package com.cgvsu.render_engine;

import com.cgvsu.math.Matrix4f;
import com.cgvsu.math.Point2f;
import com.cgvsu.math.Vector2f;
import com.cgvsu.math.Vector3f;
import com.cgvsu.model.Model;
import com.cgvsu.model.Polygon;
import javafx.scene.canvas.GraphicsContext;
import javafx.scene.image.Image;
import javafx.scene.image.PixelReader;
import javafx.scene.paint.Color;

import static com.cgvsu.render_engine.GraphicConveyor.*;

/**
 * Класс для рендеринга 3D моделей с использованием графического контекста JavaFX.
 */
public class RenderEngine {

    /**
     * Флаг, определяющий режим рендеринга.
     * true - с наложением текстур,
     * false - только растеризация с использованием цветов.
     */
    private boolean useTexture;

    /**
     * Конструктор RenderEngine.
     *
     * @param useTexture Флаг для выбора режима рендеринга.
     */
    public RenderEngine(boolean useTexture) {
        this.useTexture = useTexture;
    }

    /**
     * Устанавливает режим рендеринга.
     *
     * @param useTexture true для наложения текстур, false для растеризации.
     */
    public void setUseTexture(boolean useTexture) {
        this.useTexture = useTexture;
    }

    /**
     * Вычисляет матрицу модель-представление-проекция с учетом камеры и трансформаций модели.
     *
     * @param camera    Объект камеры, содержащий матрицы вида и проекции.
     * @param rotate    Вектор поворота модели.
     * @param scale     Вектор сжатия модели.
     * @param translate Вектор переноса модели.
     * @return Матрица модель-представление-проекция.
     */
    private Matrix4f calculateModelViewProjectionMatrix(Camera camera, Vector3f rotate, Vector3f scale, Vector3f translate) {
        Matrix4f modelMatrix = scaleRotateTranslate(rotate, scale, translate);
        Matrix4f viewMatrix = camera.getViewMatrix();
        Matrix4f projectionMatrix = camera.getProjectionMatrix();

        modelMatrix.transposition();
        viewMatrix.transposition();
        projectionMatrix.transposition();

        Matrix4f mvpMatrix = new Matrix4f(projectionMatrix);
        mvpMatrix.multiply(viewMatrix);
        mvpMatrix.multiply(modelMatrix);
        return mvpMatrix;
    }

    /**
     * Инициализирует Z-буфер заданными размерами.
     *
     * @param width  Ширина экрана.
     * @param height Высота экрана.
     * @return Двумерный массив Z-буфера, заполненный максимальными значениями глубины.
     */
    private float[][] initializeZBuffer(int width, int height) {
        float[][] zBuffer = new float[width][height];
        for (int x = 0; x < width; x++) {
            for (int y = 0; y < height; y++) {
                zBuffer[x][y] = Float.MAX_VALUE;
            }
        }
        return zBuffer;
    }

    /**
     * Выполняет рендеринг 3D модели на графическом контексте.
     *
     * @param graphicsContext Графический контекст JavaFX для рисования.
     * @param camera          Объект камеры, определяющий вид и проекцию.
     * @param model           Модель для рендеринга.
     * @param width           Ширина области рендеринга.
     * @param height          Высота области рендеринга.
     */
    public void render(GraphicsContext graphicsContext, Camera camera, Model model, int width, int height) {
        float[][] zBuffer = initializeZBuffer(width, height);
        Matrix4f mvpMatrix = calculateModelViewProjectionMatrix(camera, model.getRotate(), model.getScale(), model.getTranslate());

        Image texture = model.getTexture();

        for (Polygon polygon : model.getPolygons()) {
            renderPolygon(graphicsContext, polygon, mvpMatrix, width, height, zBuffer, model, texture);
        }
    }

    /**
     * Рендерит отдельный многоугольник на графическом контексте.
     *
     * @param graphicsContext Графический контекст для рисования.
     * @param polygon         Многоугольник для рендеринга.
     * @param mvpMatrix       Матрица модель-представление-проекция.
     * @param width           Ширина области рендеринга.
     * @param height          Высота области рендеринга.
     * @param zBuffer         Z-буфер для отслеживания глубины пикселей.
     * @param model           Модель, содержащая вершины.
     * @param texture         Текстура модели.
     */
    private void renderPolygon(GraphicsContext graphicsContext, Polygon polygon, Matrix4f mvpMatrix,
                               int width, int height, float[][] zBuffer, Model model, Image texture) {

        int[] vertexIndices = polygon.getVertexIndices().stream().mapToInt(Integer::intValue).toArray();
        int[] textureIndices = polygon.getTextureVertexIndices().stream().mapToInt(Integer::intValue).toArray();

        Point2f[] screenPoints = new Point2f[3];
        float[] zValues = new float[3];
        Vector2f[] textureCoords = new Vector2f[3];

