| 1 | /* | 
|---|
| 2 |    orxonox - the future of 3D-vertical-scrollers | 
|---|
| 3 |  | 
|---|
| 4 |    Copyright (C) 2004 orx | 
|---|
| 5 |  | 
|---|
| 6 |    This program is free software; you can redistribute it and/or modify | 
|---|
| 7 |    it under the terms of the GNU General Public License as published by | 
|---|
| 8 |    the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) | 
|---|
| 9 |    any later version. | 
|---|
| 10 |  | 
|---|
| 11 |    ### File Specific: | 
|---|
| 12 |    main-programmer: Christian Meyer | 
|---|
| 13 |    co-programmer: Patrick Boenzli : Vector::scale() | 
|---|
| 14 |                                     Vector::abs() | 
|---|
| 15 |  | 
|---|
| 16 |    Quaternion code borrowed from an Gamasutra article by Nick Bobick and Ken Shoemake | 
|---|
| 17 |  | 
|---|
| 18 |    2005-06-02: Benjamin Grauer: speed up, and new Functionality to Vector (mostly inline now) | 
|---|
| 19 | */ | 
|---|
| 20 |  | 
|---|
| 21 | #define DEBUG_SPECIAL_MODULE DEBUG_MODULE_MATH | 
|---|
| 22 |  | 
|---|
| 23 | #include "vector.h" | 
|---|
| 24 | #include "debug.h" | 
|---|
| 25 |  | 
|---|
| 26 | using namespace std; | 
|---|
| 27 |  | 
|---|
| 28 | ///////////// | 
|---|
| 29 | /* VECTORS */ | 
|---|
| 30 | ///////////// | 
|---|
| 31 | /** | 
|---|
| 32 |  *  returns the this-vector normalized to length 1.0 | 
|---|
| 33 |  * @todo there is some error in this function, that i could not resolve. it just does not, what it is supposed to do. | 
|---|
| 34 |  */ | 
|---|
| 35 | Vector Vector::getNormalized() const | 
|---|
| 36 | { | 
|---|
| 37 |   float l = this->len(); | 
|---|
| 38 |   if(unlikely(l == 1.0 || l == 0.0)) | 
|---|
| 39 |     return *this; | 
|---|
| 40 |   else | 
|---|
| 41 |     return (*this / l); | 
|---|
| 42 | } | 
|---|
| 43 |  | 
|---|
| 44 | /** | 
|---|
| 45 |  *  Vector is looking in the positive direction on all axes after this | 
|---|
| 46 | */ | 
|---|
| 47 | Vector Vector::abs() | 
|---|
| 48 | { | 
|---|
| 49 |   Vector v(fabs(x), fabs(y), fabs(z)); | 
|---|
| 50 |   return v; | 
|---|
| 51 | } | 
|---|
| 52 |  | 
|---|
| 53 |  | 
|---|
| 54 |  | 
|---|
| 55 | /** | 
|---|
| 56 |  *  Outputs the values of the Vector | 
|---|
| 57 |  */ | 
|---|
| 58 | void Vector::debug() const | 
|---|
| 59 | { | 
|---|
| 60 |   PRINT(0)("x: %f; y: %f; z: %f", x, y, z); | 
|---|
| 61 |   PRINT(0)(" lenght: %f", len()); | 
|---|
| 62 |   PRINT(0)("\n"); | 
|---|
| 63 | } | 
|---|
| 64 |  | 
|---|
| 65 | ///////////////// | 
|---|
| 66 | /* QUATERNIONS */ | 
|---|
| 67 | ///////////////// | 
|---|
| 68 | /** | 
|---|
| 69 |  *  calculates a lookAt rotation | 
|---|
| 70 |  * @param dir: the direction you want to look | 
|---|
| 71 |  * @param up: specify what direction up should be | 
|---|
| 72 |  | 
|---|
| 73 |    Mathematically this determines the rotation a (0,0,1)-Vector has to undergo to point | 
|---|
| 74 |    the same way as dir. If you want to use this with cameras, you'll have to reverse the | 
|---|
