| 1 | #ifndef GIM_TRI_COLLISION_H_INCLUDED | 
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| 2 | #define GIM_TRI_COLLISION_H_INCLUDED | 
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| 3 |  | 
|---|
| 4 | /*! \file gim_tri_collision.h | 
|---|
| 5 | \author Francisco Len Nßjera | 
|---|
| 6 | */ | 
|---|
| 7 | /* | 
|---|
| 8 | ----------------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 9 | This source file is part of GIMPACT Library. | 
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| 10 |  | 
|---|
| 11 | For the latest info, see http://gimpact.sourceforge.net/ | 
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| 12 |  | 
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| 13 | Copyright (c) 2006 Francisco Leon Najera. C.C. 80087371. | 
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| 14 | email: projectileman@yahoo.com | 
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| 15 |  | 
|---|
| 16 |  This library is free software; you can redistribute it and/or | 
|---|
| 17 |  modify it under the terms of EITHER: | 
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| 18 |    (1) The GNU Lesser General Public License as published by the Free | 
|---|
| 19 |        Software Foundation; either version 2.1 of the License, or (at | 
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| 20 |        your option) any later version. The text of the GNU Lesser | 
|---|
| 21 |        General Public License is included with this library in the | 
|---|
| 22 |        file GIMPACT-LICENSE-LGPL.TXT. | 
|---|
| 23 |    (2) The BSD-style license that is included with this library in | 
|---|
| 24 |        the file GIMPACT-LICENSE-BSD.TXT. | 
|---|
| 25 |    (3) The zlib/libpng license that is included with this library in | 
|---|
| 26 |        the file GIMPACT-LICENSE-ZLIB.TXT. | 
|---|
| 27 |  | 
|---|
| 28 |  This library is distributed in the hope that it will be useful, | 
|---|
| 29 |  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of | 
|---|
| 30 |  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the files | 
|---|
| 31 |  GIMPACT-LICENSE-LGPL.TXT, GIMPACT-LICENSE-ZLIB.TXT and GIMPACT-LICENSE-BSD.TXT for more details. | 
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| 32 |  | 
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| 33 | ----------------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 34 | */ | 
|---|
| 35 |  | 
|---|
| 36 | #include "gim_box_collision.h" | 
|---|
| 37 | #include "gim_clip_polygon.h" | 
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| 38 |  | 
|---|
| 39 |  | 
|---|
| 40 |  | 
|---|
| 41 |  | 
|---|
| 42 | #define MAX_TRI_CLIPPING 16 | 
|---|
| 43 |  | 
|---|
| 44 | //! Structure for collision | 
|---|
| 45 | struct GIM_TRIANGLE_CONTACT_DATA | 
|---|
| 46 | { | 
|---|
| 47 |     GREAL m_penetration_depth; | 
|---|
| 48 |     GUINT m_point_count; | 
|---|
| 49 |     btVector4 m_separating_normal; | 
|---|
| 50 |     btVector3 m_points[MAX_TRI_CLIPPING]; | 
|---|
| 51 |  | 
|---|
| 52 |         SIMD_FORCE_INLINE void copy_from(const GIM_TRIANGLE_CONTACT_DATA& other) | 
|---|
| 53 |         { | 
|---|
| 54 |                 m_penetration_depth = other.m_penetration_depth; | 
|---|
| 55 |                 m_separating_normal = other.m_separating_normal; | 
|---|
| 56 |                 m_point_count = other.m_point_count; | 
|---|
| 57 |                 GUINT i = m_point_count; | 
|---|
