            p4.translate_im_global(0,0,15);
            p4.rotate_im_g_x(WINKEL(winkel));
            p4.rotate_im_g_y(WINKEL(winkel));
            p4.translate_im_global(0,0,5);

            cam.translate_im_global(0,0,-60);
            cam.rotate_im_g_y(WINKEL(-cam_winkel));
            cam.rotate_im_axis(WINKEL(cam_winkel), 
                               vertex(1,0,1,COORD), vertex(0,0,0,COORD));

            li.translate_im_global(0,0,-10);
            li.rotate_im_g_y(WINKEL(45.0));
            li.rotate_im_axis(WINKEL(li_winkel), 
                              vertex(1,0,-1,COORD), vertex(0,0,0,COORD));

            li2.translate_im_global(0,0,-10);
            li2.rotate_im_g_x(WINKEL(li2_winkel));

            Mmn<double> ctm(cam.cam_trans_mat());

            p.move_im(ctm);
            p2.move_im(ctm);
            p3.move_im(ctm);
            p4.move_im(ctm);
            li.move_im(ctm);
            li2.move_im(ctm);

            /* p.transform(1);
            p2.transform(1);
            p3.transform(1);
            p4.transform(1);

            cam.transform(1); */

            // Zu Anfang reicht es die Vertexe für die Objektposition und
            // die Normalenvertexe zu transformieren, dann kommt das
            // backface culling und nur wenn ein polygon wirklich gezeichnet
            // wird mache ich die letzten transformationen und die
            // projektion.
            p.transform_normals(1);
            p2.transform_normals(1);
            p3.transform_normals(1);
            p4.transform_normals(1);

            p.movable::transform(1);
            p2.movable::transform(1);
            p3.movable::transform(1);
            p4.movable::transform(1);

            li.transform(1);
            li2.transform(1);

            /* p.project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(), cam.get_sh(), 
                         cam.get_ph_ar(), cam.get_sy(), 2);
            p2.project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(), cam.get_sh(), 
                          cam.get_ph_ar(), cam.get_sy(), 2);
            p3.project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(), cam.get_sh(), 
                          cam.get_ph_ar(), cam.get_sy(), 2);
            p4.project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(), cam.get_sh(), 
                          cam.get_ph_ar(), cam.get_sy(), 2); */

            // Ich muss nach einem verdammt guten Weg suchen herauszufinden
            // zu welchem polyeder ein polygon gehoert, ich denke das beste ist
            // einen pointer auf den polyeder im polygon zu speichern wenn
            // es einem polyeder zugeordnet wird.
            vertex view, normal, center, norm_v;

            for(unsigned i=0; i<p.card(); i++) {
               view=p.get_vrp();

               center=p[i].center_p();
               normal=p[i].normal_p();
               norm_v=normal-center;

               if(((norm_v%view)/(norm_v.betr()*view.betr())) < 0.0) {
                  po_list[po_list.card()]=p[i];
                  po_list[po_list.card()-1].transform(p.get_t_mat(), 1);
               }
            }

            for(unsigned i=0; i<p2.card(); i++) {
               view=p2.get_vrp();

               center=p2[i].center_p();
               normal=p2[i].normal_p();
               norm_v=normal-center;

               if(((norm_v%view)/(norm_v.betr()*view.betr())) < 0.0) {
                  po_list[po_list.card()]=p2[i];
                  po_list[po_list.card()-1].transform(p2.get_t_mat(), 1);
               }
            }

            for(unsigned i=0; i<p3.card(); i++) {
               //hier kein backface-culling...

