Planet
navi homePPSaboutscreenshotsdownloaddevelopmentforum

source: orxonox.OLD/orxonox/branches/particleEngine/src/lib/math/vector.h @ 3963

Last change on this file since 3963 was 3963, checked in by bensch, 19 years ago

orxonox/branches/particleEngine: Vector: interface definitions

File size: 5.8 KB
RevLine 
[2043]1/*!
2    \file vector.h
3    \brief A basic 3D math framework
4   
5    Contains classes to handle vectors, lines, rotations and planes
6*/ 
7
[3224]8#ifndef _VECTOR_H
9#define _VECTOR_H
[2043]10
11#include <math.h>
[3860]12#include "compiler.h"
[3449]13//! PI the circle-constant
[2043]14#define PI 3.14159265359f
15
[2190]16//! 3D Vector
[2043]17/**
[2190]18        Class to handle 3D Vectors
[2043]19*/
20class Vector {
21
22  public:
23 
[3449]24  float x; //!< The x Coordinate of the Vector.
25  float y; //!< The y Coordinate of the Vector.
26  float z; //!< The z Coordinate of the Vector.
[2043]27
28  Vector (float x, float y, float z) : x(x), y(y), z(z) {}  //!< assignment constructor
29  Vector () : x(0), y(0), z(0) {}
30  ~Vector () {}
31
[3814]32  inline Vector operator+ (const Vector& v) const { return Vector(x + v.x, y + v.y, z + v.z); }
[3963]33  inline const Vector& operator+= (const Vector& v) {this->x += v.x; this->y += v.y; this->z += v.z; return *this;}
[3819]34  inline Vector operator- (const Vector& v) const { return Vector(x - v.x, y - v.y, z - v.z); }
[3963]35  inline const Vector& operator-= (const Vector& v) {this->x -= v.x; this->y -= v.y; this->z -= v.z; return *this;}
[3819]36  inline float operator* (const Vector& v) const { return x * v.x + y * v.y + z * v.z; }
[3963]37  inline const Vector& operator*= (const Vector& v) {this->x *= v.x; this->y *= v.y; this->z *= v.z; return *this;}
[3819]38  inline Vector operator* (float f) const { return Vector(x * f, y * f, z * f); }
[3963]39  inline const Vector& operator*= (float f) {this->x *= f; this->y *= f; this->z *= f; return *this;}
[2043]40  Vector operator/ (float f) const;
[3963]41  inline const Vector& operator/= (float f) {this->x /= f; this->y /= f; this->z /= f; return *this;}
42  inline const Vector& operator= (const Vector& v) {this->x = v.x; this->y = v.y; this->z = v.z; return *this;}
[2043]43  float dot (const Vector& v) const;
[3958]44  inline Vector cross (const Vector& v) const { return Vector(y * v.z - z * v.y, z * v.x - x * v.z, x * v.y - y * v.x ); }
[2551]45  void scale(const Vector& v);
[3819]46  inline float len() const { return sqrt (x*x+y*y+z*z); }
47  inline void normalize() { 
48                      float l = len(); 
[3860]49                      if( unlikely(l == 0.0)) 
[3819]50                        { 
51                          // Prevent divide by zero
52                          return;
53                        }
54                      x = x / l;
55                      y = y / l;
56                      z = z / l; 
57                    }
[3963]58  Vector getNormalized();
[2551]59  Vector abs();
[3541]60
[3951]61  void debug() const;
[2043]62};
63
[3228]64float angleDeg (const Vector& v1, const Vector& v2);
65float angleRad (const Vector& v1, const Vector& v2);
[2043]66
[2190]67//! Quaternion
[2043]68/**
[2190]69        Class to handle 3-dimensional rotation efficiently
70*/
71class Quaternion
72{
73 public:
[3541]74  Vector v;     //!< Imaginary Vector
75  float w;        //!< Real part of the number
76 
[3822]77  inline Quaternion () { w = 1; v = Vector(0,0,0); }
78  inline Quaternion (const Vector& b, float a) { w = a; v = b; }
[3541]79  Quaternion (float m[4][4]);
[3822]80  inline Quaternion (float angle, const Vector& axis) { w = cos(angle/2); v = axis * sin(angle/2); }