| 75 |    dir Vector (Vector(0,0,0) - your viewing direction) or you'll point the wrong way. You | 
|---|
| 76 |    can use this for meshes as well (then you do not have to reverse the vector), but keep | 
|---|
| 77 |    in mind that if you do that, the model's front has to point in +z direction, and left | 
|---|
| 78 |    and right should be -x or +x respectively or the mesh wont rotate correctly. | 
|---|
| 79 |  * | 
|---|
| 80 |  * @TODO !!! OPTIMIZE THIS !!! | 
|---|
| 81 |  */ | 
|---|
| 82 | Quaternion::Quaternion (const Vector& dir, const Vector& up) | 
|---|
| 83 | { | 
|---|
| 84 |   Vector z = dir.getNormalized(); | 
|---|
| 85 |   Vector x = up.cross(z).getNormalized(); | 
|---|
| 86 |   Vector y = z.cross(x); | 
|---|
| 87 |  | 
|---|
| 88 |   float m[4][4]; | 
|---|
| 89 |   m[0][0] = x.x; | 
|---|
| 90 |   m[0][1] = x.y; | 
|---|
| 91 |   m[0][2] = x.z; | 
|---|
| 92 |   m[0][3] = 0; | 
|---|
| 93 |   m[1][0] = y.x; | 
|---|
| 94 |   m[1][1] = y.y; | 
|---|
| 95 |   m[1][2] = y.z; | 
|---|
| 96 |   m[1][3] = 0; | 
|---|
| 97 |   m[2][0] = z.x; | 
|---|
| 98 |   m[2][1] = z.y; | 
|---|
| 99 |   m[2][2] = z.z; | 
|---|
| 100 |   m[2][3] = 0; | 
|---|
| 101 |   m[3][0] = 0; | 
|---|
| 102 |   m[3][1] = 0; | 
|---|
| 103 |   m[3][2] = 0; | 
|---|
| 104 |   m[3][3] = 1; | 
|---|
| 105 |  | 
|---|
| 106 |   *this = Quaternion (m); | 
|---|
| 107 | } | 
|---|
| 108 |  | 
|---|
| 109 | /** | 
|---|
| 110 |  *  calculates a rotation from euler angles | 
|---|
| 111 |  * @param roll: the roll in radians | 
|---|
| 112 |  * @param pitch: the pitch in radians | 
|---|
| 113 |  * @param yaw: the yaw in radians | 
|---|
| 114 |  */ | 
|---|
| 115 | Quaternion::Quaternion (float roll, float pitch, float yaw) | 
|---|
| 116 | { | 
|---|
| 117 |   float cr, cp, cy, sr, sp, sy, cpcy, spsy; | 
|---|
| 118 |  | 
|---|
| 119 |   // calculate trig identities | 
|---|
| 120 |   cr = cos(roll/2); | 
|---|
| 121 |   cp = cos(pitch/2); | 
|---|
| 122 |   cy = cos(yaw/2); | 
|---|
| 123 |  | 
|---|
| 124 |   sr = sin(roll/2); | 
|---|
| 125 |   sp = sin(pitch/2); | 
|---|
| 126 |   sy = sin(yaw/2); | 
|---|
| 127 |  | 
|---|
| 128 |   cpcy = cp * cy; | 
|---|
| 129 |   spsy = sp * sy; | 
|---|
| 130 |  | 
|---|
| 131 |   w = cr * cpcy + sr * spsy; | 
|---|
| 132 |   v.x = sr * cpcy - cr * spsy; | 
|---|
| 133 |   v.y = cr * sp * cy + sr * cp * sy; | 
|---|
| 134 |   v.z = cr * cp * sy - sr * sp * cy; | 
|---|
| 135 | } | 
|---|
| 136 |  | 
|---|
| 137 | /** | 
|---|
| 138 |  *  convert the Quaternion to a 4x4 rotational glMatrix | 
|---|
| 139 |  * @param m: a buffer to store the Matrix in | 
|---|
| 140 |  */ | 
|---|
| 141 | void Quaternion::matrix (float m[4][4]) const | 
|---|
| 142 | { | 
|---|
| 143 |   float wx, wy, wz, xx, yy, yz, xy, xz, zz, x2, y2, z2; | 
|---|
| 144 |  | 
|---|
| 145 |   // calculate coefficients | 
|---|
| 146 |   x2 = v.x + v.x; | 
|---|
| 147 |   y2 = v.y + v.y; | 
|---|
| 148 |   z2 = v.z + v.z; | 
|---|
| 149 |   xx = v.x * x2; xy = v.x * y2; xz = v.x * z2; | 
