| [1505] | 1 | /* | 
|---|
|  | 2 | *   ORXONOX - the hottest 3D action shooter ever to exist | 
|---|
|  | 3 | *                    > www.orxonox.net < | 
|---|
|  | 4 | * | 
|---|
|  | 5 | * | 
|---|
|  | 6 | *   License notice: | 
|---|
|  | 7 | * | 
|---|
|  | 8 | *   This program is free software; you can redistribute it and/or | 
|---|
|  | 9 | *   modify it under the terms of the GNU General Public License | 
|---|
|  | 10 | *   as published by the Free Software Foundation; either version 2 | 
|---|
|  | 11 | *   of the License, or (at your option) any later version. | 
|---|
|  | 12 | * | 
|---|
|  | 13 | *   This program is distributed in the hope that it will be useful, | 
|---|
|  | 14 | *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of | 
|---|
|  | 15 | *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the | 
|---|
|  | 16 | *   GNU General Public License for more details. | 
|---|
|  | 17 | * | 
|---|
|  | 18 | *   You should have received a copy of the GNU General Public License | 
|---|
|  | 19 | *   along with this program; if not, write to the Free Software | 
|---|
|  | 20 | *   Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA. | 
|---|
|  | 21 | * | 
|---|
|  | 22 | *   Author: | 
|---|
|  | 23 | *      Fabian 'x3n' Landau | 
|---|
|  | 24 | *   Co-authors: | 
|---|
| [9904] | 25 | *      Wolfgang Roenninger | 
|---|
| [1505] | 26 | * | 
|---|
|  | 27 | */ | 
|---|
|  | 28 |  | 
|---|
| [1791] | 29 | /** | 
|---|
| [7401] | 30 | @defgroup Math Mathematical functions | 
|---|
|  | 31 | @ingroup Util | 
|---|
|  | 32 | */ | 
|---|
|  | 33 |  | 
|---|
|  | 34 | /** | 
|---|
| [2171] | 35 | @file | 
|---|
| [7401] | 36 | @ingroup Math | 
|---|
| [1791] | 37 | @brief Declaration and implementation of several math-functions, typedefs of some Ogre::Math classes to the orxonox namespace. | 
|---|
|  | 38 | */ | 
|---|
|  | 39 |  | 
|---|
| [1505] | 40 | #ifndef _Util_Math_H__ | 
|---|
|  | 41 | #define _Util_Math_H__ | 
|---|
|  | 42 |  | 
|---|
|  | 43 | #include "UtilPrereqs.h" | 
|---|
|  | 44 |  | 
|---|
| [1625] | 45 | #include <string> | 
|---|
| [2171] | 46 | #include <cmath> | 
|---|
| [7427] | 47 | #include <cstdlib> | 
|---|
| [1505] | 48 |  | 
|---|
|  | 49 | #include <OgreMath.h> | 
|---|
|  | 50 | #include <OgreVector2.h> | 
|---|
|  | 51 | #include <OgreVector3.h> | 
|---|
|  | 52 | #include <OgreVector4.h> | 
|---|
|  | 53 | #include <OgreQuaternion.h> | 
|---|
|  | 54 | #include <OgreColourValue.h> | 
|---|
|  | 55 |  | 
|---|
| [3214] | 56 | // Certain headers might define unwanted macros... | 
|---|
|  | 57 | #undef max | 
|---|
|  | 58 | #undef min | 
|---|
|  | 59 | #undef sgn | 
|---|
|  | 60 | #undef clamp | 
|---|
|  | 61 | #undef sqrt | 
|---|
|  | 62 | #undef square | 
|---|
|  | 63 | #undef mod | 
|---|
|  | 64 | #undef rnd | 
|---|
| [1781] | 65 |  | 
|---|
| [2171] | 66 | namespace orxonox | 
|---|
| [1505] | 67 | { | 
|---|
| [8351] | 68 | /** Often used numerical constants because C++ doesn't define any. | 
|---|
|  | 69 | @note | 
|---|
|  | 70 | The values here are decimal representations of the approximate floating | 
|---|
|  | 71 | point value as it is stored according to the IEEE 754 standard. | 
|---|
|  | 72 | */ | 
|---|
| [7184] | 73 | namespace math | 
|---|
|  | 74 | { | 
|---|
| [8351] | 75 | const float twoPi   = 6.283185482025146484375f;     ///< PI * 2 | 
|---|
