Tri2obj/mat3.h

   1 /* Copyright 1988, Brown Computer Graphics Group.  All Rights Reserved. */
   2
   3 /* -------------------------------------------------------------------------
   4                        Public MAT3 include file
   5    ------------------------------------------------------------------------- */
   6
   7 #ifndef MAT3_HAS_BEEN_INCLUDED
   8 #define MAT3_HAS_BEEN_INCLUDED
   9
  10 /* -----------------------------  Constants  ------------------------------ */
  11
  12 /*
  13  * Make sure the math library .h file is included, in case it wasn't.
  14  */
  15
  16 #ifndef HUGE
  17 #include <math.h>
  18 #endif
  19 #include <stdio.h>
  20
  21
  22 #define MAT3_DET0       -1                      /* Indicates singular mat */
  23 #define MAT3_EPSILON    1e-12                   /* Close enough to zero   */
  24 #define MAT3_PI         3.141592653589793       /* Pi                     */
  25
  26 /* ------------------------------  Types  --------------------------------- */
  27
  28 typedef double MAT3mat[4][4];           /* 4x4 matrix                    */
  29 typedef double MAT3vec[3];              /* Vector                        */
  30 typedef double MAT3hvec[4];             /* Vector with homogeneous coord */
  31
  32 /* ------------------------------  Macros  -------------------------------- */
  33
  34 /* Tests if a number is within EPSILON of zero */
  35 #define MAT3_IS_ZERO(N)         ((N) < MAT3_EPSILON && (N) > -MAT3_EPSILON)
  36
  37 /* Sets a vector to the three given values */
  38 #define MAT3_SET_VEC(V,X,Y,Z)   ((V)[0]=(X), (V)[1]=(Y), (V)[2]=(Z))
  39
  40 /* Tests a vector for all components close to zero */
  41 #define MAT3_IS_ZERO_VEC(V)     (MAT3_IS_ZERO((V)[0]) && \
  42                                  MAT3_IS_ZERO((V)[1]) && \
  43                                  MAT3_IS_ZERO((V)[2]))
  44
  45 /* Dot product of two vectors */
  46 #define MAT3_DOT_PRODUCT(V1,V2) \
  47                         ((V1)[0]*(V2)[0] + (V1)[1]*(V2)[1] + (V1)[2]*(V2)[2])
  48
  49 /* Copy one vector to other */
  50 #define MAT3_COPY_VEC(TO,FROM)  ((TO)[0] = (FROM)[0], \
  51                                  (TO)[1] = (FROM)[1], \
  52                                  (TO)[2] = (FROM)[2])
  53
  54 /* Normalize vector to unit length, using TEMP as temporary variable.
  55  * TEMP will be zero if vector has zero length */
  56 #define MAT3_NORMALIZE_VEC(V,TEMP) \
  57         if ((TEMP = sqrt(MAT3_DOT_PRODUCT(V,V))) > MAT3_EPSILON) { \
  58            TEMP = 1.0 / TEMP; \
  59            MAT3_SCALE_VEC(V,V,TEMP); \
  60         } else TEMP = 0.0
  61
  62 /* Scale vector by given factor, storing result vector in RESULT_V */
  63 #define MAT3_SCALE_VEC(RESULT_V,V,SCALE) \
  64         MAT3_SET_VEC(RESULT_V, (V)[0]*(SCALE), (V)[1]*(SCALE), (V)[2]*(SCALE))
  65
  66 /* Adds vectors V1 and V2, storing result in RESULT_V */
  67 #define MAT3_ADD_VEC(RESULT_V,V1,V2) \
  68         MAT3_SET_VEC(RESULT_V, (V1)[0]+(V2)[0], (V1)[1]+(V2)[1], \
  69                                (V1)[2]+(V2)[2])
  70
  71 /* Subtracts vector V2 from V1, storing result in RESULT_V */
  72 #define MAT3_SUB_VEC(RESULT_V,V1,V2) \
  73         MAT3_SET_VEC(RESULT_V, (V1)[0]-(V2)[0], (V1)[1]-(V2)[1], \
  74                                (V1)[2]-(V2)[2])
  75
  76 /* Multiplies vectors V1 and V2, storing result in RESULT_V */
  77 #define MAT3_MULT_VEC(RESULT_V,V1,V2) \
  78         MAT3_SET_VEC(RESULT_V, (V1)[0]*(V2)[0], (V1)[1]*(V2)[1], \
