Scenery/tile.cxx

   1 // tile.cxx -- routines to handle a scenery tile
   2 //
   3 // Written by Curtis Olson, started May 1998.
   4 //
   5 // Copyright (C) 1998  Curtis L. Olson  - curt@infoplane.com
   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
  29 #include "tile.hxx"
  30
  31
  32 // return the sign of a value
  33 #define FG_SIGN( x )  ((x) < 0 ? -1 : 1)
  34
  35 // return min or max of two values
  36 #define FG_MIN(A,B)     ((A) < (B) ? (A) :  (B))
  37 #define FG_MAX(A,B)     ((A) > (B) ? (A) :  (B))
  38
  39
  40 fgFACE :: fgFACE () :
  41     n1(0), n2(0), n3(0)
  42 {
  43 }
  44
  45 fgFACE :: ~fgFACE()
  46 {
  47 }
  48
  49 fgFACE :: fgFACE( const fgFACE & image ) :
  50     n1( image.n1), n2( image.n2), n3( image.n3)
  51 {
  52 }
  53
  54 bool fgFACE :: operator < (const fgFACE & rhs )
  55 {
  56     return ( n1 < rhs.n1 ? true : false);
  57 }
  58
  59 bool fgFACE :: operator == (const fgFACE & rhs )
  60 {
  61     return ((n1 == rhs.n1) && (n2 == rhs.n2) && ( n3 == rhs.n3));
  62 }
  63
  64
  65 // Constructor
  66 fgFRAGMENT::fgFRAGMENT ( void ) {
  67 }
  68
  69
  70 // Copy constructor
  71 fgFRAGMENT ::   fgFRAGMENT ( const fgFRAGMENT & rhs ) :
  72     center         ( rhs.center          ),
  73     bounding_radius( rhs.bounding_radius ),
  74     material_ptr   ( rhs.material_ptr    ),
  75     tile_ptr       ( rhs.tile_ptr        ),
  76     display_list   ( rhs.display_list    ),
  77     faces          ( rhs.faces           ),
  78     num_faces      ( rhs.num_faces       )
  79 {
  80 }
  81
  82 fgFRAGMENT & fgFRAGMENT :: operator = ( const fgFRAGMENT & rhs )
  83 {
  84     if(!(this == &rhs )) {
  85         center          = rhs.center;
  86         bounding_radius = rhs.bounding_radius;
  87         material_ptr    = rhs.material_ptr;
  88         tile_ptr        = rhs.tile_ptr;
  89         // display_list    = rhs.display_list;
  90         faces           = rhs.faces;
  91     }
  92     return *this;
  93 }
  94
  95
  96 // Add a face to the face list
  97 void fgFRAGMENT::add_face(int n1, int n2, int n3) {
  98     fgFACE face;
  99
 100     face.n1 = n1;
 101     face.n2 = n2;
 102     face.n3 = n3;
 103
 104     faces.push_back(face);
 105     num_faces++;
 106 }
 107
 108
 109 /*
 110 // return the sign of a value
 111 static int fg_sign( double x ) {
 112     if ( x >= 0 ) {
 113         return(1);
 114     } else {
 115         return(-1);
 116     }
 117 }
 118
 119
 120 // return the minimum of the three values
 121 static double fg_min( double a, double b, double c ) {
 122     double result;
 123     result = a;
 124     if (result > b) result = b;
 125     if (result > c) result = c;
 126
 127     return(result);
 128 }
 129
 130
 131 // return the maximum of the three values
 132 static double fg_max( double a, double b, double c ) {
 133     double result;
 134     result = a;
 135     if (result < b) result = b;
 136     if (result < c) result = c;
 137
 138     return(result);
 139 }
 140 */
 141
 142
 143 // return the minimum of the three values
 144 static double fg_min3 (double a, double b, double c)
 145 {
 146     return (a > b ? FG_MIN (b, c) : FG_MIN (a, c));
 147 }
 148
 149
 150 // return the maximum of the three values
 151 static double fg_max3 (double a, double b, double c)
 152 {
 153   return (a < b ? FG_MAX (b, c) : FG_MAX (a, c));
 154 }
 155
 156
 157 // test if line intesects with this fragment.  p0 and p1 are the two
 158 // line end points of the line.  If side_flag is true, check to see
 159 // that end points are on opposite sides of face.  Returns 1 if it
 160 // intersection found, 0 otherwise.  If it intesects, result is the
 161 // point of intersection
 162
 163 int fgFRAGMENT::intersect( fgPoint3d *end0, fgPoint3d *end1, int side_flag,
 164                            fgPoint3d *result)
 165 {
 166     fgTILE *t;
 167     fgFACE face;
 168     MAT3vec v1, v2, n, center;
 169     double p1[3], p2[3], p3[3];
 170     double x, y, z;  // temporary holding spot for result
 171     double a, b, c, d;
 172     double x0, y0, z0, x1, y1, z1, a1, b1, c1;
