src/Objects/fragment.cxx

   1 // fragment.cxx -- routines to handle "atomic" display objects
   2 //
   3 // Written by Curtis Olson, started August 1998.
   4 //
   5 // Copyright (C) 1998  Curtis L. Olson  - curt@me.umn.edu
   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 <Include/fg_constants.h>
  25 #include <Math/mat3.h>
  26 #include <Math/point3d.hxx>
  27 #include <Scenery/tileentry.hxx>
  28
  29 #include "fragment.hxx"
  30
  31
  32 template <class T>
  33 inline const int FG_SIGN(const T& x) {
  34     return x < T(0) ? -1 : 1;
  35 }
  36
  37 template <class T>
  38 inline const T& FG_MIN(const T& a, const T& b) {
  39     return b < a ? b : a;
  40 }
  41
  42 template <class T>
  43 inline const T& FG_MAX(const T& a, const T& b) {
  44     return  a < b ? b : a;
  45 }
  46
  47 // return the minimum of the three values
  48 template <class T>
  49 inline const T& fg_min3( const T& a, const T& b, const T& c)
  50 {
  51     return (a > b ? FG_MIN (b, c) : FG_MIN (a, c));
  52 }
  53
  54
  55 // return the maximum of the three values
  56 template <class T>
  57 inline const T& fg_max3 (const T& a, const T& b, const T& c)
  58 {
  59     return (a < b ? FG_MAX (b, c) : FG_MAX (a, c));
  60 }
  61
  62 // Add a face to the face list
  63 // Copy constructor
  64 fgFRAGMENT::fgFRAGMENT ( const fgFRAGMENT & rhs ) :
  65     center         ( rhs.center          ),
  66     bounding_radius( rhs.bounding_radius ),
  67     material_ptr   ( rhs.material_ptr    ),
  68     tile_ptr       ( rhs.tile_ptr        ),
  69     /* display_list   ( rhs.display_list    ), */
  70     faces          ( rhs.faces           )
  71 {
  72 }
  73
  74 fgFRAGMENT & fgFRAGMENT::operator = ( const fgFRAGMENT & rhs )
  75 {
  76     if(!(this == &rhs )) {
  77         center          = rhs.center;
  78         bounding_radius = rhs.bounding_radius;
  79         material_ptr    = rhs.material_ptr;
  80         tile_ptr        = rhs.tile_ptr;
  81         // display_list    = rhs.display_list;
  82         faces           = rhs.faces;
  83     }
  84     return *this;
  85 }
  86
  87
  88 // test if line intesects with this fragment.  p0 and p1 are the two
  89 // line end points of the line.  If side_flag is true, check to see
  90 // that end points are on opposite sides of face.  Returns 1 if it
  91 // intersection found, 0 otherwise.  If it intesects, result is the
  92 // point of intersection
  93
  94 int fgFRAGMENT::intersect( const Point3D& end0,
  95                            const Point3D& end1,
  96                            int side_flag,
  97                            Point3D& result) const
  98 {
  99     FGTileEntry *t;
 100     MAT3vec v1, v2, n, center;
 101     double p1[3], p2[3], p3[3];
 102     double x, y, z;  // temporary holding spot for result
 103     double a, b, c, d;
 104     double x0, y0, z0, x1, y1, z1, a1, b1, c1;
 105     double t1, t2, t3;
 106     double xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax;
 107     double dx, dy, dz, min_dim, x2, y2, x3, y3, rx, ry;
 108     int side1, side2;
 109
 110     // find the associated tile
 111     t = tile_ptr;
 112
 113     // printf("Intersecting\n");
 114
 115     // traverse the face list for this fragment
 116     const_iterator last = faces.end();
 117     for ( const_iterator current = faces.begin(); current != last; ++current )
 118     {
 119         // printf(".");
 120
 121         // get face vertex coordinates
 122         center[0] = t->center.x();
 123         center[1] = t->center.y();
 124         center[2] = t->center.z();
 125
 126         MAT3_ADD_VEC(p1, t->nodes[(*current).n1], center);
 127         MAT3_ADD_VEC(p2, t->nodes[(*current).n2], center);
 128         MAT3_ADD_VEC(p3, t->nodes[(*current).n3], center);
 129
 130         // printf("point 1 = %.2f %.2f %.2f\n", p1[0], p1[1], p1[2]);
 131         // printf("point 2 = %.2f %.2f %.2f\n", p2[0], p2[1], p2[2]);
