| 1 | /*!  | 
|---|
| 2 |     \file vector.h | 
|---|
| 3 |     \brief A basic 3D math framework | 
|---|
| 4 |      | 
|---|
| 5 |     Contains classes to handle vectors, lines, rotations and planes | 
|---|
| 6 | */  | 
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| 7 |  | 
|---|
| 8 | #ifndef VECTOR_H | 
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| 9 | #define VECTOR_H | 
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| 10 |  | 
|---|
| 11 | #include <math.h> | 
|---|
| 12 | #define PI 3.14159265359f | 
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| 13 |  | 
|---|
| 14 | //! 3D Vector | 
|---|
| 15 | /** | 
|---|
| 16 |         Class to handle 3D Vectors | 
|---|
| 17 | */ | 
|---|
| 18 | class Vector { | 
|---|
| 19 |  | 
|---|
| 20 |   public: | 
|---|
| 21 |   | 
|---|
| 22 |   float x, y, z; | 
|---|
| 23 |  | 
|---|
| 24 |   Vector (float x, float y, float z) : x(x), y(y), z(z) {}  //!< assignment constructor | 
|---|
| 25 |   Vector () : x(0), y(0), z(0) {} | 
|---|
| 26 |   ~Vector () {} | 
|---|
| 27 |  | 
|---|
| 28 |   Vector operator+ (const Vector& v) const; | 
|---|
| 29 |   Vector operator- (const Vector& v) const; | 
|---|
| 30 |   float operator* (const Vector& v) const; | 
|---|
| 31 |   Vector operator* (float f) const; | 
|---|
| 32 |   Vector operator/ (float f) const; | 
|---|
| 33 |   float dot (const Vector& v) const; | 
|---|
| 34 |   Vector cross (const Vector& v) const; | 
|---|
| 35 |   void scale(const Vector& v); | 
|---|
| 36 |   float len() const; | 
|---|
| 37 |   void normalize(); | 
|---|
| 38 |   Vector* getNormalized(); | 
|---|
| 39 |   Vector abs(); | 
|---|
| 40 | }; | 
|---|
| 41 |  | 
|---|
| 42 | float angle_deg (const Vector& v1, const Vector& v2); | 
|---|
| 43 | float angle_rad (const Vector& v1, const Vector& v2); | 
|---|
| 44 |  | 
|---|
| 45 | //! Quaternion | 
|---|
| 46 | /** | 
|---|
| 47 |         Class to handle 3-dimensional rotation efficiently | 
|---|
| 48 | */ | 
|---|
| 49 | class Quaternion | 
|---|
| 50 | { | 
|---|
| 51 |  public: | 
|---|
| 52 |         Vector v;       //!< Imaginary Vector | 
|---|
| 53 |         float w; //!< Real part of the number | 
|---|
| 54 |  | 
|---|
| 55 |         Quaternion (); | 
|---|
| 56 |         Quaternion (float m[4][4]); | 
|---|
| 57 |         Quaternion (float angle, const Vector& axis); | 
|---|
| 58 |         Quaternion (const Vector& dir, const Vector& up); | 
|---|
| 59 |         Quaternion (float roll, float pitch, float yaw); | 
|---|
| 60 |          | 
|---|
| 61 |         Quaternion operator/ (const float& f) const; | 
|---|
| 62 |         Quaternion operator* (const float& f) const; | 
|---|
| 63 |         Quaternion operator* (const Quaternion& q) const; | 
|---|
| 64 |         Quaternion operator+ (const Quaternion& q) const; | 
|---|
| 65 |         Quaternion operator- (const Quaternion& q) const; | 
|---|
| 66 |         Quaternion conjugate () const; | 
|---|
| 67 |         Quaternion inverse () const; | 
|---|
| 68 |         Vector apply (Vector& f) const; | 
|---|
| 69 |         float norm () const; | 
|---|
| 70 |         void matrix (float m[4][4]) const; | 
|---|
| 71 |         void quatSlerp(const Quaternion* from, const Quaternion* to, const float t, Quaternion* res); | 
|---|
| 72 |  | 
|---|
| 73 |  private: | 
|---|
| 74 |         float DELTA; | 
|---|
| 75 |  | 
|---|
| 76 | }; | 
|---|
| 77 |  | 
|---|
| 78 | //! 3D rotation (OBSOLETE) | 
|---|
| 79 | /** | 
|---|
| 80 |   Class to handle 3-dimensional rotations. | 
|---|
| 81 |   Can create a rotation from several inputs, currently stores rotation using a 3x3 Matrix | 
|---|
| 82 | */ | 
|---|
| 83 | class Rotation { | 
|---|
| 84 |   public: | 
|---|
| 85 |    | 
|---|
