Objects/fragment.cxx

   1 // fragment.cxx -- routines to handle "atomic" display objects
   2 //
   3 // Written by Curtis Olson, started August 1998.
   4 //
   5 // Copyright (C) 1998  Curtis L. Olson  - curt@me.umn.edu
   6 //
   7 // This program is free software; you can redistribute it and/or
   8 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
   9 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  10 // License, or (at your option) any later version.
  11 //
  12 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  13 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15 // General Public License for more details.
  16 //
  17 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  18 // along with this program; if not, write to the Free Software
  19 // Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  20 //
  21 // $Id$
  22 // (Log is kept at end of this file)
  23
  24
  25 #include <Include/fg_constants.h>
  26 #include <Include/fg_types.h>
  27 #include <Math/mat3.h>
  28 #include <Scenery/tile.hxx>
  29
  30 #include "fragment.hxx"
  31
  32
  33 template <class T>
  34 inline const int FG_SIGN(const T& x) {
  35     return x < T(0) ? -1 : 1;
  36 }
  37
  38 template <class T>
  39 inline const T& FG_MIN(const T& a, const T& b) {
  40     return b < a ? b : a;
  41 }
  42
  43 template <class T>
  44 inline const T& FG_MAX(const T& a, const T& b) {
  45     return  a < b ? b : a;
  46 }
  47
  48 // return the minimum of the three values
  49 template <class T>
  50 inline const T& fg_min3( const T& a, const T& b, const T& c)
  51 {
  52     return (a > b ? FG_MIN (b, c) : FG_MIN (a, c));
  53 }
  54
  55
  56 // return the maximum of the three values
  57 template <class T>
  58 inline const T& fg_max3 (const T& a, const T& b, const T& c)
  59 {
  60     return (a < b ? FG_MAX (b, c) : FG_MAX (a, c));
  61 }
  62
  63 // Add a face to the face list
  64 // Copy constructor
  65 fgFRAGMENT::fgFRAGMENT ( const fgFRAGMENT & rhs ) :
  66     center         ( rhs.center          ),
  67     bounding_radius( rhs.bounding_radius ),
  68     material_ptr   ( rhs.material_ptr    ),
  69     tile_ptr       ( rhs.tile_ptr        ),
  70     display_list   ( rhs.display_list    ),
  71     faces          ( rhs.faces           ),
  72     num_faces      ( rhs.num_faces       )
  73 {
  74 }
  75
  76 fgFRAGMENT & fgFRAGMENT::operator = ( const fgFRAGMENT & rhs )
  77 {
  78     if(!(this == &rhs )) {
  79         center          = rhs.center;
  80         bounding_radius = rhs.bounding_radius;
  81         material_ptr    = rhs.material_ptr;
  82         tile_ptr        = rhs.tile_ptr;
  83         // display_list    = rhs.display_list;
  84         faces           = rhs.faces;
  85     }
  86     return *this;
  87 }
  88
  89
  90 // test if line intesects with this fragment.  p0 and p1 are the two
  91 // line end points of the line.  If side_flag is true, check to see
  92 // that end points are on opposite sides of face.  Returns 1 if it
  93 // intersection found, 0 otherwise.  If it intesects, result is the
  94 // point of intersection
  95
  96 int fgFRAGMENT::intersect( const fgPoint3d *end0,
  97                            const fgPoint3d *end1,
  98                            int side_flag,
  99                            fgPoint3d *result) const
 100 {
 101     fgTILE *t;
 102     fgFACE face;
 103     MAT3vec v1, v2, n, center;
 104     double p1[3], p2[3], p3[3];
 105     double x, y, z;  // temporary holding spot for result
 106     double a, b, c, d;
 107     double x0, y0, z0, x1, y1, z1, a1, b1, c1;
 108     double t1, t2, t3;
 109     double xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax;
 110     double dx, dy, dz, min_dim, x2, y2, x3, y3, rx, ry;
 111     int side1, side2;
 112
 113     // find the associated tile
 114     t = tile_ptr;
