DOSSIER-STANDALONE/src/viewport/raycast3d.test.ts

import { describe, it, expect } from "vitest";
import {
  cameraRay,
  rayWallBox,
  raySlabPrism,
  pickNearest,
  type RayCamera,
  type PickWall,
  type PickSlab,
  type PickOpening,
  type PickStair,
  type PickContextMesh,
} from "./raycast3d";

// Kamera bei (0,1,10), Blick entlang -Z auf (0,1,0). Zentraler Strahl (ndc 0,0)
// zeigt in -Z. World-Konvention: Modell (x,y) → world (x, elevation, y).
const CAM: RayCamera = {
  eye: [0, 1, 10],
  target: [0, 1, 0],
  up: [0, 1, 0],
  fovY: Math.PI / 4,
};

describe("cameraRay", () => {
  it("Zentralstrahl zeigt entlang der Blickrichtung", () => {
    const ray = cameraRay(CAM, 0, 0, 16 / 9);
    expect(ray.origin).toEqual([0, 1, 10]);
    expect(ray.dir[0]).toBeCloseTo(0, 6);
    expect(ray.dir[1]).toBeCloseTo(0, 6);
    expect(ray.dir[2]).toBeCloseTo(-1, 6);
  });

  it("positives ndcX weicht nach rechts (+X), ndcY nach oben (+Y) aus", () => {
    const ray = cameraRay(CAM, 0.5, 0.5, 1);
    expect(ray.dir[0]).toBeGreaterThan(0);
    expect(ray.dir[1]).toBeGreaterThan(0);
    expect(ray.dir[2]).toBeLessThan(0);
    // normalisiert
    expect(Math.hypot(...ray.dir)).toBeCloseTo(1, 6);
  });

  it("orthografisch (perspective:false): alle Strahlen sind parallel zur Blickrichtung", () => {
    const orthoCam: RayCamera = { ...CAM, perspective: false, orthoHalfHeight: 5 };
    const center = cameraRay(orthoCam, 0, 0, 16 / 9);
    const offset = cameraRay(orthoCam, 0.5, 0.5, 1);
    // Beide Strahlen zeigen exakt in dieselbe Richtung (parallel, keine Konvergenz).
    expect(offset.dir).toEqual(center.dir);
    expect(center.dir[2]).toBeCloseTo(-1, 6);
    // Der Ursprung wandert stattdessen lateral mit dem Pixel (Kehrwert von worldToScreen).
    expect(offset.origin[0]).toBeCloseTo(2.5, 6); // ndcX·aspect·hh = 0.5·1·5
    expect(offset.origin[1]).toBeCloseTo(3.5, 6); // eye.y(1) + ndcY·hh = 1 + 0.5·5
    expect(offset.origin[2]).toBeCloseTo(10, 6); // unveraendert (Achse senkrecht zur Blickrichtung)
  });

  it("orthografisch ohne perspective-Feld bleibt rückwärtskompatibel perspektivisch", () => {
    const ray = cameraRay(CAM, 0.5, 0.5, 1);
    expect(ray.origin).toEqual([0, 1, 10]); // Ursprung bleibt eye (Perspektive)
  });
});

// Wand: Achse model (-1,5)→(1,5) → world x∈[-1,1], z≈5. Dicke 0.2, Höhe 2 ab 0.
const WALL: PickWall = {
  start: [-1, 5],
  end: [1, 5],
  thickness: 0.2,
  height: 2,
  baseElevation: 0,
  wallId: "w1",
};

describe("rayWallBox", () => {
  it("Treffer liefert die Eintritts-Distanz (Vorderfläche)", () => {
    // Strahl von (0,1,10) entlang -Z trifft die Front bei z=5.1 → t=4.9.
    const t = rayWallBox({ origin: [0, 1, 10], dir: [0, 0, -1] }, WALL);
    expect(t).not.toBeNull();
    expect(t!).toBeCloseTo(4.9, 6);
  });

  it("Strahl neben der Wand verfehlt", () => {
    const t = rayWallBox({ origin: [5, 1, 10], dir: [0, 0, -1] }, WALL);
    expect(t).toBeNull();
  });

  it("Strahl über der Wandhöhe verfehlt", () => {
    const t = rayWallBox({ origin: [0, 5, 10], dir: [0, 0, -1] }, WALL);
    expect(t).toBeNull();
  });
});

