| 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 |  | 
|---|
| 19 | #define DEBUG_SPECIAL_MODULE DEBUG_MODULE_MATH | 
|---|
| 20 |  | 
|---|
| 21 | #include "vector.h" | 
|---|
| 22 | #include "debug.h" | 
|---|
| 23 |  | 
|---|
| 24 | using namespace std; | 
|---|
| 25 |  | 
|---|
| 26 | ///////////// | 
|---|
| 27 | /* VECTORS */ | 
|---|
| 28 | ///////////// | 
|---|
| 29 | /** | 
|---|
| 30 |    \brief returns the this-vector normalized to length 1.0 | 
|---|
| 31 | */ | 
|---|
| 32 | Vector Vector::getNormalized() const | 
|---|
| 33 | { | 
|---|
| 34 |   float l = len(); | 
|---|
| 35 |   if(unlikely(l != 1.0)) | 
|---|
| 36 |     { | 
|---|
| 37 |       return *this; | 
|---|
| 38 |     } | 
|---|
| 39 |   else if(unlikely(l == 0.0)) | 
|---|
| 40 |     { | 
|---|
| 41 |       return *this; | 
|---|
| 42 |     } | 
|---|
| 43 |  | 
|---|
| 44 |   return *this / l; | 
|---|
| 45 | } | 
|---|
| 46 |  | 
|---|
| 47 | /** | 
|---|
| 48 |    \brief Vector is looking in the positive direction on all axes after this | 
|---|
| 49 | */ | 
|---|
| 50 | Vector Vector::abs() | 
|---|
| 51 | { | 
|---|
| 52 |   Vector v(fabs(x), fabs(y), fabs(z)); | 
|---|
| 53 |   return v; | 
|---|
| 54 | } | 
|---|
| 55 |  | 
|---|
| 56 |  | 
|---|
| 57 |  | 
|---|
| 58 | /** | 
|---|
| 59 |    \brief Outputs the values of the Vector | 
|---|
| 60 | */ | 
|---|
| 61 | void Vector::debug(void) const | 
|---|
| 62 | { | 
|---|
| 63 |   PRINT(0)("Vector Debug information\n"); | 
|---|
| 64 |   PRINT(0)("x: %f; y: %f; z: %f", x, y, z); | 
|---|
| 65 |   PRINT(3)(" lenght: %f", len()); | 
|---|
| 66 |   PRINT(0)("\n"); | 
|---|
| 67 | } | 
|---|
| 68 |  | 
|---|
| 69 | ///////////////// | 
|---|
| 70 | /* QUATERNIONS */ | 
|---|
| 71 | ///////////////// | 
|---|
| 72 | /** | 
|---|
| 73 |    \brief calculates a lookAt rotation | 
|---|
| 74 |    \param dir: the direction you want to look | 
|---|
| 75 |    \param up: specify what direction up should be | 
|---|
| 76 |  | 
|---|
| 77 |    Mathematically this determines the rotation a (0,0,1)-Vector has to undergo to point | 
|---|
| 78 |    the same way as dir. If you want to use this with cameras, you'll have to reverse the | 
|---|
| 79 |    dir Vector (Vector(0,0,0) - your viewing direction) or you'll point the wrong way. You | 
|---|
| 80 |    can use this for meshes as well (then you do not have to reverse the vector), but keep | 
|---|
| 81 |    in mind that if you do that, the model's front has to point in +z direction, and left | 
|---|
| 82 |    and right should be -x or +x respectively or the mesh wont rotate correctly. | 
|---|
| 83 | */ | 
|---|
| 84 | Quaternion::Quaternion (const Vector& dir, const Vector& up) | 
|---|
| 85 | { | 
|---|
| 86 |   Vector z = dir; | 
|---|
| 87 |   z.normalize(); | 
|---|
| 88 |   Vector x = up.cross(z); | 
|---|
| 89 |   x.normalize(); | 
|---|
| 90 |   Vector y = z.cross(x); | 
|---|
| 91 |  | 
|---|
| 92 |   float m[4][4]; | 
|---|
| 93 |   m[0][0] = x.x; | 
|---|
| 94 |   m[0][1] = x.y; | 
|---|
| 95 |   m[0][2] = x.z; | 
|---|
| 96 |   m[0][3] = 0; | 
|---|
| 97 |   m[1][0] = y.x; | 
|---|
| 98 |   m[1][1] = y.y; | 
|---|
| 99 |   m[1][2] = y.z; | 
|---|
| 100 |   m[1][3] = 0; | 
|---|
| 101 |   m[2][0] = z.x; | 
|---|
| 102 |   m[2][1] = z.y; | 
|---|
| 103 |   m[2][2] = z.z; | 
|---|
| 104 |   m[2][3] = 0; | 
|---|
| 105 |   m[3][0] = 0; | 
|---|
| 106 |   m[3][1] = 0; | 
|---|
