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