| 1 | /* | 
|---|
| 2 | ----------------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 3 | This source file is part of OGRE | 
|---|
| 4 | (Object-oriented Graphics Rendering Engine) | 
|---|
| 5 | For the latest info, see http://www.ogre3d.org/ | 
|---|
| 6 |  | 
|---|
| 7 | Copyright (c) 2000-2006 Torus Knot Software Ltd | 
|---|
| 8 | Also see acknowledgements in Readme.html | 
|---|
| 9 |  | 
|---|
| 10 | This program is free software; you can redistribute it and/or modify it under | 
|---|
| 11 | the terms of the GNU Lesser General Public License as published by the Free Software | 
|---|
| 12 | Foundation; either version 2 of the License, or (at your option) any later | 
|---|
| 13 | version. | 
|---|
| 14 |  | 
|---|
| 15 | This program is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT | 
|---|
| 16 | ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS | 
|---|
| 17 | FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU Lesser General Public License for more details. | 
|---|
| 18 |  | 
|---|
| 19 | You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License along with | 
|---|
| 20 | this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc., 59 Temple | 
|---|
| 21 | Place - Suite 330, Boston, MA 02111-1307, USA, or go to | 
|---|
| 22 | http://www.gnu.org/copyleft/lesser.txt. | 
|---|
| 23 |  | 
|---|
| 24 | You may alternatively use this source under the terms of a specific version of | 
|---|
| 25 | the OGRE Unrestricted License provided you have obtained such a license from | 
|---|
| 26 | Torus Knot Software Ltd. | 
|---|
| 27 | ----------------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 28 | */ | 
|---|
| 29 | #include "OgreMatrix4.h" | 
|---|
| 30 |  | 
|---|
| 31 | #include "OgreVector3.h" | 
|---|
| 32 | #include "OgreMatrix3.h" | 
|---|
| 33 |  | 
|---|
| 34 | namespace Ogre | 
|---|
| 35 | { | 
|---|
| 36 |  | 
|---|
| 37 |     const Matrix4 Matrix4::ZERO( | 
|---|
| 38 |         0, 0, 0, 0, | 
|---|
| 39 |         0, 0, 0, 0, | 
|---|
| 40 |         0, 0, 0, 0, | 
|---|
| 41 |         0, 0, 0, 0 ); | 
|---|
| 42 |  | 
|---|
| 43 |     const Matrix4 Matrix4::IDENTITY( | 
|---|
| 44 |         1, 0, 0, 0, | 
|---|
| 45 |         0, 1, 0, 0, | 
|---|
| 46 |         0, 0, 1, 0, | 
|---|
| 47 |         0, 0, 0, 1 ); | 
|---|
| 48 |  | 
|---|
| 49 |     const Matrix4 Matrix4::CLIPSPACE2DTOIMAGESPACE( | 
|---|
| 50 |         0.5,    0,  0, 0.5,  | 
|---|
| 51 |           0, -0.5,  0, 0.5,  | 
|---|
| 52 |           0,    0,  1,   0, | 
|---|
| 53 |           0,    0,  0,   1); | 
|---|
| 54 |  | 
|---|
| 55 |     //----------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 56 |     inline static Real | 
|---|
| 57 |         MINOR(const Matrix4& m, const size_t r0, const size_t r1, const size_t r2,  | 
|---|
| 58 |                                                                 const size_t c0, const size_t c1, const size_t c2) | 
|---|
| 59 |     { | 
|---|
| 60 |         return m[r0][c0] * (m[r1][c1] * m[r2][c2] - m[r2][c1] * m[r1][c2]) - | 
|---|
| 61 |             m[r0][c1] * (m[r1][c0] * m[r2][c2] - m[r2][c0] * m[r1][c2]) + | 
|---|
| 62 |             m[r0][c2] * (m[r1][c0] * m[r2][c1] - m[r2][c0] * m[r1][c1]); | 
|---|
| 63 |     } | 
|---|