| 107 |   m[3][2] = 0; | 
|---|
| 108 |   m[3][3] = 1; | 
|---|
| 109 |  | 
|---|
| 110 |   *this = Quaternion (m); | 
|---|
| 111 | } | 
|---|
| 112 |  | 
|---|
| 113 | /** | 
|---|
| 114 |    \brief calculates a rotation from euler angles | 
|---|
| 115 |    \param roll: the roll in radians | 
|---|
| 116 |    \param pitch: the pitch in radians | 
|---|
| 117 |    \param yaw: the yaw in radians | 
|---|
| 118 | */ | 
|---|
| 119 | Quaternion::Quaternion (float roll, float pitch, float yaw) | 
|---|
| 120 | { | 
|---|
| 121 |   float cr, cp, cy, sr, sp, sy, cpcy, spsy; | 
|---|
| 122 |  | 
|---|
| 123 |   // calculate trig identities | 
|---|
| 124 |   cr = cos(roll/2); | 
|---|
| 125 |   cp = cos(pitch/2); | 
|---|
| 126 |   cy = cos(yaw/2); | 
|---|
| 127 |  | 
|---|
| 128 |   sr = sin(roll/2); | 
|---|
| 129 |   sp = sin(pitch/2); | 
|---|
| 130 |   sy = sin(yaw/2); | 
|---|
| 131 |  | 
|---|
| 132 |   cpcy = cp * cy; | 
|---|
| 133 |   spsy = sp * sy; | 
|---|
| 134 |  | 
|---|
| 135 |   w = cr * cpcy + sr * spsy; | 
|---|
| 136 |   v.x = sr * cpcy - cr * spsy; | 
|---|
| 137 |   v.y = cr * sp * cy + sr * cp * sy; | 
|---|
| 138 |   v.z = cr * cp * sy - sr * sp * cy; | 
|---|
| 139 | } | 
|---|
| 140 |  | 
|---|
| 141 | /** | 
|---|
| 142 |    \brief rotates one Quaternion by another | 
|---|
| 143 |    \param q: another Quaternion to rotate this by | 
|---|
| 144 |    \return a quaternion that represents the first one rotated by the second one (WARUNING: this operation is not commutative! e.g. (A*B) != (B*A)) | 
|---|
| 145 | */ | 
|---|
| 146 | Quaternion Quaternion::operator*(const Quaternion& q) const | 
|---|
| 147 | { | 
|---|
| 148 |   float A, B, C, D, E, F, G, H; | 
|---|
| 149 |  | 
|---|
| 150 |   A = (w   + v.x)*(q.w   + q.v.x); | 
|---|
| 151 |   B = (v.z - v.y)*(q.v.y - q.v.z); | 
|---|
| 152 |   C = (w   - v.x)*(q.v.y + q.v.z); | 
|---|
| 153 |   D = (v.y + v.z)*(q.w   - q.v.x); | 
|---|
| 154 |   E = (v.x + v.z)*(q.v.x + q.v.y); | 
|---|
| 155 |   F = (v.x - v.z)*(q.v.x - q.v.y); | 
|---|
| 156 |   G = (w   + v.y)*(q.w   - q.v.z); | 
|---|
| 157 |   H = (w   - v.y)*(q.w   + q.v.z); | 
|---|
| 158 |  | 
|---|
| 159 |   Quaternion r; | 
|---|
| 160 |   r.v.x = A - (E + F + G + H)/2; | 
|---|
| 161 |   r.v.y = C + (E - F + G - H)/2; | 
|---|
| 162 |   r.v.z = D + (E - F - G + H)/2; | 
|---|
| 163 |   r.w = B +  (-E - F + G + H)/2; | 
|---|
| 164 |  | 
|---|
| 165 |   return r; | 
|---|
| 166 | } | 
|---|
| 167 |  | 
|---|
| 168 | /** | 
|---|
| 169 |    \brief rotate a Vector by a Quaternion | 
|---|
| 170 |    \param v: the Vector | 
|---|
| 171 |    \return a new Vector representing v rotated by the Quaternion | 
|---|
| 172 | */ | 
|---|
| 173 |  | 
|---|
| 174 | Vector Quaternion::apply (const Vector& v) const | 
|---|
| 175 | { | 
|---|
| 176 |   Quaternion q; | 
|---|
| 177 |   q.v = v; | 
|---|
| 178 |   q.w = 0; | 
|---|
| 179 |   q = *this * q * conjugate(); | 
|---|
| 180 |   return q.v; | 
|---|
| 181 | } | 
|---|
| 182 |  | 
|---|
| 183 |  | 
|---|
| 184 | /** | 
|---|
| 185 |    \brief multiply a Quaternion with a real value | 
|---|
| 186 |    \param f: a real value | 
|---|
| 187 |    \return a new Quaternion containing the product | 
|---|
| 188 | */ | 
|---|
| 189 | Quaternion Quaternion::operator*(const float& f) const | 
|---|
| 190 | { | 
|---|
| 191 |   Quaternion r(*this); | 
|---|
| 192 |   r.w = r.w*f; | 
|---|
| 193 |   r.v = r.v*f; | 
