# source:cpp/frams/util/3d.cpp@305

Last change on this file since 305 was 305, checked in by Maciej Komosinski, 9 years ago

Increased precision / less optimizations in some rotations and computation of angles

• Property svn:eol-style set to `native`
File size: 5.4 KB
Line
1// This file is a part of Framsticks SDK.  http://www.framsticks.com/
2// Copyright (C) 1999-2015  Maciej Komosinski and Szymon Ulatowski.
4
5#include <common/nonstd_math.h>
6#include <common/framsg.h>
7#include "3d.h"
8
9Pt3D operator+(const Pt3D &p1, const Pt3D &p2) { return Pt3D(p1.x + p2.x, p1.y + p2.y, p1.z + p2.z); }
10Pt3D operator-(const Pt3D &p1, const Pt3D &p2) { return Pt3D(p1.x - p2.x, p1.y - p2.y, p1.z - p2.z); }
11
12Pt3D Pt3D_0(0, 0, 0);
13
14bool Pt3D::report_errors = true;
15
16double Pt3D::operator()() const
17{
18        double q = x*x + y*y + z*z;
19        if (q < 0) { if (report_errors) FMprintf("Pt3D", "operator()", FMLV_ERROR, "sqrt(%g): domain error", q); return 0; }
20        return sqrt(q);
21}
22
23bool Pt3D::normalize()
24{
25        double len = length();
26        if (fabs(len) < 1e-50) { if (report_errors) FMprintf("Pt3D", "normalize()", FMLV_WARN, "vector[%g,%g,%g] too small", x, y, z); x = 1; y = 0; z = 0; return false; }
27        operator/=(len);
28        return true;
29}
30
31double Pt3D::distanceTo(const Pt3D& p) const
32{
33        double dx = x - p.x;
34        double dy = y - p.y;
35        double dz = z - p.z;
36        return sqrt(dx*dx + dy*dy + dz*dz);
37}
38
39double Pt3D::manhattanDistanceTo(const Pt3D& p) const
40{
41        return fabs(x - p.x) + fabs(y - p.y) + fabs(z - p.z);
42}
43
44Orient Orient_1(Pt3D(1, 0, 0), Pt3D(0, 1, 0), Pt3D(0, 0, 1));
45
46// simple rotation
47void rotate2D(double k, double &x, double &y)
48{
49        double s = sin(k), c = cos(k);
50        double t = c*x - s*y;
51        y = s*x + c*y;
52        x = t;
53}
54
55void rotate2D(double s, double c, double &x, double &y)
56{
57        double t = c*x - s*y;
58        y = s*x + c*y;
59        x = t;
60}
61
62double Pt3D::getAngle(double dx, double dy)
63{
64        if (dx == 0 && dy == 0)
65        {
66                if (report_errors) FMprintf("Pt3D", "getAngle()", FMLV_WARN, "atan2(%g,%g)", dy, dx);
67                return 0; // incorrect result, but there is no correct one
68        }
69        return atan2(dy, dx);
70}
71
72void Pt3D::getAngles(const Pt3D& X, const Pt3D& dir)
73{
74        Pt3D t1(X), t2(dir);
75        if (fabs(t1.x) > 1e-50 || fabs(t1.y) > 1e-50) // non-vertical
76        {
77                rotate2D(-z, t1.x, t1.y);
78                rotate2D(-z, t2.x, t2.y);
79                y = getAngle(t1.x, t1.z);
80        }
81        else // vertical
82        {
83                z = 0;
84                if (t1.z < 0)
85                        y = -M_PI_2; // down
86                else
87                        y = M_PI_2; // up
88        }
89        rotate2D(-y, t2.x, t2.z);
90        x = getAngle(t2.z, -t2.y);
91}
92
93void Pt3D::getMin(const Pt3D& p)
94{
95        if (p.x < x) x = p.x;
96        if (p.y < y) y = p.y;
97        if (p.z < z) z = p.z;
98}
99void Pt3D::getMax(const Pt3D& p)
100{
101        if (p.x > x) x = p.x;
102        if (p.y > y) y = p.y;
103        if (p.z > z) z = p.z;
104}
105
106void Pt3D::vectorProduct(const Pt3D& a, const Pt3D& b)
107{
108        x = a.y*b.z - a.z*b.y;
109        y = a.z*b.x - a.x*b.z;
110        z = a.x*b.y - a.y*b.x;
111}
112
113void Orient::lookAt(const Pt3D& X, const Pt3D& dir)
114{
115        x = X; x.normalize();
116        y.vectorProduct(dir, x);
117        z.vectorProduct(x, y);
118        if ((!y.normalize()) || (!z.normalize()))
119                lookAt(X);// dir was (nearly?) parallel, there is no good solution, use the x-only variant
120}
121
122void Orient::lookAt(const Pt3D& X)