 115
 116     // printf("Intersecting\n");
 117
 118     // traverse the face list for this fragment
 119     const_iterator current = faces.begin();
 120     const_iterator last = faces.end();
 121     while ( current != last ) {
 122         face = *current;
 123         current++;
 124
 125         // printf(".");
 126
 127         // get face vertex coordinates
 128         center[0] = t->center.x;
 129         center[1] = t->center.y;
 130         center[2] = t->center.z;
 131
 132         MAT3_ADD_VEC(p1, t->nodes[face.n1], center);
 133         MAT3_ADD_VEC(p2, t->nodes[face.n2], center);
 134         MAT3_ADD_VEC(p3, t->nodes[face.n3], center);
 135
 136         // printf("point 1 = %.2f %.2f %.2f\n", p1[0], p1[1], p1[2]);
 137         // printf("point 2 = %.2f %.2f %.2f\n", p2[0], p2[1], p2[2]);
 138         // printf("point 3 = %.2f %.2f %.2f\n", p3[0], p3[1], p3[2]);
 139
 140         // calculate two edge vectors, and the face normal
 141         MAT3_SUB_VEC(v1, p2, p1);
 142         MAT3_SUB_VEC(v2, p3, p1);
 143         MAT3cross_product(n, v1, v2);
 144
 145         // calculate the plane coefficients for the plane defined by
 146         // this face.  If n is the normal vector, n = (a, b, c) and p1
 147         // is a point on the plane, p1 = (x0, y0, z0), then the
 148         // equation of the line is a(x-x0) + b(y-y0) + c(z-z0) = 0
 149         a = n[0];
 150         b = n[1];
 151         c = n[2];
 152         d = a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2];
 153         // printf("a, b, c, d = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", a, b, c, d);
 154
 155         // printf("p1(d) = %.2f\n", a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2]);
 156         // printf("p2(d) = %.2f\n", a * p2[0] + b * p2[1] + c * p2[2]);
 157         // printf("p3(d) = %.2f\n", a * p3[0] + b * p3[1] + c * p3[2]);
 158
 159         // calculate the line coefficients for the specified line
 160         x0 = end0->x;  x1 = end1->x;
 161         y0 = end0->y;  y1 = end1->y;
 162         z0 = end0->z;  z1 = end1->z;
 163
 164         if ( fabs(x1 - x0) > FG_EPSILON ) {
 165             a1 = 1.0 / (x1 - x0);
 166         } else {
 167             // we got a big divide by zero problem here
 168             a1 = 0.0;
 169         }
 170         b1 = y1 - y0;
 171         c1 = z1 - z0;
 172
 173         // intersect the specified line with this plane
 174         t1 = b * b1 * a1;
 175         t2 = c * c1 * a1;
 176
 177         // printf("a = %.2f  t1 = %.2f  t2 = %.2f\n", a, t1, t2);
 178
 179         if ( fabs(a + t1 + t2) > FG_EPSILON ) {
 180             x = (t1*x0 - b*y0 + t2*x0 - c*z0 + d) / (a + t1 + t2);
 181             t3 = a1 * (x - x0);
 182             y = b1 * t3 + y0;
 183             z = c1 * t3 + z0;
 184             // printf("result(d) = %.2f\n", a * x + b * y + c * z);
 185         } else {
 186             // no intersection point
 187             continue;
 188         }
 189
 190         if ( side_flag ) {
 191             // check to see if end0 and end1 are on opposite sides of
 192             // plane
 193             if ( (x - x0) > FG_EPSILON ) {
 194                 t1 = x;
 195                 t2 = x0;
 196                 t3 = x1;
 197             } else if ( (y - y0) > FG_EPSILON ) {
 198                 t1 = y;
 199                 t2 = y0;
 200                 t3 = y1;
 201             } else if ( (z - z0) > FG_EPSILON ) {
 202                 t1 = z;
 203                 t2 = z0;
 204                 t3 = z1;
 205             } else {
 206                 // everything is too close together to tell the difference
 207                 // so the current intersection point should work as good
 208                 // as any
 209                 result->x = x;
 210                 result->y = y;
