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 // Constructor
  41 fgFRAGMENT::fgFRAGMENT ( void ) {
  42 }
  43
  44
  45 // Add a face to the face list
  46 void fgFRAGMENT::add_face(int n1, int n2, int n3) {
  47     fgFACE face;
  48
  49     face.n1 = n1;
  50     face.n2 = n2;
  51     face.n3 = n3;
  52
  53     faces.push_back(face);
  54 }
  55
  56
  57 /*
  58 // return the sign of a value
  59 static int fg_sign( double x ) {
  60     if ( x >= 0 ) {
  61         return(1);
  62     } else {
  63         return(-1);
  64     }
  65 }
  66
  67
  68 // return the minimum of the three values
  69 static double fg_min( double a, double b, double c ) {
  70     double result;
  71     result = a;
  72     if (result > b) result = b;
  73     if (result > c) result = c;
  74
  75     return(result);
  76 }
  77
  78
  79 // return the maximum of the three values
  80 static double fg_max( double a, double b, double c ) {
  81     double result;
  82     result = a;
  83     if (result < b) result = b;
  84     if (result < c) result = c;
  85
  86     return(result);
  87 }
  88 */
  89
  90
  91 // return the minimum of the three values
  92 static double fg_min3 (double a, double b, double c)
  93 {
  94     return (a > b ? FG_MIN (b, c) : FG_MIN (a, c));
  95 }
  96
  97
  98 // return the maximum of the three values
  99 static double fg_max3 (double a, double b, double c)
 100 {
 101   return (a < b ? FG_MAX (b, c) : FG_MAX (a, c));
 102 }
 103
 104
 105 // test if line intesects with this fragment.  p0 and p1 are the two
 106 // line end points of the line.  If side_flag is true, check to see
 107 // that end points are on opposite sides of face.  Returns 1 if it
 108 // does, 0 otherwise.  If it intesects, result is the point of
 109 // intersection
 110
 111 int fgFRAGMENT::intersect( fgPoint3d *end0, fgPoint3d *end1, int side_flag,
 112                            fgPoint3d *result)
 113 {
 114     fgTILE *t;
 115     fgFACE face;
 116     MAT3vec v1, v2, n, center;
 117     double p1[3], p2[3], p3[3];
 118     double a, b, c, d;
 119     double x0, y0, z0, x1, y1, z1, a1, b1, c1;
 120     double t1, t2, t3;
 121     double xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax;
 122     double dx, dy, dz, min_dim, x2, y2, x3, y3, rx, ry;
 123     int side1, side2;
 124     list < fgFACE > :: iterator current;
 125     list < fgFACE > :: iterator last;
 126
 127     // find the associated tile
 128     t = (fgTILE *)tile_ptr;
 129
 130     // printf("Intersecting\n");
 131
 132     // traverse the face list for this fragment
 133     current = faces.begin();
 134     last = faces.end();
 135     while ( current != last ) {
 136         face = *current;
 137         current++;
 138
 139         // printf(".");
 140
 141         // get face vertex coordinates
 142         center[0] = t->center.x;
 143         center[1] = t->center.y;
 144         center[2] = t->center.z;
 145
 146         MAT3_ADD_VEC(p1, t->nodes[face.n1], center);
 147         MAT3_ADD_VEC(p2, t->nodes[face.n2], center);
 148         MAT3_ADD_VEC(p3, t->nodes[face.n3], center);
 149
 150         // printf("point 1 = %.2f %.2f %.2f\n", p1[0], p1[1], p1[2]);
 151         // printf("point 2 = %.2f %.2f %.2f\n", p2[0], p2[1], p2[2]);
 152         // printf("point 3 = %.2f %.2f %.2f\n", p3[0], p3[1], p3[2]);
 153
 154         // calculate two edge vectors, and the face normal
 155         MAT3_SUB_VEC(v1, p2, p1);
 156         MAT3_SUB_VEC(v2, p3, p1);
 157         MAT3cross_product(n, v1, v2);
 158
 159         // calculate the plane coefficients for the plane defined by
 160         // this face.  If n is the normal vector, n = (a, b, c) and p1
 161         // is a point on the plane, p1 = (x0, y0, z0), then the
 162         // equation of the line is a(x-x0) + b(y-y0) + c(z-z0) = 0
 163         a = n[0];
 164         b = n[1];
 165         c = n[2];
 166         d = a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2];