               //view=p3.get_vrp();

               //center=p3[i].center_p();
               //normal=p3[i].normal_p();
               //norm_v=normal-center;

               //if(((norm_v%view)/(norm_v.betr()*view.betr())) < 0.0) {
                  po_list[po_list.card()]=p3[i];
                  po_list[po_list.card()-1].transform(p3.get_t_mat(), 1);
               //}
            }

            for(unsigned i=0; i<p4.card(); i++) {
               view=p4.get_vrp();

               center=p4[i].center_p();
               normal=p4[i].normal_p();
               norm_v=normal-center;

               if(((norm_v%view)/(norm_v.betr()*view.betr())) < 0.0) {
                  po_list[po_list.card()]=p4[i];
                  po_list[po_list.card()-1].transform(p4.get_t_mat(), 1);
               }
            }

            po_list.sort(compf);

            for(unsigned i=0; i<po_list.card(); i++) {
               po_list_zclipped[i]=po_list[i].clip_front_z(clip_front);
            }

            ras->clear_buffer();

            double normal_X[6];
            double normal_Y[6];

            for(unsigned i=0; i<po_list.card(); i++) {
               int idx;

               if((idx=p3.contains(po_list[i])) >= 0) {
                  unsigned long col;

                  vertex center=po_list[i].center_p();
                  vertex normal=po_list[i].normal_p();
                  vertex norm_v=normal-center;


                  if(idx==1)
                     col=scr->get_color(0,0,255);
                  else
                     col=scr->get_color(0,255,255);

                  vertex light(li.get_direction());

                  unsigned in=0, in_tmp;
                  double intense=(norm_v.norm()%light.norm())*-1;
                  intense=intense<0.02?0.02:intense;
                  intense=intense>1.0?1.0:intense;

                  in_tmp=(unsigned)(intense*li.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;

                  light=li2.get_direction();

                  intense=(norm_v.norm()%light.norm())*-1;
                  intense=intense<0.02?0.02:intense;
                  intense=intense>1.0?1.0:intense;

                  in_tmp=(unsigned)(intense*li2.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;
                  in_tmp=(unsigned)(li3.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;

                  scr->light_native(&col, in);

                  if(po_list_zclipped[i].card() >= 3) {
                     po_list_zclipped[i].project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(),
                                                 cam.get_sh(), cam.get_ph_ar(), 
                                                 cam.get_sy(), 2);
                     ras->draw_polygon_flat(po_list_zclipped[i], col);
                  }
               }

               if((idx=p4.contains(po_list[i])) >= 0) {
                  unsigned long col=scr->get_color(0,0,255);

                  vertex center=po_list[i].center_p();
                  vertex normal=po_list[i].normal_p();
                  vertex norm_v=normal-center;

                  vertex light(li.get_direction());

                  unsigned in=0, in_tmp;
                  double intense=(norm_v.norm()%light.norm())*-1;
                  intense=intense<0.02?0.02:intense;
                  intense=intense>1.0?1.0:intense;

                  in_tmp=(unsigned)(intense*li.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;

                  light=li2.get_direction();

                  intense=(norm_v.norm()%light.norm())*-1;
                  intense=intense<0.02?0.02:intense;
                  intense=intense>1.0?1.0:intense;

                  in_tmp=(unsigned)(intense*li2.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;
                  in_tmp=(unsigned)(li3.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;

                  scr->light_native(&col, in);

                  if(po_list_zclipped[i].card() >= 3) {
                     po_list_zclipped[i].project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(),
                                               cam.get_sh(), cam.get_ph_ar(), 
                                               cam.get_sy(), 2);
                     ras->draw_polygon_flat(po_list_zclipped[i], col);
                     //ras->draw_polygon_wire(po_list_zclipped[i], 
                     //                    scr->get_color(255, 255, 255));
                  }
               }

               if((idx=p.contains(po_list[i])) >= 0) {
                  unsigned long col=scr->get_color(255,0,0);

                  vertex center=po_list[i].center_p();
                  vertex normal=po_list[i].normal_p();
                  vertex norm_v=normal-center;

                  vertex light(li.get_direction());

                  unsigned in=0, in_tmp;
                  double intense=(norm_v.norm()%light.norm())*-1;
                  intense=intense<0.02?0.02:intense;
                  intense=intense>1.0?1.0:intense;

                  in_tmp=(unsigned)(intense*li.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;

                  light=li2.get_direction();

                  intense=(norm_v.norm()%light.norm())*-1;
                  intense=intense<0.02?0.02:intense;
                  intense=intense>1.0?1.0:intense;

                  in_tmp=(unsigned)(intense*li2.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;
                  in_tmp=(unsigned)(li3.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;