|  | 76 | const float pi      = 3.1415927410125732421875f;    ///< PI | 
|---|
|  | 77 | const float pi_2    = 1.57079637050628662109375f;   ///< PI / 2 | 
|---|
|  | 78 | const float pi_4    = 0.785398185253143310546875f;  ///< PI / 4 | 
|---|
|  | 79 | const float e       = 2.718281269073486328125f;     ///< e | 
|---|
|  | 80 | const float sqrt2   = 1.41421353816986083984375f;   ///< sqrt(2) | 
|---|
|  | 81 | const float sqrt2_2 = 0.707106769084930419921875f;  ///< sqrt(2) / 2 | 
|---|
| [7184] | 82 | } | 
|---|
|  | 83 |  | 
|---|
| [6417] | 84 | #if OGRE_VERSION < 0x010603 | 
|---|
| [2171] | 85 | _UtilExport std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const orxonox::Radian& radian); | 
|---|
| [6417] | 86 | _UtilExport std::ostream& operator<<(std::ostream& out, const orxonox::Degree& degree); | 
|---|
|  | 87 | #endif | 
|---|
| [2171] | 88 | _UtilExport std::istream& operator>>(std::istream& in, orxonox::Radian& radian); | 
|---|
|  | 89 | _UtilExport std::istream& operator>>(std::istream& in, orxonox::Degree& degree); | 
|---|
| [1505] | 90 |  | 
|---|
| [2171] | 91 | _UtilExport float getAngle(const orxonox::Vector3& myposition, const orxonox::Vector3& mydirection, const orxonox::Vector3& otherposition); | 
|---|
|  | 92 | _UtilExport orxonox::Vector2 get2DViewdirection(const orxonox::Vector3& myposition, const orxonox::Vector3& mydirection, const orxonox::Vector3& myorthonormal, const orxonox::Vector3& otherposition); | 
|---|
|  | 93 | _UtilExport orxonox::Vector2 get2DViewcoordinates(const orxonox::Vector3& myposition, const orxonox::Vector3& mydirection, const orxonox::Vector3& myorthonormal, const orxonox::Vector3& otherposition); | 
|---|
| [9904] | 94 | _UtilExport orxonox::Vector2 get3DProjection(const orxonox::Vector3& myposition, const orxonox::Vector3& mydirection, const orxonox::Vector3& myorthonormal, const orxonox::Vector3& otherposition, const float mapangle, const float detectionlimit); | 
|---|
|  | 95 | _UtilExport bool isObjectHigherThanShipOnMap(const orxonox::Vector3& myposition, const orxonox::Vector3& mydirection, const orxonox::Vector3& myorthonormal, const orxonox::Vector3& otherposition, const float mapangle); | 
|---|
|  | 96 | _UtilExport int determineMap3DZOrder(const orxonox::Vector3& myposition, const orxonox::Vector3& mydirection, const orxonox::Vector3& myorthonormal, const orxonox::Vector3& otherposition, const float detectionlimit); | 
|---|
|  | 97 | _UtilExport orxonox::Vector3 getTransformedVector(const orxonox::Vector3& distance, const orxonox::Vector3& mydirection, const orxonox::Vector3& myorthonormal, const orxonox::Vector3& myside); | 
|---|
| [2171] | 98 | _UtilExport orxonox::Vector3 getPredictedPosition(const orxonox::Vector3& myposition, float projectilespeed, const orxonox::Vector3& targetposition, const orxonox::Vector3& targetvelocity); | 
|---|
| [1505] | 99 |  | 
|---|
| [2171] | 100 | /** | 
|---|
|  | 101 | @brief Returns the sign of the given value. | 
|---|
|  | 102 | @param x The value | 
|---|
|  | 103 | @return 1 if the value is positive or zero, -1 if the value is negative | 
|---|
|  | 104 | */ | 
|---|
|  | 105 | template <typename T> | 
|---|
|  | 106 | inline T sgn(T x) | 
|---|
|  | 107 | { | 
|---|
| [6502] | 108 | return (x >= 0) ? (T)1 : (T)-1; | 
|---|
| [2171] | 109 | } | 
|---|
| [1505] | 110 |  | 
|---|
| [2171] | 111 | /** | 
|---|
