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