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Vector3f transformedVertex = transformVertex(model, vertexIndices[i], mvpMatrix);
            screenPoints[i] = vertexToPoint(transformedVertex, width, height);
            zValues[i] = transformedVertex.getZ();

            if (useTexture && textureIndices.length == 3) {
                Vector2f texCoord = model.getTextureVertices().get(textureIndices[i]);
                textureCoords[i] = texCoord;
            }
        }

        if (useTexture && textureIndices.length == 3) {
            rasterizeTriangleWithTexture(screenPoints, zValues, textureCoords, zBuffer, graphicsContext, texture);
        } else {
            rasterizeTriangle(screenPoints, zValues, zBuffer, graphicsContext);
        }
    }

    /**
     * Выполняет растеризацию треугольника с наложением текстуры и обновляет графический контекст.
     *
     * @param points          Координаты точек треугольника на экране.
     * @param zValues         Значения глубины для каждой вершины.
     * @param textureCoords   Текстурные координаты для каждой вершины.
     * @param zBuffer         Z-буфер для отслеживания глубины пикселей.
     * @param graphicsContext Графический контекст для рисования.
     * @param texture         Текстура модели.
     */
    private void rasterizeTriangleWithTexture(Point2f[] points, float[] zValues, Vector2f[] textureCoords,
                                              float[][] zBuffer, GraphicsContext graphicsContext, Image texture) {
        PixelReader pixelReader = texture.getPixelReader();
        if (pixelReader == null) {
            System.err.println("Не удалось получить PixelReader из текстуры.");
            return;
        }

        int minX = clamp((int) Math.floor(Math.min(points[0].getX(), Math.min(points[1].getX(), points[2].getX()))), 0, (int) texture.getWidth() - 1);
        int maxX = clamp((int) Math.ceil(Math.max(points[0].getX(), Math.max(points[1].getX(), points[2].getX()))), 0, zBuffer.length - 1);
        int minY = clamp((int) Math.floor(Math.min(points[0].getY(), Math.min(points[1].getY(), points[2].getY()))), 0, (int) texture.getHeight() - 1);
        int maxY = clamp((int) Math.ceil(Math.max(points[0].getY(), Math.max(points[1].getY(), points[2].getY()))), 0, zBuffer[0].length - 1);

        for (int x = minX; x <= maxX; x++) {
            for (int y = minY; y <= maxY; y++) {
                float[] barycentric = calculateBarycentricCoordinates(points, x, y);
                float lambda0 = barycentric[0];
                float lambda1 = barycentric[1];
                float lambda2 = barycentric[2];

                if (isInsideTriangle(lambda0, lambda1, lambda2)) {
                    float depth = interpolate(lambda0, lambda1, lambda2, zValues);

                    if (depth < zBuffer[x][y]) {
                        zBuffer[x][y] = depth;

                        float u = interpolate(lambda0, lambda1, lambda2, new float[]{
                                textureCoords[0].getX(),
                                textureCoords[1].getX(),
                                textureCoords[2].getX()});
                        float v = interpolate(lambda0, lambda1, lambda2, new float[]{
                                textureCoords[0].getY(),
                                textureCoords[1].getY(),
                                textureCoords[2].getY()});

                        int texX = clamp((int) ((1.0f - u) * (texture.getWidth() - 1)), 0, (int) texture.getWidth() - 1);
                        int texY = clamp((int) ((1 - v) * (texture.getHeight() - 1)), 0, (int) texture.getHeight() - 1);

                        Color color = pixelReader.getColor(texX, texY);
                        graphicsContext.getPixelWriter().setColor(x, y, color);
                    }
                }
            }
        }
    }

    /**
     * Выполняет растеризацию треугольника и обновляет графический контекст.
     *
     * @param points          Координаты точек треугольника на экране.
     * @param zValues         Значения глубины для каждой вершины.
     * @param zBuffer         Z-буфер для отслеживания глубины пикселей.
     * @param graphicsContext Графический контекст для рисования.
     */
    private void rasterizeTriangle(Point2f[] points, float[] zValues, float[][] zBuffer, GraphicsContext graphicsContext) {
        Color colorA = Color.RED;
        Color colorB = Color.BLACK;
        Color colorC = Color.BLUE;

        int minX = clamp((int) Math.floor(Math.min(points[0].getX(), Math.min(points[1].getX(), points[2].getX()))), 0, zBuffer.length - 1);
        int maxX = clamp((int) Math.ceil(Math.max(points[0].getX(), Math.max(points[1].getX(), points[2].getX()))), 0, zBuffer.length - 1);
        int minY = clamp((int) Math.floor(Math.min(points[0].getY(), Math.min(points[1].getY(), points[2].getY()))), 0, zBuffer[0].length - 1);
        int maxY = clamp((int) Math.ceil(Math.max(points[0].getY(), Math.max(points[1].getY(), points[2].getY()))), 0, zBuffer[0].length - 1);

        for (int x = minX; x <= maxX; x++) {
            for (int y = minY; y <= maxY; y++) {
                float[] barycentric = calculateBarycentricCoordinates(points, x, y);
                float lambda0 = barycentric[0];
                float lambda1 = barycentric[1];
                float lambda2 = barycentric[2];

                if (isInsideTriangle(lambda0, lambda1, lambda2)) {
                    float depth = interpolate(lambda0, lambda1, lambda2, zValues);

                    if (depth < zBuffer[x][y]) {
                        zBuffer[x][y] = depth;
                        Color color = interpolateColor(lambda0, lambda1, lambda2, colorA, colorB, colorC);
                        graphicsContext.getPixelWriter().setColor(x, y, color);
                    }
                }
            }
        }
    }

