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 <simgear/constants.h>
  25 #include <simgear/math/point3d.hxx>
  26
  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     sgVec3 v1, v2, n, center;
 101     sgVec3 p1, p2, p3;
 102     sgVec3 temp;
 103     double x, y, z;  // temporary holding spot for result
 104     double a, b, c, d;
 105     double x0, y0, z0, x1, y1, z1, a1, b1, c1;
 106     double t1, t2, t3;
 107     double xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax;
 108     double dx, dy, dz, min_dim, x2, y2, x3, y3, rx, ry;
 109     int side1, side2;
 110
 111     // find the associated tile
 112     t = tile_ptr;
 113
 114     // printf("Intersecting\n");
 115
 116     // traverse the face list for this fragment
 117     const_iterator last = faces.end();
 118     for ( const_iterator current = faces.begin(); current != last; ++current )
 119     {
 120         // printf(".");
 121
 122         // get face vertex coordinates
 123         sgSetVec3( center, t->center.x(), t->center.y(), t->center.z() );
 124
 125         sgSetVec3( temp, t->nodes[(*current).n1].x(),
 126                    t->nodes[(*current).n1].y(), t->nodes[(*current).n1].z() );
 127         sgAddVec3( p1, temp, center );
 128
 129         sgSetVec3( temp, t->nodes[(*current).n2].x(),
 130                    t->nodes[(*current).n2].y(), t->nodes[(*current).n2].z() );
 131         sgAddVec3( p2, temp, center );
 132
 133         sgSetVec3( temp, t->nodes[(*current).n3].x(),
 134                    t->nodes[(*current).n3].y(), t->nodes[(*current).n3].z() );
 135         sgAddVec3( p3, temp, center );
 136
 137         // printf("point 1 = %.2f %.2f %.2f\n", p1[0], p1[1], p1[2]);
 138         // printf("point 2 = %.2f %.2f %.2f\n", p2[0], p2[1], p2[2]);
 139         // printf("point 3 = %.2f %.2f %.2f\n", p3[0], p3[1], p3[2]);
 140
 141         // calculate two edge vectors, and the face normal
 142         sgSubVec3( v1, p2, p1 );
 143         sgSubVec3( v2, p3, p1 );
 144         sgVectorProductVec3( n, v1, v2 );
 145
 146         // calculate the plane coefficients for the plane defined by
 147         // this face.  If n is the normal vector, n = (a, b, c) and p1
 148         // is a point on the plane, p1 = (x0, y0, z0), then the
 149         // equation of the line is a(x-x0) + b(y-y0) + c(z-z0) = 0
 150         a = n[0];
 151         b = n[1];
 152         c = n[2];
 153         d = a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2];
 154         // printf("a, b, c, d = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", a, b, c, d);
 155
 156         // printf("p1(d) = %.2f\n", a * p1[0] + b * p1[1] + c * p1[2]);
 157         // printf("p2(d) = %.2f\n", a * p2[0] + b * p2[1] + c * p2[2]);
 158         // printf("p3(d) = %.2f\n", a * p3[0] + b * p3[1] + c * p3[2]);
 159
 160         // calculate the line coefficients for the specified line
 161         x0 = end0.x();  x1 = end1.x();
 162         y0 = end0.y();  y1 = end1.y();
 163         z0 = end0.z();  z1 = end1.z();
 164
 165         if ( fabs(x1 - x0) > FG_EPSILON ) {
 166             a1 = 1.0 / (x1 - x0);
 167         } else {
 168             // we got a big divide by zero problem here
 169             a1 = 0.0;
 170         }
 171         b1 = y1 - y0;
 172         c1 = z1 - z0;
 173
 174         // intersect the specified line with this plane
 175         t1 = b * b1 * a1;
 176         t2 = c * c1 * a1;
 177
 178         // printf("a = %.2f  t1 = %.2f  t2 = %.2f\n", a, t1, t2);
 179
 180         if ( fabs(a + t1 + t2) > FG_EPSILON ) {
 181             x = (t1*x0 - b*y0 + t2*x0 - c*z0 + d) / (a + t1 + t2);
 182             t3 = a1 * (x - x0);
 183             y = b1 * t3 + y0;
 184             z = c1 * t3 + z0;
 185             // printf("result(d) = %.2f\n", a * x + b * y + c * z);
 186         } else {
 187             // no intersection point
 188             continue;
 189         }
 190
 191         if ( side_flag ) {
 192             // check to see if end0 and end1 are on opposite sides of
 193             // plane
 194             if ( (x - x0) > FG_EPSILON ) {
 195                 t1 = x;
 196                 t2 = x0;
 197                 t3 = x1;
 198             } else if ( (y - y0) > FG_EPSILON ) {
 199                 t1 = y;
 200                 t2 = y0;
 201                 t3 = y1;
 202             } else if ( (z - z0) > FG_EPSILON ) {
 203                 t1 = z;
 204                 t2 = z0;
 205                 t3 = z1;
 206             } else {
 207                 // everything is too close together to tell the difference
 208                 // so the current intersection point should work as good
 209                 // as any