| 58 |                 while(i--) | 
|---|
| 59 |                 { | 
|---|
| 60 |                         m_points[i] = other.m_points[i]; | 
|---|
| 61 |                 } | 
|---|
| 62 |         } | 
|---|
| 63 |  | 
|---|
| 64 |         GIM_TRIANGLE_CONTACT_DATA() | 
|---|
| 65 |         { | 
|---|
| 66 |         } | 
|---|
| 67 |  | 
|---|
| 68 |         GIM_TRIANGLE_CONTACT_DATA(const GIM_TRIANGLE_CONTACT_DATA& other) | 
|---|
| 69 |         { | 
|---|
| 70 |                 copy_from(other); | 
|---|
| 71 |         } | 
|---|
| 72 |  | 
|---|
| 73 |          | 
|---|
| 74 |          | 
|---|
| 75 |  | 
|---|
| 76 |     //! classify points that are closer | 
|---|
| 77 |     template<typename DISTANCE_FUNC,typename CLASS_PLANE> | 
|---|
| 78 |     SIMD_FORCE_INLINE void mergepoints_generic(const CLASS_PLANE & plane, | 
|---|
| 79 |                                 GREAL margin, const btVector3 * points, GUINT point_count, DISTANCE_FUNC distance_func) | 
|---|
| 80 |     {    | 
|---|
| 81 |         m_point_count = 0; | 
|---|
| 82 |         m_penetration_depth= -1000.0f; | 
|---|
| 83 |  | 
|---|
| 84 |                 GUINT point_indices[MAX_TRI_CLIPPING]; | 
|---|
| 85 |  | 
|---|
| 86 |                 GUINT _k; | 
|---|
| 87 |  | 
|---|
| 88 |                 for(_k=0;_k<point_count;_k++) | 
|---|
| 89 |                 { | 
|---|
| 90 |                         GREAL _dist = -distance_func(plane,points[_k]) + margin; | 
|---|
| 91 |  | 
|---|
| 92 |                         if(_dist>=0.0f) | 
|---|
| 93 |                         { | 
|---|
| 94 |                                 if(_dist>m_penetration_depth) | 
|---|
| 95 |                                 { | 
|---|
| 96 |                                         m_penetration_depth = _dist; | 
|---|
| 97 |                                         point_indices[0] = _k; | 
|---|
| 98 |                                         m_point_count=1; | 
|---|
| 99 |                                 } | 
|---|
| 100 |                                 else if((_dist+G_EPSILON)>=m_penetration_depth) | 
|---|
| 101 |                                 { | 
|---|
| 102 |                                         point_indices[m_point_count] = _k; | 
|---|
| 103 |                                         m_point_count++; | 
|---|
| 104 |                                 } | 
|---|
| 105 |                         } | 
|---|
| 106 |                 } | 
|---|
| 107 |  | 
|---|
| 108 |                 for( _k=0;_k<m_point_count;_k++) | 
|---|
| 109 |                 { | 
|---|
| 110 |                         m_points[_k] = points[point_indices[_k]]; | 
|---|
| 111 |                 } | 
|---|
| 112 |         } | 
|---|
| 113 |  | 
|---|
| 114 |         //! classify points that are closer | 
|---|
| 115 |         SIMD_FORCE_INLINE void merge_points(const btVector4 & plane, GREAL margin, | 
|---|
| 116 |                                                                                  const btVector3 * points, GUINT point_count) | 
|---|
| 117 |         { | 
|---|
| 118 |                 m_separating_normal = plane; | 
|---|
| 119 |                 mergepoints_generic(plane, margin, points, point_count, DISTANCE_PLANE_3D_FUNC()); | 
|---|
| 120 |         } | 
|---|
| 121 | }; | 
|---|
| 122 |  | 
|---|
| 123 |  | 
|---|
| 124 | //! Class for colliding triangles | 
|---|
| 125 | class GIM_TRIANGLE | 
|---|
| 126 | { | 
|---|
| 127 | public: | 
|---|
| 128 |         btScalar m_margin; | 