| [7401] | 112 | @brief Keeps a value between a lower and an upper limit. Values beyond these limits are limited to either @a min or @a max. | 
|---|
| [2171] | 113 | @param x The value | 
|---|
|  | 114 | @param min The lower limit | 
|---|
|  | 115 | @param max The upper limit | 
|---|
|  | 116 | */ | 
|---|
|  | 117 | template <typename T> | 
|---|
|  | 118 | inline T clamp(T x, T min, T max) | 
|---|
|  | 119 | { | 
|---|
|  | 120 | if (x < min) | 
|---|
|  | 121 | return min; | 
|---|
| [1505] | 122 |  | 
|---|
| [2171] | 123 | if (x > max) | 
|---|
|  | 124 | return max; | 
|---|
| [1505] | 125 |  | 
|---|
| [2171] | 126 | return x; | 
|---|
|  | 127 | } | 
|---|
| [1505] | 128 |  | 
|---|
| [2171] | 129 | /** | 
|---|
| [7401] | 130 | @brief Returns the squared value (x^2). | 
|---|
| [2171] | 131 | */ | 
|---|
|  | 132 | template <typename T> | 
|---|
|  | 133 | inline T square(T x) | 
|---|
|  | 134 | { | 
|---|
|  | 135 | return x*x; | 
|---|
|  | 136 | } | 
|---|
| [1505] | 137 |  | 
|---|
| [2171] | 138 | /** | 
|---|
| [7401] | 139 | @brief Returns the cubed value (x^3). | 
|---|
| [2171] | 140 | */ | 
|---|
|  | 141 | template <typename T> | 
|---|
|  | 142 | inline T cube(T x) | 
|---|
|  | 143 | { | 
|---|
|  | 144 | return x*x*x; | 
|---|
|  | 145 | } | 
|---|
| [1505] | 146 |  | 
|---|
| [2171] | 147 | /** | 
|---|
|  | 148 | @brief The modulo operation, enhanced to work properly with negative values. | 
|---|
|  | 149 | @param x The value | 
|---|
|  | 150 | @param max The operand | 
|---|
| [7401] | 151 |  | 
|---|
|  | 152 | The built in modulo operator % yields a strange behavior with negative values. | 
|---|
|  | 153 | This function corrects this - the result is guaranteed to lie always between | 
|---|
|  | 154 | zero and (max-1). | 
|---|
|  | 155 |  | 
|---|
|  | 156 | Example: | 
|---|
|  | 157 | @code | 
|---|
|  | 158 | int var = 11 % 10;      //  1 | 
|---|
|  | 159 | int var = -1 % 10;      // -1 | 
|---|
|  | 160 |  | 
|---|
|  | 161 | int var = mod(11, 10);  //  1 | 
|---|
|  | 162 | int var = mod(-1, 10);  //  9 | 
|---|
|  | 163 | @endcode | 
|---|
| [2171] | 164 | */ | 
|---|
|  | 165 | template <typename T> | 
|---|
|  | 166 | inline int mod(T x, int max) | 
|---|
|  | 167 | { | 
|---|
|  | 168 | if (x >= 0) | 
|---|
|  | 169 | return (x % max); | 
|---|
|  | 170 | else | 
|---|
| [8706] | 171 | { | 
|---|
|  | 172 | T temp = x % max; | 
|---|
|  | 173 | return (temp < 0) ? (temp + max) : temp; | 
|---|
|  | 174 | } | 
|---|
| [2171] | 175 | } | 
|---|
| [2087] | 176 |  | 
|---|
| [7401] | 177 | /** | 
|---|
|  | 178 | @brief Returns a "zero" value for the given type. | 
|---|
|  | 179 | @note This is the default template of the zeroise() function. The template is spezialized for each supported type. | 
|---|
|  | 180 |  | 
|---|
|  | 181 | The exact return value of the function depends on the type. For @c int this is 0, | 
|---|
|  | 182 | for @c float it's 0.0f. For a @c std::string the function returns "" and for | 
|---|
|  | 183 | @c Vector3 you get <tt>Vector3(0, 0, 0)</tt>. | 
|---|
|  | 184 | */ | 
|---|
| [2171] | 185 | template <typename T> | 
|---|
|  | 186 | inline T zeroise() | 
|---|
|  | 187 | { | 
|---|
| [2662] | 188 | // Default, raise a compiler error without including large boost header cascade. | 
|---|
|  | 189 | T temp(); | 
|---|
|  | 190 | *********temp; // If you reach this code, you abused zeroise()! | 