|---|
| 194 |   return r; | 
|---|
| 195 | } | 
|---|
| 196 |  | 
|---|
| 197 | /** | 
|---|
| 198 |    \brief divide a Quaternion by a real value | 
|---|
| 199 |    \param f: a real value | 
|---|
| 200 |    \return a new Quaternion containing the quotient | 
|---|
| 201 | */ | 
|---|
| 202 | Quaternion Quaternion::operator/(const float& f) const | 
|---|
| 203 | { | 
|---|
| 204 |   if( f == 0) return Quaternion(); | 
|---|
| 205 |   Quaternion r(*this); | 
|---|
| 206 |   r.w = r.w/f; | 
|---|
| 207 |   r.v = r.v/f; | 
|---|
| 208 |   return r; | 
|---|
| 209 | } | 
|---|
| 210 |  | 
|---|
| 211 | /** | 
|---|
| 212 |    \brief calculate the conjugate value of the Quaternion | 
|---|
| 213 |    \return the conjugate Quaternion | 
|---|
| 214 | */ | 
|---|
| 215 | /* | 
|---|
| 216 | Quaternion Quaternion::conjugate() const | 
|---|
| 217 | { | 
|---|
| 218 |   Quaternion r(*this); | 
|---|
| 219 |   r.v = Vector() - r.v; | 
|---|
| 220 |   return r; | 
|---|
| 221 | } | 
|---|
| 222 | */ | 
|---|
| 223 |  | 
|---|
| 224 | /** | 
|---|
| 225 |    \brief calculate the norm of the Quaternion | 
|---|
| 226 |    \return the norm of The Quaternion | 
|---|
| 227 | */ | 
|---|
| 228 | float Quaternion::norm() const | 
|---|
| 229 | { | 
|---|
| 230 |   return w*w + v.x*v.x + v.y*v.y + v.z*v.z; | 
|---|
| 231 | } | 
|---|
| 232 |  | 
|---|
| 233 | /** | 
|---|
| 234 |    \brief calculate the inverse value of the Quaternion | 
|---|
| 235 |    \return the inverse Quaternion | 
|---|
| 236 |  | 
|---|
| 237 |         Note that this is equal to conjugate() if the Quaternion's norm is 1 | 
|---|
| 238 | */ | 
|---|
| 239 | Quaternion Quaternion::inverse() const | 
|---|
| 240 | { | 
|---|
| 241 |   float n = norm(); | 
|---|
| 242 |   if (n != 0) | 
|---|
| 243 |     { | 
|---|
| 244 |       return conjugate() / norm(); | 
|---|
| 245 |     } | 
|---|
| 246 |   else return Quaternion(); | 
|---|
| 247 | } | 
|---|
| 248 |  | 
|---|
| 249 | /** | 
|---|
| 250 |    \brief convert the Quaternion to a 4x4 rotational glMatrix | 
|---|
| 251 |    \param m: a buffer to store the Matrix in | 
|---|
| 252 | */ | 
|---|
| 253 | void Quaternion::matrix (float m[4][4]) const | 
|---|
| 254 | { | 
|---|
| 255 |   float wx, wy, wz, xx, yy, yz, xy, xz, zz, x2, y2, z2; | 
|---|
| 256 |  | 
|---|
| 257 |   // calculate coefficients | 
|---|
| 258 |   x2 = v.x + v.x; | 
|---|
| 259 |   y2 = v.y + v.y; | 
|---|
| 260 |   z2 = v.z + v.z; | 
|---|
| 261 |   xx = v.x * x2; xy = v.x * y2; xz = v.x * z2; | 
|---|
| 262 |   yy = v.y * y2; yz = v.y * z2; zz = v.z * z2; | 
|---|
| 263 |   wx = w * x2; wy = w * y2; wz = w * z2; | 
|---|
| 264 |  | 
|---|
| 265 |   m[0][0] = 1.0 - (yy + zz); m[1][0] = xy - wz; | 
|---|
| 266 |   m[2][0] = xz + wy; m[3][0] = 0.0; | 
|---|
| 267 |  | 
|---|
| 268 |   m[0][1] = xy + wz; m[1][1] = 1.0 - (xx + zz); | 
|---|
| 269 |   m[2][1] = yz - wx; m[3][1] = 0.0; | 
|---|
| 270 |  | 
|---|
| 271 |   m[0][2] = xz - wy; m[1][2] = yz + wx; | 
|---|
| 272 |   m[2][2] = 1.0 - (xx + yy); m[3][2] = 0.0; | 
|---|
| 273 |  | 
|---|
| 274 |   m[0][3] = 0; m[1][3] = 0; | 
|---|
| 275 |   m[2][3] = 0; m[3][3] = 1; | 
|---|
| 276 | } | 
|---|
| 277 |  | 
|---|
| 278 | /** | 
|---|
| 279 |    \brief performs a smooth move. | 
|---|
| 280 |    \param from  where | 
|---|
| 281 |    \param to where | 
|---|
| 282 |    \param t the time this transformation should take value [0..1] | 
|---|
