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 <Math/mat3.h>
  27 #include <Math/point3d.hxx>
  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 {
  73 }
  74
  75 fgFRAGMENT & fgFRAGMENT::operator = ( const fgFRAGMENT & rhs )
  76 {
  77     if(!(this == &rhs )) {
  78         center          = rhs.center;
  79         bounding_radius = rhs.bounding_radius;
  80         material_ptr    = rhs.material_ptr;
  81         tile_ptr        = rhs.tile_ptr;
  82         // display_list    = rhs.display_list;
  83         faces           = rhs.faces;
  84     }
  85     return *this;
  86 }
  87
  88
  89 // test if line intesects with this fragment.  p0 and p1 are the two
  90 // line end points of the line.  If side_flag is true, check to see
  91 // that end points are on opposite sides of face.  Returns 1 if it
  92 // intersection found, 0 otherwise.  If it intesects, result is the
  93 // point of intersection
  94
  95 int fgFRAGMENT::intersect( const Point3D& end0,
  96                            const Point3D& end1,
  97                            int side_flag,
  98                            Point3D& result) const
  99 {
 100     fgTILE *t;
 101     MAT3vec v1, v2, n, center;
 102     double p1[3], p2[3], p3[3];
 103     double x, y, z;  // temporary holding spot for result
 104     double a, b, c, d;
 105     double x0, y0, z0, x1, y1, z1, a1, b1, c1;
 106     double t1, t2, t3;
 107     double xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax;
 108     double dx, dy, dz, min_dim, x2, y2, x3, y3, rx, ry;
 109     int side1, side2;
 110
 111     // find the associated tile
 112     t = tile_ptr;
 113
 114     // printf("Intersecting\n");
 115
 116     // traverse the face list for this fragment
 117     const_iterator last = faces.end();
 118     for ( const_iterator current = faces.begin(); current != last; ++current )
 119     {
 120         // printf(".");
 121
 122         // get face vertex coordinates
 123         center[0] = t->center.x();
 124         center[1] = t->center.y();
 125         center[2] = t->center.z();
 126
 127         MAT3_ADD_VEC(p1, t->nodes[(*current).n1], center);
 128         MAT3_ADD_VEC(p2, t->nodes[(*current).n2], center);
 129         MAT3_ADD_VEC(p3, t->nodes[(*current).n3], center);
 130
 131         // printf("point 1 = %.2f %.2f %.2f\n", p1[0], p1[1], p1[2]);
 132         // printf("point 2 = %.2f %.2f %.2f\n", p2[0], p2[1], p2[2]);
 133         // printf("point 3 = %.2f %.2f %.2f\n", p3[0], p3[1], p3[2]);
 134
 135         // calculate two edge vectors, and the face normal
 136         MAT3_SUB_VEC(v1, p2, p1);
 137         MAT3_SUB_VEC(v2, p3, p1);
 138         MAT3cross_product(n, v1, v2);
 139
 140         // calculate the plane coefficients for the plane defined by
 141         // this face.  If n is the normal vector, n = (a, b, c) and p1
 142         // is a point on the plane, p1 = (x0, y0, z0), then the
 143         // equation of the line is a(x-x0) + b(y-y0) + c(z-z0) = 0
 144         a = n[0];
 145         b = n[1];
 146         c = n[2];
 147         d = a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2];
 148         // printf("a, b, c, d = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", a, b, c, d);
 149
 150         // printf("p1(d) = %.2f\n", a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2]);
 151         // printf("p2(d) = %.2f\n", a * p2[0] + b * p2[1] + c * p2[2]);
 152         // printf("p3(d) = %.2f\n", a * p3[0] + b * p3[1] + c * p3[2]);
 153
 154         // calculate the line coefficients for the specified line
 155         x0 = end0.x();  x1 = end1.x();
 156         y0 = end0.y();  y1 = end1.y();
 157         z0 = end0.z();  z1 = end1.z();
 158
 159         if ( fabs(x1 - x0) > FG_EPSILON ) {
 160             a1 = 1.0 / (x1 - x0);
 161         } else {
 162             // we got a big divide by zero problem here
 163             a1 = 0.0;
 164         }
 165         b1 = y1 - y0;
 166         c1 = z1 - z0;
 167
 168         // intersect the specified line with this plane
 169         t1 = b * b1 * a1;
 170         t2 = c * c1 * a1;
 171
 172         // printf("a = %.2f  t1 = %.2f  t2 = %.2f\n", a, t1, t2);
 173
 174         if ( fabs(a + t1 + t2) > FG_EPSILON ) {
 175             x = (t1*x0 - b*y0 + t2*x0 - c*z0 + d) / (a + t1 + t2);
 176             t3 = a1 * (x - x0);
 177             y = b1 * t3 + y0;
 178             z = c1 * t3 + z0;
 179             // printf("result(d) = %.2f\n", a * x + b * y + c * z);
 180         } else {
 181             // no intersection point
 182             continue;
 183         }
 184
 185         if ( side_flag ) {
 186             // check to see if end0 and end1 are on opposite sides of
 187             // plane
 188             if ( (x - x0) > FG_EPSILON ) {
 189                 t1 = x;
 190                 t2 = x0;
 191                 t3 = x1;
 192             } else if ( (y - y0) > FG_EPSILON ) {
 193                 t1 = y;
 194                 t2 = y0;
 195                 t3 = y1;
 196             } else if ( (z - z0) > FG_EPSILON ) {
 197                 t1 = z;
 198                 t2 = z0;
 199                 t3 = z1;