|---|
|  | 191 | return temp; | 
|---|
| [2171] | 192 | } | 
|---|
| [2087] | 193 |  | 
|---|
| [2171] | 194 | template <> inline char                 zeroise<char>()                 { return 0; } | 
|---|
|  | 195 | template <> inline unsigned char        zeroise<unsigned char>()        { return 0; } | 
|---|
|  | 196 | template <> inline short                zeroise<short>()                { return 0; } | 
|---|
|  | 197 | template <> inline unsigned short       zeroise<unsigned short>()       { return 0; } | 
|---|
|  | 198 | template <> inline int                  zeroise<int>()                  { return 0; } | 
|---|
|  | 199 | template <> inline unsigned int         zeroise<unsigned int>()         { return 0; } | 
|---|
|  | 200 | template <> inline long                 zeroise<long>()                 { return 0; } | 
|---|
|  | 201 | template <> inline unsigned long        zeroise<unsigned long>()        { return 0; } | 
|---|
|  | 202 | template <> inline long long            zeroise<long long>()            { return 0; } | 
|---|
|  | 203 | template <> inline unsigned long long   zeroise<unsigned long long>()   { return 0; } | 
|---|
|  | 204 | template <> inline float                zeroise<float>()                { return 0; } | 
|---|
|  | 205 | template <> inline double               zeroise<double>()               { return 0; } | 
|---|
|  | 206 | template <> inline long double          zeroise<long double>()          { return 0; } | 
|---|
|  | 207 | template <> inline bool                 zeroise<bool>()                 { return 0; } | 
|---|
|  | 208 | template <> inline void*                zeroise<void*>()                { return 0; } | 
|---|
| [6417] | 209 | template <> inline std::string          zeroise<std::string>()          { return std::string(); } | 
|---|
| [2171] | 210 | template <> inline orxonox::Radian      zeroise<orxonox::Radian>()      { return orxonox::Radian(0.0f); } | 
|---|
|  | 211 | template <> inline orxonox::Degree      zeroise<orxonox::Degree>()      { return orxonox::Degree(0.0f); } | 
|---|
|  | 212 | template <> inline orxonox::Vector2     zeroise<orxonox::Vector2>()     { return orxonox::Vector2    (0, 0)      ; } | 
|---|
|  | 213 | template <> inline orxonox::Vector3     zeroise<orxonox::Vector3>()     { return orxonox::Vector3    (0, 0, 0)   ; } | 
|---|
|  | 214 | template <> inline orxonox::Vector4     zeroise<orxonox::Vector4>()     { return orxonox::Vector4    (0, 0, 0, 0); } | 
|---|
|  | 215 | template <> inline orxonox::ColourValue zeroise<orxonox::ColourValue>() { return orxonox::ColourValue(0, 0, 0, 0); } | 
|---|
|  | 216 | template <> inline orxonox::Quaternion  zeroise<orxonox::Quaternion>()  { return orxonox::Quaternion (0, 0, 0, 0); } | 
|---|
| [1505] | 217 |  | 
|---|
| [7401] | 218 | /** | 
|---|
|  | 219 | @brief Provides zero value symbols that can be returned as reference | 
|---|
|  | 220 | @see zeroise() | 
|---|
|  | 221 | */ | 
|---|
| [3196] | 222 | template <typename T> | 
|---|
|  | 223 | struct NilValue | 
|---|
|  | 224 | { | 
|---|
|  | 225 | inline operator const T&() const | 
|---|
|  | 226 | { | 
|---|
|  | 227 | return value; | 
|---|
|  | 228 | } | 
|---|
|  | 229 | static T value; | 
|---|
|  | 230 | }; | 
|---|
|  | 231 | template <typename T> | 
|---|
|  | 232 | T NilValue<T>::value = zeroise<T>(); | 
|---|
|  | 233 |  | 
|---|
| [2171] | 234 | /** | 
|---|
