src/Scenery/hitlist.cxx

   1 #ifdef HAVE_CONFIG_H
   2 #  include <config.h>
   3 #endif
   4
   5 #ifdef HAVE_WINDOWS_H
   6 #  include <windows.h>
   7 #endif
   8
   9 #include <float.h>
  10 #include <math.h>
  11
  12 #include <GL/glut.h>
  13 #include <GL/gl.h>
  14
  15 #include <simgear/constants.h>
  16 #include <simgear/sg_inlines.h>
  17 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
  18 #include <simgear/math/point3d.hxx>
  19 #include <simgear/math/sg_geodesy.hxx>
  20 #include <simgear/math/vector.hxx>
  21
  22 #include <Main/globals.hxx>
  23 #include <Main/viewer.hxx>
  24
  25 #include "hitlist.hxx"
  26
  27
  28 extern ssgBranch *terrain;
  29
  30
  31 // check to see if the intersection point is
  32 // actually inside this face
  33 static bool sgdPointInTriangle( sgdVec3 point, sgdVec3 tri[3] )
  34 {
  35     double xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax;
  36
  37     // punt if outside bouding cube
  38     if ( point[0] < (xmin = SG_MIN3 (tri[0][0], tri[1][0], tri[2][0])) ) {
  39         return false;
  40     } else if ( point[0] > (xmax = SG_MAX3 (tri[0][0], tri[1][0], tri[2][0])) ) {
  41         return false;
  42     } else if ( point[1] < (ymin = SG_MIN3 (tri[0][1], tri[1][1], tri[2][1])) ) {
  43         return false;
  44     } else if ( point[1] > (ymax = SG_MAX3 (tri[0][1], tri[1][1], tri[2][1])) ) {
  45         return false;
  46     } else if ( point[2] < (zmin = SG_MIN3 (tri[0][2], tri[1][2], tri[2][2])) ) {
  47         return false;
  48     } else if ( point[2] > (zmax = SG_MAX3 (tri[0][2], tri[1][2], tri[2][2])) ) {
  49         return false;
  50     }
  51
  52     // (finally) check to see if the intersection point is
  53     // actually inside this face
  54
  55     //first, drop the smallest dimension so we only have to work
  56     //in 2d.
  57     double dx = xmax - xmin;
  58     double dy = ymax - ymin;
  59     double dz = zmax - zmin;
  60     double min_dim = SG_MIN3 (dx, dy, dz);
  61
  62     //first, drop the smallest dimension so we only have to work
  63     //in 2d.
  64     double x1, y1, x2, y2, x3, y3, rx, ry;
  65     if ( fabs(min_dim-dx) <= SG_EPSILON ) {
  66         // x is the smallest dimension
  67         x1 = point[1];
  68         y1 = point[2];
  69         x2 = tri[0][1];
  70         y2 = tri[0][2];
  71         x3 = tri[1][1];
  72         y3 = tri[1][2];
  73         rx = tri[2][1];
  74         ry = tri[2][2];
  75     } else if ( fabs(min_dim-dy) <= SG_EPSILON ) {
  76         // y is the smallest dimension
  77         x1 = point[0];
  78         y1 = point[2];
  79         x2 = tri[0][0];
  80         y2 = tri[0][2];
  81         x3 = tri[1][0];
  82         y3 = tri[1][2];
  83         rx = tri[2][0];
  84         ry = tri[2][2];
  85     } else if ( fabs(min_dim-dz) <= SG_EPSILON ) {
  86         // z is the smallest dimension
  87         x1 = point[0];
  88         y1 = point[1];
  89         x2 = tri[0][0];
  90         y2 = tri[0][1];
  91         x3 = tri[1][0];
  92         y3 = tri[1][1];
  93         rx = tri[2][0];
  94         ry = tri[2][1];
  95     } else {
  96         // all dimensions are really small so lets call it close
  97         // enough and return a successful match
  98         return true;
  99     }
 100
 101     // check if intersection point is on the same side of p1 <-> p2 as p3
 102     double tmp = (y2 - y3) / (x2 - x3);
 103     int side1 = SG_SIGN (tmp * (rx - x3) + y3 - ry);
 104     int side2 = SG_SIGN (tmp * (x1 - x3) + y3 - y1);
 105     if ( side1 != side2 ) {
 106         // printf("failed side 1 check\n");
 107         return false;
 108     }
 109
 110     // check if intersection point is on correct side of p2 <-> p3 as p1
 111     tmp = (y3 - ry) / (x3 - rx);
 112     side1 = SG_SIGN (tmp * (x2 - rx) + ry - y2);
 113     side2 = SG_SIGN (tmp * (x1 - rx) + ry - y1);
 114     if ( side1 != side2 ) {
 115         // printf("failed side 2 check\n");
 116         return false;
 117     }
 118