 173     double t1, t2, t3;
 174     double xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax;
 175     double dx, dy, dz, min_dim, x2, y2, x3, y3, rx, ry;
 176     int side1, side2;
 177     list < fgFACE > :: iterator current;
 178     list < fgFACE > :: iterator last;
 179
 180     // find the associated tile
 181     t = tile_ptr;
 182
 183     // printf("Intersecting\n");
 184
 185     // traverse the face list for this fragment
 186     current = faces.begin();
 187     last = faces.end();
 188     while ( current != last ) {
 189         face = *current;
 190         current++;
 191
 192         // printf(".");
 193
 194         // get face vertex coordinates
 195         center[0] = t->center.x;
 196         center[1] = t->center.y;
 197         center[2] = t->center.z;
 198
 199         MAT3_ADD_VEC(p1, t->nodes[face.n1], center);
 200         MAT3_ADD_VEC(p2, t->nodes[face.n2], center);
 201         MAT3_ADD_VEC(p3, t->nodes[face.n3], center);
 202
 203         // printf("point 1 = %.2f %.2f %.2f\n", p1[0], p1[1], p1[2]);
 204         // printf("point 2 = %.2f %.2f %.2f\n", p2[0], p2[1], p2[2]);
 205         // printf("point 3 = %.2f %.2f %.2f\n", p3[0], p3[1], p3[2]);
 206
 207         // calculate two edge vectors, and the face normal
 208         MAT3_SUB_VEC(v1, p2, p1);
 209         MAT3_SUB_VEC(v2, p3, p1);
 210         MAT3cross_product(n, v1, v2);
 211
 212         // calculate the plane coefficients for the plane defined by
 213         // this face.  If n is the normal vector, n = (a, b, c) and p1
 214         // is a point on the plane, p1 = (x0, y0, z0), then the
 215         // equation of the line is a(x-x0) + b(y-y0) + c(z-z0) = 0
 216         a = n[0];
 217         b = n[1];
 218         c = n[2];
 219         d = a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2];
 220         // printf("a, b, c, d = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", a, b, c, d);
 221
 222         // printf("p1(d) = %.2f\n", a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2]);
 223         // printf("p2(d) = %.2f\n", a * p2[0] + b * p2[1] + c * p2[2]);
 224         // printf("p3(d) = %.2f\n", a * p3[0] + b * p3[1] + c * p3[2]);
 225
 226         // calculate the line coefficients for the specified line
 227         x0 = end0->x;  x1 = end1->x;
 228         y0 = end0->y;  y1 = end1->y;
 229         z0 = end0->z;  z1 = end1->z;
 230
 231         if ( fabs(x1 - x0) > FG_EPSILON ) {
 232             a1 = 1.0 / (x1 - x0);
 233         } else {
 234             // we got a big divide by zero problem here
 235             a1 = 0.0;
 236         }
 237         b1 = y1 - y0;
 238         c1 = z1 - z0;
 239
 240         // intersect the specified line with this plane
 241         t1 = b * b1 * a1;
 242         t2 = c * c1 * a1;
 243
 244         // printf("a = %.2f  t1 = %.2f  t2 = %.2f\n", a, t1, t2);
 245
 246         if ( fabs(a + t1 + t2) > FG_EPSILON ) {
 247             x = (t1*x0 - b*y0 + t2*x0 - c*z0 + d) / (a + t1 + t2);
 248             t3 = a1 * (x - x0);
 249             y = b1 * t3 + y0;
 250             z = c1 * t3 + z0;
 251             // printf("result(d) = %.2f\n", a * x + b * y + c * z);
 252         } else {
 253             // no intersection point
 254             continue;
 255         }
 256
 257         if ( side_flag ) {
 258             // check to see if end0 and end1 are on opposite sides of
 259             // plane
 260             if ( (x - x0) > FG_EPSILON ) {
 261                 t1 = x;
 262                 t2 = x0;
 263                 t3 = x1;
 264             } else if ( (y - y0) > FG_EPSILON ) {
 265                 t1 = y;
 266                 t2 = y0;
 267                 t3 = y1;
 268             } else if ( (z - z0) > FG_EPSILON ) {
 269                 t1 = z;
 270                 t2 = z0;
 271                 t3 = z1;
 272             } else {
 273                 // everything is too close together to tell the difference
 274                 // so the current intersection point should work as good
 275                 // as any
 276                 result->x = x;