| 283 |  | 
|---|
| 284 |    \returns the Result of the smooth move | 
|---|
| 285 | */ | 
|---|
| 286 | Quaternion quatSlerp(const Quaternion& from, const Quaternion& to, float t) | 
|---|
| 287 | { | 
|---|
| 288 |   float tol[4]; | 
|---|
| 289 |   double omega, cosom, sinom, scale0, scale1; | 
|---|
| 290 |   //  float DELTA = 0.2; | 
|---|
| 291 |  | 
|---|
| 292 |   cosom = from.v.x * to.v.x + from.v.y * to.v.y + from.v.z * to.v.z + from.w * to.w; | 
|---|
| 293 |  | 
|---|
| 294 |   if( cosom < 0.0 ) | 
|---|
| 295 |     { | 
|---|
| 296 |       cosom = -cosom; | 
|---|
| 297 |       tol[0] = -to.v.x; | 
|---|
| 298 |       tol[1] = -to.v.y; | 
|---|
| 299 |       tol[2] = -to.v.z; | 
|---|
| 300 |       tol[3] = -to.w; | 
|---|
| 301 |     } | 
|---|
| 302 |   else | 
|---|
| 303 |     { | 
|---|
| 304 |       tol[0] = to.v.x; | 
|---|
| 305 |       tol[1] = to.v.y; | 
|---|
| 306 |       tol[2] = to.v.z; | 
|---|
| 307 |       tol[3] = to.w; | 
|---|
| 308 |     } | 
|---|
| 309 |  | 
|---|
| 310 |   //if( (1.0 - cosom) > DELTA ) | 
|---|
| 311 |   //{ | 
|---|
| 312 |   omega = acos(cosom); | 
|---|
| 313 |   sinom = sin(omega); | 
|---|
| 314 |   scale0 = sin((1.0 - t) * omega) / sinom; | 
|---|
| 315 |   scale1 = sin(t * omega) / sinom; | 
|---|
| 316 |   //} | 
|---|
| 317 |   /* | 
|---|
| 318 |     else | 
|---|
| 319 |     { | 
|---|
| 320 |     scale0 = 1.0 - t; | 
|---|
| 321 |     scale1 = t; | 
|---|
| 322 |     } | 
|---|
| 323 |   */ | 
|---|
| 324 |  | 
|---|
| 325 |  | 
|---|
| 326 |   /* | 
|---|
| 327 |     Quaternion res; | 
|---|
| 328 |     res.v.x = scale0 * from.v.x + scale1 * tol[0]; | 
|---|
| 329 |     res.v.y = scale0 * from.v.y + scale1 * tol[1]; | 
|---|
| 330 |     res.v.z = scale0 * from.v.z + scale1 * tol[2]; | 
|---|
| 331 |     res.w = scale0 * from.w + scale1 * tol[3]; | 
|---|
| 332 |   */ | 
|---|
| 333 |   return Quaternion(Vector(scale0 * from.v.x + scale1 * tol[0], | 
|---|
| 334 |                            scale0 * from.v.y + scale1 * tol[1], | 
|---|
| 335 |                            scale0 * from.v.z + scale1 * tol[2]), | 
|---|
| 336 |                     scale0 * from.w + scale1 * tol[3]); | 
|---|
| 337 | } | 
|---|
| 338 |  | 
|---|
| 339 |  | 
|---|
| 340 | /** | 
|---|
| 341 |    \brief convert a rotational 4x4 glMatrix into a Quaternion | 
|---|
| 342 |    \param m: a 4x4 matrix in glMatrix order | 
|---|
| 343 | */ | 
|---|
| 344 | Quaternion::Quaternion (float m[4][4]) | 
|---|
| 345 | { | 
|---|
| 346 |  | 
|---|
| 347 |   float  tr, s, q[4]; | 
|---|
| 348 |   int    i, j, k; | 
|---|
| 349 |  | 
|---|
| 350 |   int nxt[3] = {1, 2, 0}; | 
|---|
| 351 |  | 
|---|
| 352 |   tr = m[0][0] + m[1][1] + m[2][2]; | 
|---|
| 353 |  | 
|---|
| 354 |         // check the diagonal | 
|---|
| 355 |   if (tr > 0.0) | 
|---|
| 356 |   { | 
|---|
| 357 |     s = sqrt (tr + 1.0); | 
|---|
| 358 |     w = s / 2.0; | 
|---|
| 359 |     s = 0.5 / s; | 
|---|
| 360 |     v.x = (m[1][2] - m[2][1]) * s; | 
|---|
| 361 |     v.y = (m[2][0] - m[0][2]) * s; | 
|---|
| 362 |     v.z = (m[0][1] - m[1][0]) * s; | 
|---|
| 363 |         } | 
|---|
| 364 |         else | 
|---|
| 365 |         { | 
|---|
| 366 |                 // diagonal is negative | 
|---|
| 367 |         i = 0; | 
|---|
| 368 |         if (m[1][1] > m[0][0]) i = 1; | 
|---|
| 369 |     if (m[2][2] > m[i][i]) i = 2; | 
|---|
| 370 |     j = nxt[i]; | 
|---|