|---|
| 150 |   yy = v.y * y2; yz = v.y * z2; zz = v.z * z2; | 
|---|
| 151 |   wx = w * x2; wy = w * y2; wz = w * z2; | 
|---|
| 152 |  | 
|---|
| 153 |   m[0][0] = 1.0 - (yy + zz); m[1][0] = xy - wz; | 
|---|
| 154 |   m[2][0] = xz + wy; m[3][0] = 0.0; | 
|---|
| 155 |  | 
|---|
| 156 |   m[0][1] = xy + wz; m[1][1] = 1.0 - (xx + zz); | 
|---|
| 157 |   m[2][1] = yz - wx; m[3][1] = 0.0; | 
|---|
| 158 |  | 
|---|
| 159 |   m[0][2] = xz - wy; m[1][2] = yz + wx; | 
|---|
| 160 |   m[2][2] = 1.0 - (xx + yy); m[3][2] = 0.0; | 
|---|
| 161 |  | 
|---|
| 162 |   m[0][3] = 0; m[1][3] = 0; | 
|---|
| 163 |   m[2][3] = 0; m[3][3] = 1; | 
|---|
| 164 | } | 
|---|
| 165 |  | 
|---|
| 166 | /** | 
|---|
| 167 |  *  performs a smooth move. | 
|---|
| 168 |  * @param from  where | 
|---|
| 169 |  * @param to where | 
|---|
| 170 |  * @param t the time this transformation should take value [0..1] | 
|---|
| 171 |  * @returns the Result of the smooth move | 
|---|
| 172 |  */ | 
|---|
| 173 | Quaternion Quaternion::quatSlerp(const Quaternion& from, const Quaternion& to, float t) | 
|---|
| 174 | { | 
|---|
| 175 |   float tol[4]; | 
|---|
| 176 |   double omega, cosom, sinom, scale0, scale1; | 
|---|
| 177 |   //  float DELTA = 0.2; | 
|---|
| 178 |  | 
|---|
| 179 |   cosom = from.v.x * to.v.x + from.v.y * to.v.y + from.v.z * to.v.z + from.w * to.w; | 
|---|
| 180 |  | 
|---|
| 181 |   if( cosom < 0.0 ) | 
|---|
| 182 |     { | 
|---|
| 183 |       cosom = -cosom; | 
|---|
| 184 |       tol[0] = -to.v.x; | 
|---|
| 185 |       tol[1] = -to.v.y; | 
|---|
| 186 |       tol[2] = -to.v.z; | 
|---|
| 187 |       tol[3] = -to.w; | 
|---|
| 188 |     } | 
|---|
| 189 |   else | 
|---|
| 190 |     { | 
|---|
| 191 |       tol[0] = to.v.x; | 
|---|
| 192 |       tol[1] = to.v.y; | 
|---|
| 193 |       tol[2] = to.v.z; | 
|---|
| 194 |       tol[3] = to.w; | 
|---|
| 195 |     } | 
|---|
| 196 |  | 
|---|
| 197 |   omega = acos(cosom); | 
|---|
| 198 |   sinom = sin(omega); | 
|---|
| 199 |   scale0 = sin((1.0 - t) * omega) / sinom; | 
|---|
| 200 |   scale1 = sin(t * omega) / sinom; | 
|---|
| 201 |   return Quaternion(Vector(scale0 * from.v.x + scale1 * tol[0], | 
|---|
| 202 |                     scale0 * from.v.y + scale1 * tol[1], | 
|---|
| 203 |                     scale0 * from.v.z + scale1 * tol[2]), | 
|---|
| 204 |                     scale0 * from.w + scale1 * tol[3]); | 
|---|
| 205 | } | 
|---|
| 206 |  | 
|---|
| 207 |  | 
|---|
| 208 | /** | 
|---|
| 209 |  *  convert a rotational 4x4 glMatrix into a Quaternion | 
|---|
| 210 |  * @param m: a 4x4 matrix in glMatrix order | 
|---|
| 211 |  */ | 
|---|
| 212 | Quaternion::Quaternion (float m[4][4]) | 
|---|
| 213 | { | 
|---|
| 214 |  | 
|---|
| 215 |   float  tr, s, q[4]; | 
|---|
| 216 |   int    i, j, k; | 
|---|
| 217 |  | 
|---|
| 218 |   int nxt[3] = {1, 2, 0}; | 
|---|
| 219 |  | 
|---|
| 220 |   tr = m[0][0] + m[1][1] + m[2][2]; | 
|---|
| 221 |  | 
|---|
| 222 |         // check the diagonal | 
