# WORKDOC — Moteur 3D DOS (TESTING)

## Vue d'ensemble

Moteur 3D software en C ciblant le DOS 32-bit via l'extender **CauseWay** (ou DOS/4GW).  
Compilateur : **OpenWatcom wcc386** exécuté depuis WSL.  
Affichage : **VGA Mode 13h** — 320×200, 256 couleurs, rendu Gouraud en virgule fixe 16.16.

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## Structure du projet

```
src/
  main/main.c          Point d'entrée, scène, boucle principale
  part3D/
    defines.h          Types, macros fixed-point, prototypes, externs
    engine.c           Maths (sin/cos), matrices, pipeline de rendu
    geometry.c         Génération de meshes (sphère, cylindre) + I/O mesh
    graph.c            VGA init, palette, backbuffer/zbuffer
    raster.c           Rastériseur triangle Gouraud, tracé de ligne Z-buffered
build/
  app.exe              Binaire DOS final (CauseWay)
  link.lnk             Script de link généré automatiquement
Makefile               Build via WSL + wcc386 Windows natif
```

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## Pipeline de rendu

```
init_engine_math()        Précalcul sin/cos (tables entières 16.16)
add_sphere / add_cylinder Génération mesh en espace local (0,0,0)
─── Boucle principale ───
  kbhit / getch           Gestion clavier
  mat3_rotate_x/y         Construction matrices de rotation
  mat3_mul (orbite)       Composition de la matrice d'orbite
  → obj.rot = orbit       Application uniforme à tous les objets
  → obj.pos = orbit × base_pos + center   Rotation des positions
  clear_buffers           Effacement backbuffer + zbuffer (0xFFFF)
  render_universe         Transformation + projection + Gouraud fill
  flip                    memcpy backbuffer → 0xA0000 (VGA)
```

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## Arithmétique virgule fixe 16.16

| Macro/fonction | Opération |
|---|---|
| `int_to_f(a)` | `a << 16` |
| `f_to_int(a)` | `a >> 16` |
| `f_mul(a,b)` | `(int64_t)a * b >> 16` |
| `f_div(a,b)` | `(int64_t)a << 16 / b` |

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## Palette VGA

256 entrées organisées en **16 couleurs × 16 niveaux d'intensité**.  
Index pixel = `(base_color << 4) | shade` avec shade ∈ [0..15].  
Les 16 couleurs de base sont dans `my_palette[]` (`graph.c`).  
La palette est chargée dans le DAC VGA au démarrage via `setup_vga_palette()`.

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## Projection perspective

```c
v_cache[i].x = 160 + f_to_int(f_div(rx << 8, pz));
v_cache[i].y = 100 - f_to_int(f_div(ry << 8, pz));
```

`<< 8` = distance focale implicite de 256 pixels.  
`pz` est clampé à `int_to_f(20)` minimum pour éviter la division par zéro.

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## Back-face culling et convention de winding

Le pipeline applique la **transposée** de la matrice de rotation aux sommets (convention colonne Watcom). Cette transposition inverse le handedness des triangles projetés.

**Convention retenue :** winding CCW vu de l'extérieur → produit vectoriel 2D **> 0** en espace écran → face visible.

```c
front = ((p2->x - p1->x) * (p3->y - p1->y)
       - (p2->y - p1->y) * (p3->x - p1->x)) > 0;
```

Toutes les géométries (sphère, corps cylindre, fonds cylindre) respectent cette convention.

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## Shading Gouraud

La lumière est assimilée à la direction de vue (−Z monde). Le dot product de la normale rotée avec (0,0,−1) est `−nz`.

```c
nz = f_mul(n->x, rot.m[0][2]) + f_mul(n->y, rot.m[1][2]) + f_mul(n->z, rot.m[2][2]);
intensity = (nz >= 0) ? int_to_f(1) : ((-nz) * 14) + int_to_f(1);
```

| nz | Signification | Intensité (shade) |
|---|---|---|
| −1.0 | Face directement vers caméra | 15 (max) |
| 0 | Face tangentielle | 1 (ambiant) |
| > 0 | Face opposée à la caméra | 1 (ambiant, face culléé) |

L'intensité est interpolée en virgule fixe 16.16 entre les sommets du triangle.