|---|
| 129 |     btVector3 m_vertices[3]; | 
|---|
| 130 |  | 
|---|
| 131 |     GIM_TRIANGLE():m_margin(0.1f) | 
|---|
| 132 |     { | 
|---|
| 133 |     } | 
|---|
| 134 |  | 
|---|
| 135 |     SIMD_FORCE_INLINE GIM_AABB get_box()  const | 
|---|
| 136 |     { | 
|---|
| 137 |         return GIM_AABB(m_vertices[0],m_vertices[1],m_vertices[2],m_margin); | 
|---|
| 138 |     } | 
|---|
| 139 |  | 
|---|
| 140 |     SIMD_FORCE_INLINE void get_normal(btVector3 &normal)  const | 
|---|
| 141 |     { | 
|---|
| 142 |         TRIANGLE_NORMAL(m_vertices[0],m_vertices[1],m_vertices[2],normal); | 
|---|
| 143 |     } | 
|---|
| 144 |  | 
|---|
| 145 |     SIMD_FORCE_INLINE void get_plane(btVector4 &plane)  const | 
|---|
| 146 |     { | 
|---|
| 147 |         TRIANGLE_PLANE(m_vertices[0],m_vertices[1],m_vertices[2],plane);; | 
|---|
| 148 |     } | 
|---|
| 149 |  | 
|---|
| 150 |     SIMD_FORCE_INLINE void apply_transform(const btTransform & trans) | 
|---|
| 151 |     { | 
|---|
| 152 |         m_vertices[0] = trans(m_vertices[0]); | 
|---|
| 153 |         m_vertices[1] = trans(m_vertices[1]); | 
|---|
| 154 |         m_vertices[2] = trans(m_vertices[2]); | 
|---|
| 155 |     } | 
|---|
| 156 |  | 
|---|
| 157 |     SIMD_FORCE_INLINE void get_edge_plane(GUINT edge_index,const btVector3 &triangle_normal,btVector4 &plane)  const | 
|---|
| 158 |     { | 
|---|
| 159 |                 const btVector3 & e0 = m_vertices[edge_index]; | 
|---|
| 160 |                 const btVector3 & e1 = m_vertices[(edge_index+1)%3]; | 
|---|
| 161 |                 EDGE_PLANE(e0,e1,triangle_normal,plane); | 
|---|
| 162 |     } | 
|---|
| 163 |  | 
|---|
| 164 |     //! Gets the relative transformation of this triangle | 
|---|
| 165 |     /*! | 
|---|
| 166 |     The transformation is oriented to the triangle normal , and aligned to the 1st edge of this triangle. The position corresponds to vertice 0: | 
|---|
| 167 |     - triangle normal corresponds to Z axis. | 
|---|
| 168 |     - 1st normalized edge corresponds to X axis, | 
|---|
| 169 |  | 
|---|
| 170 |     */ | 
|---|
| 171 |     SIMD_FORCE_INLINE void get_triangle_transform(btTransform & triangle_transform)  const | 
|---|
| 172 |     { | 
|---|
| 173 |         btMatrix3x3 & matrix = triangle_transform.getBasis(); | 
|---|
| 174 |  | 
|---|
| 175 |         btVector3 zaxis; | 
|---|
| 176 |         get_normal(zaxis); | 
|---|
| 177 |         MAT_SET_Z(matrix,zaxis); | 
|---|
| 178 |  | 
|---|
| 179 |         btVector3 xaxis = m_vertices[1] - m_vertices[0]; | 
|---|
| 180 |         VEC_NORMALIZE(xaxis); | 
|---|
| 181 |         MAT_SET_X(matrix,xaxis); | 
|---|
| 182 |  | 
|---|
| 183 |         //y axis | 
|---|
| 184 |         xaxis = zaxis.cross(xaxis); | 
|---|
| 185 |         MAT_SET_Y(matrix,xaxis); | 
|---|
| 186 |  | 
|---|
| 187 |         triangle_transform.setOrigin(m_vertices[0]); | 
|---|
| 188 |     } | 
|---|
| 189 |  | 
|---|
| 190 |  | 
|---|
| 191 |         //! Test triangles by finding separating axis | 
|---|
| 192 |         /*! | 
|---|
| 193 |         \param other Triangle for collide | 
|---|
| 194 |         \param contact_data Structure for holding contact points, normal and penetration depth; The normal is pointing toward this triangle from the other triangle | 
|---|
| 195 |         */ | 
|---|
| 196 |         bool collide_triangle_hard_test( | 
|---|
| 197 |                 const GIM_TRIANGLE & other, | 
|---|