|---|
| 223 |   if (tr > 0.0) | 
|---|
| 224 |   { | 
|---|
| 225 |     s = sqrt (tr + 1.0); | 
|---|
| 226 |     w = s / 2.0; | 
|---|
| 227 |     s = 0.5 / s; | 
|---|
| 228 |     v.x = (m[1][2] - m[2][1]) * s; | 
|---|
| 229 |     v.y = (m[2][0] - m[0][2]) * s; | 
|---|
| 230 |     v.z = (m[0][1] - m[1][0]) * s; | 
|---|
| 231 |         } | 
|---|
| 232 |         else | 
|---|
| 233 |         { | 
|---|
| 234 |                 // diagonal is negative | 
|---|
| 235 |         i = 0; | 
|---|
| 236 |         if (m[1][1] > m[0][0]) i = 1; | 
|---|
| 237 |     if (m[2][2] > m[i][i]) i = 2; | 
|---|
| 238 |     j = nxt[i]; | 
|---|
| 239 |     k = nxt[j]; | 
|---|
| 240 |  | 
|---|
| 241 |     s = sqrt ((m[i][i] - (m[j][j] + m[k][k])) + 1.0); | 
|---|
| 242 |  | 
|---|
| 243 |     q[i] = s * 0.5; | 
|---|
| 244 |  | 
|---|
| 245 |     if (s != 0.0) s = 0.5 / s; | 
|---|
| 246 |  | 
|---|
| 247 |           q[3] = (m[j][k] - m[k][j]) * s; | 
|---|
| 248 |     q[j] = (m[i][j] + m[j][i]) * s; | 
|---|
| 249 |     q[k] = (m[i][k] + m[k][i]) * s; | 
|---|
| 250 |  | 
|---|
| 251 |         v.x = q[0]; | 
|---|
| 252 |         v.y = q[1]; | 
|---|
| 253 |         v.z = q[2]; | 
|---|
| 254 |         w = q[3]; | 
|---|
| 255 |   } | 
|---|
| 256 | } | 
|---|
| 257 |  | 
|---|
| 258 | /** | 
|---|
| 259 |  *  outputs some nice formated debug information about this quaternion | 
|---|
| 260 | */ | 
|---|
| 261 | void Quaternion::debug() | 
|---|
| 262 | { | 
|---|
| 263 |   PRINT(0)("real a=%f; imag: x=%f y=%f z=%f\n", w, v.x, v.y, v.z); | 
|---|
| 264 | } | 
|---|
| 265 |  | 
|---|
| 266 | void Quaternion::debug2() | 
|---|
| 267 | { | 
|---|
| 268 |   Vector axis = this->getSpacialAxis(); | 
|---|
| 269 |   PRINT(0)("angle = %f, axis: ax=%f, ay=%f, az=%f\n", this->getSpacialAxisAngle(), axis.x, axis.y, axis.z ); | 
|---|
| 270 | } | 
|---|
| 271 |  | 
|---|
| 272 | /** | 
|---|
| 273 |  *  create a rotation from a vector | 
|---|
| 274 |  * @param v: a vector | 
|---|
| 275 | */ | 
|---|
| 276 | Rotation::Rotation (const Vector& v) | 
|---|
| 277 | { | 
|---|
| 278 |   Vector x = Vector( 1, 0, 0); | 
|---|
| 279 |   Vector axis = x.cross( v); | 
|---|
| 280 |   axis.normalize(); | 
|---|
| 281 |   float angle = angleRad( x, v); | 
|---|
| 282 |   float ca = cos(angle); | 
|---|
| 283 |   float sa = sin(angle); | 
|---|
| 284 |   m[0] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.x*axis.x-1.0f); | 
|---|
| 285 |   m[1] = -axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
| 286 |   m[2] = axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
| 287 |   m[3] = axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
| 288 |   m[4] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.y*axis.y-1.0f); | 
|---|
| 289 |   m[5] = -axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
| 290 |   m[6] = -axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
| 291 |   m[7] = axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
