| [2043] | 1 |  | 
|---|
 | 2 |  | 
|---|
 | 3 | /*  | 
|---|
 | 4 |    orxonox - the future of 3D-vertical-scrollers | 
|---|
 | 5 |  | 
|---|
 | 6 |    Copyright (C) 2004 orx | 
|---|
 | 7 |  | 
|---|
 | 8 |    This program is free software; you can redistribute it and/or modify | 
|---|
 | 9 |    it under the terms of the GNU General Public License as published by | 
|---|
 | 10 |    the Free Software Foundation; either version 2, or (at your option) | 
|---|
 | 11 |    any later version. | 
|---|
 | 12 |  | 
|---|
 | 13 |    ### File Specific: | 
|---|
| [2551] | 14 |    main-programmer: Christian Meyer  | 
|---|
 | 15 |    co-programmer: Patrick Boenzli : Vector::scale() | 
|---|
 | 16 |                                     Vector::abs() | 
|---|
| [2190] | 17 |     | 
|---|
 | 18 |    Quaternion code borrowed from an Gamasutra article by Nick Bobick and Ken Shoemake | 
|---|
| [2043] | 19 | */ | 
|---|
 | 20 |  | 
|---|
 | 21 |  | 
|---|
 | 22 | #include "vector.h" | 
|---|
 | 23 |  | 
|---|
 | 24 |  | 
|---|
 | 25 | using namespace std; | 
|---|
 | 26 |  | 
|---|
 | 27 | /** | 
|---|
 | 28 |    \brief add two vectors | 
|---|
 | 29 |    \param v: the other vector | 
|---|
 | 30 |    \return the sum of both vectors | 
|---|
 | 31 | */ | 
|---|
 | 32 | Vector Vector::operator+ (const Vector& v) const | 
|---|
 | 33 | { | 
|---|
 | 34 |   Vector r; | 
|---|
| [2816] | 35 |  | 
|---|
| [2043] | 36 |   r.x = x + v.x; | 
|---|
 | 37 |   r.y = y + v.y; | 
|---|
 | 38 |   r.z = z + v.z; | 
|---|
 | 39 |    | 
|---|
 | 40 |   return r; | 
|---|
 | 41 | } | 
|---|
 | 42 |  | 
|---|
 | 43 | /** | 
|---|
 | 44 |    \brief subtract a vector from another | 
|---|
 | 45 |    \param v: the other vector | 
|---|
 | 46 |    \return the difference between the vectors | 
|---|
 | 47 | */ | 
|---|
 | 48 | Vector Vector::operator- (const Vector& v) const | 
|---|
 | 49 | { | 
|---|
 | 50 |   Vector r; | 
|---|
 | 51 |    | 
|---|
 | 52 |   r.x = x - v.x; | 
|---|
 | 53 |   r.y = y - v.y; | 
|---|
 | 54 |   r.z = z - v.z; | 
|---|
 | 55 |    | 
|---|
 | 56 |   return r; | 
|---|
 | 57 | } | 
|---|
 | 58 |  | 
|---|
 | 59 | /** | 
|---|
 | 60 |    \brief calculate the dot product of two vectors | 
|---|
 | 61 |    \param v: the other vector | 
|---|
 | 62 |    \return the dot product of the vectors | 
|---|
 | 63 | */ | 
|---|
 | 64 | float Vector::operator* (const Vector& v) const | 
|---|
 | 65 | { | 
|---|
 | 66 |   return x*v.x+y*v.y+z*v.z; | 
|---|
 | 67 | } | 
|---|
 | 68 |  | 
|---|
 | 69 | /** | 
|---|
 | 70 |    \brief multiply a vector with a float | 
|---|
 | 71 |    \param f: the factor | 
|---|
 | 72 |    \return the vector multipied by f | 
|---|
 | 73 | */ | 
|---|
 | 74 | Vector Vector::operator* (float f) const | 
|---|
 | 75 | {   | 
|---|
 | 76 |   Vector r; | 
|---|
 | 77 |    | 
|---|
 | 78 |   r.x = x * f; | 
|---|
 | 79 |   r.y = y * f; | 
|---|
 | 80 |   r.z = z * f; | 
|---|
 | 81 |    | 
|---|
 | 82 |   return r; | 
|---|
 | 83 | } | 
|---|
 | 84 |  | 
|---|
 | 85 | /** | 
|---|
 | 86 |    \brief divide a vector with a float | 
|---|
 | 87 |    \param f: the divisor | 
|---|
 | 88 |    \return the vector divided by f    | 
|---|
 | 89 | */ | 
|---|
 | 90 | Vector Vector::operator/ (float f) const | 
|---|
 | 91 | { | 
|---|
 | 92 |   Vector r; | 
|---|
 | 93 |    | 
|---|
 | 94 |   if( f == 0.0) | 
|---|
 | 95 |   { | 
|---|
 | 96 |     // Prevent divide by zero | 
|---|
 | 97 |     return Vector (0,0,0); | 
|---|
 | 98 |   } | 
|---|
 | 99 |    | 
|---|
 | 100 |   r.x = x / f; | 
|---|
 | 101 |   r.y = y / f; | 
|---|
 | 102 |   r.z = z / f; | 
|---|
 | 103 |    | 
|---|
 | 104 |   return r; | 
|---|
 | 105 | } | 
|---|
 | 106 |  | 
|---|
 | 107 | /** | 
|---|
 | 108 |    \brief calculate the dot product of two vectors | 
|---|
 | 109 |    \param v: the other vector | 
|---|
 | 110 |    \return the dot product of the vectors | 
|---|
 | 111 | */ | 
|---|
 | 112 | float Vector::dot (const Vector& v) const | 
|---|
 | 113 | { | 
|---|
 | 114 |   return x*v.x+y*v.y+z*v.z; | 
|---|
 | 115 | } | 
|---|
 | 116 |  | 
|---|
 | 117 | /** | 
|---|
 | 118 |   \brief calculate the cross product of two vectors | 
|---|
 | 119 |   \param v: the other vector | 
|---|
 | 120 |         \return the cross product of the vectors | 
|---|
 | 121 | */ | 
|---|