// Decke: Quadrat model (0,0),(4,0),(4,4),(0,4), Platte z 2.9..3.0.
const SLAB: PickSlab = {
  outline: [
    [0, 0],
    [4, 0],
    [4, 4],
    [0, 4],
  ],
  zBottom: 2.9,
  zTop: 3.0,
  ceilingId: "c1",
};

describe("raySlabPrism", () => {
  it("Strahl von oben trifft den Deckel (kleinstes t)", () => {
    // eye (2,10,2) senkrecht nach unten: Deckel y=3 bei t=7.
    const t = raySlabPrism({ origin: [2, 10, 2], dir: [0, -1, 0] }, SLAB);
    expect(t).not.toBeNull();
    expect(t!).toBeCloseTo(7, 6);
  });

  it("Strahl neben dem Umriss verfehlt", () => {
    const t = raySlabPrism({ origin: [10, 10, 2], dir: [0, -1, 0] }, SLAB);
    expect(t).toBeNull();
  });

  it("horizontaler Strahl trifft eine Seitenfläche", () => {
    // Von (-5, 2.95, 2) entlang +X: Seitenquad bei x=0 in Höhe 2.9..3 → t=5.
    const t = raySlabPrism({ origin: [-5, 2.95, 2], dir: [1, 0, 0] }, SLAB);
    expect(t).not.toBeNull();
    expect(t!).toBeCloseTo(5, 6);
  });
});

describe("pickNearest", () => {
  it("das nähere Bauteil gewinnt (Wand vor Decke)", () => {
    // Ray -Z: Wand (front z=5.1, t=4.9). Decke als vertikale Wand weiter hinten.
    const farSlab: PickSlab = {
      outline: [
        [-1, 0],
        [1, 0],
        [1, 0.01],
        [-1, 0.01],
      ],
      zBottom: 0,
      zTop: 2,
      ceilingId: "c-far",
    };
    const hit = pickNearest({ origin: [0, 1, 10], dir: [0, 0, -1] }, [WALL], [farSlab]);
    expect(hit).not.toBeNull();
    expect(hit!.kind).toBe("wall");
    expect(hit!.id).toBe("w1");
  });

  it("Leertreffer liefert null", () => {
    const hit = pickNearest({ origin: [50, 50, 10], dir: [0, 0, -1] }, [WALL], [SLAB]);
    expect(hit).toBeNull();
  });
});

// Öffnung: dieselbe Achse/Front wie WALL (model y=5 → world z≈5), aber nur über
// die Fenster-Ausdehnung (Brüstung 0.9m..1.9m) statt der vollen Wandhöhe.
const OPENING: PickOpening = {
  start: [-0.5, 5],
  end: [0.5, 5],
  thickness: 0.2,
  height: 1.0,
  baseElevation: 0.9,
  openingId: "op1",
};

// Treppe: Fußabdruck-Rechteck model (0,0)-(2,3), Bounding-Prisma bis 2.6m Rise.
const STAIR: PickStair = {
  outline: [
    [0, 0],
    [2, 0],
    [2, 3],
    [0, 3],
  ],
  zBottom: 0,
  zTop: 2.6,
  stairId: "st1",
};