 210                 result = Point3D(x, y, z);
 211                 return(1);
 212             }
 213             side1 = FG_SIGN (t1 - t2);
 214             side2 = FG_SIGN (t1 - t3);
 215             if ( side1 == side2 ) {
 216                 // same side, punt
 217                 continue;
 218             }
 219         }
 220
 221         // check to see if intersection point is in the bounding
 222         // cube of the face
 223 #ifdef XTRA_DEBUG_STUFF
 224         xmin = fg_min3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 225         xmax = fg_max3 (p1[0], p2[0], p3[0]);
 226         ymin = fg_min3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 227         ymax = fg_max3 (p1[1], p2[1], p3[1]);
 228         zmin = fg_min3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 229         zmax = fg_max3 (p1[2], p2[2], p3[2]);
 230         printf("bounding cube = %.2f,%.2f,%.2f  %.2f,%.2f,%.2f\n",
 231                xmin, ymin, zmin, xmax, ymax, zmax);
 232 #endif
 233         // punt if outside bouding cube
 234         if ( x < (xmin = fg_min3 (p1[0], p2[0], p3[0])) ) {
 235             continue;
 236         } else if ( x > (xmax = fg_max3 (p1[0], p2[0], p3[0])) ) {
 237             continue;
 238         } else if ( y < (ymin = fg_min3 (p1[1], p2[1], p3[1])) ) {
 239             continue;
 240         } else if ( y > (ymax = fg_max3 (p1[1], p2[1], p3[1])) ) {
 241             continue;
 242         } else if ( z < (zmin = fg_min3 (p1[2], p2[2], p3[2])) ) {
 243             continue;
 244         } else if ( z > (zmax = fg_max3 (p1[2], p2[2], p3[2])) ) {
 245             continue;
 246         }
 247
 248         // (finally) check to see if the intersection point is
 249         // actually inside this face
 250
 251         //first, drop the smallest dimension so we only have to work
 252         //in 2d.
 253         dx = xmax - xmin;
 254         dy = ymax - ymin;
 255         dz = zmax - zmin;
 256         min_dim = fg_min3 (dx, dy, dz);
 257         if ( fabs(min_dim - dx) <= FG_EPSILON ) {
 258             // x is the smallest dimension
 259             x1 = p1[1];
 260             y1 = p1[2];
 261             x2 = p2[1];
 262             y2 = p2[2];
 263             x3 = p3[1];
 264             y3 = p3[2];
 265             rx = y;
 266             ry = z;
 267         } else if ( fabs(min_dim - dy) <= FG_EPSILON ) {
 268             // y is the smallest dimension
 269             x1 = p1[0];
 270             y1 = p1[2];
 271             x2 = p2[0];
 272             y2 = p2[2];
 273             x3 = p3[0];
 274             y3 = p3[2];
 275             rx = x;
 276             ry = z;
 277         } else if ( fabs(min_dim - dz) <= FG_EPSILON ) {
 278             // z is the smallest dimension
 279             x1 = p1[0];
 280             y1 = p1[1];
 281             x2 = p2[0];
 282             y2 = p2[1];
 283             x3 = p3[0];
 284             y3 = p3[1];
 285             rx = x;
 286             ry = y;
 287         } else {
 288             // all dimensions are really small so lets call it close
 289             // enough and return a successful match
 290             result = Point3D(x, y, z);
 291             return 1;
 292         }
 293
 294         // check if intersection point is on the same side of p1 <-> p2 as p3
 295         t1 = (y1 - y2) / (x1 - x2);
 296         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x3) - x2) + y2 - (y3));
 297         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x2) + y2 - (ry));
 298         if ( side1 != side2 ) {
 299             // printf("failed side 1 check\n");
 300             continue;
 301         }
 302
 303         // check if intersection point is on correct side of p2 <-> p3 as p1
 304         t1 = (y2 - y3) / (x2 - x3);
 305         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x1) - x3) + y3 - (y1));
 306         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x3) + y3 - (ry));
 307         if ( side1 != side2 ) {
 308             // printf("failed side 2 check\n");
 309             continue;
 310         }
 311
 312         // check if intersection point is on correct side of p1 <-> p3 as p2
 313         t1 = (y1 - y3) / (x1 - x3);
 314         side1 = FG_SIGN (t1 * ((x2) - x3) + y3 - (y2));
 315         side2 = FG_SIGN (t1 * ((rx) - x3) + y3 - (ry));
 316         if ( side1 != side2 ) {
 317             // printf("failed side 3  check\n");
 318             continue;
 319         }
 320
 321         // printf( "intersection point = %.2f %.2f %.2f\n", x, y, z);
 322         result = Point3D(x, y, z);
 323         return 1;
 324     }
 325
 326     // printf("\n");
 327
 328     return 0;
 329 }
 330