 | 122 | Vector Vector::cross (const Vector& v) const | 
|---|
 | 123 | { | 
|---|
 | 124 |   Vector r; | 
|---|
 | 125 |    | 
|---|
 | 126 |   r.x = y * v.z - z * v.y; | 
|---|
 | 127 |   r.y = z * v.x - x * v.z; | 
|---|
 | 128 |   r.z = x * v.y - y * v.x; | 
|---|
 | 129 |    | 
|---|
 | 130 |   return r; | 
|---|
 | 131 | } | 
|---|
 | 132 |    | 
|---|
 | 133 | /** | 
|---|
 | 134 |    \brief normalizes the vector to lenght 1.0 | 
|---|
 | 135 | */ | 
|---|
 | 136 | void Vector::normalize () | 
|---|
 | 137 | { | 
|---|
 | 138 |   float l = len(); | 
|---|
 | 139 |    | 
|---|
 | 140 |   if( l == 0.0) | 
|---|
 | 141 |   { | 
|---|
 | 142 |     // Prevent divide by zero | 
|---|
 | 143 |     return; | 
|---|
 | 144 |   } | 
|---|
 | 145 |    | 
|---|
 | 146 |   x = x / l; | 
|---|
 | 147 |   y = y / l; | 
|---|
 | 148 |   z = z / l; | 
|---|
 | 149 | } | 
|---|
| [2551] | 150 |  | 
|---|
 | 151 |  | 
|---|
 | 152 | /** | 
|---|
 | 153 |    \bref returns the voctor normalized to length 1.0 | 
|---|
 | 154 | */ | 
|---|
 | 155 |  | 
|---|
 | 156 | Vector* Vector::getNormalized() | 
|---|
 | 157 | { | 
|---|
 | 158 |   float l = len(); | 
|---|
 | 159 |   if(l != 1.0) | 
|---|
 | 160 |     { | 
|---|
 | 161 |       return this; | 
|---|
 | 162 |     } | 
|---|
 | 163 |   else if(l == 0.0) | 
|---|
 | 164 |     { | 
|---|
 | 165 |       return 0; | 
|---|
 | 166 |     } | 
|---|
 | 167 |    | 
|---|
 | 168 |   Vector *normalizedVector = new Vector(x / l, y /l, z / l); | 
|---|
 | 169 |   return normalizedVector; | 
|---|
 | 170 | } | 
|---|
 | 171 |  | 
|---|
 | 172 |  | 
|---|
 | 173 | void Vector::scale(const Vector& v) | 
|---|
 | 174 | { | 
|---|
 | 175 |   x *= v.x; | 
|---|
 | 176 |   y *= v.y; | 
|---|
 | 177 |   z *= v.z; | 
|---|
 | 178 | } | 
|---|
 | 179 |  | 
|---|
| [2043] | 180 |   | 
|---|
 | 181 | /** | 
|---|
 | 182 |    \brief calculates the lenght of the vector | 
|---|
 | 183 |    \return the lenght of the vector | 
|---|
 | 184 | */ | 
|---|
 | 185 | float Vector::len () const | 
|---|
 | 186 | { | 
|---|
 | 187 |   return sqrt (x*x+y*y+z*z); | 
|---|
 | 188 | } | 
|---|
 | 189 |  | 
|---|
| [2551] | 190 |  | 
|---|
 | 191 |  | 
|---|
 | 192 | Vector Vector::abs()  | 
|---|
 | 193 | { | 
|---|
 | 194 |   Vector v(fabs(x), fabs(y), fabs(z)); | 
|---|
 | 195 |   return v; | 
|---|
 | 196 | } | 
|---|
 | 197 |  | 
|---|
 | 198 |  | 
|---|
| [2043] | 199 | /** | 
|---|
 | 200 |    \brief calculate the angle between two vectors in radiances | 
|---|
 | 201 |    \param v1: a vector | 
|---|
 | 202 |    \param v2: another vector | 
|---|
 | 203 |    \return the angle between the vectors in radians | 
|---|
 | 204 | */ | 
|---|
 | 205 | float angle_rad (const Vector& v1, const Vector& v2) | 
|---|
 | 206 | { | 
|---|
 | 207 |   return acos( v1 * v2 / (v1.len() * v2.len())); | 
|---|
 | 208 | } | 
|---|
 | 209 |  | 
|---|
| [2551] | 210 |  | 
|---|
| [2043] | 211 | /** | 
|---|
 | 212 |    \brief calculate the angle between two vectors in degrees | 
|---|
 | 213 |    \param v1: a vector | 
|---|
 | 214 |    \param v2: another vector | 
|---|
 | 215 |    \return the angle between the vectors in degrees | 
|---|
 | 216 | */ | 
|---|
 | 217 | float angle_deg (const Vector& v1, const Vector& v2) | 
|---|
 | 218 | { | 
|---|
 | 219 |   float f; | 
|---|
 | 220 |   f = acos( v1 * v2 / (v1.len() * v2.len())); | 
|---|
 | 221 |   return f * 180 / PI; | 
|---|
 | 222 | } | 
|---|
 | 223 |  | 
|---|
 | 224 | /** | 
|---|
| [2190] | 225 |         \brief creates a multiplicational identity Quaternion | 
|---|
 | 226 | */ | 
|---|
 | 227 | Quaternion::Quaternion () | 
|---|
 | 228 | { | 
|---|
 | 229 |         w = 1; | 
|---|
 | 230 |         v = Vector(0,0,0); | 
|---|
 | 231 | } | 
|---|
 | 232 |  | 
|---|
 | 233 | /** | 
|---|
 | 234 |         \brief turns a rotation along an axis into a Quaternion | 
|---|
 | 235 |         \param angle: the amount of radians to rotate | 
|---|
 | 236 |         \param axis: the axis to rotate around | 
|---|
 | 237 | */ | 
|---|
 | 238 | Quaternion::Quaternion (float angle, const Vector& axis) | 
|---|
 | 239 | { | 
|---|
 | 240 |         w = cos(angle/2); | 
|---|
 | 241 |         v = axis * sin(angle/2); | 
|---|
 | 242 | } | 
|---|
 | 243 |  | 
|---|
 | 244 | /** | 
|---|
| [2551] | 245 |    \brief calculates a look_at rotation | 