 119     // check if intersection point is on correct side of p1 <-> p3 as p2
 120     tmp = (y2 - ry) / (x2 - rx);
 121     side1 = SG_SIGN (tmp * (x3 - rx) + ry - y3);
 122     side2 = SG_SIGN (tmp * (x1 - rx) + ry - y1);
 123     if ( side1 != side2 ) {
 124         // printf("failed side 3  check\n");
 125         return false;
 126     }
 127
 128     return true;
 129 }
 130
 131 static int sgdIsectInfLinePlane( sgdVec3 dst, const sgdVec3 l_org,
 132                                  const sgdVec3 l_vec, const sgdVec4 plane )
 133 {
 134     SGDfloat tmp = sgdScalarProductVec3 ( l_vec, plane ) ;
 135
 136   /* Is line parallel to plane? */
 137
 138     if ( fabs ( tmp ) < FLT_EPSILON )
 139         return false ;
 140
 141     sgdScaleVec3 ( dst, l_vec, -( sgdScalarProductVec3 ( l_org, plane )
 142                                  + plane[3] ) / tmp ) ;
 143     sgdAddVec3  ( dst, l_org ) ;
 144
 145     return true ;
 146 }
 147
 148
 149 static void sgdXformPnt3 ( sgdVec3 dst, const sgVec3 src, const sgdMat4 mat )
 150 {
 151     SGDfloat t0 = src[ 0 ] ;
 152     SGDfloat t1 = src[ 1 ] ;
 153     SGDfloat t2 = src[ 2 ] ;
 154
 155     dst[0] = ( t0 * mat[ 0 ][ 0 ] +
 156                t1 * mat[ 1 ][ 0 ] +
 157                t2 * mat[ 2 ][ 0 ] +
 158                mat[ 3 ][ 0 ] ) ;
 159
 160     dst[1] = ( t0 * mat[ 0 ][ 1 ] +
 161                t1 * mat[ 1 ][ 1 ] +
 162                t2 * mat[ 2 ][ 1 ] +
 163                mat[ 3 ][ 1 ] ) ;
 164
 165     dst[2] = ( t0 * mat[ 0 ][ 2 ] +
 166                t1 * mat[ 1 ][ 2 ] +
 167                t2 * mat[ 2 ][ 2 ] +
 168                mat[ 3 ][ 2 ] ) ;
 169 }
 170
 171 /*
 172    Find the intersection of an infinite line with a leaf
 173    the line being defined by a point and direction.
 174
 175    Variables
 176     In:
 177      ssgLeaf pointer  -- leaf
 178      qualified matrix -- m
 179      line origin      -- orig
 180      line direction   -- dir
 181     Out:
 182      result  -- intersection point
 183      normal  -- intersected tri's normal
 184
 185    Returns:
 186     true if intersection found
 187     false otherwise
 188 */
 189 int FGHitList::IntersectLeaf( ssgLeaf *leaf, sgdMat4 m,
 190                                                           sgdVec3 orig, sgdVec3 dir )
 191 {
 192     int num_hits = 0;
 193     for ( int i = 0; i < leaf->getNumTriangles(); ++i ) {
 194         short i1, i2, i3;
 195         leaf->getTriangle( i, &i1, &i2, &i3 );
 196
 197         sgdVec3 tri[3];
 198         sgdXformPnt3( tri[0], leaf->getVertex( i1 ), m );
 199         sgdXformPnt3( tri[1], leaf->getVertex( i2 ), m );
 200         sgdXformPnt3( tri[2], leaf->getVertex( i3 ), m );
 201
 202         sgdVec4 plane;
 203         sgdMakePlane( plane, tri[0], tri[1], tri[2] );
 204
 205         sgdVec3 point;
 206         if( sgdIsectInfLinePlane( point, orig, dir, plane ) ) {
 207             if( sgdPointInTriangle( point, tri ) ) {
 208                 add(leaf,i,point,plane);
 209                 num_hits++;
 210             }
 211         }
 212     }
 213     return num_hits;
 214 }
 215
 216 void FGHitList::IntersectBranch( ssgBranch *branch, sgdMat4 m,
 217                                  sgdVec3 orig, sgdVec3 dir )
 218 {
 219     sgSphere *bsphere;
 220     for ( ssgEntity *kid = branch->getKid( 0 );
 221           kid != NULL;
 222           kid = branch->getNextKid() )
 223     {
 224         if ( kid->getTraversalMask() & SSGTRAV_HOT ) {
 225             bsphere = kid->getBSphere();
 226             sgVec3 fcenter;
 227             sgCopyVec3( fcenter, bsphere->getCenter() );
 228             sgdVec3 center;
 229             center[0] = fcenter[0];
 230             center[1] = fcenter[1];
 231             center[2] = fcenter[2];
 232             sgdXformPnt3( center, m ) ;
 233             double radius_sqd = bsphere->getRadius() * bsphere->getRadius();
 234             if ( sgdClosestPointToLineDistSquared( center, orig, dir ) <
 235                  radius_sqd )
 236             {