| 198 |                 GIM_TRIANGLE_CONTACT_DATA & contact_data) const; | 
|---|
| 199 |  | 
|---|
| 200 |         //! Test boxes before doing hard test | 
|---|
| 201 |         /*! | 
|---|
| 202 |         \param other Triangle for collide | 
|---|
| 203 |         \param contact_data Structure for holding contact points, normal and penetration depth; The normal is pointing toward this triangle from the other triangle | 
|---|
| 204 |         \ | 
|---|
| 205 |         */ | 
|---|
| 206 |         SIMD_FORCE_INLINE bool collide_triangle( | 
|---|
| 207 |                 const GIM_TRIANGLE & other, | 
|---|
| 208 |                 GIM_TRIANGLE_CONTACT_DATA & contact_data) const | 
|---|
| 209 |         { | 
|---|
| 210 |                 //test box collisioin | 
|---|
| 211 |                 GIM_AABB boxu(m_vertices[0],m_vertices[1],m_vertices[2],m_margin); | 
|---|
| 212 |                 GIM_AABB boxv(other.m_vertices[0],other.m_vertices[1],other.m_vertices[2],other.m_margin); | 
|---|
| 213 |                 if(!boxu.has_collision(boxv)) return false; | 
|---|
| 214 |  | 
|---|
| 215 |                 //do hard test | 
|---|
| 216 |                 return collide_triangle_hard_test(other,contact_data); | 
|---|
| 217 |         } | 
|---|
| 218 |  | 
|---|
| 219 |         /*! | 
|---|
| 220 |  | 
|---|
| 221 |         Solve the System for u,v parameters: | 
|---|
| 222 |  | 
|---|
| 223 |         u*axe1[i1] + v*axe2[i1] = vecproj[i1] | 
|---|
| 224 |         u*axe1[i2] + v*axe2[i2] = vecproj[i2] | 
|---|
| 225 |  | 
|---|
| 226 |         sustitute: | 
|---|
| 227 |         v = (vecproj[i2] - u*axe1[i2])/axe2[i2] | 
|---|
| 228 |  | 
|---|
| 229 |         then the first equation in terms of 'u': | 
|---|
| 230 |  | 
|---|
| 231 |         --> u*axe1[i1] + ((vecproj[i2] - u*axe1[i2])/axe2[i2])*axe2[i1] = vecproj[i1] | 
|---|
| 232 |  | 
|---|
| 233 |         --> u*axe1[i1] + vecproj[i2]*axe2[i1]/axe2[i2] - u*axe1[i2]*axe2[i1]/axe2[i2] = vecproj[i1] | 
|---|
| 234 |  | 
|---|
| 235 |         --> u*(axe1[i1]  - axe1[i2]*axe2[i1]/axe2[i2]) = vecproj[i1] - vecproj[i2]*axe2[i1]/axe2[i2] | 
|---|
| 236 |  | 
|---|
| 237 |         --> u*((axe1[i1]*axe2[i2]  - axe1[i2]*axe2[i1])/axe2[i2]) = (vecproj[i1]*axe2[i2] - vecproj[i2]*axe2[i1])/axe2[i2] | 
|---|
| 238 |  | 
|---|
| 239 |         --> u*(axe1[i1]*axe2[i2]  - axe1[i2]*axe2[i1]) = vecproj[i1]*axe2[i2] - vecproj[i2]*axe2[i1] | 
|---|
| 240 |  | 
|---|
| 241 |         --> u = (vecproj[i1]*axe2[i2] - vecproj[i2]*axe2[i1]) /(axe1[i1]*axe2[i2]  - axe1[i2]*axe2[i1]) | 
|---|
| 242 |  | 
|---|
| 243 | if 0.0<= u+v <=1.0 then they are inside of triangle | 
|---|
| 244 |  | 
|---|
| 245 |         \return false if the point is outside of triangle.This function  doesn't take the margin | 
|---|
| 246 |         */ | 
|---|
| 247 |         SIMD_FORCE_INLINE bool get_uv_parameters( | 
|---|
| 248 |                         const btVector3 & point, | 
|---|
| 249 |                         const btVector3 & tri_plane, | 
|---|
| 250 |                         GREAL & u, GREAL & v) const | 
|---|
| 251 |         { | 
|---|
| 252 |                 btVector3 _axe1 = m_vertices[1]-m_vertices[0]; | 
|---|
| 253 |                 btVector3 _axe2 = m_vertices[2]-m_vertices[0]; | 
|---|
| 254 |                 btVector3 _vecproj = point - m_vertices[0]; | 
|---|
| 255 |                 GUINT _i1 = (tri_plane.closestAxis()+1)%3; | 
|---|
| 256 |                 GUINT _i2 = (_i1+1)%3; | 
|---|