|---|
 | 246 |    \param dir: the direction you want to look | 
|---|
 | 247 |    \param up: specify what direction up should be | 
|---|
 | 248 |     | 
|---|
 | 249 |    Mathematically this determines the rotation a (0,0,1)-Vector has to undergo to point | 
|---|
 | 250 |    the same way as dir. If you want to use this with cameras, you'll have to reverse the | 
|---|
 | 251 |    dir Vector (Vector(0,0,0) - your viewing direction) or you'll point the wrong way. You | 
|---|
 | 252 |    can use this for meshes as well (then you do not have to reverse the vector), but keep  | 
|---|
 | 253 |    in mind that if you do that, the model's front has to point in +z direction, and left  | 
|---|
 | 254 |    and right should be -x or +x respectively or the mesh wont rotate correctly. | 
|---|
| [2190] | 255 | */ | 
|---|
 | 256 | Quaternion::Quaternion (const Vector& dir, const Vector& up) | 
|---|
| [2551] | 257 | { | 
|---|
 | 258 |   Vector z = dir; | 
|---|
 | 259 |   z.normalize();  | 
|---|
 | 260 |   Vector x = up.cross(z); | 
|---|
 | 261 |   x.normalize();  | 
|---|
| [2190] | 262 |   Vector y = z.cross(x); | 
|---|
 | 263 |    | 
|---|
 | 264 |   float m[4][4]; | 
|---|
 | 265 |   m[0][0] = x.x; | 
|---|
 | 266 |   m[0][1] = x.y; | 
|---|
 | 267 |   m[0][2] = x.z; | 
|---|
 | 268 |   m[0][3] = 0; | 
|---|
 | 269 |   m[1][0] = y.x; | 
|---|
 | 270 |   m[1][1] = y.y; | 
|---|
 | 271 |   m[1][2] = y.z; | 
|---|
 | 272 |   m[1][3] = 0; | 
|---|
 | 273 |   m[2][0] = z.x; | 
|---|
 | 274 |   m[2][1] = z.y; | 
|---|
 | 275 |   m[2][2] = z.z; | 
|---|
 | 276 |   m[2][3] = 0; | 
|---|
 | 277 |   m[3][0] = 0; | 
|---|
 | 278 |   m[3][1] = 0; | 
|---|
 | 279 |   m[3][2] = 0; | 
|---|
 | 280 |   m[3][3] = 1; | 
|---|
 | 281 |    | 
|---|
 | 282 |   *this = Quaternion (m); | 
|---|
 | 283 | } | 
|---|
 | 284 |  | 
|---|
 | 285 | /** | 
|---|
 | 286 |         \brief calculates a rotation from euler angles | 
|---|
 | 287 |         \param roll: the roll in radians | 
|---|
 | 288 |         \param pitch: the pitch in radians | 
|---|
 | 289 |         \param yaw: the yaw in radians | 
|---|
 | 290 |          | 
|---|
| [2551] | 291 |         I DO HONESTLY NOT EXACTLY KNOW WHICH ANGLE REPRESENTS WHICH ROTATION. And I do not know  | 
|---|
 | 292 |         in what order they are applied, I just copy-pasted the code. | 
|---|
| [2190] | 293 | */ | 
|---|
 | 294 | Quaternion::Quaternion (float roll, float pitch, float yaw) | 
|---|
 | 295 | { | 
|---|
| [2551] | 296 |         float cr, cp, cy, sr, sp, sy, cpcy, spsy; | 
|---|
 | 297 |          | 
|---|
 | 298 |         // calculate trig identities | 
|---|
 | 299 |         cr = cos(roll/2); | 
|---|
 | 300 |         cp = cos(pitch/2); | 
|---|
 | 301 |         cy = cos(yaw/2); | 
|---|
 | 302 |          | 
|---|
 | 303 |         sr = sin(roll/2); | 
|---|
 | 304 |         sp = sin(pitch/2); | 
|---|
 | 305 |         sy = sin(yaw/2); | 
|---|
 | 306 |          | 
|---|
 | 307 |         cpcy = cp * cy; | 
|---|
 | 308 |         spsy = sp * sy; | 
|---|
 | 309 |          | 
|---|
 | 310 |         w = cr * cpcy + sr * spsy; | 
|---|
 | 311 |         v.x = sr * cpcy - cr * spsy; | 
|---|
 | 312 |         v.y = cr * sp * cy + sr * cp * sy; | 
|---|
| [2190] | 313 |         v.z = cr * cp * sy - sr * sp * cy; | 
|---|
 | 314 | } | 
|---|
 | 315 |  | 
|---|
 | 316 | /** | 
|---|
 | 317 |         \brief rotates one Quaternion by another | 
|---|
 | 318 |         \param q: another Quaternion to rotate this by | 
|---|
 | 319 |         \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)) | 
|---|
 | 320 | */ | 
|---|
 | 321 | Quaternion Quaternion::operator*(const Quaternion& q) const | 
|---|
| [2551] | 322 | { | 
|---|
 | 323 |         float A, B, C, D, E, F, G, H; | 
|---|
| [2190] | 324 |         Quaternion r; | 
|---|
| [2551] | 325 |          | 
|---|
 | 326 |         A = (w   + v.x)*(q.w   + q.v.x); | 
|---|
 | 327 |         B = (v.z - v.y)*(q.v.y - q.v.z); | 
|---|
 | 328 |         C = (w   - v.x)*(q.v.y + q.v.z);  | 
|---|
 | 329 |         D = (v.y + v.z)*(q.w   - q.v.x); | 
|---|
 | 330 |         E = (v.x + v.z)*(q.v.x + q.v.y); | 
|---|
 | 331 |         F = (v.x - v.z)*(q.v.x - q.v.y); | 
|---|
 | 332 |         G = (w   + v.y)*(q.w   - q.v.z); | 
|---|
 | 333 |         H = (w   - v.y)*(q.w   + q.v.z); | 