 211                 result->z = z;
 212                 return(1);
 213             }
 214             side1 = FG_SIGN (t1 - t2);
 215             side2 = FG_SIGN (t1 - t3);
 216             if ( side1 == side2 ) {
 217                 // same side, punt
 218                 continue;
 219             }
 220         }
 221
 222         // check to see if intersection point is in the bounding
 223         // cube of the face
 224 #ifdef XTRA_DEBUG_STUFF
 225         xmin = fg_min3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 226         xmax = fg_max3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 227         ymin = fg_min3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 228         ymax = fg_max3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 229         zmin = fg_min3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 230         zmax = fg_max3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 231         printf("bounding cube = %.2f,%.2f,%.2f  %.2f,%.2f,%.2f\n",
 232                xmin, ymin, zmin, xmax, ymax, zmax);
 233 #endif
 234         // punt if outside bouding cube
 235         if ( x < (xmin = fg_min3 (p1[0], p2[0], p3[0])) ) {
 236             continue;
 237         } else if ( x > (xmax = fg_max3 (p1[0], p2[0], p3[0])) ) {
 238             continue;
 239         } else if ( y < (ymin = fg_min3 (p1[1], p2[1], p3[1])) ) {
 240             continue;
 241         } else if ( y > (ymax = fg_max3 (p1[1], p2[1], p3[1])) ) {
 242             continue;
 243         } else if ( z < (zmin = fg_min3 (p1[2], p2[2], p3[2])) ) {
 244             continue;
 245         } else if ( z > (zmax = fg_max3 (p1[2], p2[2], p3[2])) ) {
 246             continue;
 247         }
 248
 249         // (finally) check to see if the intersection point is
 250         // actually inside this face
 251
 252         //first, drop the smallest dimension so we only have to work
 253         //in 2d.
 254         dx = xmax - xmin;
 255         dy = ymax - ymin;
 256         dz = zmax - zmin;
 257         min_dim = fg_min3 (dx, dy, dz);
 258         if ( fabs(min_dim - dx) <= FG_EPSILON ) {
 259             // x is the smallest dimension
 260             x1 = p1[1];
 261             y1 = p1[2];
 262             x2 = p2[1];
 263             y2 = p2[2];
 264             x3 = p3[1];
 265             y3 = p3[2];
 266             rx = y;
 267             ry = z;
 268         } else if ( fabs(min_dim - dy) <= FG_EPSILON ) {
 269             // y is the smallest dimension
 270             x1 = p1[0];
 271             y1 = p1[2];
 272             x2 = p2[0];
 273             y2 = p2[2];
 274             x3 = p3[0];
 275             y3 = p3[2];
 276             rx = x;
 277             ry = z;
 278         } else if ( fabs(min_dim - dz) <= FG_EPSILON ) {
 279             // z is the smallest dimension
 280             x1 = p1[0];
 281             y1 = p1[1];
 282             x2 = p2[0];
 283             y2 = p2[1];
 284             x3 = p3[0];
 285             y3 = p3[1];
 286             rx = x;
 287             ry = y;
 288         } else {
 289             // all dimensions are really small so lets call it close
 290             // enough and return a successful match
 291             result->x = x;
 292             result->y = y;
 293             result->z = z;
 294             return(1);
 295         }
 296
 297         // check if intersection point is on the same side of p1 <-> p2 as p3
 298         t1 = (y1 - y2) / (x1 - x2);
 299         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x3) - x2) + y2 - (y3));
 300         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x2) + y2 - (ry));
 301         if ( side1 != side2 ) {
 302             // printf("failed side 1 check\n");
 303             continue;
 304         }
 305
 306         // check if intersection point is on correct side of p2 <-> p3 as p1