 167         // printf("a, b, c, d = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", a, b, c, d);
 168
 169         // printf("p1(d) = %.2f\n", a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2]);
 170         // printf("p2(d) = %.2f\n", a * p2[0] + b * p2[1] + c * p2[2]);
 171         // printf("p3(d) = %.2f\n", a * p3[0] + b * p3[1] + c * p3[2]);
 172
 173         // calculate the line coefficients for the specified line
 174         x0 = end0->x;  x1 = end1->x;
 175         y0 = end0->y;  y1 = end1->y;
 176         z0 = end0->z;  z1 = end1->z;
 177
 178         if ( fabs(x1 - x0) > FG_EPSILON ) {
 179             a1 = 1.0 / (x1 - x0);
 180         } else {
 181             // we got a big divide by zero problem here
 182             a1 = 0.0;
 183         }
 184         b1 = y1 - y0;
 185         c1 = z1 - z0;
 186
 187         // intersect the specified line with this plane
 188         t1 = b * b1 * a1;
 189         t2 = c * c1 * a1;
 190
 191         // printf("a = %.2f  t1 = %.2f  t2 = %.2f\n", a, t1, t2);
 192
 193         if ( fabs(a + t1 + t2) > FG_EPSILON ) {
 194             result->x = (t1*x0 - b*y0 + t2*x0 - c*z0 + d) / (a + t1 + t2);
 195             t3 = a1 * (result->x - x0);
 196             result->y = b1 * t3 + y0;
 197             result->z = c1 * t3 + z0;
 198             // printf("result(d) = %.2f\n",
 199             //        a * result->x + b * result->y + c * result->z);
 200         } else {
 201             // no intersection point
 202             continue;
 203         }
 204
 205         if ( side_flag ) {
 206             // check to see if end0 and end1 are on opposite sides of
 207             // plane
 208             if ( (result->x - x0) > FG_EPSILON ) {
 209                 t1 = result->x; t2 = x0; t3 = x1;
 210             } else if ( (result->y - y0) > FG_EPSILON ) {
 211                 t1 = result->y; t2 = y0; t3 = y1;
 212             } else if ( (result->z - z0) > FG_EPSILON ) {
 213                 t1 = result->z; t2 = z0; t3 = z1;
 214             } else {
 215                 // everything is too close together to tell the difference
 216                 // so the current intersection point should work as good
 217                 // as any
 218                 return(1);
 219             }
 220             side1 = FG_SIGN (t1 - t2);
 221             side2 = FG_SIGN (t1 - t3);
 222             if ( side1 == side2 ) {
 223                 // same side, punt
 224                 continue;
 225             }
 226         }
 227
 228         // check to see if intersection point is in the bounding
 229         // cube of the face
 230         xmin = fg_min3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 231         xmax = fg_max3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 232         ymin = fg_min3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 233         ymax = fg_max3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 234         zmin = fg_min3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 235         zmax = fg_max3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 236         // printf("bounding cube = %.2f,%.2f,%.2f  %.2f,%.2f,%.2f\n",
 237         //        xmin, ymin, zmin, xmax, ymax, zmax);
 238         // punt if outside bouding cube
 239         if ( result->x < xmin ) {
 240             continue;
 241         } else if ( result->x > xmax ) {
 242             continue;
 243         } else if ( result->y < ymin ) {
 244             continue;
 245         } else if ( result->y > ymax ) {
 246             continue;
 247         } else if ( result->z < zmin ) {
 248             continue;
 249         } else if ( result->z > zmax ) {
 250             continue;
 251         }
 252
 253         // (finally) check to see if the intersection point is
 254         // actually inside this face
 255
 256         //first, drop the smallest dimension so we only have to work
 257         //in 2d.
