simgear/math/vector.cxx

   1 // vector.cxx -- additional vector routines
   2 //
   3 // Written by Curtis Olson, started December 1997.
   4 //
   5 // Copyright (C) 1997  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
  23
  24 #include <math.h>
  25 #include <stdio.h>
  26
  27 // #include <Include/fg_types.h>
  28
  29 #include "vector.hxx"
  30
  31 #include "mat3.h"
  32
  33
  34 // Map a vector onto the plane specified by normal
  35 void map_vec_onto_cur_surface_plane(MAT3vec normal, MAT3vec v0, MAT3vec vec,
  36                                     MAT3vec result)
  37 {
  38     MAT3vec u1, v, tmp;
  39
  40     // calculate a vector "u1" representing the shortest distance from
  41     // the plane specified by normal and v0 to a point specified by
  42     // "vec".  "u1" represents both the direction and magnitude of
  43     // this desired distance.
  44
  45     // u1 = ( (normal <dot> vec) / (normal <dot> normal) ) * normal
  46
  47     MAT3_SCALE_VEC( u1,
  48                     normal,
  49                     ( MAT3_DOT_PRODUCT(normal, vec) /
  50                       MAT3_DOT_PRODUCT(normal, normal)
  51                       )
  52                     );
  53
  54     // printf("  vec = %.2f, %.2f, %.2f\n", vec[0], vec[1], vec[2]);
  55     // printf("  v0 = %.2f, %.2f, %.2f\n", v0[0], v0[1], v0[2]);
  56     // printf("  u1 = %.2f, %.2f, %.2f\n", u1[0], u1[1], u1[2]);
  57
  58     // calculate the vector "v" which is the vector "vec" mapped onto
  59     // the plane specified by "normal" and "v0".
  60
  61     // v = v0 + vec - u1
  62
  63     MAT3_ADD_VEC(tmp, v0, vec);
  64     MAT3_SUB_VEC(v, tmp, u1);
  65     // printf("  v = %.2f, %.2f, %.2f\n", v[0], v[1], v[2]);
  66
  67     // Calculate the vector "result" which is "v" - "v0" which is a
  68     // directional vector pointing from v0 towards v
  69
  70     // result = v - v0
  71
  72     MAT3_SUB_VEC(result, v, v0);
  73     // printf("  result = %.2f, %.2f, %.2f\n",
  74     // result[0], result[1], result[2]);
  75 }
  76
  77
  78 // Given a point p, and a line through p0 with direction vector d,
  79 // find the shortest distance from the point to the line
  80 double fgPointLine(MAT3vec p, MAT3vec p0, MAT3vec d) {
  81     MAT3vec u, u1, v;
  82     double ud, dd, tmp;
  83
  84     // u = p - p0
  85     MAT3_SUB_VEC(u, p, p0);
  86
  87     // calculate the projection, u1, of u along d.
  88     // u1 = ( dot_prod(u, d) / dot_prod(d, d) ) * d;
  89     ud = MAT3_DOT_PRODUCT(u, d);
  90     dd = MAT3_DOT_PRODUCT(d, d);
  91     tmp = ud / dd;
  92
  93     MAT3_SCALE_VEC(u1, d, tmp);;
  94
  95     // v = u - u1 = vector from closest point on line, p1, to the
  96     // original point, p.
  97     MAT3_SUB_VEC(v, u, u1);
  98
  99     return sqrt(MAT3_DOT_PRODUCT(v, v));
 100 }
 101
 102
 103 // Given a point p, and a line through p0 with direction vector d,
 104 // find the shortest distance (squared) from the point to the line
 105 double fgPointLineSquared(MAT3vec p, MAT3vec p0, MAT3vec d) {
 106     MAT3vec u, u1, v;
 107     double ud, dd, tmp;
 108
 109     // u = p - p0
 110     MAT3_SUB_VEC(u, p, p0);
 111
 112     // calculate the projection, u1, of u along d.
 113     // u1 = ( dot_prod(u, d) / dot_prod(d, d) ) * d;
 114     ud = MAT3_DOT_PRODUCT(u, d);
 115     dd = MAT3_DOT_PRODUCT(d, d);
 116     tmp = ud / dd;
 117
 118     MAT3_SCALE_VEC(u1, d, tmp);;
 119
 120     // v = u - u1 = vector from closest point on line, p1, to the
 121     // original point, p.
 122     MAT3_SUB_VEC(v, u, u1);
 123
 124     return ( MAT3_DOT_PRODUCT(v, v) );
 125 }
 126
 127
 128 // Given a point p, and a line through p0 with direction vector d,
 129 // find the shortest distance (squared) from the point to the line
 130 double sgPointLineDistSquared( const sgVec3 p, const sgVec3 p0,
 131                                const sgVec3 d ) {
 132
 133     sgVec3 u, u1, v;
 134     double ud, dd, tmp;
 135
 136     // u = p - p0
 137     sgSubVec3(u, p, p0);
 138
 139     // calculate the projection, u1, of u along d.
 140     // u1 = ( dot_prod(u, d) / dot_prod(d, d) ) * d;
 141     ud = sgScalarProductVec3(u, d);
 142     dd = sgScalarProductVec3(d, d);
 143     tmp = ud / dd;
 144
 145     sgScaleVec3(u1, d, tmp);;
 146
 147     // v = u - u1 = vector from closest point on line, p1, to the
 148     // original point, p.
 149     sgSubVec3(v, u, u1);
 150
 151     return ( sgScalarProductVec3(v, v) );
 152 }
 153
 154
 155 // Given a point p, and a line through p0 with direction vector d,
 156 // find the shortest distance (squared) from the point to the line
 157 double sgdPointLineDistSquared( const sgdVec3 p, const sgdVec3 p0,
 158                                 const sgdVec3 d ) {
 159
 160     sgdVec3 u, u1, v;
 161     double ud, dd, tmp;
 162
 163     // u = p - p0
 164     sgdSubVec3(u, p, p0);
 165
 166     // calculate the projection, u1, of u along d.
 167     // u1 = ( dot_prod(u, d) / dot_prod(d, d) ) * d;
 168     ud = sgdScalarProductVec3(u, d);
 169     dd = sgdScalarProductVec3(d, d);
 170     tmp = ud / dd;
 171
 172     sgdScaleVec3(u1, d, tmp);;
 173
 174     // v = u - u1 = vector from closest point on line, p1, to the
 175     // original point, p.
 176     sgdSubVec3(v, u, u1);
 177
 178     return ( sgdScalarProductVec3(v, v) );
 179 }