|---|
 | 334 |          | 
|---|
 | 335 |         r.w = B +  (-E - F + G + H)/2; | 
|---|
 | 336 |         r.v.x = A - (E + F + G + H)/2;  | 
|---|
 | 337 |         r.v.y = C + (E - F + G - H)/2;  | 
|---|
| [2190] | 338 |         r.v.z = D + (E - F - G + H)/2; | 
|---|
 | 339 |          | 
|---|
 | 340 |         return r; | 
|---|
 | 341 | } | 
|---|
 | 342 |  | 
|---|
 | 343 | /** | 
|---|
 | 344 |         \brief add two Quaternions | 
|---|
 | 345 |         \param q: another Quaternion | 
|---|
 | 346 |         \return the sum of both Quaternions | 
|---|
 | 347 | */ | 
|---|
 | 348 | Quaternion Quaternion::operator+(const Quaternion& q) const | 
|---|
 | 349 | { | 
|---|
 | 350 |         Quaternion r(*this); | 
|---|
 | 351 |         r.w = r.w + q.w; | 
|---|
 | 352 |         r.v = r.v + q.v; | 
|---|
 | 353 |         return r; | 
|---|
 | 354 | } | 
|---|
 | 355 |  | 
|---|
 | 356 | /** | 
|---|
 | 357 |         \brief subtract two Quaternions | 
|---|
 | 358 |         \param q: another Quaternion | 
|---|
 | 359 |         \return the difference of both Quaternions | 
|---|
 | 360 | */ | 
|---|
 | 361 | Quaternion Quaternion::operator- (const Quaternion& q) const | 
|---|
 | 362 | { | 
|---|
 | 363 |         Quaternion r(*this); | 
|---|
 | 364 |         r.w = r.w - q.w; | 
|---|
 | 365 |         r.v = r.v - q.v; | 
|---|
 | 366 |         return r; | 
|---|
 | 367 | } | 
|---|
 | 368 |  | 
|---|
 | 369 | /** | 
|---|
 | 370 |         \brief rotate a Vector by a Quaternion | 
|---|
 | 371 |         \param v: the Vector | 
|---|
 | 372 |         \return a new Vector representing v rotated by the Quaternion | 
|---|
 | 373 | */ | 
|---|
 | 374 | Vector Quaternion::apply (Vector& v) const | 
|---|
 | 375 | { | 
|---|
 | 376 |         Quaternion q; | 
|---|
 | 377 |         q.v = v; | 
|---|
 | 378 |         q.w = 0; | 
|---|
 | 379 |         q = *this * q * conjugate(); | 
|---|
 | 380 |         return q.v; | 
|---|
 | 381 | } | 
|---|
 | 382 |  | 
|---|
 | 383 | /** | 
|---|
 | 384 |         \brief multiply a Quaternion with a real value | 
|---|
 | 385 |         \param f: a real value | 
|---|
 | 386 |         \return a new Quaternion containing the product | 
|---|
 | 387 | */ | 
|---|
 | 388 | Quaternion Quaternion::operator*(const float& f) const | 
|---|
 | 389 | { | 
|---|
 | 390 |         Quaternion r(*this); | 
|---|
 | 391 |         r.w = r.w*f; | 
|---|
 | 392 |         r.v = r.v*f; | 
|---|
 | 393 |         return r; | 
|---|
 | 394 | } | 
|---|
 | 395 |  | 
|---|
 | 396 | /** | 
|---|
 | 397 |         \brief divide a Quaternion by a real value | 
|---|
 | 398 |         \param f: a real value | 
|---|
 | 399 |         \return a new Quaternion containing the quotient | 
|---|
 | 400 | */ | 
|---|
 | 401 | Quaternion Quaternion::operator/(const float& f) const | 
|---|
 | 402 | { | 
|---|
 | 403 |         if( f == 0) return Quaternion(); | 
|---|
 | 404 |         Quaternion r(*this); | 
|---|
 | 405 |         r.w = r.w/f; | 
|---|
 | 406 |         r.v = r.v/f; | 
|---|
 | 407 |         return r; | 
|---|
 | 408 | } | 
|---|
 | 409 |  | 
|---|
 | 410 | /** | 
|---|
 | 411 |         \brief calculate the conjugate value of the Quaternion | 
|---|
 | 412 |         \return the conjugate Quaternion | 
|---|
 | 413 | */ | 
|---|
 | 414 | Quaternion Quaternion::conjugate() const | 
|---|
 | 415 | { | 
|---|
 | 416 |         Quaternion r(*this); | 
|---|
 | 417 |         r.v = Vector() - r.v; | 
|---|
 | 418 |         return r; | 
|---|
 | 419 | } | 
|---|
 | 420 |  | 
|---|
 | 421 | /** | 
|---|
 | 422 |         \brief calculate the norm of the Quaternion | 
|---|
 | 423 |         \return the norm of The Quaternion | 
|---|
 | 424 | */ | 
|---|
 | 425 | float Quaternion::norm() const | 
|---|
 | 426 | { | 
|---|
 | 427 |         return w*w + v.x*v.x + v.y*v.y + v.z*v.z; | 
|---|
 | 428 | } | 
|---|
 | 429 |  | 
|---|
 | 430 | /** | 
|---|
 | 431 |         \brief calculate the inverse value of the Quaternion | 
|---|
 | 432 |         \return the inverse Quaternion | 
|---|
 | 433 |          | 
|---|
 | 434 |         Note that this is equal to conjugate() if the Quaternion's norm is 1 | 
|---|
 | 435 | */ | 
|---|
 | 436 | Quaternion Quaternion::inverse() const | 
|---|
 | 437 | { | 
|---|
 | 438 |         float n = norm(); | 