 307         t1 = (y2 - y3) / (x2 - x3);
 308         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x1) - x3) + y3 - (y1));
 309         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x3) + y3 - (ry));
 310         if ( side1 != side2 ) {
 311             // printf("failed side 2 check\n");
 312             continue;
 313         }
 314
 315         // check if intersection point is on correct side of p1 <-> p3 as p2
 316         t1 = (y1 - y3) / (x1 - x3);
 317         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x2) - x3) + y3 - (y2));
 318         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x3) + y3 - (ry));
 319         if ( side1 != side2 ) {
 320             // printf("failed side 3  check\n");
 321             continue;
 322         }
 323
 324         // printf( "intersection point = %.2f %.2f %.2f\n", x, y, z);
 325         result->x = x;
 326         result->y = y;
 327         result->z = z;
 328         return(1);
 329     }
 330
 331     // printf("\n");
 332
 333     return(0);
 334 }
 335
 336 // $Log$
 337 // Revision 1.2  1998/09/01 19:03:07  curt
 338 // Changes contributed by Bernie Bright <bbright@c031.aone.net.au>
 339 //  - The new classes in libmisc.tgz define a stream interface into zlib.
 340 //    I've put these in a new directory, Lib/Misc.  Feel free to rename it
 341 //    to something more appropriate.  However you'll have to change the
 342 //    include directives in all the other files.  Additionally you'll have
 343 //    add the library to Lib/Makefile.am and Simulator/Main/Makefile.am.
 344 //
 345 //    The StopWatch class in Lib/Misc requires a HAVE_GETRUSAGE autoconf
 346 //    test so I've included the required changes in config.tgz.
 347 //
 348 //    There are a fair few changes to Simulator/Objects as I've moved
 349 //    things around.  Loading tiles is quicker but thats not where the delay
 350 //    is.  Tile loading takes a few tenths of a second per file on a P200
 351 //    but it seems to be the post-processing that leads to a noticeable
 352 //    blip in framerate.  I suppose its time to start profiling to see where
 353 //    the delays are.
 354 //
 355 //    I've included a brief description of each archives contents.
 356 //
 357 // Lib/Misc/
 358 //   zfstream.cxx
 359 //   zfstream.hxx
 360 //     C++ stream interface into zlib.
 361 //     Taken from zlib-1.1.3/contrib/iostream/.
 362 //     Minor mods for STL compatibility.
 363 //     There's no copyright associated with these so I assume they're
 364 //     covered by zlib's.
 365 //
 366 //   fgstream.cxx
 367 //   fgstream.hxx
 368 //     FlightGear input stream using gz_ifstream.  Tries to open the
 369 //     given filename.  If that fails then filename is examined and a
 370 //     ".gz" suffix is removed or appended and that file is opened.
 371 //
 372 //   stopwatch.hxx
 373 //     A simple timer for benchmarking.  Not used in production code.
 374 //     Taken from the Blitz++ project.  Covered by GPL.
 375 //
 376 //   strutils.cxx
 377 //   strutils.hxx
 378 //     Some simple string manipulation routines.
 379 //
 380 // Simulator/Airports/
 381 //   Load airports database using fgstream.
 382 //   Changed fgAIRPORTS to use set<> instead of map<>.
 383 //   Added bool fgAIRPORTS::search() as a neater way doing the lookup.
 384 //   Returns true if found.
 385 //
 386 // Simulator/Astro/
 387 //   Modified fgStarsInit() to load stars database using fgstream.
 388 //
 389 // Simulator/Objects/
 390 //   Modified fgObjLoad() to use fgstream.
 391 //   Modified fgMATERIAL_MGR::load_lib() to use fgstream.
 392 //   Many changes to fgMATERIAL.
 393 //   Some changes to fgFRAGMENT but I forget what!
 394 //
 395 // Revision 1.1  1998/08/25 16:51:23  curt
 396 // Moved from ../Scenery
 397 //
 398 //
 399