minecraft-clone/js/mesher.js

// Face-Culling-Mesher: baut aus Chunk-Blockdaten + Nachbar-Lookups zwei
// BufferGeometrys (opaque + transparent/Wasser). Nur Faces zu Luft/transparenten
// Nachbarn werden erzeugt.
import * as THREE from 'three';
import {
  CHUNK_SIZE, CHUNK_HEIGHT, BLOCK, ATLAS_COLS, tileFor, isRenderTransparent, isSolid,
} from './constants.js';
import { AO_LEVEL } from './config.js';

// Baked Ambient Occlusion (Minecraft-"Smooth Lighting"): fuer jeden Vertex
// wird aus den soliden Nachbarbloecken in der Aussen-Schicht ein Verdunkelungs-
// wert berechnet. Billiger als SSAO und bei Voxels korrekt (keine Bildraum-
// Artifacts). Siehe 0fps "Ambient occlusion for Minecraft-like worlds".
// Index 0 = staerkste Verdeckung (dunkelste Ecke), 3 = keine Verdeckung.
// Die Stufen-Werte selbst liegen in config.js (AO_LEVEL).

// side1/side2/corner: je 0 (offen) oder 1 (solid). Liefert AO-Stufe 0..3.
function vertexAO(s1, s2, c) {
  if (s1 && s2) return 0; // beide Seiten zu -> Ecke voll verdeckt
  return 3 - (s1 + s2 + c);
}

// Die 6 Wuerfelseiten mit Eck-Positionen und Tile-UVs (0..1).
// side wird aus dir abgeleitet: dir[1]===1 -> 'top', -1 -> 'bottom', sonst 'side'.
// uAxis/vAxis: die zwei zu dir (Normalen-Achse) senkrechten Achsen (0=x,1=y,2=z),
// benoetigt fuer die AO-Nachbar-Lookups je Vertex.
const FACES = [
  { // links -X (normal-Achse 0)
    dir: [-1, 0, 0], uAxis: 2, vAxis: 1,
    corners: [
      { pos: [0, 1, 0], uv: [0, 1] },
      { pos: [0, 0, 0], uv: [0, 0] },
      { pos: [0, 1, 1], uv: [1, 1] },
      { pos: [0, 0, 1], uv: [1, 0] },
    ],
  },
  { // rechts +X (normal-Achse 0)
    dir: [1, 0, 0], uAxis: 2, vAxis: 1,
    corners: [
      { pos: [1, 1, 1], uv: [0, 1] },
      { pos: [1, 0, 1], uv: [0, 0] },
      { pos: [1, 1, 0], uv: [1, 1] },
      { pos: [1, 0, 0], uv: [1, 0] },
    ],
  },
  { // unten -Y (normal-Achse 1)
    dir: [0, -1, 0], uAxis: 0, vAxis: 2,
    corners: [
      { pos: [1, 0, 1], uv: [1, 0] },
      { pos: [0, 0, 1], uv: [0, 0] },
      { pos: [1, 0, 0], uv: [1, 1] },
      { pos: [0, 0, 0], uv: [0, 1] },
    ],
  },
  { // oben +Y (normal-Achse 1)
    dir: [0, 1, 0], uAxis: 0, vAxis: 2,
    corners: [
      { pos: [0, 1, 1], uv: [1, 1] },
      { pos: [1, 1, 1], uv: [0, 1] },
      { pos: [0, 1, 0], uv: [1, 0] },
      { pos: [1, 1, 0], uv: [0, 0] },
    ],
  },
  { // hinten -Z (normal-Achse 2)
    dir: [0, 0, -1], uAxis: 0, vAxis: 1,
    corners: [
      { pos: [1, 0, 0], uv: [0, 0] },
      { pos: [0, 0, 0], uv: [1, 0] },
      { pos: [1, 1, 0], uv: [0, 1] },
      { pos: [0, 1, 0], uv: [1, 1] },
    ],
  },
  { // vorne +Z (normal-Achse 2)
    dir: [0, 0, 1], uAxis: 0, vAxis: 1,
    corners: [
      { pos: [0, 0, 1], uv: [0, 0] },
      { pos: [1, 0, 1], uv: [1, 0] },
      { pos: [0, 1, 1], uv: [0, 1] },
      { pos: [1, 1, 1], uv: [1, 1] },
    ],
  },
];

function sideOf(dir) {
  if (dir[1] === 1) return 'top';
  if (dir[1] === -1) return 'bottom';
  return 'side';
}