| 64 |     //----------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 65 |     Matrix4 Matrix4::adjoint() const | 
|---|
| 66 |     { | 
|---|
| 67 |         return Matrix4( MINOR(*this, 1, 2, 3, 1, 2, 3), | 
|---|
| 68 |             -MINOR(*this, 0, 2, 3, 1, 2, 3), | 
|---|
| 69 |             MINOR(*this, 0, 1, 3, 1, 2, 3), | 
|---|
| 70 |             -MINOR(*this, 0, 1, 2, 1, 2, 3), | 
|---|
| 71 |  | 
|---|
| 72 |             -MINOR(*this, 1, 2, 3, 0, 2, 3), | 
|---|
| 73 |             MINOR(*this, 0, 2, 3, 0, 2, 3), | 
|---|
| 74 |             -MINOR(*this, 0, 1, 3, 0, 2, 3), | 
|---|
| 75 |             MINOR(*this, 0, 1, 2, 0, 2, 3), | 
|---|
| 76 |  | 
|---|
| 77 |             MINOR(*this, 1, 2, 3, 0, 1, 3), | 
|---|
| 78 |             -MINOR(*this, 0, 2, 3, 0, 1, 3), | 
|---|
| 79 |             MINOR(*this, 0, 1, 3, 0, 1, 3), | 
|---|
| 80 |             -MINOR(*this, 0, 1, 2, 0, 1, 3), | 
|---|
| 81 |  | 
|---|
| 82 |             -MINOR(*this, 1, 2, 3, 0, 1, 2), | 
|---|
| 83 |             MINOR(*this, 0, 2, 3, 0, 1, 2), | 
|---|
| 84 |             -MINOR(*this, 0, 1, 3, 0, 1, 2), | 
|---|
| 85 |             MINOR(*this, 0, 1, 2, 0, 1, 2)); | 
|---|
| 86 |     } | 
|---|
| 87 |     //----------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 88 |     Real Matrix4::determinant() const | 
|---|
| 89 |     { | 
|---|
| 90 |         return m[0][0] * MINOR(*this, 1, 2, 3, 1, 2, 3) - | 
|---|
| 91 |             m[0][1] * MINOR(*this, 1, 2, 3, 0, 2, 3) + | 
|---|
| 92 |             m[0][2] * MINOR(*this, 1, 2, 3, 0, 1, 3) - | 
|---|
| 93 |             m[0][3] * MINOR(*this, 1, 2, 3, 0, 1, 2); | 
|---|
| 94 |     } | 
|---|
| 95 |     //----------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 96 |     Matrix4 Matrix4::inverse() const | 
|---|
| 97 |     { | 
|---|
| 98 |         Real m00 = m[0][0], m01 = m[0][1], m02 = m[0][2], m03 = m[0][3]; | 
|---|
| 99 |         Real m10 = m[1][0], m11 = m[1][1], m12 = m[1][2], m13 = m[1][3]; | 
|---|
| 100 |         Real m20 = m[2][0], m21 = m[2][1], m22 = m[2][2], m23 = m[2][3]; | 
|---|
| 101 |         Real m30 = m[3][0], m31 = m[3][1], m32 = m[3][2], m33 = m[3][3]; | 
|---|
| 102 |  | 
|---|
| 103 |         Real v0 = m20 * m31 - m21 * m30; | 
|---|
| 104 |         Real v1 = m20 * m32 - m22 * m30; | 
|---|
| 105 |         Real v2 = m20 * m33 - m23 * m30; | 
|---|
| 106 |         Real v3 = m21 * m32 - m22 * m31; | 
|---|
| 107 |         Real v4 = m21 * m33 - m23 * m31; | 
|---|
| 108 |         Real v5 = m22 * m33 - m23 * m32; | 
|---|
| 109 |  | 
|---|
| 110 |         Real t00 = + (v5 * m11 - v4 * m12 + v3 * m13); | 
|---|
| 111 |         Real t10 = - (v5 * m10 - v2 * m12 + v1 * m13); | 
|---|
| 112 |         Real t20 = + (v4 * m10 - v2 * m11 + v0 * m13); | 
|---|
| 113 |         Real t30 = - (v3 * m10 - v1 * m11 + v0 * m12); | 
|---|
| 114 |  | 
|---|
| 115 |         Real invDet = 1 / (t00 * m00 + t10 * m01 + t20 * m02 + t30 * m03); | 
|---|
| 116 |  | 
|---|
| 117 |         Real d00 = t00 * invDet; | 
|---|
| 118 |         Real d10 = t10 * invDet; | 
|---|
| 119 |         Real d20 = t20 * invDet; | 
|---|
| 120 |         Real d30 = t30 * invDet; | 
|---|
| 121 |  | 
|---|
| 122 |         Real d01 = - (v5 * m01 - v4 * m02 + v3 * m03) * invDet; | 
|---|
| 123 |         Real d11 = + (v5 * m00 - v2 * m02 + v1 * m03) * invDet; | 
|---|