 277                 result->y = y;
 278                 result->z = z;
 279                 return(1);
 280             }
 281             side1 = FG_SIGN (t1 - t2);
 282             side2 = FG_SIGN (t1 - t3);
 283             if ( side1 == side2 ) {
 284                 // same side, punt
 285                 continue;
 286             }
 287         }
 288
 289         // check to see if intersection point is in the bounding
 290         // cube of the face
 291         xmin = fg_min3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 292         xmax = fg_max3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 293         ymin = fg_min3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 294         ymax = fg_max3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 295         zmin = fg_min3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 296         zmax = fg_max3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 297         // printf("bounding cube = %.2f,%.2f,%.2f  %.2f,%.2f,%.2f\n",
 298         //        xmin, ymin, zmin, xmax, ymax, zmax);
 299         // punt if outside bouding cube
 300         if ( x < (xmin = fg_min3 (p1[0], p2[0], p3[0])) ) {
 301             continue;
 302         } else if ( x > (xmax = fg_max3 (p1[0], p2[0], p3[0])) ) {
 303             continue;
 304         } else if ( y < (ymin = fg_min3 (p1[1], p2[1], p3[1])) ) {
 305             continue;
 306         } else if ( y > (ymax = fg_max3 (p1[1], p2[1], p3[1])) ) {
 307             continue;
 308         } else if ( z < (zmin = fg_min3 (p1[2], p2[2], p3[2])) ) {
 309             continue;
 310         } else if ( z > (zmax = fg_max3 (p1[2], p2[2], p3[2])) ) {
 311             continue;
 312         }
 313
 314         // (finally) check to see if the intersection point is
 315         // actually inside this face
 316
 317         //first, drop the smallest dimension so we only have to work
 318         //in 2d.
 319         dx = xmax - xmin;
 320         dy = ymax - ymin;
 321         dz = zmax - zmin;
 322         min_dim = fg_min3 (dx, dy, dz);
 323         if ( fabs(min_dim - dx) <= FG_EPSILON ) {
 324             // x is the smallest dimension
 325             x1 = p1[1];
 326             y1 = p1[2];
 327             x2 = p2[1];
 328             y2 = p2[2];
 329             x3 = p3[1];
 330             y3 = p3[2];
 331             rx = y;
 332             ry = z;
 333         } else if ( fabs(min_dim - dy) <= FG_EPSILON ) {
 334             // y is the smallest dimension
 335             x1 = p1[0];
 336             y1 = p1[2];
 337             x2 = p2[0];
 338             y2 = p2[2];
 339             x3 = p3[0];
 340             y3 = p3[2];
 341             rx = x;
 342             ry = z;
 343         } else if ( fabs(min_dim - dz) <= FG_EPSILON ) {
 344             // z is the smallest dimension
 345             x1 = p1[0];
 346             y1 = p1[1];
 347             x2 = p2[0];
 348             y2 = p2[1];
 349             x3 = p3[0];
 350             y3 = p3[1];
 351             rx = x;
 352             ry = y;
 353         } else {
 354             // all dimensions are really small so lets call it close
 355             // enough and return a successful match
 356             result->x = x;
 357             result->y = y;
 358             result->z = z;
 359             return(1);
 360         }
 361
 362         // check if intersection point is on the same side of p1 <-> p2 as p3
 363         t1 = (y1 - y2) / (x1 - x2);
 364         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x3) - x2) + y2 - (y3));
 365         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x2) + y2 - (ry));
 366         if ( side1 != side2 ) {
 367             // printf("failed side 1 check\n");
 368             continue;
 369         }
 370
 371         // check if intersection point is on correct side of p2 <-> p3 as p1
 372         t1 = (y2 - y3) / (x2 - x3);
 373         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x1) - x3) + y3 - (y1));
 374         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x3) + y3 - (ry));
 375         if ( side1 != side2 ) {