| 371 |     k = nxt[j]; | 
|---|
| 372 |  | 
|---|
| 373 |     s = sqrt ((m[i][i] - (m[j][j] + m[k][k])) + 1.0); | 
|---|
| 374 |  | 
|---|
| 375 |     q[i] = s * 0.5; | 
|---|
| 376 |  | 
|---|
| 377 |     if (s != 0.0) s = 0.5 / s; | 
|---|
| 378 |  | 
|---|
| 379 |           q[3] = (m[j][k] - m[k][j]) * s; | 
|---|
| 380 |     q[j] = (m[i][j] + m[j][i]) * s; | 
|---|
| 381 |     q[k] = (m[i][k] + m[k][i]) * s; | 
|---|
| 382 |  | 
|---|
| 383 |         v.x = q[0]; | 
|---|
| 384 |         v.y = q[1]; | 
|---|
| 385 |         v.z = q[2]; | 
|---|
| 386 |         w = q[3]; | 
|---|
| 387 |   } | 
|---|
| 388 | } | 
|---|
| 389 |  | 
|---|
| 390 | /** | 
|---|
| 391 |    \brief outputs some nice formated debug information about this quaternion | 
|---|
| 392 | */ | 
|---|
| 393 | void Quaternion::debug(void) | 
|---|
| 394 | { | 
|---|
| 395 |   PRINT(0)("Quaternion Debug Information\n"); | 
|---|
| 396 |   PRINT(0)("real a=%f; imag: x=%f y=%f z=%f\n", w, v.x, v.y, v.z); | 
|---|
| 397 | } | 
|---|
| 398 |  | 
|---|
| 399 | /** | 
|---|
| 400 |    \brief create a rotation from a vector | 
|---|
| 401 |    \param v: a vector | 
|---|
| 402 | */ | 
|---|
| 403 | Rotation::Rotation (const Vector& v) | 
|---|
| 404 | { | 
|---|
| 405 |   Vector x = Vector( 1, 0, 0); | 
|---|
| 406 |   Vector axis = x.cross( v); | 
|---|
| 407 |   axis.normalize(); | 
|---|
| 408 |   float angle = angleRad( x, v); | 
|---|
| 409 |   float ca = cos(angle); | 
|---|
| 410 |   float sa = sin(angle); | 
|---|
| 411 |   m[0] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.x*axis.x-1.0f); | 
|---|
| 412 |   m[1] = -axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
| 413 |   m[2] = axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
| 414 |   m[3] = axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
| 415 |   m[4] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.y*axis.y-1.0f); | 
|---|
| 416 |   m[5] = -axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
| 417 |   m[6] = -axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
| 418 |   m[7] = axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
| 419 |   m[8] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.z*axis.z-1.0f); | 
|---|
| 420 | } | 
|---|
| 421 |  | 
|---|
| 422 | /** | 
|---|
| 423 |    \brief creates a rotation from an axis and an angle (radians!) | 
|---|
| 424 |    \param axis: the rotational axis | 
|---|
| 425 |    \param angle: the angle in radians | 
|---|
| 426 | */ | 
|---|
| 427 | Rotation::Rotation (const Vector& axis, float angle) | 
|---|
| 428 | { | 
|---|
| 429 |   float ca, sa; | 
|---|
| 430 |   ca = cos(angle); | 
|---|
| 431 |   sa = sin(angle); | 
|---|
| 432 |   m[0] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.x*axis.x-1.0f); | 
|---|
| 433 |   m[1] = -axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
| 434 |   m[2] = axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
| 435 |   m[3] = axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
| 436 |   m[4] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.y*axis.y-1.0f); | 
|---|
| 437 |   m[5] = -axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
| 438 |   m[6] = -axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
| 439 |   m[7] = axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
| 440 |   m[8] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.z*axis.z-1.0f); | 
|---|
| 441 | } | 
|---|
| 442 |  | 