  79                                (V1)[2]*(V2)[2])
  80
  81 /* Sets RESULT_V to the linear combination of V1 and V2, scaled by
  82  * SCALE1 and SCALE2, respectively */
  83 #define MAT3_LINEAR_COMB(RESULT_V,SCALE1,V1,SCALE2,V2) \
  84         MAT3_SET_VEC(RESULT_V,  (SCALE1)*(V1)[0] + (SCALE2)*(V2)[0], \
  85                                 (SCALE1)*(V1)[1] + (SCALE2)*(V2)[1], \
  86                                 (SCALE1)*(V1)[2] + (SCALE2)*(V2)[2])
  87
  88 /* Several of the vector macros are useful for homogeneous-coord vectors */
  89 #define MAT3_SET_HVEC(V,X,Y,Z,W) ((V)[0]=(X), (V)[1]=(Y), \
  90                                   (V)[2]=(Z), (V)[3]=(W))
  91
  92 #define MAT3_COPY_HVEC(TO,FROM) ((TO)[0] = (FROM)[0], \
  93                                  (TO)[1] = (FROM)[1], \
  94                                  (TO)[2] = (FROM)[2], \
  95                                  (TO)[3] = (FROM)[3])
  96
  97 #define MAT3_SCALE_HVEC(RESULT_V,V,SCALE) \
  98         MAT3_SET_HVEC(RESULT_V, (V)[0]*(SCALE), (V)[1]*(SCALE), \
  99                                 (V)[2]*(SCALE), (V)[3]*(SCALE))
 100
 101 #define MAT3_ADD_HVEC(RESULT_V,V1,V2) \
 102         MAT3_SET_HVEC(RESULT_V, (V1)[0]+(V2)[0], (V1)[1]+(V2)[1], \
 103                                 (V1)[2]+(V2)[2], (V1)[3]+(V2)[3])
 104
 105 #define MAT3_SUB_HVEC(RESULT_V,V1,V2) \
 106         MAT3_SET_HVEC(RESULT_V, (V1)[0]-(V2)[0], (V1)[1]-(V2)[1], \
 107                                 (V1)[2]-(V2)[2], (V1)[3]-(V2)[3])
 108
 109 #define MAT3_MULT_HVEC(RESULT_V,V1,V2) \
 110         MAT3_SET_HVEC(RESULT_V, (V1)[0]*(V2)[0], (V1)[1]*(V2)[1], \
 111                                 (V1)[2]*(V2)[2], (V1)[3]*(V2)[3])
 112
 113 /* ------------------------------  Entries  ------------------------------- */
 114
 115
 116 /* In MAT3geom.c */
 117 void            MAT3direction_matrix (MAT3mat result_mat, MAT3mat mat);
 118 int             MAT3normal_matrix (MAT3mat result_mat, MAT3mat mat);
 119 void            MAT3rotate (MAT3mat result_mat, MAT3vec axis, double angle_in_radians);
 120 void            MAT3translate (MAT3mat result_mat, MAT3vec trans);
 121 void            MAT3scale (MAT3mat result_mat, MAT3vec scale);
 122 void            MAT3shear(MAT3mat result_mat, double xshear, double yshear);
 123
 124 /* In MAT3mat.c */
 125 void            MAT3identity(MAT3mat);
 126 void            MAT3zero(MAT3mat);
 127 void            MAT3copy (MAT3mat to, MAT3mat from);
 128 void            MAT3mult (MAT3mat result, MAT3mat, MAT3mat);
 129 void            MAT3transpose (MAT3mat result, MAT3mat);
 130 int                     MAT3invert (MAT3mat result, MAT3mat);
 131 void            MAT3print (MAT3mat, FILE *fp);
 132 void            MAT3print_formatted (MAT3mat, FILE *fp,
 133                                      char *title, char *head, char *format, char *tail);
 134 extern int              MAT3equal( void );
 135 extern double           MAT3trace( void );
 136 extern int              MAT3power( void );
 137 extern int              MAT3column_reduce( void );
 138 extern int              MAT3kernel_basis( void );
 139
 140 /* In MAT3vec.c */
 141 void            MAT3mult_vec(MAT3vec result_vec, MAT3vec vec, MAT3mat mat);
 142 int             MAT3mult_hvec (MAT3hvec result_vec, MAT3hvec vec, MAT3mat mat, int normalize);
 143 void            MAT3cross_product(MAT3vec result,MAT3vec,MAT3vec);
 144 void            MAT3perp_vec(MAT3vec result_vec, MAT3vec vec, int is_unit);
 145
 146 #endif /* MAT3_HAS_BEEN_INCLUDED */
 147