| 292 |   m[8] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.z*axis.z-1.0f); | 
|---|
| 293 | } | 
|---|
| 294 |  | 
|---|
| 295 | /** | 
|---|
| 296 |  *  creates a rotation from an axis and an angle (radians!) | 
|---|
| 297 |  * @param axis: the rotational axis | 
|---|
| 298 |  * @param angle: the angle in radians | 
|---|
| 299 | */ | 
|---|
| 300 | Rotation::Rotation (const Vector& axis, float angle) | 
|---|
| 301 | { | 
|---|
| 302 |   float ca, sa; | 
|---|
| 303 |   ca = cos(angle); | 
|---|
| 304 |   sa = sin(angle); | 
|---|
| 305 |   m[0] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.x*axis.x-1.0f); | 
|---|
| 306 |   m[1] = -axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
| 307 |   m[2] = axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
| 308 |   m[3] = axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
| 309 |   m[4] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.y*axis.y-1.0f); | 
|---|
| 310 |   m[5] = -axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
| 311 |   m[6] = -axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
| 312 |   m[7] = axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
| 313 |   m[8] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.z*axis.z-1.0f); | 
|---|
| 314 | } | 
|---|
| 315 |  | 
|---|
| 316 | /** | 
|---|
| 317 |  *  creates a rotation from euler angles (pitch/yaw/roll) | 
|---|
| 318 |  * @param pitch: rotation around z (in radians) | 
|---|
| 319 |  * @param yaw: rotation around y (in radians) | 
|---|
| 320 |  * @param roll: rotation around x (in radians) | 
|---|
| 321 | */ | 
|---|
| 322 | Rotation::Rotation ( float pitch, float yaw, float roll) | 
|---|
| 323 | { | 
|---|
| 324 |   float cy, sy, cr, sr, cp, sp; | 
|---|
| 325 |   cy = cos(yaw); | 
|---|
| 326 |   sy = sin(yaw); | 
|---|
| 327 |   cr = cos(roll); | 
|---|
| 328 |   sr = sin(roll); | 
|---|
| 329 |   cp = cos(pitch); | 
|---|
| 330 |   sp = sin(pitch); | 
|---|
| 331 |   m[0] = cy*cr; | 
|---|
| 332 |   m[1] = -cy*sr; | 
|---|
| 333 |   m[2] = sy; | 
|---|
| 334 |   m[3] = cp*sr+sp*sy*cr; | 
|---|
| 335 |   m[4] = cp*cr-sp*sr*sy; | 
|---|
| 336 |   m[5] = -sp*cy; | 
|---|
| 337 |   m[6] = sp*sr-cp*sy*cr; | 
|---|
| 338 |   m[7] = sp*cr+cp*sy*sr; | 
|---|
| 339 |   m[8] = cp*cy; | 
|---|
| 340 | } | 
|---|
| 341 |  | 
|---|
| 342 | /** | 
|---|
| 343 |  *  creates a nullrotation (an identity rotation) | 
|---|
| 344 | */ | 
|---|
| 345 | Rotation::Rotation () | 
|---|
| 346 | { | 
|---|
| 347 |   m[0] = 1.0f; | 
|---|
| 348 |   m[1] = 0.0f; | 
|---|
| 349 |   m[2] = 0.0f; | 
|---|
| 350 |   m[3] = 0.0f; | 
|---|
| 351 |   m[4] = 1.0f; | 
|---|
| 352 |   m[5] = 0.0f; | 
|---|
| 353 |   m[6] = 0.0f; | 
|---|
| 354 |   m[7] = 0.0f; | 
|---|
| 355 |   m[8] = 1.0f; | 
|---|
| 356 | } | 
|---|
| 357 |  | 
|---|
| 358 | /** | 
|---|
| 359 |  *  fills the specified buffer with a 4x4 glmatrix | 
|---|
| 360 |  * @param buffer: Pointer to an array of 16 floats | 
|---|
| 361 |  | 
|---|
| 362 |    Use this to get the rotation in a gl-compatible format | 