                  scr->light_native(&col, in);

                  center.project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(), 
                                    cam.get_sh(), cam.get_ph_ar(), 
                                    cam.get_sy(), 
                                    center.get_trans_stage()+1);
                  normal.project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(), 
                                    cam.get_sh(), cam.get_ph_ar(), 
                                    cam.get_sy(), 
                                    center.get_trans_stage()+1);

                  if(po_list_zclipped.card() >= 3) {
                     po_list_zclipped[i].project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(),
                                               cam.get_sh(), cam.get_ph_ar(), 
                                               cam.get_sy(), 2);
                     ras->draw_polygon_flat(po_list_zclipped[i], col);
                     //ras->draw_polygon_wire(po_list_zclipped[i], 
                     //                    scr->get_color(255, 255, 255));
                     ras->line(center[X], center[Y], normal[X], normal[Y],
                               scr->get_color(0, 0, 0));
                  }
               }

               if((idx=p2.contains(po_list[i])) >= 0) {
                  unsigned long col=scr->get_color(0,255,0);

                  vertex center=po_list[i].center_p();
                  vertex normal=po_list[i].normal_p();
                  vertex norm_v=normal-center;

                  vertex light(li.get_direction());

                  unsigned in=0, in_tmp;
                  double intense=(norm_v.norm()%light.norm())*-1;
                  intense=intense<0.02?0.02:intense;
                  intense=intense>1.0?1.0:intense;

                  in_tmp=(unsigned)(intense*li.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;

                  light=li2.get_direction();

                  intense=(norm_v.norm()%light.norm())*-1;
                  intense=intense<0.02?0.02:intense;
                  intense=intense>1.0?1.0:intense;

                  in_tmp=(unsigned)(intense*li2.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;
                  in_tmp=(unsigned)(li3.get_intensity());
                  in=in_tmp>in?in_tmp:in;

                  scr->light_native(&col, in);

                  center.project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(), cam.get_sh(), 
                                    cam.get_ph_ar(), cam.get_sy(), 
                                    center.get_trans_stage()+1);
                  normal.project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(), cam.get_sh(), 
                                    cam.get_ph_ar(), cam.get_sy(), 
                                    center.get_trans_stage()+1);

                  if(po_list_zclipped[i].card() >= 3) {
                     po_list_zclipped[i].project_2d(cam.get_lcx(), cam.get_sw(),
                                            cam.get_sh(), cam.get_ph_ar(), 
                                            cam.get_sy(), 2);
                     ras->draw_polygon_flat(po_list_zclipped[i], col);
                     //ras->draw_polygon_wire(po_list_zclipped[i], 
                     //                     scr->get_color(255, 255, 255));
                     ras->line(center[X], center[Y], normal[X], normal[Y],
                               scr->get_color(0, 0, 0));
                  }
               }
            }

            //ras->draw_polyeder_wire(p, scr->get_color(255,255,255));
            //ras->draw_polyeder_wire(p2, scr->get_color(255,255,255));

            p.reset();
            p2.reset();
            p3.reset();
            p4.reset();
            cam.reset();
            li.reset();
            li2.reset();

            ftime(&tb2);

            secs_tmp=tb2.time-tb1.time;
            ms=(secs_tmp*1000+tb2.millitm)-tb1.millitm;
            secs=(secs_tmp>0)?ms/(secs_tmp*1000):0;
            ms=(secs_tmp>0)?ms%(secs_tmp*1000):ms;

            d->trigger_event(Draw);
        }

    public:
        /**
         * \brief Konstruktor
         *
         * Alle Grundlegenden Initialisierungen. Canvas, Dispatcher und
         * Rasterizer erzeugen. Callbacks registrieren und
         * Polyeder erzeugen. Eckwerte f&uuml;r die 2D-Projektion festlegen.
         */
        app() {
            // Der factory_manager erzeugt mir den gew&uuml;nschten 
            // Canvas und Dispatcher.
            factory_manager f;

            // Erzeuge den Canvas, Dispatcher und Rasterizer
            scr=f.canvas_f->create(400, 300);
            d=f.dispatcher_f->create(scr);
            ras=scr->create_rasterizer();