|---|
 | 439 |         if (n != 0) | 
|---|
 | 440 |         { | 
|---|
 | 441 |                 return conjugate() / norm(); | 
|---|
 | 442 |         } | 
|---|
 | 443 |         else return Quaternion(); | 
|---|
 | 444 | } | 
|---|
 | 445 |  | 
|---|
 | 446 | /** | 
|---|
 | 447 |         \brief convert the Quaternion to a 4x4 rotational glMatrix | 
|---|
 | 448 |         \param m: a buffer to store the Matrix in | 
|---|
 | 449 | */ | 
|---|
 | 450 | void Quaternion::matrix (float m[4][4]) const | 
|---|
 | 451 | { | 
|---|
| [2551] | 452 |   float wx, wy, wz, xx, yy, yz, xy, xz, zz, x2, y2, z2;  | 
|---|
 | 453 |    | 
|---|
 | 454 |   // calculate coefficients | 
|---|
 | 455 |   x2 = v.x + v.x; | 
|---|
 | 456 |   y2 = v.y + v.y;  | 
|---|
 | 457 |   z2 = v.z + v.z; | 
|---|
 | 458 |   xx = v.x * x2; xy = v.x * y2; xz = v.x * z2; | 
|---|
 | 459 |   yy = v.y * y2; yz = v.y * z2; zz = v.z * z2; | 
|---|
 | 460 |   wx = w * x2; wy = w * y2; wz = w * z2; | 
|---|
 | 461 |    | 
|---|
 | 462 |   m[0][0] = 1.0 - (yy + zz); m[1][0] = xy - wz; | 
|---|
 | 463 |   m[2][0] = xz + wy; m[3][0] = 0.0; | 
|---|
 | 464 |          | 
|---|
 | 465 |   m[0][1] = xy + wz; m[1][1] = 1.0 - (xx + zz); | 
|---|
 | 466 |   m[2][1] = yz - wx; m[3][1] = 0.0; | 
|---|
 | 467 |    | 
|---|
 | 468 |   m[0][2] = xz - wy; m[1][2] = yz + wx; | 
|---|
 | 469 |   m[2][2] = 1.0 - (xx + yy); m[3][2] = 0.0; | 
|---|
 | 470 |    | 
|---|
 | 471 |   m[0][3] = 0; m[1][3] = 0; | 
|---|
 | 472 |   m[2][3] = 0; m[3][3] = 1; | 
|---|
| [2190] | 473 | } | 
|---|
 | 474 |  | 
|---|
| [2551] | 475 |  | 
|---|
 | 476 | void Quaternion::quatSlerp(const Quaternion* from, const Quaternion* to, float t, Quaternion* res) | 
|---|
 | 477 | { | 
|---|
 | 478 |   float tol[4]; | 
|---|
 | 479 |   double omega, cosom, sinom, scale0, scale1; | 
|---|
 | 480 |   DELTA = 0.2; | 
|---|
 | 481 |  | 
|---|
 | 482 |   cosom = from->v.x * to->v.x + from->v.y * to->v.y + from->v.z * to->v.z + from->w * to->w; | 
|---|
 | 483 |  | 
|---|
 | 484 |   if( cosom < 0.0 )  | 
|---|
 | 485 |     {  | 
|---|
 | 486 |       cosom = -cosom;  | 
|---|
 | 487 |       tol[0] = -to->v.x; | 
|---|
 | 488 |       tol[1] = -to->v.y; | 
|---|
 | 489 |       tol[2] = -to->v.z; | 
|---|
 | 490 |       tol[3] = -to->w; | 
|---|
 | 491 |     } | 
|---|
 | 492 |   else | 
|---|
 | 493 |     { | 
|---|
 | 494 |       tol[0] = to->v.x; | 
|---|
 | 495 |       tol[1] = to->v.y; | 
|---|
 | 496 |       tol[2] = to->v.z; | 
|---|
 | 497 |       tol[3] = to->w; | 
|---|
 | 498 |     } | 
|---|
 | 499 |    | 
|---|
 | 500 |   //if( (1.0 - cosom) > DELTA ) | 
|---|
 | 501 |   //{ | 
|---|
 | 502 |       omega = acos(cosom); | 
|---|
 | 503 |       sinom = sin(omega); | 
|---|
 | 504 |       scale0 = sin((1.0 - t) * omega) / sinom; | 
|---|
 | 505 |       scale1 = sin(t * omega) / sinom; | 
|---|
 | 506 |       //} | 
|---|
 | 507 |       /* | 
|---|
 | 508 |   else | 
|---|
 | 509 |     { | 
|---|
 | 510 |       scale0 = 1.0 - t; | 
|---|
 | 511 |       scale1 = t; | 
|---|
 | 512 |     } | 
|---|
 | 513 |       */ | 
|---|
 | 514 |   res->v.x = scale0 * from->v.x + scale1 * tol[0]; | 
|---|
 | 515 |   res->v.y = scale0 * from->v.y + scale1 * tol[1]; | 
|---|
 | 516 |   res->v.z = scale0 * from->v.z + scale1 * tol[2]; | 
|---|
 | 517 |   res->w = scale0 * from->w + scale1 * tol[3]; | 
|---|
 | 518 | } | 
|---|
 | 519 |  | 
|---|
 | 520 |  | 
|---|
| [2190] | 521 | /** | 
|---|
| [2551] | 522 |    \brief convert a rotational 4x4 glMatrix into a Quaternion | 
|---|
 | 523 |    \param m: a 4x4 matrix in glMatrix order | 
|---|
| [2190] | 524 | */ | 
|---|
 | 525 | Quaternion::Quaternion (float m[4][4]) | 
|---|
 | 526 | { | 
|---|
| [2551] | 527 |          | 
|---|
 | 528 |   float  tr, s, q[4]; | 
|---|
 | 529 |   int    i, j, k; | 
|---|
 | 530 |  | 
|---|
 | 531 |   int nxt[3] = {1, 2, 0}; | 
|---|
 | 532 |  | 
|---|
 | 533 |   tr = m[0][0] + m[1][1] + m[2][2]; | 
|---|
 | 534 |  | 
|---|
 | 535 |         // check the diagonal | 
|---|
| [2190] | 536 |   if (tr > 0.0)  | 
|---|
| [2551] | 537 |   { | 
|---|
 | 538 |     s = sqrt (tr + 1.0); | 
|---|
 | 539 |     w = s / 2.0; | 
|---|
 | 540 |     s = 0.5 / s; | 
|---|
 | 541 |     v.x = (m[1][2] - m[2][1]) * s; | 
|---|
 | 542 |     v.y = (m[2][0] - m[0][2]) * s; | 
|---|