|---|
| 363 | */ | 
|---|
| 364 | void Rotation::glmatrix (float* buffer) | 
|---|
| 365 | { | 
|---|
| 366 |         buffer[0] = m[0]; | 
|---|
| 367 |         buffer[1] = m[3]; | 
|---|
| 368 |         buffer[2] = m[6]; | 
|---|
| 369 |         buffer[3] = m[0]; | 
|---|
| 370 |         buffer[4] = m[1]; | 
|---|
| 371 |         buffer[5] = m[4]; | 
|---|
| 372 |         buffer[6] = m[7]; | 
|---|
| 373 |         buffer[7] = m[0]; | 
|---|
| 374 |         buffer[8] = m[2]; | 
|---|
| 375 |         buffer[9] = m[5]; | 
|---|
| 376 |         buffer[10] = m[8]; | 
|---|
| 377 |         buffer[11] = m[0]; | 
|---|
| 378 |         buffer[12] = m[0]; | 
|---|
| 379 |         buffer[13] = m[0]; | 
|---|
| 380 |         buffer[14] = m[0]; | 
|---|
| 381 |         buffer[15] = m[1]; | 
|---|
| 382 | } | 
|---|
| 383 |  | 
|---|
| 384 | /** | 
|---|
| 385 |  *  multiplies two rotational matrices | 
|---|
| 386 |  * @param r: another Rotation | 
|---|
| 387 |  * @return the matrix product of the Rotations | 
|---|
| 388 |  | 
|---|
| 389 |    Use this to rotate one rotation by another | 
|---|
| 390 | */ | 
|---|
| 391 | Rotation Rotation::operator* (const Rotation& r) | 
|---|
| 392 | { | 
|---|
| 393 |         Rotation p; | 
|---|
| 394 |  | 
|---|
| 395 |         p.m[0] = m[0]*r.m[0] + m[1]*r.m[3] + m[2]*r.m[6]; | 
|---|
| 396 |         p.m[1] = m[0]*r.m[1] + m[1]*r.m[4] + m[2]*r.m[7]; | 
|---|
| 397 |         p.m[2] = m[0]*r.m[2] + m[1]*r.m[5] + m[2]*r.m[8]; | 
|---|
| 398 |  | 
|---|
| 399 |         p.m[3] = m[3]*r.m[0] + m[4]*r.m[3] + m[5]*r.m[6]; | 
|---|
| 400 |         p.m[4] = m[3]*r.m[1] + m[4]*r.m[4] + m[5]*r.m[7]; | 
|---|
| 401 |         p.m[5] = m[3]*r.m[2] + m[4]*r.m[5] + m[5]*r.m[8]; | 
|---|
| 402 |  | 
|---|
| 403 |         p.m[6] = m[6]*r.m[0] + m[7]*r.m[3] + m[8]*r.m[6]; | 
|---|
| 404 |         p.m[7] = m[6]*r.m[1] + m[7]*r.m[4] + m[8]*r.m[7]; | 
|---|
| 405 |         p.m[8] = m[6]*r.m[2] + m[7]*r.m[5] + m[8]*r.m[8]; | 
|---|
| 406 |  | 
|---|
| 407 |         return p; | 
|---|
| 408 | } | 
|---|
| 409 |  | 
|---|
| 410 |  | 
|---|
| 411 | /** | 
|---|
| 412 |  *  rotates the vector by the given rotation | 
|---|
| 413 |  * @param v: a vector | 
|---|
| 414 |  * @param r: a rotation | 
|---|
| 415 |  * @return the rotated vector | 
|---|
| 416 | */ | 
|---|
| 417 | Vector rotateVector( const Vector& v, const Rotation& r) | 
|---|
| 418 | { | 
|---|
| 419 |   Vector t; | 
|---|
| 420 |  | 
|---|
| 421 |   t.x = v.x * r.m[0] + v.y * r.m[1] + v.z * r.m[2]; | 
|---|
| 422 |   t.y = v.x * r.m[3] + v.y * r.m[4] + v.z * r.m[5]; | 
|---|
| 423 |   t.z = v.x * r.m[6] + v.y * r.m[7] + v.z * r.m[8]; | 
|---|
| 424 |  | 
|---|
| 425 |   return t; | 
|---|
| 426 | } | 
|---|
| 427 |  | 
|---|
| 428 | /** | 
|---|
| 429 |  *  calculate the distance between two lines | 
|---|
| 430 |  * @param l: the other line | 
|---|
| 431 |  * @return the distance between the lines | 
|---|
| 432 | */ | 
|---|
| 433 | float Line::distance (const Line& l) const | 