// Soll ein Face zwischen Block und Nachbar gezeichnet werden?
function shouldDrawFace(block, neighbor) {
  if (neighbor === BLOCK.AIR) return true;
  // Wasser/Sichtbarkeit: Face zeichnen, wenn Nachbar transparent ist und
  // nicht derselbe Block (vermeidet innere Wasserfaces).
  if (isRenderTransparent(neighbor)) return neighbor !== block;
  return false;
}

function makeBuffer() {
  return { positions: [], normals: [], uvs: [], colors: [], indices: [] };
}

function addFace(buf, x, y, z, face, block, getBlockWorld, baseX, baseZ) {
  const side = sideOf(face.dir);
  const tile = tileFor(block, side);
  const ndx = buf.positions.length / 3;
  const dir = face.dir;
  const ua = face.uAxis, va = face.vAxis;
  const wx = baseX + x, wz = baseZ + z; // Welt-Koordinaten des Blocks
  const ao = [0, 0, 0, 0];

  for (let i = 0; i < 4; i++) {
    const c = face.corners[i];
    buf.positions.push(x + c.pos[0], y + c.pos[1], z + c.pos[2]);
    buf.normals.push(dir[0], dir[1], dir[2]);
    const u = (tile.col + c.uv[0]) / ATLAS_COLS;
    const v = 1 - (tile.row + 1 - c.uv[1]) / ATLAS_COLS;
    buf.uvs.push(u, v);

    // AO: Nachbarn in der Aussen-Schicht (Block + dir). du/dv = -1/+1 je nach
    // Ecke. side1 in uAxis-, side2 in vAxis-Richtung, corner diagonal.
    const du = c.pos[ua] === 1 ? 1 : -1;
    const dv = c.pos[va] === 1 ? 1 : -1;
    const s1 = [dir[0], dir[1], dir[2]]; s1[ua] += du;
    const s2 = [dir[0], dir[1], dir[2]]; s2[va] += dv;
    const co = [dir[0], dir[1], dir[2]]; co[ua] += du; co[va] += dv;
    const s1Solid = isSolid(getBlockWorld(wx + s1[0], y + s1[1], wz + s1[2])) ? 1 : 0;
    const s2Solid = isSolid(getBlockWorld(wx + s2[0], y + s2[1], wz + s2[2])) ? 1 : 0;
    const cSolid = isSolid(getBlockWorld(wx + co[0], y + co[1], wz + co[2])) ? 1 : 0;

    const level = vertexAO(s1Solid, s2Solid, cSolid);
    ao[i] = level;
    const b = AO_LEVEL[level];
    buf.colors.push(b, b, b);
  }

  // Flip-Triangulation: Diagonale entlang der Eck-Paarung mit hoeherer AO-Summe
  // legen -> reduziert Interpolations-Artifacts (Helligkeitssprung) an der Naht.
  // Winding bleibt erhalten (geprueft: beide Varianten ergeben gleiche Normalen).
  if (ao[0] + ao[3] > ao[1] + ao[2]) {
    buf.indices.push(ndx, ndx + 1, ndx + 3, ndx, ndx + 3, ndx + 2);
  } else {
    buf.indices.push(ndx, ndx + 1, ndx + 2, ndx + 2, ndx + 1, ndx + 3);
  }
}

function toGeometry(buf) {
  if (buf.positions.length === 0) return null;
  const g = new THREE.BufferGeometry();
  g.setAttribute('position', new THREE.Float32BufferAttribute(buf.positions, 3));
  g.setAttribute('normal', new THREE.Float32BufferAttribute(buf.normals, 3));
  g.setAttribute('uv', new THREE.Float32BufferAttribute(buf.uvs, 2));
  g.setAttribute('color', new THREE.Float32BufferAttribute(buf.colors, 3));
  // WICHTIG: setIndex braucht ein BufferAttribute, kein rohes TypedArray.
  // In three r0.165 speichert setIndex(rohesTypedArray) es ungepackt, so dass
  // der Renderer beim Render auf attribute.array undefined trifft und crasht
  // ("Cannot read properties of undefined (reading 'byteLength')").
  const maxV = (buf.positions.length / 3) - 1;
  const IndexAttr = maxV > 65535 ? THREE.Uint32BufferAttribute : THREE.Uint16BufferAttribute;
  g.setIndex(new IndexAttr(buf.indices, 1));
  return g;
}

// world.getBlockWorld(x,y,z) liefert Block auch ueber Chunk-Grenzen.
export function buildChunkGeometry(getBlockWorld, chunk) {
  const opaque = makeBuffer();
  const transparent = makeBuffer();
  const baseX = chunk.cx * CHUNK_SIZE;
  const baseZ = chunk.cz * CHUNK_SIZE;

  for (let y = 0; y < CHUNK_HEIGHT; y++) {
    for (let z = 0; z < CHUNK_SIZE; z++) {
      for (let x = 0; x < CHUNK_SIZE; x++) {
        const block = chunk.get(x, y, z);
        if (block === BLOCK.AIR) continue;
        const buf = isRenderTransparent(block) ? transparent : opaque;

        for (const face of FACES) {
          const nx = x + face.dir[0];
          const ny = y + face.dir[1];
          const nz = z + face.dir[2];
          const neighbor = getBlockWorld(baseX + nx, ny, baseZ + nz);
          if (shouldDrawFace(block, neighbor)) {
            addFace(buf, x, y, z, face, block, getBlockWorld, baseX, baseZ);
          }
        }
      }
    }
  }

  return { opaque: toGeometry(opaque), transparent: toGeometry(transparent) };
}