|---|
| 443 | /** | 
|---|
| 444 |    \brief creates a rotation from euler angles (pitch/yaw/roll) | 
|---|
| 445 |    \param pitch: rotation around z (in radians) | 
|---|
| 446 |    \param yaw: rotation around y (in radians) | 
|---|
| 447 |    \param roll: rotation around x (in radians) | 
|---|
| 448 | */ | 
|---|
| 449 | Rotation::Rotation ( float pitch, float yaw, float roll) | 
|---|
| 450 | { | 
|---|
| 451 |   float cy, sy, cr, sr, cp, sp; | 
|---|
| 452 |   cy = cos(yaw); | 
|---|
| 453 |   sy = sin(yaw); | 
|---|
| 454 |   cr = cos(roll); | 
|---|
| 455 |   sr = sin(roll); | 
|---|
| 456 |   cp = cos(pitch); | 
|---|
| 457 |   sp = sin(pitch); | 
|---|
| 458 |   m[0] = cy*cr; | 
|---|
| 459 |   m[1] = -cy*sr; | 
|---|
| 460 |   m[2] = sy; | 
|---|
| 461 |   m[3] = cp*sr+sp*sy*cr; | 
|---|
| 462 |   m[4] = cp*cr-sp*sr*sy; | 
|---|
| 463 |   m[5] = -sp*cy; | 
|---|
| 464 |   m[6] = sp*sr-cp*sy*cr; | 
|---|
| 465 |   m[7] = sp*cr+cp*sy*sr; | 
|---|
| 466 |   m[8] = cp*cy; | 
|---|
| 467 | } | 
|---|
| 468 |  | 
|---|
| 469 | /** | 
|---|
| 470 |    \brief creates a nullrotation (an identity rotation) | 
|---|
| 471 | */ | 
|---|
| 472 | Rotation::Rotation () | 
|---|
| 473 | { | 
|---|
| 474 |   m[0] = 1.0f; | 
|---|
| 475 |   m[1] = 0.0f; | 
|---|
| 476 |   m[2] = 0.0f; | 
|---|
| 477 |   m[3] = 0.0f; | 
|---|
| 478 |   m[4] = 1.0f; | 
|---|
| 479 |   m[5] = 0.0f; | 
|---|
| 480 |   m[6] = 0.0f; | 
|---|
| 481 |   m[7] = 0.0f; | 
|---|
| 482 |   m[8] = 1.0f; | 
|---|
| 483 | } | 
|---|
| 484 |  | 
|---|
| 485 | /** | 
|---|
| 486 |    \brief fills the specified buffer with a 4x4 glmatrix | 
|---|
| 487 |    \param buffer: Pointer to an array of 16 floats | 
|---|
| 488 |  | 
|---|
| 489 |    Use this to get the rotation in a gl-compatible format | 
|---|
| 490 | */ | 
|---|
| 491 | void Rotation::glmatrix (float* buffer) | 
|---|
| 492 | { | 
|---|
| 493 |         buffer[0] = m[0]; | 
|---|
| 494 |         buffer[1] = m[3]; | 
|---|
| 495 |         buffer[2] = m[6]; | 
|---|
| 496 |         buffer[3] = m[0]; | 
|---|
| 497 |         buffer[4] = m[1]; | 
|---|
| 498 |         buffer[5] = m[4]; | 
|---|
| 499 |         buffer[6] = m[7]; | 
|---|
| 500 |         buffer[7] = m[0]; | 
|---|
| 501 |         buffer[8] = m[2]; | 
|---|
| 502 |         buffer[9] = m[5]; | 
|---|
| 503 |         buffer[10] = m[8]; | 
|---|
| 504 |         buffer[11] = m[0]; | 
|---|
| 505 |         buffer[12] = m[0]; | 
|---|
| 506 |         buffer[13] = m[0]; | 
|---|
| 507 |         buffer[14] = m[0]; | 
|---|
| 508 |         buffer[15] = m[1]; | 
|---|
| 509 | } | 
|---|
| 510 |  | 
|---|
| 511 | /** | 
|---|
| 512 |    \brief multiplies two rotational matrices | 
|---|
| 513 |    \param r: another Rotation | 
|---|
| 514 |    \return the matrix product of the Rotations | 
|---|
| 515 |  | 
|---|
| 516 |    Use this to rotate one rotation by another | 
|---|
| 517 | */ | 
|---|
| 518 | Rotation Rotation::operator* (const Rotation& r) | 
|---|
| 519 | { | 
|---|
| 520 |         Rotation p; | 
|---|
| 521 |  | 
|---|
| 522 |         p.m[0] = m[0]*r.m[0] + m[1]*r.m[3] + m[2]*r.m[6]; | 
|---|
| 523 |         p.m[1] = m[0]*r.m[1] + m[1]*r.m[4] + m[2]*r.m[7]; | 
|---|
| 524 |         p.m[2] = m[0]*r.m[2] + m[1]*r.m[5] + m[2]*r.m[8]; | 
|---|
| 525 |  | 
|---|
| 526 |         p.m[3] = m[3]*r.m[0] + m[4]*r.m[3] + m[5]*r.m[6]; | 
|---|
| 527 |         p.m[4] = m[3]*r.m[1] + m[4]*r.m[4] + m[5]*r.m[7]; | 