| 257 |                 if(btFabs(_axe2[_i2])<G_EPSILON) | 
|---|
| 258 |                 { | 
|---|
| 259 |                         u = (_vecproj[_i2]*_axe2[_i1] - _vecproj[_i1]*_axe2[_i2]) /(_axe1[_i2]*_axe2[_i1]  - _axe1[_i1]*_axe2[_i2]); | 
|---|
| 260 |                         v = (_vecproj[_i1] - u*_axe1[_i1])/_axe2[_i1]; | 
|---|
| 261 |                 } | 
|---|
| 262 |                 else | 
|---|
| 263 |                 { | 
|---|
| 264 |                         u = (_vecproj[_i1]*_axe2[_i2] - _vecproj[_i2]*_axe2[_i1]) /(_axe1[_i1]*_axe2[_i2]  - _axe1[_i2]*_axe2[_i1]); | 
|---|
| 265 |                         v = (_vecproj[_i2] - u*_axe1[_i2])/_axe2[_i2]; | 
|---|
| 266 |                 } | 
|---|
| 267 |  | 
|---|
| 268 |                 if(u<-G_EPSILON) | 
|---|
| 269 |                 { | 
|---|
| 270 |                         return false; | 
|---|
| 271 |                 } | 
|---|
| 272 |                 else if(v<-G_EPSILON) | 
|---|
| 273 |                 { | 
|---|
| 274 |                         return false; | 
|---|
| 275 |                 } | 
|---|
| 276 |                 else | 
|---|
| 277 |                 { | 
|---|
| 278 |                         btScalar sumuv; | 
|---|
| 279 |                         sumuv = u+v; | 
|---|
| 280 |                         if(sumuv<-G_EPSILON) | 
|---|
| 281 |                         { | 
|---|
| 282 |                                 return false; | 
|---|
| 283 |                         } | 
|---|
| 284 |                         else if(sumuv-1.0f>G_EPSILON) | 
|---|
| 285 |                         { | 
|---|
| 286 |                                 return false; | 
|---|
| 287 |                         } | 
|---|
| 288 |                 } | 
|---|
| 289 |                 return true; | 
|---|
| 290 |         } | 
|---|
| 291 |  | 
|---|
| 292 |         //! is point in triangle beam? | 
|---|
| 293 |         /*! | 
|---|
| 294 |         Test if point is in triangle, with m_margin tolerance | 
|---|
| 295 |         */ | 
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| 296 |         SIMD_FORCE_INLINE bool is_point_inside(const btVector3 & point, const btVector3 & tri_normal) const | 
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| 297 |         { | 
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| 298 |                 //Test with edge 0 | 
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| 299 |                 btVector4 edge_plane; | 
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| 300 |                 this->get_edge_plane(0,tri_normal,edge_plane); | 
|---|
| 301 |                 GREAL dist = DISTANCE_PLANE_POINT(edge_plane,point); | 
|---|
| 302 |                 if(dist-m_margin>0.0f) return false; // outside plane | 
|---|
| 303 |  | 
|---|
| 304 |                 this->get_edge_plane(1,tri_normal,edge_plane); | 
|---|
| 305 |                 dist = DISTANCE_PLANE_POINT(edge_plane,point); | 
|---|
| 306 |                 if(dist-m_margin>0.0f) return false; // outside plane | 
|---|
| 307 |  | 
|---|
| 308 |                 this->get_edge_plane(2,tri_normal,edge_plane); | 
|---|
| 309 |                 dist = DISTANCE_PLANE_POINT(edge_plane,point); | 
|---|
| 310 |                 if(dist-m_margin>0.0f) return false; // outside plane | 
|---|
| 311 |                 return true; | 
|---|
| 312 |         } | 
|---|
| 313 |  | 
|---|
| 314 |  | 
|---|
| 315 |         //! Bidireccional ray collision | 