 258         dx = xmax - xmin;
 259         dy = ymax - ymin;
 260         dz = zmax - zmin;
 261         min_dim = fg_min3 (dx, dy, dz);
 262         if ( fabs(min_dim - dx) <= FG_EPSILON ) {
 263             // x is the smallest dimension
 264             x1 = p1[1]; y1 = p1[2];
 265             x2 = p2[1]; y2 = p2[2];
 266             x3 = p3[1]; y3 = p3[2];
 267             rx = result->y; ry = result->z;
 268         } else if ( fabs(min_dim - dy) <= FG_EPSILON ) {
 269             // y is the smallest dimension
 270             x1 = p1[0]; y1 = p1[2];
 271             x2 = p2[0]; y2 = p2[2];
 272             x3 = p3[0]; y3 = p3[2];
 273             rx = result->x; ry = result->z;
 274         } else if ( fabs(min_dim - dz) <= FG_EPSILON ) {
 275             // z is the smallest dimension
 276             x1 = p1[0]; y1 = p1[1];
 277             x2 = p2[0]; y2 = p2[1];
 278             x3 = p3[0]; y3 = p3[1];
 279             rx = result->x; ry = result->y;
 280         } else {
 281             // all dimensions are really small so lets call it close
 282             // enough and return a successful match
 283             return(1);
 284         }
 285
 286         // check if intersection point is on the same side of p1 <-> p2 as p3
 287         side1 = FG_SIGN ((y1 - y2) * ((x3) - x2) / (x1 - x2) + y2 - (y3));
 288         side2 = FG_SIGN ((y1 - y2) * ((rx) - x2) / (x1 - x2) + y2 - (ry));
 289         if ( side1 != side2 ) {
 290             // printf("failed side 1 check\n");
 291             continue;
 292         }
 293
 294         // check if intersection point is on correct side of p2 <-> p3 as p1
 295         side1 = FG_SIGN ((y2 - y3) * ((x1) - x3) / (x2 - x3) + y3 - (y1));
 296         side2 = FG_SIGN ((y2 - y3) * ((rx) - x3) / (x2 - x3) + y3 - (ry));
 297         if ( side1 != side2 ) {
 298             // printf("failed side 2 check\n");
 299             continue;
 300         }
 301
 302         // check if intersection point is on correct side of p1 <-> p3 as p2
 303         side1 = FG_SIGN ((y1 - y3) * ((x2) - x3) / (x1 - x3) + y3 - (y2));
 304         side2 = FG_SIGN ((y1 - y3) * ((rx) - x3) / (x1 - x3) + y3 - (ry));
 305         if ( side1 != side2 ) {
 306             // printf("failed side 3  check\n");
 307             continue;
 308         }
 309
 310         // printf( "intersection point = %.2f %.2f %.2f\n",
 311         //         result->x, result->y, result->z);
 312         return(1);
 313     }
 314
 315     // printf("\n");
 316
 317     return(0);
 318 }
 319
 320
 321 // Destructor
 322 fgFRAGMENT::~fgFRAGMENT ( void ) {
 323     // Step through the face list deleting the items until the list is
 324     // empty
 325
 326     // printf("destructing a fragment with %d faces\n", faces.size());
 327
 328     while ( faces.size() ) {
 329         //  printf("emptying face list\n");
 330         faces.pop_front();
 331     }
 332 }
 333
 334
 335 // Constructor
 336 fgTILE::fgTILE ( void ) {
 337     nodes = new double[MAX_NODES][3];
 338 }
 339
 340
 341 // Destructor
 342 fgTILE::~fgTILE ( void ) {
 343     free(nodes);
 344 }
 345
 346
 347 // $Log$
 348 // Revision 1.3  1998/07/16 17:34:24  curt
 349 // Ground collision detection optimizations contributed by Norman Vine.
 350 //
 351 // Revision 1.2  1998/07/12 03:18:28  curt
 352 // Added ground collision detection.  This involved:
 353 // - saving the entire vertex list for each tile with the tile records.
 354 // - saving the face list for each fragment with the fragment records.
 355 // - code to intersect the current vertical line with the proper face in
 356 //   an efficient manner as possible.
 357 // Fixed a bug where the tiles weren't being shifted to "near" (0,0,0)
 358 //
 359 // Revision 1.1  1998/05/23 14:09:21  curt
 360 // Added tile.cxx and tile.hxx.
 361 // Working on rewriting the tile management system so a tile is just a list
 362 // fragments, and the fragment record contains the display list for that fragment.
 363 //