|---|
| 528 |         p.m[5] = m[3]*r.m[2] + m[4]*r.m[5] + m[5]*r.m[8]; | 
|---|
| 529 |  | 
|---|
| 530 |         p.m[6] = m[6]*r.m[0] + m[7]*r.m[3] + m[8]*r.m[6]; | 
|---|
| 531 |         p.m[7] = m[6]*r.m[1] + m[7]*r.m[4] + m[8]*r.m[7]; | 
|---|
| 532 |         p.m[8] = m[6]*r.m[2] + m[7]*r.m[5] + m[8]*r.m[8]; | 
|---|
| 533 |  | 
|---|
| 534 |         return p; | 
|---|
| 535 | } | 
|---|
| 536 |  | 
|---|
| 537 |  | 
|---|
| 538 | /** | 
|---|
| 539 |    \brief rotates the vector by the given rotation | 
|---|
| 540 |    \param v: a vector | 
|---|
| 541 |    \param r: a rotation | 
|---|
| 542 |    \return the rotated vector | 
|---|
| 543 | */ | 
|---|
| 544 | Vector rotateVector( const Vector& v, const Rotation& r) | 
|---|
| 545 | { | 
|---|
| 546 |   Vector t; | 
|---|
| 547 |  | 
|---|
| 548 |   t.x = v.x * r.m[0] + v.y * r.m[1] + v.z * r.m[2]; | 
|---|
| 549 |   t.y = v.x * r.m[3] + v.y * r.m[4] + v.z * r.m[5]; | 
|---|
| 550 |   t.z = v.x * r.m[6] + v.y * r.m[7] + v.z * r.m[8]; | 
|---|
| 551 |  | 
|---|
| 552 |   return t; | 
|---|
| 553 | } | 
|---|
| 554 |  | 
|---|
| 555 | /** | 
|---|
| 556 |    \brief calculate the distance between two lines | 
|---|
| 557 |    \param l: the other line | 
|---|
| 558 |    \return the distance between the lines | 
|---|
| 559 | */ | 
|---|
| 560 | float Line::distance (const Line& l) const | 
|---|
| 561 | { | 
|---|
| 562 |   float q, d; | 
|---|
| 563 |   Vector n = a.cross(l.a); | 
|---|
| 564 |   q = n.dot(r-l.r); | 
|---|
| 565 |   d = n.len(); | 
|---|
| 566 |   if( d == 0.0) return 0.0; | 
|---|
| 567 |   return q/d; | 
|---|
| 568 | } | 
|---|
| 569 |  | 
|---|
| 570 | /** | 
|---|
| 571 |    \brief calculate the distance between a line and a point | 
|---|
| 572 |    \param v: the point | 
|---|
| 573 |    \return the distance between the Line and the point | 
|---|
| 574 | */ | 
|---|
| 575 | float Line::distancePoint (const Vector& v) const | 
|---|
| 576 | { | 
|---|
| 577 |   Vector d = v-r; | 
|---|
| 578 |   Vector u = a * d.dot( a); | 
|---|
| 579 |   return (d - u).len(); | 
|---|
| 580 | } | 
|---|
| 581 |  | 
|---|
| 582 | /** | 
|---|
| 583 |    \brief calculate the distance between a line and a point | 
|---|
| 584 |    \param v: the point | 
|---|
| 585 |    \return the distance between the Line and the point | 
|---|
| 586 |  */ | 
|---|
| 587 | float Line::distancePoint (const sVec3D& v) const | 
|---|
| 588 | { | 
|---|
| 589 |   Vector s(v[0], v[1], v[2]); | 
|---|
| 590 |   Vector d = s - r; | 
|---|
| 591 |   Vector u = a * d.dot( a); | 
|---|
| 592 |   return (d - u).len(); | 
|---|
| 593 | } | 
|---|
| 594 |  | 
|---|
| 595 | /** | 
|---|
| 596 |    \brief calculate the two points of minimal distance of two lines | 
|---|
| 597 |    \param l: the other line | 
|---|
| 598 |    \return a Vector[2] (!has to be deleted after use!) containing the two points of minimal distance | 
|---|
| 599 | */ | 
|---|
| 600 | Vector* Line::footpoints (const Line& l) const | 
|---|
| 601 | { | 
|---|
| 602 |   Vector* fp = new Vector[2]; | 
|---|
| 603 |   Plane p = Plane (r + a.cross(l.a), r, r + a); | 
|---|
| 604 |   fp[1] = p.intersectLine (l); | 
|---|
| 605 |   p = Plane (fp[1], l.a); | 
|---|
| 606 |   fp[0] = p.intersectLine (*this); | 
|---|
| 607 |   return fp; | 
|---|
| 608 | } | 
|---|
| 609 |  | 
|---|
| 610 | /** | 
|---|
| 611 |   \brief calculate the length of a line | 
|---|