 132         // printf("point 3 = %.2f %.2f %.2f\n", p3[0], p3[1], p3[2]);
 133
 134         // calculate two edge vectors, and the face normal
 135         MAT3_SUB_VEC(v1, p2, p1);
 136         MAT3_SUB_VEC(v2, p3, p1);
 137         MAT3cross_product(n, v1, v2);
 138
 139         // calculate the plane coefficients for the plane defined by
 140         // this face.  If n is the normal vector, n = (a, b, c) and p1
 141         // is a point on the plane, p1 = (x0, y0, z0), then the
 142         // equation of the line is a(x-x0) + b(y-y0) + c(z-z0) = 0
 143         a = n[0];
 144         b = n[1];
 145         c = n[2];
 146         d = a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2];
 147         // printf("a, b, c, d = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", a, b, c, d);
 148
 149         // printf("p1(d) = %.2f\n", a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2]);
 150         // printf("p2(d) = %.2f\n", a * p2[0] + b * p2[1] + c * p2[2]);
 151         // printf("p3(d) = %.2f\n", a * p3[0] + b * p3[1] + c * p3[2]);
 152
 153         // calculate the line coefficients for the specified line
 154         x0 = end0.x();  x1 = end1.x();
 155         y0 = end0.y();  y1 = end1.y();
 156         z0 = end0.z();  z1 = end1.z();
 157
 158         if ( fabs(x1 - x0) > FG_EPSILON ) {
 159             a1 = 1.0 / (x1 - x0);
 160         } else {
 161             // we got a big divide by zero problem here
 162             a1 = 0.0;
 163         }
 164         b1 = y1 - y0;
 165         c1 = z1 - z0;
 166
 167         // intersect the specified line with this plane
 168         t1 = b * b1 * a1;
 169         t2 = c * c1 * a1;
 170
 171         // printf("a = %.2f  t1 = %.2f  t2 = %.2f\n", a, t1, t2);
 172
 173         if ( fabs(a + t1 + t2) > FG_EPSILON ) {
 174             x = (t1*x0 - b*y0 + t2*x0 - c*z0 + d) / (a + t1 + t2);
 175             t3 = a1 * (x - x0);
 176             y = b1 * t3 + y0;
 177             z = c1 * t3 + z0;
 178             // printf("result(d) = %.2f\n", a * x + b * y + c * z);
 179         } else {
 180             // no intersection point
 181             continue;
 182         }
 183
 184         if ( side_flag ) {
 185             // check to see if end0 and end1 are on opposite sides of
 186             // plane
 187             if ( (x - x0) > FG_EPSILON ) {
 188                 t1 = x;
 189                 t2 = x0;
 190                 t3 = x1;
 191             } else if ( (y - y0) > FG_EPSILON ) {
 192                 t1 = y;
 193                 t2 = y0;
 194                 t3 = y1;
 195             } else if ( (z - z0) > FG_EPSILON ) {
 196                 t1 = z;
 197                 t2 = z0;
 198                 t3 = z1;
 199             } else {
 200                 // everything is too close together to tell the difference
 201                 // so the current intersection point should work as good
 202                 // as any
 203                 result = Point3D(x, y, z);
 204                 return(1);
 205             }
 206             side1 = FG_SIGN (t1 - t2);
 207             side2 = FG_SIGN (t1 - t3);
 208             if ( side1 == side2 ) {
 209                 // same side, punt
 210                 continue;
 211             }
 212         }
 213
 214         // check to see if intersection point is in the bounding
 215         // cube of the face
 216 #ifdef XTRA_DEBUG_STUFF
 217         xmin = fg_min3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 218         xmax = fg_max3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 219         ymin = fg_min3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 220         ymax = fg_max3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 221         zmin = fg_min3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 222         zmax = fg_max3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 223         printf("bounding cube = %.2f,%.2f,%.2f  %.2f,%.2f,%.2f\n",