describe("pickNearest — Öffnungen und Treppen", () => {
  it("Strahl auf eine Öffnung liefert openingId", () => {
    // Wie der Wand-Treffer (Front z=5.1 → t=4.9), aber y=1 liegt in der
    // Fenster-Ausdehnung (0.9..1.9) → Öffnung statt Wand.
    const hit = pickNearest({ origin: [0, 1, 10], dir: [0, 0, -1] }, [], [], [OPENING]);
    expect(hit).not.toBeNull();
    expect(hit!.kind).toBe("opening");
    expect(hit!.openingId).toBe("op1");
    expect(hit!.t).toBeCloseTo(4.9, 6);
  });

  it("Strahl auf eine Treppe liefert stairId", () => {
    // Senkrecht von oben ins Fußabdruck-Rechteck: Deckel bei y=2.6 → t=7.4.
    const hit = pickNearest(
      { origin: [1, 10, 1], dir: [0, -1, 0] },
      [],
      [],
      [],
      [STAIR],
    );
    expect(hit).not.toBeNull();
    expect(hit!.kind).toBe("stair");
    expect(hit!.stairId).toBe("st1");
    expect(hit!.t).toBeCloseTo(7.4, 6);
  });

  it("bei näherer Wand gewinnt die Wand (kleinstes t) trotz konkurrierender Öffnung", () => {
    // farOpening liegt bei model y=2 (world z=2) → Front z=2.1 → t=7.9, WEITER
    // hinten als die Wand (t=4.9) → die Wand muss trotz der Öffnung-Priorität
    // bei Gleichstand gewinnen, weil hier gar kein Gleichstand vorliegt.
    const farOpening: PickOpening = { ...OPENING, start: [-0.5, 2], end: [0.5, 2], openingId: "op-far" };
    const hit = pickNearest({ origin: [0, 1, 10], dir: [0, 0, -1] }, [WALL], [], [farOpening]);
    expect(hit).not.toBeNull();
    expect(hit!.kind).toBe("wall");
    expect(hit!.id).toBe("w1");
  });
});

// Kontext-Mesh (importiertes Gebäude/Terrain): eine flache, senkrechte
// Rechteckfläche bei model y=5 (world z=5), model x∈[-1,1], model z (Höhe)
// ∈[0,2] — dieselbe Front wie WALL, aber als rohes Dreiecksnetz statt Quader.
const CONTEXT_MESH: PickContextMesh = {
  tris: [
    [
      [-1, 0, 5],
      [1, 0, 5],
      [1, 2, 5],
    ],
    [
      [-1, 0, 5],
      [1, 2, 5],
      [-1, 2, 5],
    ],
  ],
  contextObjectId: "ctx1",
};

describe("pickNearest — Kontext-Meshes", () => {
  it("Strahl auf ein Kontext-Mesh liefert contextObjectId", () => {
    const hit = pickNearest(
      { origin: [0, 1, 10], dir: [0, 0, -1] },
      [],
      [],
      [],
      [],
      [],
      [CONTEXT_MESH],
    );
    expect(hit).not.toBeNull();
    expect(hit!.kind).toBe("contextObject");
    expect(hit!.contextObjectId).toBe("ctx1");
    expect(hit!.t).toBeCloseTo(5, 6);
  });

  it("Strahl neben dem Mesh verfehlt", () => {
    const hit = pickNearest(
      { origin: [5, 1, 10], dir: [0, 0, -1] },
      [],
      [],
      [],
      [],
      [],
      [CONTEXT_MESH],
    );
    expect(hit).toBeNull();
  });

  it("bei näherer Wand gewinnt die Wand vor dem weiter entfernten Kontext-Mesh", () => {
    // WALL-Front bei z=5.1 → t=4.9, näher als das Mesh bei z=5 (t=5).
    const hit = pickNearest(
      { origin: [0, 1, 10], dir: [0, 0, -1] },
      [WALL],
      [],
      [],
      [],
      [],
      [CONTEXT_MESH],
    );
    expect(hit).not.toBeNull();
    expect(hit!.kind).toBe("wall");
    expect(hit!.id).toBe("w1");
  });
});