 200             } else {
 201                 // everything is too close together to tell the difference
 202                 // so the current intersection point should work as good
 203                 // as any
 204                 result = Point3D(x, y, z);
 205                 return(1);
 206             }
 207             side1 = FG_SIGN (t1 - t2);
 208             side2 = FG_SIGN (t1 - t3);
 209             if ( side1 == side2 ) {
 210                 // same side, punt
 211                 continue;
 212             }
 213         }
 214
 215         // check to see if intersection point is in the bounding
 216         // cube of the face
 217 #ifdef XTRA_DEBUG_STUFF
 218         xmin = fg_min3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 219         xmax = fg_max3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 220         ymin = fg_min3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 221         ymax = fg_max3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 222         zmin = fg_min3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 223         zmax = fg_max3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 224         printf("bounding cube = %.2f,%.2f,%.2f  %.2f,%.2f,%.2f\n",
 225                xmin, ymin, zmin, xmax, ymax, zmax);
 226 #endif
 227         // punt if outside bouding cube
 228         if ( x < (xmin = fg_min3 (p1[0], p2[0], p3[0])) ) {
 229             continue;
 230         } else if ( x > (xmax = fg_max3 (p1[0], p2[0], p3[0])) ) {
 231             continue;
 232         } else if ( y < (ymin = fg_min3 (p1[1], p2[1], p3[1])) ) {
 233             continue;
 234         } else if ( y > (ymax = fg_max3 (p1[1], p2[1], p3[1])) ) {
 235             continue;
 236         } else if ( z < (zmin = fg_min3 (p1[2], p2[2], p3[2])) ) {
 237             continue;
 238         } else if ( z > (zmax = fg_max3 (p1[2], p2[2], p3[2])) ) {
 239             continue;
 240         }
 241
 242         // (finally) check to see if the intersection point is
 243         // actually inside this face
 244
 245         //first, drop the smallest dimension so we only have to work
 246         //in 2d.
 247         dx = xmax - xmin;
 248         dy = ymax - ymin;
 249         dz = zmax - zmin;
 250         min_dim = fg_min3 (dx, dy, dz);
 251         if ( fabs(min_dim - dx) <= FG_EPSILON ) {
 252             // x is the smallest dimension
 253             x1 = p1[1];
 254             y1 = p1[2];
 255             x2 = p2[1];
 256             y2 = p2[2];
 257             x3 = p3[1];
 258             y3 = p3[2];
 259             rx = y;
 260             ry = z;
 261         } else if ( fabs(min_dim - dy) <= FG_EPSILON ) {
 262             // y is the smallest dimension
 263             x1 = p1[0];
 264             y1 = p1[2];
 265             x2 = p2[0];
 266             y2 = p2[2];
 267             x3 = p3[0];
 268             y3 = p3[2];
 269             rx = x;
 270             ry = z;
 271         } else if ( fabs(min_dim - dz) <= FG_EPSILON ) {
 272             // z is the smallest dimension
 273             x1 = p1[0];
 274             y1 = p1[1];
 275             x2 = p2[0];
 276             y2 = p2[1];
 277             x3 = p3[0];
 278             y3 = p3[1];
 279             rx = x;
 280             ry = y;
 281         } else {
 282             // all dimensions are really small so lets call it close
 283             // enough and return a successful match
 284             result = Point3D(x, y, z);
 285             return(1);
 286         }
 287
 288         // check if intersection point is on the same side of p1 <-> p2 as p3
 289         t1 = (y1 - y2) / (x1 - x2);
 290         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x3) - x2) + y2 - (y3));
 291         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x2) + y2 - (ry));
 292         if ( side1 != side2 ) {
 293             // printf("failed side 1 check\n");
 294             continue;
 295         }
 296
 297         // check if intersection point is on correct side of p2 <-> p3 as p1
 298         t1 = (y2 - y3) / (x2 - x3);
 299         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x1) - x3) + y3 - (y1));
 300         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x3) + y3 - (ry));
 301         if ( side1 != side2 ) {
 302             // printf("failed side 2 check\n");
 303             continue;
 304         }
 305
 306         // check if intersection point is on correct side of p1 <-> p3 as p2
 307         t1 = (y1 - y3) / (x1 - x3);
 308         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x2) - x3) + y3 - (y2));
 309         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x3) + y3 - (ry));
 310         if ( side1 != side2 ) {
 311             // printf("failed side 3  check\n");
 312             continue;
 313         }
 314
 315         // printf( "intersection point = %.2f %.2f %.2f\n", x, y, z);
 316         result = Point3D(x, y, z);
 317         return(1);
 318     }
 319
 320     // printf("\n");
 321
 322     return(0);
 323 }
 324
 325 // $Log$
 326 // Revision 1.7  1999/02/26 22:09:56  curt
 327 // Added initial support for native SGI compilers.