 224                xmin, ymin, zmin, xmax, ymax, zmax);
 225 #endif
 226         // punt if outside bouding cube
 227         if ( x < (xmin = fg_min3 (p1[0], p2[0], p3[0])) ) {
 228             continue;
 229         } else if ( x > (xmax = fg_max3 (p1[0], p2[0], p3[0])) ) {
 230             continue;
 231         } else if ( y < (ymin = fg_min3 (p1[1], p2[1], p3[1])) ) {
 232             continue;
 233         } else if ( y > (ymax = fg_max3 (p1[1], p2[1], p3[1])) ) {
 234             continue;
 235         } else if ( z < (zmin = fg_min3 (p1[2], p2[2], p3[2])) ) {
 236             continue;
 237         } else if ( z > (zmax = fg_max3 (p1[2], p2[2], p3[2])) ) {
 238             continue;
 239         }
 240
 241         // (finally) check to see if the intersection point is
 242         // actually inside this face
 243
 244         //first, drop the smallest dimension so we only have to work
 245         //in 2d.
 246         dx = xmax - xmin;
 247         dy = ymax - ymin;
 248         dz = zmax - zmin;
 249         min_dim = fg_min3 (dx, dy, dz);
 250         if ( fabs(min_dim - dx) <= FG_EPSILON ) {
 251             // x is the smallest dimension
 252             x1 = p1[1];
 253             y1 = p1[2];
 254             x2 = p2[1];
 255             y2 = p2[2];
 256             x3 = p3[1];
 257             y3 = p3[2];
 258             rx = y;
 259             ry = z;
 260         } else if ( fabs(min_dim - dy) <= FG_EPSILON ) {
 261             // y is the smallest dimension
 262             x1 = p1[0];
 263             y1 = p1[2];
 264             x2 = p2[0];
 265             y2 = p2[2];
 266             x3 = p3[0];
 267             y3 = p3[2];
 268             rx = x;
 269             ry = z;
 270         } else if ( fabs(min_dim - dz) <= FG_EPSILON ) {
 271             // z is the smallest dimension
 272             x1 = p1[0];
 273             y1 = p1[1];
 274             x2 = p2[0];
 275             y2 = p2[1];
 276             x3 = p3[0];
 277             y3 = p3[1];
 278             rx = x;
 279             ry = y;
 280         } else {
 281             // all dimensions are really small so lets call it close
 282             // enough and return a successful match
 283             result = Point3D(x, y, z);
 284             return(1);
 285         }
 286
 287         // check if intersection point is on the same side of p1 <-> p2 as p3
 288         t1 = (y1 - y2) / (x1 - x2);
 289         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x3) - x2) + y2 - (y3));
 290         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x2) + y2 - (ry));
 291         if ( side1 != side2 ) {
 292             // printf("failed side 1 check\n");
 293             continue;
 294         }
 295
 296         // check if intersection point is on correct side of p2 <-> p3 as p1
 297         t1 = (y2 - y3) / (x2 - x3);
 298         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x1) - x3) + y3 - (y1));
 299         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x3) + y3 - (ry));
 300         if ( side1 != side2 ) {
 301             // printf("failed side 2 check\n");
 302             continue;
 303         }
 304
 305         // check if intersection point is on correct side of p1 <-> p3 as p2
 306         t1 = (y1 - y3) / (x1 - x3);
 307         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x2) - x3) + y3 - (y2));
 308         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x3) + y3 - (ry));
 309         if ( side1 != side2 ) {
 310             // printf("failed side 3  check\n");
 311             continue;
 312         }
 313
 314         // printf( "intersection point = %.2f %.2f %.2f\n", x, y, z);
 315         result = Point3D(x, y, z);
 316         return(1);
 317     }
 318
 319     // printf("\n");
 320
 321     return(0);
 322 }
 323