123{
124        x = X; x.normalize();
125        // "invent" y vector, not parallel to x
126        double ax = fabs(x.x), ay = fabs(x.y), az = fabs(x.z);
127        // find the smallest component
128        if ((ax <= ay) && (ax <= az)) // x
129        {
130                y.x = 0; y.y = -x.z; y.z = x.y; // (0,-z,y)
131        }
132        if ((ay <= ax) && (ay <= az)) // y
133        {
134                y.x = -x.z; y.y = 0; y.z = x.x; // (-z,0,x)
135        }
136        else // z
137        {
138                y.x = -x.y; y.y = x.x; y.z = 0; // (-y,x,0)
139        }
140        y.normalize();
141        z.vectorProduct(x, y);
142}
143
144// 2D distance
145double d2(double x, double y)
146{
147        double q = x*x + y*y;
148        if (q < 0) { if (Pt3D::report_errors) FMprintf("", "d2()", FMLV_ERROR, "sqrt(%g): domain error", q); return 0; }
149        return sqrt(q);
150}
151
152Orient::Orient(const Matrix44& m)
153{
154        x.x = m[0];  x.y = m[1];  x.z = m[2];
155        y.x = m[4];  y.y = m[5];  y.z = m[6];
156        z.x = m[8];  z.y = m[9];  z.z = m[10];
157}
158
159void Orient::operator=(const Pt3D &rot)
160{
161        *this = Orient_1;
162        rotate(rot);
163}
164
165void Orient::rotate(const Pt3D &v)
166{
167        double s, c;
168        if (v.x != 0)
169        {
170                s = sin(v.x); c = cos(v.x);
171                rotate2D(s, c, x.y, x.z);
172                rotate2D(s, c, y.y, y.z);
173                rotate2D(s, c, z.y, z.z);
174        }
175        if (v.y != 0)
176        {
177                s = sin(v.y); c = cos(v.y);
178                rotate2D(s, c, x.x, x.z);
179                rotate2D(s, c, y.x, y.z);
180                rotate2D(s, c, z.x, z.z);
181        }
182        if (v.z != 0)
183        {
184                s = sin(v.z); c = cos(v.z);
185                rotate2D(s, c, x.x, x.y);
186                rotate2D(s, c, y.x, y.y);
187                rotate2D(s, c, z.x, z.y);
188        }
189}
190
191void Orient::transform(Pt3D& target, const Pt3D &s) const
192{
193        target.x = s.x*x.x + s.y*y.x + s.z*z.x;
194        target.y = s.x*x.y + s.y*y.y + s.z*z.y;
195        target.z = s.x*x.z + s.y*y.z + s.z*z.z;
196}
197
198void Orient::revTransform(Pt3D& target, const Pt3D &s) const
199{
200        target.x = s.x*x.x + s.y*x.y + s.z*x.z;
201        target.y = s.x*y.x + s.y*y.y + s.z*y.z;
202        target.z = s.x*z.x + s.y*z.y + s.z*z.z;
203}
204
205void Orient::transform(Orient& target, const Orient& src) const
206{
207        transform(target.x, src.x);
208        transform(target.y, src.y);
209        transform(target.z, src.z);
210}
211
212void Orient::revTransform(Orient& target, const Orient& src) const
213{
214        revTransform(target.x, src.x);
215        revTransform(target.y, src.y);
216        revTransform(target.z, src.z);
217}
218
219void Orient::getAngles(Pt3D &angles) const
220{
221        angles.getAngles(x, z);
222}
223
224bool Orient::normalize()
225{
226        bool ret = 1;
227        y.vectorProduct(z, x);
228        z.vectorProduct(x, y);
229        if (!x.normalize()) ret = 0;
230        if (!z.normalize()) ret = 0;
231        if (!y.normalize()) ret = 0;
232        return ret;
233}
234
235Matrix44::Matrix44(const Orient &rot)
236{
237        m[0] = rot.x.x;  m[1] = rot.x.y;  m[2] = rot.x.z;  m[3] = 0;
238        m[4] = rot.y.x;  m[5] = rot.y.y;  m[6] = rot.y.z;  m[7] = 0;
239        m[8] = rot.z.x;  m[9] = rot.z.y;  m[10] = rot.z.z; m[11] = 0;
240        m[12] = 0;       m[13] = 0;       m[14] = 0;       m[15] = 1;
241}
242
243void Matrix44::operator+=(const Pt3D &)
244{
245
246}
247
248void Matrix44::operator*=(const Pt3D &)
249{
250}
251
252void Matrix44::operator*=(double sc)
253{
254}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.