 | 543 |     v.z = (m[0][1] - m[1][0]) * s; | 
|---|
| [2190] | 544 |         }  | 
|---|
 | 545 |         else  | 
|---|
| [2551] | 546 |         { | 
|---|
 | 547 |                 // diagonal is negative | 
|---|
 | 548 |         i = 0; | 
|---|
 | 549 |         if (m[1][1] > m[0][0]) i = 1; | 
|---|
 | 550 |     if (m[2][2] > m[i][i]) i = 2; | 
|---|
 | 551 |     j = nxt[i]; | 
|---|
 | 552 |     k = nxt[j]; | 
|---|
 | 553 |  | 
|---|
 | 554 |     s = sqrt ((m[i][i] - (m[j][j] + m[k][k])) + 1.0); | 
|---|
 | 555 |        | 
|---|
 | 556 |     q[i] = s * 0.5; | 
|---|
 | 557 |              | 
|---|
 | 558 |     if (s != 0.0) s = 0.5 / s; | 
|---|
| [2190] | 559 |          | 
|---|
| [2551] | 560 |           q[3] = (m[j][k] - m[k][j]) * s; | 
|---|
 | 561 |     q[j] = (m[i][j] + m[j][i]) * s; | 
|---|
 | 562 |     q[k] = (m[i][k] + m[k][i]) * s; | 
|---|
 | 563 |  | 
|---|
 | 564 |         v.x = q[0]; | 
|---|
 | 565 |         v.y = q[1]; | 
|---|
 | 566 |         v.z = q[2]; | 
|---|
 | 567 |         w = q[3]; | 
|---|
| [2190] | 568 |   } | 
|---|
 | 569 | } | 
|---|
 | 570 |  | 
|---|
 | 571 | /** | 
|---|
| [2043] | 572 |    \brief create a rotation from a vector | 
|---|
 | 573 |    \param v: a vector | 
|---|
 | 574 | */ | 
|---|
 | 575 | Rotation::Rotation (const Vector& v) | 
|---|
 | 576 | { | 
|---|
 | 577 |   Vector x = Vector( 1, 0, 0); | 
|---|
 | 578 |   Vector axis = x.cross( v); | 
|---|
 | 579 |   axis.normalize(); | 
|---|
 | 580 |   float angle = angle_rad( x, v); | 
|---|
 | 581 |   float ca = cos(angle); | 
|---|
 | 582 |   float sa = sin(angle); | 
|---|
 | 583 |   m[0] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.x*axis.x-1.0f); | 
|---|
 | 584 |   m[1] = -axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
 | 585 |   m[2] = axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
 | 586 |   m[3] = axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
 | 587 |   m[4] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.y*axis.y-1.0f); | 
|---|
 | 588 |   m[5] = -axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
 | 589 |   m[6] = -axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
 | 590 |   m[7] = axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
 | 591 |   m[8] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.z*axis.z-1.0f); | 
|---|
 | 592 | } | 
|---|
 | 593 |  | 
|---|
 | 594 | /** | 
|---|
 | 595 |    \brief creates a rotation from an axis and an angle (radians!) | 
|---|
 | 596 |    \param axis: the rotational axis | 
|---|
 | 597 |    \param angle: the angle in radians | 
|---|
 | 598 | */ | 
|---|
 | 599 | Rotation::Rotation (const Vector& axis, float angle) | 
|---|
 | 600 | { | 
|---|
 | 601 |   float ca, sa; | 
|---|
 | 602 |   ca = cos(angle); | 
|---|
 | 603 |   sa = sin(angle); | 
|---|
 | 604 |   m[0] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.x*axis.x-1.0f); | 
|---|
 | 605 |   m[1] = -axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
 | 606 |   m[2] = axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
 | 607 |   m[3] = axis.z*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.y; | 
|---|
 | 608 |   m[4] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.y*axis.y-1.0f); | 
|---|
 | 609 |   m[5] = -axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
 | 610 |   m[6] = -axis.y*sa+(1.0f-ca)*axis.x*axis.z; | 
|---|
 | 611 |   m[7] = axis.x*sa+(1.0f-ca)*axis.y*axis.z; | 
|---|
 | 612 |   m[8] = 1.0f+(1.0f-ca)*(axis.z*axis.z-1.0f); | 
|---|
 | 613 | } | 
|---|
 | 614 |  | 
|---|
 | 615 | /** | 
|---|
 | 616 |    \brief creates a rotation from euler angles (pitch/yaw/roll) | 
|---|
 | 617 |    \param pitch: rotation around z (in radians) | 
|---|
 | 618 |    \param yaw: rotation around y (in radians) | 
|---|
 | 619 |    \param roll: rotation around x (in radians) | 
|---|
 | 620 | */ | 
|---|
 | 621 | Rotation::Rotation ( float pitch, float yaw, float roll) | 
|---|
 | 622 | { | 
|---|
 | 623 |   float cy, sy, cr, sr, cp, sp; | 
|---|
 | 624 |   cy = cos(yaw); | 
|---|
 | 625 |   sy = sin(yaw); | 
|---|
 | 626 |   cr = cos(roll); | 
|---|
 | 627 |   sr = sin(roll); | 
|---|
 | 628 |   cp = cos(pitch); | 
|---|
 | 629 |   sp = sin(pitch); | 
|---|
 | 630 |   m[0] = cy*cr; | 
|---|
 | 631 |   m[1] = -cy*sr; | 
|---|
 | 632 |   m[2] = sy; | 
|---|