 328 //
 329 // Revision 1.6  1998/10/18 01:17:20  curt
 330 // Point3D tweaks.
 331 //
 332 // Revision 1.5  1998/10/16 00:54:37  curt
 333 // Converted to Point3D class.
 334 //
 335 // Revision 1.4  1998/09/15 01:35:03  curt
 336 // cleaned up my fragment.num_faces hack :-) to use the STL (no need in
 337 // duplicating work.)
 338 // Tweaked fgTileMgrRender() do not calc tile matrix unless necessary.
 339 // removed some unneeded stuff from fgTileMgrCurElev()
 340 //
 341 // Revision 1.3  1998/09/08 21:40:42  curt
 342 // Updates from Bernie Bright.
 343 //
 344 // Revision 1.2  1998/09/01 19:03:07  curt
 345 // Changes contributed by Bernie Bright <bbright@c031.aone.net.au>
 346 //  - The new classes in libmisc.tgz define a stream interface into zlib.
 347 //    I've put these in a new directory, Lib/Misc.  Feel free to rename it
 348 //    to something more appropriate.  However you'll have to change the
 349 //    include directives in all the other files.  Additionally you'll have
 350 //    add the library to Lib/Makefile.am and Simulator/Main/Makefile.am.
 351 //
 352 //    The StopWatch class in Lib/Misc requires a HAVE_GETRUSAGE autoconf
 353 //    test so I've included the required changes in config.tgz.
 354 //
 355 //    There are a fair few changes to Simulator/Objects as I've moved
 356 //    things around.  Loading tiles is quicker but thats not where the delay
 357 //    is.  Tile loading takes a few tenths of a second per file on a P200
 358 //    but it seems to be the post-processing that leads to a noticeable
 359 //    blip in framerate.  I suppose its time to start profiling to see where
 360 //    the delays are.
 361 //
 362 //    I've included a brief description of each archives contents.
 363 //
 364 // Lib/Misc/
 365 //   zfstream.cxx
 366 //   zfstream.hxx
 367 //     C++ stream interface into zlib.
 368 //     Taken from zlib-1.1.3/contrib/iostream/.
 369 //     Minor mods for STL compatibility.
 370 //     There's no copyright associated with these so I assume they're
 371 //     covered by zlib's.
 372 //
 373 //   fgstream.cxx
 374 //   fgstream.hxx
 375 //     FlightGear input stream using gz_ifstream.  Tries to open the
 376 //     given filename.  If that fails then filename is examined and a
 377 //     ".gz" suffix is removed or appended and that file is opened.
 378 //
 379 //   stopwatch.hxx
 380 //     A simple timer for benchmarking.  Not used in production code.
 381 //     Taken from the Blitz++ project.  Covered by GPL.
 382 //
 383 //   strutils.cxx
 384 //   strutils.hxx
 385 //     Some simple string manipulation routines.
 386 //
 387 // Simulator/Airports/
 388 //   Load airports database using fgstream.
 389 //   Changed fgAIRPORTS to use set<> instead of map<>.
 390 //   Added bool fgAIRPORTS::search() as a neater way doing the lookup.
 391 //   Returns true if found.
 392 //
 393 // Simulator/Astro/
 394 //   Modified fgStarsInit() to load stars database using fgstream.
 395 //
 396 // Simulator/Objects/
 397 //   Modified fgObjLoad() to use fgstream.
 398 //   Modified fgMATERIAL_MGR::load_lib() to use fgstream.
 399 //   Many changes to fgMATERIAL.
 400 //   Some changes to fgFRAGMENT but I forget what!
 401 //
 402 // Revision 1.1  1998/08/25 16:51:23  curt
 403 // Moved from ../Scenery
 404 //
 405 //
 406