|---|
| 434 | { | 
|---|
| 435 |   float q, d; | 
|---|
| 436 |   Vector n = a.cross(l.a); | 
|---|
| 437 |   q = n.dot(r-l.r); | 
|---|
| 438 |   d = n.len(); | 
|---|
| 439 |   if( d == 0.0) return 0.0; | 
|---|
| 440 |   return q/d; | 
|---|
| 441 | } | 
|---|
| 442 |  | 
|---|
| 443 | /** | 
|---|
| 444 |  *  calculate the distance between a line and a point | 
|---|
| 445 |  * @param v: the point | 
|---|
| 446 |  * @return the distance between the Line and the point | 
|---|
| 447 | */ | 
|---|
| 448 | float Line::distancePoint (const Vector& v) const | 
|---|
| 449 | { | 
|---|
| 450 |   Vector d = v-r; | 
|---|
| 451 |   Vector u = a * d.dot( a); | 
|---|
| 452 |   return (d - u).len(); | 
|---|
| 453 | } | 
|---|
| 454 |  | 
|---|
| 455 | /** | 
|---|
| 456 |  *  calculate the distance between a line and a point | 
|---|
| 457 |  * @param v: the point | 
|---|
| 458 |  * @return the distance between the Line and the point | 
|---|
| 459 |  */ | 
|---|
| 460 | float Line::distancePoint (const sVec3D& v) const | 
|---|
| 461 | { | 
|---|
| 462 |   Vector s(v[0], v[1], v[2]); | 
|---|
| 463 |   Vector d = s - r; | 
|---|
| 464 |   Vector u = a * d.dot( a); | 
|---|
| 465 |   return (d - u).len(); | 
|---|
| 466 | } | 
|---|
| 467 |  | 
|---|
| 468 | /** | 
|---|
| 469 |  *  calculate the two points of minimal distance of two lines | 
|---|
| 470 |  * @param l: the other line | 
|---|
| 471 |  * @return a Vector[2] (!has to be deleted after use!) containing the two points of minimal distance | 
|---|
| 472 | */ | 
|---|
| 473 | Vector* Line::footpoints (const Line& l) const | 
|---|
| 474 | { | 
|---|
| 475 |   Vector* fp = new Vector[2]; | 
|---|
| 476 |   Plane p = Plane (r + a.cross(l.a), r, r + a); | 
|---|
| 477 |   fp[1] = p.intersectLine (l); | 
|---|
| 478 |   p = Plane (fp[1], l.a); | 
|---|
| 479 |   fp[0] = p.intersectLine (*this); | 
|---|
| 480 |   return fp; | 
|---|
| 481 | } | 
|---|
| 482 |  | 
|---|
| 483 | /** | 
|---|
| 484 |   \brief calculate the length of a line | 
|---|
| 485 |   \return the lenght of the line | 
|---|
| 486 | */ | 
|---|
| 487 | float Line::len() const | 
|---|
| 488 | { | 
|---|
| 489 |   return a.len(); | 
|---|
| 490 | } | 
|---|
| 491 |  | 
|---|
| 492 | /** | 
|---|
| 493 |  *  rotate the line by given rotation | 
|---|
| 494 |  * @param rot: a rotation | 
|---|
| 495 | */ | 
|---|
| 496 | void Line::rotate (const Rotation& rot) | 
|---|
| 497 | { | 
|---|
| 498 |   Vector t = a + r; | 
|---|
| 499 |   t = rotateVector( t, rot); | 
|---|
| 500 |   r = rotateVector( r, rot), | 
|---|
| 501 |   a = t - r; | 
|---|
| 502 | } | 
|---|
| 503 |  | 
|---|
| 504 | /** | 
|---|
| 505 |  *  create a plane from three points | 
|---|
| 506 |  * @param a: first point | 
|---|
| 507 |  * @param b: second point | 
|---|
| 508 |  * @param c: third point | 
|---|
| 509 | */ | 
|---|
| 510 | Plane::Plane (Vector a, Vector b, Vector c) | 
|---|
| 511 | { | 
|---|
| 512 |   n = (a-b).cross(c-b); | 
|---|