|  | 235 | @brief Interpolates between two values for a time between 0 and 1. | 
|---|
| [7401] | 236 | @param time The time is a value between 0 and 1 - the function returns @a start if @a time is 0, @a end if @a time is 1, and interpolates if @a time is between 0 and 1. | 
|---|
|  | 237 | @param start The value at @a time = 0 | 
|---|
|  | 238 | @param end The value at @a time = 1 | 
|---|
|  | 239 | @return The interpolated value at a given time | 
|---|
| [2171] | 240 | */ | 
|---|
|  | 241 | template <typename T> | 
|---|
| [3196] | 242 | inline T interpolate(float time, const T& start, const T& end) | 
|---|
| [2171] | 243 | { | 
|---|
| [9550] | 244 | return static_cast<T>(time * (end - start) + start); | 
|---|
| [2171] | 245 | } | 
|---|
| [1505] | 246 |  | 
|---|
| [2171] | 247 | /** | 
|---|
|  | 248 | @brief Interpolates smoothly between two values for a time between 0 and 1. The function starts slowly, increases faster and stops slowly again. | 
|---|
| [7401] | 249 | @param time The time is a value between 0 and 1 - the function returns @a start if @a time is 0, @a end if @a time is 1, and interpolates if @a time is between 0 and 1. | 
|---|
|  | 250 | @param start The value at @a time = 0 | 
|---|
|  | 251 | @param end The value at @a time = 1 | 
|---|
|  | 252 | @return The interpolated value at a given time | 
|---|
| [2171] | 253 | */ | 
|---|
|  | 254 | template <typename T> | 
|---|
| [3196] | 255 | inline T interpolateSmooth(float time, const T& start, const T& end) | 
|---|
| [2171] | 256 | { | 
|---|
| [9550] | 257 | return static_cast<T>((-2 * (end - start) * cube(time)) + (3 * (end - start) * square(time)) + start); | 
|---|
| [2171] | 258 | } | 
|---|
| [1505] | 259 |  | 
|---|
| [2171] | 260 | /** | 
|---|
| [7401] | 261 | @brief Returns a random number between 0 and almost 1: <tt>0 <= rnd < 1</tt>. | 
|---|
| [2171] | 262 | */ | 
|---|
|  | 263 | inline float rnd() | 
|---|
|  | 264 | { | 
|---|
| [3196] | 265 | return rand() / (RAND_MAX + 1.0f); | 
|---|
| [2171] | 266 | } | 
|---|
| [1505] | 267 |  | 
|---|
| [2171] | 268 | /** | 
|---|
| [7401] | 269 | @brief Returns a random number between 0 and almost @a max: <tt>0 <= rnd < max</tt>. | 
|---|
| [2171] | 270 | @param max The maximum | 
|---|
|  | 271 | */ | 
|---|
|  | 272 | inline float rnd(float max) | 
|---|
|  | 273 | { | 
|---|
|  | 274 | return rnd() * max; | 
|---|
|  | 275 | } | 
|---|
| [1505] | 276 |  | 
|---|
| [2171] | 277 | /** | 
|---|
| [7401] | 278 | @brief Returns a random number between @a min and almost @a max: <tt>min <= rnd < max</tt>. | 
|---|
| [2171] | 279 | @param min The minimum | 
|---|
|  | 280 | @param max The maximum | 
|---|
|  | 281 | */ | 
|---|
|  | 282 | inline float rnd(float min, float max) | 
|---|
|  | 283 | { | 
|---|
|  | 284 | return rnd(max - min) + min; | 
|---|
|  | 285 | } | 
|---|
| [1625] | 286 |  | 
|---|
| [2872] | 287 | /** | 
|---|
|  | 288 | @brief Returns randomly 1 or -1 with equal probability. | 
|---|
|  | 289 | */ | 
|---|
|  | 290 | inline float rndsgn() | 
|---|
|  | 291 | { | 
|---|
| [3196] | 292 | return static_cast<float>((rand() & 0x2) - 1); // rand() & 0x2 is either 2 or 0 | 
|---|
| [2872] | 293 | } | 
|---|
|  | 294 |  | 
|---|
| [2171] | 295 | _UtilExport unsigned long getUniqueNumber(); | 
|---|
|  | 296 | } | 
|---|
|  | 297 |  | 
|---|
| [1505] | 298 | #endif /* _Util_Math_H__ */ | 
|---|