 376             // printf("failed side 2 check\n");
 377             continue;
 378         }
 379
 380         // check if intersection point is on correct side of p1 <-> p3 as p2
 381         t1 = (y1 - y3) / (x1 - x3);
 382         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x2) - x3) + y3 - (y2));
 383         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x3) + y3 - (ry));
 384         if ( side1 != side2 ) {
 385             // printf("failed side 3  check\n");
 386             continue;
 387         }
 388
 389         // printf( "intersection point = %.2f %.2f %.2f\n", x, y, z);
 390         result->x = x;
 391         result->y = y;
 392         result->z = z;
 393         return(1);
 394     }
 395
 396     // printf("\n");
 397
 398     return(0);
 399 }
 400
 401
 402 // Destructor
 403 fgFRAGMENT::~fgFRAGMENT ( void ) {
 404     // Step through the face list deleting the items until the list is
 405     // empty
 406
 407     // printf("destructing a fragment with %d faces\n", faces.size());
 408
 409     while ( faces.size() ) {
 410         //  printf("emptying face list\n");
 411         faces.pop_front();
 412     }
 413 }
 414
 415
 416 // equality operator
 417 bool  fgFRAGMENT :: operator == ( const fgFRAGMENT & rhs)
 418 {
 419     if(( center.x - rhs.center.x ) < FG_EPSILON) {
 420         if(( center.y - rhs.center.y) < FG_EPSILON) {
 421             if(( center.z - rhs.center.z) < FG_EPSILON) {
 422                 return true;
 423             }
 424         }
 425     }
 426     return false;
 427 }
 428
 429 // comparison operator
 430 bool  fgFRAGMENT :: operator < ( const fgFRAGMENT &rhs)
 431 {
 432     // This is completely arbitrary. It satisfies RW's STL implementation
 433
 434     return bounding_radius < rhs.bounding_radius;
 435 }
 436
 437
 438 // Constructor
 439 fgTILE::fgTILE ( void ) {
 440     nodes = new double[MAX_NODES][3];
 441 }
 442
 443
 444 // Destructor
 445 fgTILE::~fgTILE ( void ) {
 446     free(nodes);
 447 }
 448
 449
 450 // $Log$
 451 // Revision 1.8  1998/08/22 14:49:58  curt
 452 // Attempting to iron out seg faults and crashes.
 453 // Did some shuffling to fix a initialization order problem between view
 454 // position, scenery elevation.
 455 //
 456 // Revision 1.7  1998/08/20 15:12:05  curt
 457 // Used a forward declaration of classes fgTILE and fgMATERIAL to eliminate
 458 // the need for "void" pointers and casts.
 459 // Quick hack to count the number of scenery polygons that are being drawn.
 460 //
 461 // Revision 1.6  1998/08/12 21:13:05  curt
 462 // material.cxx: don't load textures if they are disabled
 463 // obj.cxx: optimizations from Norman Vine
 464 // tile.cxx: minor tweaks
 465 // tile.hxx: addition of num_faces
 466 // tilemgr.cxx: minor tweaks
 467 //
 468 // Revision 1.5  1998/07/24 21:42:08  curt
 469 // material.cxx: whups, double method declaration with no definition.
 470 // obj.cxx: tweaks to avoid errors in SGI's CC.
 471 // tile.cxx: optimizations by Norman Vine.
 472 // tilemgr.cxx: optimizations by Norman Vine.
 473 //
 474 // Revision 1.4  1998/07/22 21:41:42  curt
 475 // Add basic fgFACE methods contributed by Charlie Hotchkiss.
 476 // intersect optimization from Norman Vine.
 477 //
 478 // Revision 1.3  1998/07/16 17:34:24  curt
 479 // Ground collision detection optimizations contributed by Norman Vine.
 480 //
 481 // Revision 1.2  1998/07/12 03:18:28  curt
 482 // Added ground collision detection.  This involved:
 483 // - saving the entire vertex list for each tile with the tile records.
 484 // - saving the face list for each fragment with the fragment records.
 485 // - code to intersect the current vertical line with the proper face in
 486 //   an efficient manner as possible.
 487 // Fixed a bug where the tiles weren't being shifted to "near" (0,0,0)
 488 //
 489 // Revision 1.1  1998/05/23 14:09:21  curt
 490 // Added tile.cxx and tile.hxx.
 491 // Working on rewriting the tile management system so a tile is just a list
 492 // fragments, and the fragment record contains the display list for that fragment.
 493 //