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| 316 |         SIMD_FORCE_INLINE bool ray_collision( | 
|---|
| 317 |                 const btVector3 & vPoint, | 
|---|
| 318 |                 const btVector3 & vDir, btVector3 & pout, btVector3 & triangle_normal, | 
|---|
| 319 |                 GREAL & tparam, GREAL tmax = G_REAL_INFINITY) | 
|---|
| 320 |         { | 
|---|
| 321 |                 btVector4 faceplane; | 
|---|
| 322 |                 { | 
|---|
| 323 |                         btVector3 dif1 = m_vertices[1] - m_vertices[0]; | 
|---|
| 324 |                         btVector3 dif2 = m_vertices[2] - m_vertices[0]; | 
|---|
| 325 |                 VEC_CROSS(faceplane,dif1,dif2); | 
|---|
| 326 |                 faceplane[3] = m_vertices[0].dot(faceplane); | 
|---|
| 327 |                 } | 
|---|
| 328 |  | 
|---|
| 329 |                 GUINT res = LINE_PLANE_COLLISION(faceplane,vDir,vPoint,pout,tparam, btScalar(0), tmax); | 
|---|
| 330 |                 if(res == 0) return false; | 
|---|
| 331 |                 if(! is_point_inside(pout,faceplane)) return false; | 
|---|
| 332 |  | 
|---|
| 333 |                 if(res==2) //invert normal | 
|---|
| 334 |                 { | 
|---|
| 335 |                         triangle_normal.setValue(-faceplane[0],-faceplane[1],-faceplane[2]); | 
|---|
| 336 |                 } | 
|---|
| 337 |                 else | 
|---|
| 338 |                 { | 
|---|
| 339 |                         triangle_normal.setValue(faceplane[0],faceplane[1],faceplane[2]); | 
|---|
| 340 |                 } | 
|---|
| 341 |  | 
|---|
| 342 |                 VEC_NORMALIZE(triangle_normal); | 
|---|
| 343 |  | 
|---|
| 344 |                 return true; | 
|---|
| 345 |         } | 
|---|
| 346 |  | 
|---|
| 347 |  | 
|---|
| 348 |         //! one direccion ray collision | 
|---|
| 349 |         SIMD_FORCE_INLINE bool ray_collision_front_side( | 
|---|
| 350 |                 const btVector3 & vPoint, | 
|---|
| 351 |                 const btVector3 & vDir, btVector3 & pout, btVector3 & triangle_normal, | 
|---|
| 352 |                 GREAL & tparam, GREAL tmax = G_REAL_INFINITY) | 
|---|
| 353 |         { | 
|---|
| 354 |                 btVector4 faceplane; | 
|---|
| 355 |                 { | 
|---|
| 356 |                         btVector3 dif1 = m_vertices[1] - m_vertices[0]; | 
|---|
| 357 |                         btVector3 dif2 = m_vertices[2] - m_vertices[0]; | 
|---|
| 358 |                 VEC_CROSS(faceplane,dif1,dif2); | 
|---|
| 359 |                 faceplane[3] = m_vertices[0].dot(faceplane); | 
|---|
| 360 |                 } | 
|---|
| 361 |  | 
|---|
| 362 |                 GUINT res = LINE_PLANE_COLLISION(faceplane,vDir,vPoint,pout,tparam, btScalar(0), tmax); | 
|---|
| 363 |                 if(res != 1) return false; | 
|---|
| 364 |  | 
|---|
| 365 |                 if(!is_point_inside(pout,faceplane)) return false; | 
|---|
| 366 |  | 
|---|
| 367 |                 triangle_normal.setValue(faceplane[0],faceplane[1],faceplane[2]); | 
|---|
| 368 |  | 
|---|
| 369 |                 VEC_NORMALIZE(triangle_normal); | 
|---|
| 370 |  | 
|---|
| 371 |                 return true; | 
|---|
| 372 |         } | 
|---|
| 373 |  | 
|---|
| 374 | }; | 
|---|
| 375 |  | 
|---|
| 376 |  | 
|---|
| 377 |  | 
|---|
| 378 |  | 
|---|
| 379 | #endif // GIM_TRI_COLLISION_H_INCLUDED | 
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