| 513 |   k = -(n.x*b.x+n.y*b.y+n.z*b.z); | 
|---|
| 514 | } | 
|---|
| 515 |  | 
|---|
| 516 | /** | 
|---|
| 517 |  *  create a plane from anchor point and normal | 
|---|
| 518 |  * @param norm: normal vector | 
|---|
| 519 |  * @param p: anchor point | 
|---|
| 520 | */ | 
|---|
| 521 | Plane::Plane (Vector norm, Vector p) | 
|---|
| 522 | { | 
|---|
| 523 |   n = norm; | 
|---|
| 524 |   k = -(n.x*p.x+n.y*p.y+n.z*p.z); | 
|---|
| 525 | } | 
|---|
| 526 |  | 
|---|
| 527 |  | 
|---|
| 528 | /** | 
|---|
| 529 |   *  create a plane from anchor point and normal | 
|---|
| 530 |   * @param norm: normal vector | 
|---|
| 531 |   * @param p: anchor point | 
|---|
| 532 | */ | 
|---|
| 533 | Plane::Plane (Vector norm, sVec3D g) | 
|---|
| 534 | { | 
|---|
| 535 |   Vector p(g[0], g[1], g[2]); | 
|---|
| 536 |   n = norm; | 
|---|
| 537 |   k = -(n.x*p.x+n.y*p.y+n.z*p.z); | 
|---|
| 538 | } | 
|---|
| 539 |  | 
|---|
| 540 |  | 
|---|
| 541 | /** | 
|---|
| 542 |  *  returns the intersection point between the plane and a line | 
|---|
| 543 |  * @param l: a line | 
|---|
| 544 | */ | 
|---|
| 545 | Vector Plane::intersectLine (const Line& l) const | 
|---|
| 546 | { | 
|---|
| 547 |   if (n.x*l.a.x+n.y*l.a.y+n.z*l.a.z == 0.0) return Vector(0,0,0); | 
|---|
| 548 |   float t = (n.x*l.r.x+n.y*l.r.y+n.z*l.r.z+k) / (n.x*l.a.x+n.y*l.a.y+n.z*l.a.z); | 
|---|
| 549 |   return l.r + (l.a * t); | 
|---|
| 550 | } | 
|---|
| 551 |  | 
|---|
| 552 | /** | 
|---|
| 553 |  *  returns the distance between the plane and a point | 
|---|
| 554 |  * @param p: a Point | 
|---|
| 555 |  * @return the distance between the plane and the point (can be negative) | 
|---|
| 556 | */ | 
|---|
| 557 | float Plane::distancePoint (const Vector& p) const | 
|---|
| 558 | { | 
|---|
| 559 |   float l = n.len(); | 
|---|
| 560 |   if( l == 0.0) return 0.0; | 
|---|
| 561 |   return (n.dot(p) + k) / n.len(); | 
|---|
| 562 | } | 
|---|
| 563 |  | 
|---|
| 564 |  | 
|---|
| 565 | /** | 
|---|
| 566 |  *  returns the distance between the plane and a point | 
|---|
| 567 |  * @param p: a Point | 
|---|
| 568 |  * @return the distance between the plane and the point (can be negative) | 
|---|
| 569 |  */ | 
|---|
| 570 | float Plane::distancePoint (const sVec3D& p) const | 
|---|
| 571 | { | 
|---|
| 572 |   Vector s(p[0], p[1], p[2]); | 
|---|
| 573 |   float l = n.len(); | 
|---|
| 574 |   if( l == 0.0) return 0.0; | 
|---|
| 575 |   return (n.dot(s) + k) / n.len(); | 
|---|
| 576 | } | 
|---|
| 577 |  | 
|---|
| 578 |  | 
|---|
| 579 | /** | 
|---|
| 580 |  *  returns the side a point is located relative to a Plane | 
|---|
| 581 |  * @param p: a Point | 
|---|
| 582 |  * @return 0 if the point is contained within the Plane, positive(negative) if the point is in the positive(negative) semi-space of the Plane | 
|---|
| 583 | */ | 
|---|
| 584 | float Plane::locatePoint (const Vector& p) const | 
|---|
| 585 | { | 
|---|
| 586 |   return (n.dot(p) + k); | 
|---|
| 587 | } | 
|---|
| 588 |  | 
|---|