            // Registriere die Callbacks und trage Dispatcher in Manager ein
            d->register_callback(Key, mk_callback(*this, &app::exitOnEsc));
            d->register_callback(Idle, mk_callback(*this, &app::rotate));
            d->register_callback(Draw, mk_callback(*this, &app::redraw));

            manager[0]=d;
            d->register_callback(Stop, 
                                 mk_callback(manager, &disp_manager::stop));

            // Dann wolln wir die cam mal initilisieren.
            cam=camera(*ras, 50.0);
            li2.set_intensity(127);
            li3.set_intensity(40);

            // zuerst werden alle n&ouml;tigen Vertexe erzeugt
            vertex v[]={vertex(5,5,5,1),
                        vertex(5,-5,5,1),
                        vertex(-5,-5,5,1),
                        vertex(-5,5,5,1),
                        vertex(5,5,-5,1),
                        vertex(5,-5,-5,1),
                        vertex(-5,-5,-5,1),
                        vertex(-5,5,-5,1)};

            // und in einer Vertexliste gespeicher.
            vertex_list vl(v, 8);

            // ein Hilfsarray erzeugt um damit
            unsigned v_idx[][4]={{3,2,1,0},  // hinten
                                 {0,1,5,4},  // rechts
                                 {4,5,6,7},  // vorne
                                 {7,6,2,3},  // links
                                 {4,0,3,7},  // oben
                                 {1,5,6,2}}; // unten

            // die Polygone zu definieren.
            // (Der letzte Parameter ist die Vertexliste die das Polygon
            //  nutzen soll. Hier kann ich NULL nehmen, da sie beim erzeugen
            //  der Polyeders auf dessen Vertexliste gesetzt werden. 
            //  (siehe unten))
            /*polygon_movable pa[]={
               polygon_movable((unsigned*)v_idx[0], 4, NULL),
               polygon_movable((unsigned*)v_idx[1], 4, NULL),
               polygon_movable((unsigned*)v_idx[2], 4, NULL),
               polygon_movable((unsigned*)v_idx[3], 4, NULL),
               polygon_movable((unsigned*)v_idx[4], 4, NULL),
               polygon_movable((unsigned*)v_idx[5], 4, NULL)};*/
            polygon pa[]={
               polygon((unsigned*)v_idx[0], 4, NULL),
               polygon((unsigned*)v_idx[1], 4, NULL),
               polygon((unsigned*)v_idx[2], 4, NULL),
               polygon((unsigned*)v_idx[3], 4, NULL),
               polygon((unsigned*)v_idx[4], 4, NULL),
               polygon((unsigned*)v_idx[5], 4, NULL)};


            // Jetzt definieren wir mit der oben erzeugten Vertexlist und
            // dem Array aus Polygonen 2 Polyeder, die wir beide vom
            // Ursprung auf der Z-Achse weg bewegen.
            p=polyeder(pa, 6, vl);
            p2=polyeder(pa, 6, vl);
            p4=polyeder(pa, 6, vl);
 
            p[2].set_id("DEBUG");
            cout << "BLA: " << p[2].get_id() << "\n";

            polygon pa3[]={polygon((unsigned*)v_idx[0], 4, NULL),
                           polygon((unsigned*)v_idx[2], 4, NULL)};
            p3=polyeder(pa3, 2, vl);

            winkel=0;
            stepping=0;
            cam_winkel=0;
            cam_stepping=0;
            li_winkel=WINKEL(-45.0);
            li_stepping=0;
            li2_winkel=WINKEL(90.0);
            li2_stepping=0;
            clip_front=0;
            //halt=false;
        }

        /**
         * \brief Destruktor
         *
         * freigeben und entfernen alles dynamisch erzeugten Elemente.
         */
        ~app() {
            delete ras;
            delete d;
            delete scr;
        }

        /**
         * \brief startet den Manager und damit das Programm.
         */
        void go(void) {
            manager.start();
        }
};

int main(int argc, char* argv[]) {
    app a;

    a.go();

    // cout << "jokus\n"; 

    return 0;
}

#endif