[3541]81  Quaternion (const Vector& dir, const Vector& up);
82  Quaternion (float roll, float pitch, float yaw);
83  Quaternion operator/ (const float& f) const;
[3963]84  inline const Quaternion operator/= (const float& f) {*this = *this / f; return *this;}
[3541]85  Quaternion operator* (const float& f) const;
[3963]86  inline const Quaternion operator*= (const float& f) {*this = *this * f; return *this;}
[3541]87  Quaternion operator* (const Quaternion& q) const;
[3963]88  inline const Quaternion operator*= (const Quaternion& q) {*this = *this * q; return *this;}
[3822]89  inline Quaternion operator+ (const Quaternion& q) const { return Quaternion(q.v + v, q.w + w); }
[3963]90  inline const Quaternion& operator+= (const Quaternion& q) {this->v += q.v; this->w += q.w; return *this;}
[3822]91  inline Quaternion operator- (const Quaternion& q) const { return Quaternion(q.v - v, q.w - w); }
[3963]92  inline const Quaternion& operator-= (const Quaternion& q) {this->v -= q.v; this->w -= q.w; return *this;}
[3960]93  inline Quaternion operator= (const Quaternion& q) {this->v = q.v; this->w = q.w; return *this;}
[3823]94  Quaternion conjugate () const {  Quaternion r(*this);
95  r.v = Vector() - r.v;
96  return r;}
[3541]97  Quaternion inverse () const;
[3823]98  Vector apply (Vector& f) const;
[3541]99  float norm () const;
100  void matrix (float m[4][4]) const;
[3963]101  Quaternion quatSlerp(const Quaternion& from, const Quaternion& to, float t);
[3541]102 
103  void debug();
[2551]104 private:
[3541]105  float DELTA;      //!< resolution of calculation
[2551]106
[2190]107};
108
109//! 3D rotation (OBSOLETE)
110/**
[2043]111  Class to handle 3-dimensional rotations.
112  Can create a rotation from several inputs, currently stores rotation using a 3x3 Matrix
113*/
114class Rotation {
115  public:
116 
117  float m[9]; //!< 3x3 Rotation Matrix
118 
119  Rotation ( const Vector& v);
120  Rotation ( const Vector& axis, float angle);
121  Rotation ( float pitch, float yaw, float roll);
122  Rotation ();
123  ~Rotation () {}
124 
[2190]125  Rotation operator* (const Rotation& r);
126 
127  void glmatrix (float* buffer);
[2043]128};
[2551]129
[2043]130//!< Apply a rotation to a vector
[3228]131Vector rotateVector( const Vector& v, const Rotation& r);
[2043]132
133//! 3D line
134/**
135  Class to store Lines in 3-dimensional space
136
137  Supports line-to-line distance measurements and rotation
138*/
139class Line
140{
141  public:
142 
143  Vector r;   //!< Offset
144  Vector a;   //!< Direction
145 
146  Line ( Vector r, Vector a) : r(r), a(a) {}  //!< assignment constructor
147  Line () : r(Vector(0,0,0)), a(Vector (1,1,1)) {}
148  ~Line () {}
149 
150  float distance (const Line& l) const;
[3228]151  float distancePoint (const Vector& v) const;
[2043]152  Vector* footpoints (const Line& l) const;
153  float len () const;
154 
155  void rotate(const Rotation& rot);
156};
157
158//! 3D plane
159/**
160  Class to handle planes in 3-dimensional space
161 
162  Critical for polygon-based collision detection
163*/
164class Plane
165{
166  public:
167 
168  Vector n;   //!< Normal vector
169  float k;    //!< Offset constant
170 
171  Plane (Vector a, Vector b, Vector c);
172  Plane (Vector norm, Vector p);
173  Plane (Vector n, float k) : n(n), k(k) {} //!< assignment constructor
174  Plane () : n(Vector(1,1,1)), k(0) {}
175  ~Plane () {}
176 
[3228]177  Vector intersectLine (const Line& l) const;
178  float distancePoint (const Vector& p) const;
179  float locatePoint (const Vector& p) const;
[2043]180};
181
[3224]182#endif /* _VECTOR_H */
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.