    /**
     * Применяет трансформацию к вершине модели.
     *
     * @param model       Модель, содержащая вершины.
     * @param vertexIndex Индекс вершины в модели.
     * @param mvpMatrix   Матрица модель-представление-проекция.
     * @return Трансформированная вершина.
     */
    private Vector3f transformVertex(Model model, int vertexIndex, Matrix4f mvpMatrix) {
        Vector3f vertex = model.getVertices().get(vertexIndex);
        return multiplyMatrix4ByVector3(mvpMatrix, vertex);
    }

    /**
     * Вычисляет барицентрические координаты точки относительно треугольника.
     *
     * @param points Координаты вершин треугольника.
     * @param x      Координата X точки.
     * @param y      Координата Y точки.
     * @return Массив из трех барицентрических координат.
     */
    private float[] calculateBarycentricCoordinates(Point2f[] points, int x, int y) {
        float denom = ((points[1].getY() - points[2].getY()) * (points[0].getX() - points[2].getX()) +
                (points[2].getX() - points[1].getX()) * (points[0].getY() - points[2].getY()));

        float lambda0 = ((points[1].getY() - points[2].getY()) * (x - points[2].getX()) +
                (points[2].getX() - points[1].getX()) * (y - points[2].getY())) / denom;

        float lambda1 = ((points[2].getY() - points[0].getY()) * (x - points[2].getX()) +
                (points[0].getX() - points[2].getX()) * (y - points[2].getY())) / denom;

        float lambda2 = 1.0f - lambda0 - lambda1;

        return new float[]{lambda0, lambda1, lambda2};
    }

    /**
     * Проверяет, находится ли точка внутри треугольника на основе барицентрических координат.
     *
     * @param lambda0 Барицентрическая координата λ0.
     * @param lambda1 Барицентрическая координата λ1.
     * @param lambda2 Барицентрическая координата λ2.
     * @return {@code true}, если точка внутри треугольника, иначе {@code false}.
     */
    private boolean isInsideTriangle(float lambda0, float lambda1, float lambda2) {
        return lambda0 >= 0 && lambda1 >= 0 && lambda2 >= 0;
    }

    /**
     * Интерполирует значение по заданным весам.
     *
     * @param lambda0 Барицентрическая координата λ0.
     * @param lambda1 Барицентрическая координата λ1.
     * @param lambda2 Барицентрическая координата λ2.
     * @param values  Массив значений для интерполяции.
     * @return Интерполированное значение.
     */
    private float interpolate(float lambda0, float lambda1, float lambda2, float[] values) {
        return lambda0 * values[0] + lambda1 * values[1] + lambda2 * values[2];
    }

    /**
     * Интерполирует цвет точки внутри треугольника на основе барицентрических координат.
     *
     * @param lambda0 Барицентрическая координата λ0.
     * @param lambda1 Барицентрическая координата λ1.
     * @param lambda2 Барицентрическая координата λ2.
     * @param colorA  Цвет первой вершины треугольника.
     * @param colorB  Цвет второй вершины треугольника.
     * @param colorC  Цвет третьей вершины треугольника.
     * @return Интерполированный цвет.
     */
    private Color interpolateColor(float lambda0, float lambda1, float lambda2, Color colorA, Color colorB, Color colorC) {
        double red = lambda0 * colorA.getRed() + lambda1 * colorB.getRed() + lambda2 * colorC.getRed();
        double green = lambda0 * colorA.getGreen() + lambda1 * colorB.getGreen() + lambda2 * colorC.getGreen();
        double blue = lambda0 * colorA.getBlue() + lambda1 * colorB.getBlue() + lambda2 * colorC.getBlue();
        return new Color(clamp(red), clamp(green), clamp(blue), 1.0);
    }

    /**
     * Ограничивает значение в диапазоне [0, 1].
     *
     * @param value Исходное значение.
     * @return Ограниченное значение.
     */
    private double clamp(double value) {
        return Math.max(0.0, Math.min(1.0, value));
    }

    /**
     * Ограничивает целочисленное значение в заданном диапазоне.
     *
     * @param value Исходное значение.
     * @param min   Минимальное значение.
     * @param max   Максимальное значение.
     * @return Ограниченное значение.
     */
    private int clamp(int value, int min, int max) {
        return Math.max(min, Math.min(max, value));
    }
}
поменяй Canvas на PixelBuffer CPU.