| 124 |         Real d21 = - (v4 * m00 - v2 * m01 + v0 * m03) * invDet; | 
|---|
| 125 |         Real d31 = + (v3 * m00 - v1 * m01 + v0 * m02) * invDet; | 
|---|
| 126 |  | 
|---|
| 127 |         v0 = m10 * m31 - m11 * m30; | 
|---|
| 128 |         v1 = m10 * m32 - m12 * m30; | 
|---|
| 129 |         v2 = m10 * m33 - m13 * m30; | 
|---|
| 130 |         v3 = m11 * m32 - m12 * m31; | 
|---|
| 131 |         v4 = m11 * m33 - m13 * m31; | 
|---|
| 132 |         v5 = m12 * m33 - m13 * m32; | 
|---|
| 133 |  | 
|---|
| 134 |         Real d02 = + (v5 * m01 - v4 * m02 + v3 * m03) * invDet; | 
|---|
| 135 |         Real d12 = - (v5 * m00 - v2 * m02 + v1 * m03) * invDet; | 
|---|
| 136 |         Real d22 = + (v4 * m00 - v2 * m01 + v0 * m03) * invDet; | 
|---|
| 137 |         Real d32 = - (v3 * m00 - v1 * m01 + v0 * m02) * invDet; | 
|---|
| 138 |  | 
|---|
| 139 |         v0 = m21 * m10 - m20 * m11; | 
|---|
| 140 |         v1 = m22 * m10 - m20 * m12; | 
|---|
| 141 |         v2 = m23 * m10 - m20 * m13; | 
|---|
| 142 |         v3 = m22 * m11 - m21 * m12; | 
|---|
| 143 |         v4 = m23 * m11 - m21 * m13; | 
|---|
| 144 |         v5 = m23 * m12 - m22 * m13; | 
|---|
| 145 |  | 
|---|
| 146 |         Real d03 = - (v5 * m01 - v4 * m02 + v3 * m03) * invDet; | 
|---|
| 147 |         Real d13 = + (v5 * m00 - v2 * m02 + v1 * m03) * invDet; | 
|---|
| 148 |         Real d23 = - (v4 * m00 - v2 * m01 + v0 * m03) * invDet; | 
|---|
| 149 |         Real d33 = + (v3 * m00 - v1 * m01 + v0 * m02) * invDet; | 
|---|
| 150 |  | 
|---|
| 151 |         return Matrix4( | 
|---|
| 152 |             d00, d01, d02, d03, | 
|---|
| 153 |             d10, d11, d12, d13, | 
|---|
| 154 |             d20, d21, d22, d23, | 
|---|
| 155 |             d30, d31, d32, d33); | 
|---|
| 156 |     } | 
|---|
| 157 |     //----------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 158 |     Matrix4 Matrix4::inverseAffine(void) const | 
|---|
| 159 |     { | 
|---|
| 160 |         assert(isAffine()); | 
|---|
| 161 |  | 
|---|
| 162 |         Real m10 = m[1][0], m11 = m[1][1], m12 = m[1][2]; | 
|---|
| 163 |         Real m20 = m[2][0], m21 = m[2][1], m22 = m[2][2]; | 
|---|
| 164 |  | 
|---|
| 165 |         Real t00 = m22 * m11 - m21 * m12; | 
|---|
| 166 |         Real t10 = m20 * m12 - m22 * m10; | 
|---|
| 167 |         Real t20 = m21 * m10 - m20 * m11; | 
|---|
| 168 |  | 
|---|
| 169 |         Real m00 = m[0][0], m01 = m[0][1], m02 = m[0][2]; | 
|---|
| 170 |  | 
|---|
| 171 |         Real invDet = 1 / (m00 * t00 + m01 * t10 + m02 * t20); | 
|---|
| 172 |  | 
|---|
| 173 |         t00 *= invDet; t10 *= invDet; t20 *= invDet; | 
|---|
| 174 |  | 
|---|
| 175 |         m00 *= invDet; m01 *= invDet; m02 *= invDet; | 
|---|
| 176 |  | 
|---|
| 177 |         Real r00 = t00; | 
|---|
| 178 |         Real r01 = m02 * m21 - m01 * m22; | 
|---|
| 179 |         Real r02 = m01 * m12 - m02 * m11; | 
|---|
| 180 |  | 
|---|
| 181 |         Real r10 = t10; | 
|---|
| 182 |         Real r11 = m00 * m22 - m02 * m20; | 
|---|
| 183 |         Real r12 = m02 * m10 - m00 * m12; | 
|---|
| 184 |  | 
|---|
| 185 |         Real r20 = t20; | 
|---|
| 186 |         Real r21 = m01 * m20 - m00 * m21; | 
|---|
| 187 |         Real r22 = m00 * m11 - m01 * m10; | 
|---|
| 188 |  | 
|---|
| 189 |         Real m03 = m[0][3], m13 = m[1][3], m23 = m[2][3]; | 