 | 633 |   m[3] = cp*sr+sp*sy*cr; | 
|---|
 | 634 |   m[4] = cp*cr-sp*sr*sy; | 
|---|
 | 635 |   m[5] = -sp*cy; | 
|---|
 | 636 |   m[6] = sp*sr-cp*sy*cr; | 
|---|
 | 637 |   m[7] = sp*cr+cp*sy*sr; | 
|---|
 | 638 |   m[8] = cp*cy; | 
|---|
 | 639 | } | 
|---|
 | 640 |  | 
|---|
 | 641 | /** | 
|---|
 | 642 |    \brief creates a nullrotation (an identity rotation) | 
|---|
 | 643 | */ | 
|---|
 | 644 | Rotation::Rotation () | 
|---|
 | 645 | { | 
|---|
 | 646 |   m[0] = 1.0f; | 
|---|
 | 647 |   m[1] = 0.0f; | 
|---|
 | 648 |   m[2] = 0.0f; | 
|---|
 | 649 |   m[3] = 0.0f; | 
|---|
 | 650 |   m[4] = 1.0f; | 
|---|
 | 651 |   m[5] = 0.0f; | 
|---|
 | 652 |   m[6] = 0.0f; | 
|---|
 | 653 |   m[7] = 0.0f; | 
|---|
 | 654 |   m[8] = 1.0f; | 
|---|
 | 655 | } | 
|---|
 | 656 |  | 
|---|
 | 657 | /** | 
|---|
| [2190] | 658 |    \brief fills the specified buffer with a 4x4 glmatrix | 
|---|
 | 659 |    \param buffer: Pointer to an array of 16 floats | 
|---|
 | 660 |     | 
|---|
 | 661 |    Use this to get the rotation in a gl-compatible format | 
|---|
 | 662 | */ | 
|---|
 | 663 | void Rotation::glmatrix (float* buffer) | 
|---|
 | 664 | { | 
|---|
 | 665 |         buffer[0] = m[0]; | 
|---|
 | 666 |         buffer[1] = m[3]; | 
|---|
 | 667 |         buffer[2] = m[6]; | 
|---|
 | 668 |         buffer[3] = m[0]; | 
|---|
 | 669 |         buffer[4] = m[1]; | 
|---|
 | 670 |         buffer[5] = m[4]; | 
|---|
 | 671 |         buffer[6] = m[7]; | 
|---|
 | 672 |         buffer[7] = m[0]; | 
|---|
 | 673 |         buffer[8] = m[2]; | 
|---|
 | 674 |         buffer[9] = m[5]; | 
|---|
 | 675 |         buffer[10] = m[8]; | 
|---|
 | 676 |         buffer[11] = m[0]; | 
|---|
 | 677 |         buffer[12] = m[0]; | 
|---|
 | 678 |         buffer[13] = m[0]; | 
|---|
 | 679 |         buffer[14] = m[0]; | 
|---|
 | 680 |         buffer[15] = m[1]; | 
|---|
 | 681 | } | 
|---|
 | 682 |  | 
|---|
 | 683 | /** | 
|---|
 | 684 |    \brief multiplies two rotational matrices | 
|---|
 | 685 |    \param r: another Rotation | 
|---|
 | 686 |    \return the matrix product of the Rotations | 
|---|
 | 687 |     | 
|---|
 | 688 |    Use this to rotate one rotation by another | 
|---|
 | 689 | */ | 
|---|
 | 690 | Rotation Rotation::operator* (const Rotation& r) | 
|---|
 | 691 | { | 
|---|
 | 692 |         Rotation p; | 
|---|
 | 693 |          | 
|---|
 | 694 |         p.m[0] = m[0]*r.m[0] + m[1]*r.m[3] + m[2]*r.m[6]; | 
|---|
 | 695 |         p.m[1] = m[0]*r.m[1] + m[1]*r.m[4] + m[2]*r.m[7]; | 
|---|
 | 696 |         p.m[2] = m[0]*r.m[2] + m[1]*r.m[5] + m[2]*r.m[8]; | 
|---|
 | 697 |          | 
|---|
 | 698 |         p.m[3] = m[3]*r.m[0] + m[4]*r.m[3] + m[5]*r.m[6]; | 
|---|
 | 699 |         p.m[4] = m[3]*r.m[1] + m[4]*r.m[4] + m[5]*r.m[7]; | 
|---|
 | 700 |         p.m[5] = m[3]*r.m[2] + m[4]*r.m[5] + m[5]*r.m[8]; | 
|---|
 | 701 |  | 
|---|
 | 702 |         p.m[6] = m[6]*r.m[0] + m[7]*r.m[3] + m[8]*r.m[6]; | 
|---|
 | 703 |         p.m[7] = m[6]*r.m[1] + m[7]*r.m[4] + m[8]*r.m[7]; | 
|---|
 | 704 |         p.m[8] = m[6]*r.m[2] + m[7]*r.m[5] + m[8]*r.m[8]; | 
|---|
 | 705 |          | 
|---|
 | 706 |         return p; | 
|---|
 | 707 | } | 
|---|
 | 708 |  | 
|---|
 | 709 |  | 
|---|
 | 710 | /** | 
|---|
| [2043] | 711 |    \brief rotates the vector by the given rotation | 
|---|
 | 712 |    \param v: a vector | 
|---|
 | 713 |    \param r: a rotation | 
|---|
 | 714 |    \return the rotated vector | 
|---|
 | 715 | */ | 
|---|
 | 716 | Vector rotate_vector( const Vector& v, const Rotation& r) | 
|---|
 | 717 | { | 
|---|
 | 718 |   Vector t; | 
|---|
 | 719 |    | 
|---|
 | 720 |   t.x = v.x * r.m[0] + v.y * r.m[1] + v.z * r.m[2]; | 
|---|
 | 721 |   t.y = v.x * r.m[3] + v.y * r.m[4] + v.z * r.m[5]; | 
|---|
 | 722 |   t.z = v.x * r.m[6] + v.y * r.m[7] + v.z * r.m[8]; | 
|---|
 | 723 |  | 
|---|
 | 724 |   return t; | 
|---|
 | 725 | } | 
|---|
 | 726 |  | 
|---|
 | 727 | /** | 
|---|
 | 728 |    \brief calculate the distance between two lines | 
|---|
 | 729 |    \param l: the other line | 
|---|
 | 730 |    \return the distance between the lines | 
|---|
 | 731 | */ | 
|---|
 | 732 | float Line::distance (const Line& l) const | 
|---|
 | 733 | { | 
|---|
 | 734 |   float q, d; | 
|---|
 | 735 |   Vector n = a.cross(l.a); | 
|---|
 | 736 |   q = n.dot(r-l.r); | 
|---|