| 612 |   \return the lenght of the line | 
|---|
| 613 | */ | 
|---|
| 614 | float Line::len() const | 
|---|
| 615 | { | 
|---|
| 616 |   return a.len(); | 
|---|
| 617 | } | 
|---|
| 618 |  | 
|---|
| 619 | /** | 
|---|
| 620 |    \brief rotate the line by given rotation | 
|---|
| 621 |    \param rot: a rotation | 
|---|
| 622 | */ | 
|---|
| 623 | void Line::rotate (const Rotation& rot) | 
|---|
| 624 | { | 
|---|
| 625 |   Vector t = a + r; | 
|---|
| 626 |   t = rotateVector( t, rot); | 
|---|
| 627 |   r = rotateVector( r, rot), | 
|---|
| 628 |   a = t - r; | 
|---|
| 629 | } | 
|---|
| 630 |  | 
|---|
| 631 | /** | 
|---|
| 632 |    \brief create a plane from three points | 
|---|
| 633 |    \param a: first point | 
|---|
| 634 |    \param b: second point | 
|---|
| 635 |    \param c: third point | 
|---|
| 636 | */ | 
|---|
| 637 | Plane::Plane (Vector a, Vector b, Vector c) | 
|---|
| 638 | { | 
|---|
| 639 |   n = (a-b).cross(c-b); | 
|---|
| 640 |   k = -(n.x*b.x+n.y*b.y+n.z*b.z); | 
|---|
| 641 | } | 
|---|
| 642 |  | 
|---|
| 643 | /** | 
|---|
| 644 |    \brief create a plane from anchor point and normal | 
|---|
| 645 |    \param norm: normal vector | 
|---|
| 646 |    \param p: anchor point | 
|---|
| 647 | */ | 
|---|
| 648 | Plane::Plane (Vector norm, Vector p) | 
|---|
| 649 | { | 
|---|
| 650 |   n = norm; | 
|---|
| 651 |   k = -(n.x*p.x+n.y*p.y+n.z*p.z); | 
|---|
| 652 | } | 
|---|
| 653 |  | 
|---|
| 654 | /** | 
|---|
| 655 |    \brief returns the intersection point between the plane and a line | 
|---|
| 656 |    \param l: a line | 
|---|
| 657 | */ | 
|---|
| 658 | Vector Plane::intersectLine (const Line& l) const | 
|---|
| 659 | { | 
|---|
| 660 |   if (n.x*l.a.x+n.y*l.a.y+n.z*l.a.z == 0.0) return Vector(0,0,0); | 
|---|
| 661 |   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); | 
|---|
| 662 |   return l.r + (l.a * t); | 
|---|
| 663 | } | 
|---|
| 664 |  | 
|---|
| 665 | /** | 
|---|
| 666 |    \brief returns the distance between the plane and a point | 
|---|
| 667 |    \param p: a Point | 
|---|
| 668 |    \return the distance between the plane and the point (can be negative) | 
|---|
| 669 | */ | 
|---|
| 670 | float Plane::distancePoint (const Vector& p) const | 
|---|
| 671 | { | 
|---|
| 672 |   float l = n.len(); | 
|---|
| 673 |   if( l == 0.0) return 0.0; | 
|---|
| 674 |   return (n.dot(p) + k) / n.len(); | 
|---|
| 675 | } | 
|---|
| 676 |  | 
|---|
| 677 |  | 
|---|
| 678 | /** | 
|---|
| 679 |    \brief returns the distance between the plane and a point | 
|---|
| 680 |    \param p: a Point | 
|---|
| 681 |    \return the distance between the plane and the point (can be negative) | 
|---|
| 682 |  */ | 
|---|
| 683 | float Plane::distancePoint (const sVec3D& p) const | 
|---|
| 684 | { | 
|---|
| 685 |   Vector s(p[0], p[1], p[2]); | 
|---|
| 686 |   float l = n.len(); | 
|---|
| 687 |   if( l == 0.0) return 0.0; | 
|---|
| 688 |   return (n.dot(s) + k) / n.len(); | 
|---|
| 689 | } | 
|---|
| 690 |  | 
|---|
| 691 |  | 
|---|
| 692 | /** | 
|---|
| 693 |    \brief returns the side a point is located relative to a Plane | 
|---|
| 694 |    \param p: a Point | 
|---|
| 695 |    \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 | 
|---|
| 696 | */ | 
|---|
| 697 | float Plane::locatePoint (const Vector& p) const | 
|---|
| 698 | { | 
|---|
| 699 |   return (n.dot(p) + k); | 
|---|
| 700 | } | 
|---|
| 701 |  | 
|---|