|---|
| 190 |  | 
|---|
| 191 |         Real r03 = - (r00 * m03 + r01 * m13 + r02 * m23); | 
|---|
| 192 |         Real r13 = - (r10 * m03 + r11 * m13 + r12 * m23); | 
|---|
| 193 |         Real r23 = - (r20 * m03 + r21 * m13 + r22 * m23); | 
|---|
| 194 |  | 
|---|
| 195 |         return Matrix4( | 
|---|
| 196 |             r00, r01, r02, r03, | 
|---|
| 197 |             r10, r11, r12, r13, | 
|---|
| 198 |             r20, r21, r22, r23, | 
|---|
| 199 |               0,   0,   0,   1); | 
|---|
| 200 |     } | 
|---|
| 201 |     //----------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 202 |     void Matrix4::makeTransform(const Vector3& position, const Vector3& scale, const Quaternion& orientation) | 
|---|
| 203 |     { | 
|---|
| 204 |         // Ordering: | 
|---|
| 205 |         //    1. Scale | 
|---|
| 206 |         //    2. Rotate | 
|---|
| 207 |         //    3. Translate | 
|---|
| 208 |  | 
|---|
| 209 |         Matrix3 rot3x3, scale3x3; | 
|---|
| 210 |         orientation.ToRotationMatrix(rot3x3); | 
|---|
| 211 |         scale3x3 = Matrix3::ZERO; | 
|---|
| 212 |         scale3x3[0][0] = scale.x; | 
|---|
| 213 |         scale3x3[1][1] = scale.y; | 
|---|
| 214 |         scale3x3[2][2] = scale.z; | 
|---|
| 215 |  | 
|---|
| 216 |         // Set up final matrix with scale, rotation and translation | 
|---|
| 217 |         *this = rot3x3 * scale3x3; | 
|---|
| 218 |         this->setTrans(position); | 
|---|
| 219 |  | 
|---|
| 220 |         // No projection term | 
|---|
| 221 |         m[3][0] = 0; m[3][1] = 0; m[3][2] = 0; m[3][3] = 1; | 
|---|
| 222 |     } | 
|---|
| 223 |     //----------------------------------------------------------------------- | 
|---|
| 224 |     void Matrix4::makeInverseTransform(const Vector3& position, const Vector3& scale, const Quaternion& orientation) | 
|---|
| 225 |     { | 
|---|
| 226 |         // Invert the parameters | 
|---|
| 227 |         Vector3 invTranslate = -position; | 
|---|
| 228 |         Vector3 invScale(1 / scale.x, 1 / scale.y, 1 / scale.z); | 
|---|
| 229 |         Quaternion invRot = orientation.Inverse(); | 
|---|
| 230 |  | 
|---|
| 231 |         // Because we're inverting, order is translation, rotation, scale | 
|---|
| 232 |         // So make translation relative to scale & rotation | 
|---|
| 233 |         invTranslate *= invScale; // scale | 
|---|
| 234 |         invTranslate = invRot * invTranslate; // rotate | 
|---|
| 235 |  | 
|---|
| 236 |         // Next, make a 3x3 rotation matrix and apply inverse scale | 
|---|
| 237 |         Matrix3 rot3x3, scale3x3; | 
|---|
| 238 |         invRot.ToRotationMatrix(rot3x3); | 
|---|
| 239 |         scale3x3 = Matrix3::ZERO; | 
|---|
| 240 |         scale3x3[0][0] = invScale.x; | 
|---|
| 241 |         scale3x3[1][1] = invScale.y; | 
|---|
| 242 |         scale3x3[2][2] = invScale.z; | 
|---|
| 243 |  | 
|---|
| 244 |         // Set up final matrix with scale, rotation and translation | 
|---|
| 245 |         *this = scale3x3 * rot3x3; | 
|---|
| 246 |         this->setTrans(invTranslate); | 
|---|
| 247 |  | 
|---|
| 248 |         // No projection term | 
|---|
| 249 |         m[3][0] = 0; m[3][1] = 0; m[3][2] = 0; m[3][3] = 1; | 
|---|
| 250 |     } | 
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