 | 737 |   d = n.len(); | 
|---|
 | 738 |   if( d == 0.0) return 0.0; | 
|---|
 | 739 |   return q/d; | 
|---|
 | 740 | } | 
|---|
 | 741 |  | 
|---|
 | 742 | /** | 
|---|
 | 743 |    \brief calculate the distance between a line and a point | 
|---|
 | 744 |    \param v: the point | 
|---|
 | 745 |    \return the distance between the Line and the point | 
|---|
 | 746 | */ | 
|---|
 | 747 | float Line::distance_point (const Vector& v) const | 
|---|
 | 748 | { | 
|---|
 | 749 |   Vector d = v-r; | 
|---|
 | 750 |   Vector u = a * d.dot( a); | 
|---|
 | 751 |   return (d - u).len(); | 
|---|
 | 752 | } | 
|---|
 | 753 |  | 
|---|
 | 754 | /** | 
|---|
 | 755 |    \brief calculate the two points of minimal distance of two lines | 
|---|
 | 756 |    \param l: the other line | 
|---|
 | 757 |    \return a Vector[2] (!has to be deleted after use!) containing the two points of minimal distance | 
|---|
 | 758 | */ | 
|---|
 | 759 | Vector* Line::footpoints (const Line& l) const | 
|---|
 | 760 | { | 
|---|
 | 761 |   Vector* fp = new Vector[2]; | 
|---|
 | 762 |   Plane p = Plane (r + a.cross(l.a), r, r + a); | 
|---|
 | 763 |   fp[1] = p.intersect_line (l); | 
|---|
 | 764 |   p = Plane (fp[1], l.a); | 
|---|
 | 765 |   fp[0] = p.intersect_line (*this); | 
|---|
 | 766 |   return fp; | 
|---|
 | 767 | } | 
|---|
 | 768 |  | 
|---|
 | 769 | /** | 
|---|
 | 770 |   \brief calculate the length of a line | 
|---|
 | 771 |   \return the lenght of the line  | 
|---|
 | 772 | */ | 
|---|
 | 773 | float Line::len() const | 
|---|
 | 774 | { | 
|---|
 | 775 |   return a.len(); | 
|---|
 | 776 | } | 
|---|
 | 777 |  | 
|---|
 | 778 | /** | 
|---|
 | 779 |    \brief rotate the line by given rotation | 
|---|
 | 780 |    \param rot: a rotation | 
|---|
 | 781 | */ | 
|---|
 | 782 | void Line::rotate (const Rotation& rot) | 
|---|
 | 783 | { | 
|---|
 | 784 |   Vector t = a + r; | 
|---|
 | 785 |   t = rotate_vector( t, rot); | 
|---|
 | 786 |   r = rotate_vector( r, rot), | 
|---|
 | 787 |   a = t - r; | 
|---|
 | 788 | } | 
|---|
 | 789 |  | 
|---|
 | 790 | /** | 
|---|
 | 791 |    \brief create a plane from three points | 
|---|
 | 792 |    \param a: first point | 
|---|
 | 793 |    \param b: second point | 
|---|
 | 794 |    \param c: third point | 
|---|
 | 795 | */ | 
|---|
 | 796 | Plane::Plane (Vector a, Vector b, Vector c) | 
|---|
 | 797 | { | 
|---|
 | 798 |   n = (a-b).cross(c-b); | 
|---|
 | 799 |   k = -(n.x*b.x+n.y*b.y+n.z*b.z); | 
|---|
 | 800 | } | 
|---|
 | 801 |  | 
|---|
 | 802 | /** | 
|---|
 | 803 |    \brief create a plane from anchor point and normal | 
|---|
 | 804 |    \param n: normal vector | 
|---|
 | 805 |    \param p: anchor point | 
|---|
 | 806 | */ | 
|---|
 | 807 | Plane::Plane (Vector norm, Vector p) | 
|---|
 | 808 | { | 
|---|
 | 809 |   n = norm; | 
|---|
 | 810 |   k = -(n.x*p.x+n.y*p.y+n.z*p.z); | 
|---|
 | 811 | } | 
|---|
 | 812 |  | 
|---|
 | 813 | /** | 
|---|
 | 814 |    \brief returns the intersection point between the plane and a line | 
|---|
 | 815 |    \param l: a line | 
|---|
 | 816 | */ | 
|---|
 | 817 | Vector Plane::intersect_line (const Line& l) const | 
|---|
 | 818 | { | 
|---|
 | 819 |   if (n.x*l.a.x+n.y*l.a.y+n.z*l.a.z == 0.0) return Vector(0,0,0); | 
|---|
 | 820 |   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); | 
|---|
 | 821 |   return l.r + (l.a * t); | 
|---|
 | 822 | } | 
|---|
 | 823 |  | 
|---|
 | 824 | /** | 
|---|
 | 825 |    \brief returns the distance between the plane and a point | 
|---|
 | 826 |    \param p: a Point | 
|---|
 | 827 |    \return the distance between the plane and the point (can be negative) | 
|---|
 | 828 | */ | 
|---|
 | 829 | float Plane::distance_point (const Vector& p) const | 
|---|
 | 830 | { | 
|---|
 | 831 |   float l = n.len(); | 
|---|
 | 832 |   if( l == 0.0) return 0.0; | 
|---|
 | 833 |   return (n.dot(p) + k) / n.len(); | 
|---|
 | 834 | } | 
|---|
 | 835 |  | 
|---|
 | 836 | /** | 
|---|
 | 837 |    \brief returns the side a point is located relative to a Plane | 
|---|
 | 838 |    \param p: a Point | 
|---|
 | 839 |    \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 | 
|---|
 | 840 | */ | 
|---|
 | 841 | float Plane::locate_point (const Vector& p) const | 
|---|
 | 842 | { | 
|---|
 | 843 |   return (n.dot(p) + k); | 
|---|
 | 844 | } | 
|---|