| 86 |   float m[9]; //!< 3x3 Rotation Matrix | 
|---|
| 87 |    | 
|---|
| 88 |   Rotation ( const Vector& v); | 
|---|
| 89 |   Rotation ( const Vector& axis, float angle); | 
|---|
| 90 |   Rotation ( float pitch, float yaw, float roll); | 
|---|
| 91 |   Rotation (); | 
|---|
| 92 |   ~Rotation () {} | 
|---|
| 93 |    | 
|---|
| 94 |   Rotation operator* (const Rotation& r); | 
|---|
| 95 |    | 
|---|
| 96 |   void glmatrix (float* buffer); | 
|---|
| 97 | }; | 
|---|
| 98 |  | 
|---|
| 99 | //!< Apply a rotation to a vector | 
|---|
| 100 | Vector rotate_vector( const Vector& v, const Rotation& r); | 
|---|
| 101 |  | 
|---|
| 102 | //! 3D line | 
|---|
| 103 | /** | 
|---|
| 104 |   Class to store Lines in 3-dimensional space | 
|---|
| 105 |  | 
|---|
| 106 |   Supports line-to-line distance measurements and rotation | 
|---|
| 107 | */ | 
|---|
| 108 | class Line | 
|---|
| 109 | { | 
|---|
| 110 |   public: | 
|---|
| 111 |    | 
|---|
| 112 |   Vector r;   //!< Offset | 
|---|
| 113 |   Vector a;   //!< Direction | 
|---|
| 114 |    | 
|---|
| 115 |   Line ( Vector r, Vector a) : r(r), a(a) {}  //!< assignment constructor | 
|---|
| 116 |   Line () : r(Vector(0,0,0)), a(Vector (1,1,1)) {} | 
|---|
| 117 |   ~Line () {} | 
|---|
| 118 |    | 
|---|
| 119 |   float distance (const Line& l) const; | 
|---|
| 120 |   float distance_point (const Vector& v) const; | 
|---|
| 121 |   Vector* footpoints (const Line& l) const; | 
|---|
| 122 |   float len () const; | 
|---|
| 123 |    | 
|---|
| 124 |   void rotate(const Rotation& rot); | 
|---|
| 125 | }; | 
|---|
| 126 |  | 
|---|
| 127 | //! 3D plane | 
|---|
| 128 | /** | 
|---|
| 129 |   Class to handle planes in 3-dimensional space | 
|---|
| 130 |    | 
|---|
| 131 |   Critical for polygon-based collision detection | 
|---|
| 132 | */ | 
|---|
| 133 | class Plane | 
|---|
| 134 | { | 
|---|
| 135 |   public: | 
|---|
| 136 |    | 
|---|
| 137 |   Vector n;   //!< Normal vector | 
|---|
| 138 |   float k;    //!< Offset constant | 
|---|
| 139 |    | 
|---|
| 140 |   Plane (Vector a, Vector b, Vector c); | 
|---|
| 141 |   Plane (Vector norm, Vector p); | 
|---|
| 142 |   Plane (Vector n, float k) : n(n), k(k) {} //!< assignment constructor | 
|---|
| 143 |   Plane () : n(Vector(1,1,1)), k(0) {} | 
|---|
| 144 |   ~Plane () {} | 
|---|
| 145 |    | 
|---|
| 146 |   Vector intersect_line (const Line& l) const; | 
|---|
| 147 |   float distance_point (const Vector& p) const; | 
|---|
| 148 |   float locate_point (const Vector& p) const; | 
|---|
| 149 | }; | 
|---|
| 150 |  | 
|---|
| 151 |  | 
|---|
| 152 |  | 
|---|
| 153 | //! Bezier Curve | 
|---|
| 154 | /** | 
|---|
| 155 |    Class to handle bezier curves in 3-dimesnsional space | 
|---|
| 156 |     | 
|---|
| 157 |    needed for  the Tracking system in OrxOnoX. | 
|---|
| 158 | */ | 
|---|
| 159 | class BezierCurve | 
|---|
| 160 | { | 
|---|
| 161 |  private: | 
|---|
| 162 |   int nodeCount; | 
|---|
| 163 |   Vector curvePoint; | 
|---|
| 164 |    | 
|---|
| 165 |   struct PathNode | 
|---|
| 166 |   { | 
|---|
| 167 |     int number; | 
|---|
| 168 |     Vector position; | 
|---|
| 169 |     PathNode* next; | 
|---|
| 170 |   }; | 
|---|
| 171 |  | 
|---|
| 172 |   PathNode* firstNode;  | 
|---|
| 173 |   PathNode* currentNode;  | 
|---|
| 174 |  | 
|---|
| 175 |  public: | 
|---|
| 176 |   BezierCurve (void); | 
|---|
| 177 |   ~BezierCurve (void); | 
|---|
| 178 |   void addNode (const Vector& newNode); | 
|---|
| 179 |   Vector calcPos (float t); | 
|---|
| 180 |   Vector calcDirection (float t); | 
|---|
| 181 |    | 
|---|
| 182 |   Vector getPos () const; | 
|---|
| 183 | }; | 
|---|
| 184 |  | 
|---|
| 185 |  | 
|---|
| 186 |  | 
|---|
| 187 | #endif | 
|---|