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## Génération des meshes

### Sphère (`add_sphere`)

Paramètres : centre local, rayon `r`, détail `det` (nombre de subdivisions).  
Génère `(det+1) × det` sommets et `det × det × 2` faces.  
Les normales sont les vecteurs de position unitaires (normales sphériques exactes).  
Winding : `add_face(a, b, c)` et `add_face(b, d, c)` — CCW vu de l'extérieur.

### Cylindre (`add_cylinder`)

Paramètres : centre local, rayon `r`, hauteur `h`, détail `det`.

**Corps (barrel) :**  
`det` paires de sommets bas/haut. Normales radiales `(cos θ, 0, sin θ)`.  
`2×det` faces. Winding : `(bas_i, haut_i, bas_{i+1})` et `(haut_i, haut_{i+1}, bas_{i+1})`.

**Fond bas :**  
1 sommet centre + `det` sommets de rebord. Normale `(0, −1, 0)`.  
`det` faces en éventail depuis le centre. Winding : `(centre, rebord[i], rebord[i+1])`.

**Fond haut :**  
1 sommet centre + `det` sommets de rebord. Normale `(0, +1, 0)`.  
`det` faces en éventail depuis le centre. Winding inversé (normale opposée) : `(centre, rebord[i+1], rebord[i])`.

**Total par cylindre (det=16) :** 2+4×det = 66 sommets, 4×det = 64 faces.

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## Orbite de l'observateur (`main.c`)

Les objets ont des positions de base fixes dans l'espace scène, définies par rapport au centre `(0, 0, 300)` :

| Objet | Offset base |
|---|---|
| Sphère (universe[0]) | (+60, 0, 0) |
| Cylindre (universe[1]) | (−60, 0, 0) |

Chaque frame, la matrice d'orbite `orbit = rotX(anglex) × rotY(angley)` est calculée et appliquée uniformément :

```c
universe[o].rot   = orbit;
universe[o].pos.x = f_mul(base_x, orbit.m[0][0]);
universe[o].pos.y = f_mul(base_x, orbit.m[0][1]);
universe[o].pos.z = int_to_f(300) + f_mul(base_x, orbit.m[0][2]);
```

La caméra reste à l'origine (+ translations clavier). L'effet visuel est celui d'un observateur qui orbite autour de la scène.

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## Contrôles clavier

| Touche | Action |
|---|---|
| Z / S | Caméra avance / recule (axe Z) |
| Q / D | Caméra gauche / droite (axe X) |
| A / E | Caméra haut / bas (axe Y) |
| + / − | Orbite vertical (anglex ±3°) |
| / / * | Orbite horizontal (angley ±3°) |
| R | Reset caméra + angles |
| Esc | Quitter |

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## Points de vigilance

| Sujet | Note |
|---|---|
| Winding | Toutes les géométries doivent respecter la convention CCW (cross > 0). Vérifier à chaque ajout de primitive. |
| Caméra sans rotation | La caméra n'a pas de matrice de vue — elle regarde toujours en +Z. L'orbite est simulée en faisant tourner la scène. Ajouter une matrice de vue si un vrai look-around est nécessaire. |
| Clamp pz | pz clampé à int_to_f(20). Si un objet passe derrière la caméra (pz < 0 avant clamp), il sera projeté incorrectement. |
| Modes fil-de-fer | MODE_WIRE, MODE_HIDDEN opérationnels. Le champ `face.force_wire` permet de forcer le fil-de-fer face par face en MODE_SOLID. |
| I/O mesh | `save_mesh` / `load_mesh` / `free_mesh` disponibles dans `geometry.c` mais non utilisées depuis `main.c`. |