 237                 // possible intersections
 238                 if ( kid->isAKindOf ( ssgTypeBranch() ) ) {
 239                     sgdMat4 m_new;
 240                     sgdCopyMat4(m_new, m);
 241                     if ( kid->isA( ssgTypeTransform() ) ) {
 242                         sgMat4 fxform;
 243                         ((ssgTransform *)kid)->getTransform( fxform );
 244                         sgdMat4 xform;
 245                         sgdSetMat4( xform, fxform );
 246                         sgdPreMultMat4( m_new, xform );
 247                     }
 248                     IntersectBranch( (ssgBranch *)kid, m_new, orig, dir );
 249                 } else if ( kid->isAKindOf ( ssgTypeLeaf() ) ) {
 250                     IntersectLeaf( (ssgLeaf *)kid, m, orig, dir );
 251                 }
 252             } else {
 253                 // end of the line for this branch
 254             }
 255         } else {
 256             // branch requested not to be traversed
 257         }
 258     }
 259 }
 260
 261
 262 // This expects the inital m to the identity transform
 263 void ssgGetEntityTransform(ssgEntity *branch, sgMat4 m )
 264 {
 265     for ( ssgEntity *parent = branch->getParent(0);
 266           parent != NULL;
 267           parent = parent->getNextParent() )
 268     {
 269         // recurse till we are at the scene root
 270         // then just unwinding the stack should
 271         // give us our cumulative transform :-)  NHV
 272         ssgGetEntityTransform( parent, m );
 273         if ( parent->isA( ssgTypeTransform() ) ) {
 274             sgMat4 xform;
 275             ((ssgTransform *)parent)->getTransform( xform );
 276             sgPreMultMat4( m, xform );
 277         }
 278     }
 279 }
 280
 281
 282 // return the passed entitity's bsphere's center point radius and
 283 // fully formed current model matrix for entity
 284 void ssgGetCurrentBSphere( ssgEntity *entity, sgVec3 center,
 285                                                    float *radius, sgMat4 m )
 286 {
 287     sgSphere *bsphere = entity->getBSphere();
 288     *radius = (double)bsphere->getRadius();
 289     sgCopyVec3( center, bsphere->getCenter() );
 290     sgMakeIdentMat4 ( m ) ;
 291     ssgGetEntityTransform( entity, m );
 292 }
 293
 294
 295 void FGHitList::IntersectCachedLeaf( sgdMat4 m,
 296                                      sgdVec3 orig, sgdVec3 dir)
 297 {
 298     if ( last_hit() ) {
 299         float radius;
 300         sgVec3 fcenter;
 301         sgMat4 fxform;
 302         // ssgEntity *ent = last_hit();
 303         ssgGetCurrentBSphere( last_hit(), fcenter, &radius, fxform );
 304         sgdMat4 m;
 305         sgdVec3 center;
 306         sgdSetMat4( m, fxform );
 307         sgdXformPnt3( center, m );
 308
 309         if ( sgdClosestPointToLineDistSquared( center, orig, dir ) <
 310              radius*radius )
 311         {
 312             IntersectLeaf( (ssgLeaf *)last_hit(), m, orig, dir );
 313         }
 314     }
 315 }
 316
 317
 318 static void CurrentNormalInLocalPlane(sgVec3 dst, sgVec3 src) {
 319     sgVec3 tmp;
 320     sgSetVec3(tmp, src[0], src[1], src[2] );
 321     sgMat4 TMP;
 322     sgTransposeNegateMat4 ( TMP, globals->get_current_view()->get_UP() ) ;
 323     sgXformVec3(tmp, tmp, TMP);
 324     sgSetVec3(dst, tmp[2], tmp[1], tmp[0] );
 325 }
 326
 327
 328 // a temporary hack until we get everything rewritten with sgdVec3
 329 static inline Point3D operator + (const Point3D& a, const sgdVec3 b)
 330 {
 331     return Point3D(a.x()+b[0], a.y()+b[1], a.z()+b[2]);
 332 }
 333
 334
 335 // Determine scenery altitude via ssg.  Normally this just happens
 336 // when we render the scene, but we'd also like to be able to do this
 337 // explicitely.  lat & lon are in radians.  view_pos in current world
 338 // coordinate translated near (0,0,0) (in meters.)  Returns result in
 339 // meters.
 340 bool fgCurrentElev( sgdVec3 abs_view_pos, sgdVec3 scenery_center,
 341                     FGHitList *hit_list,
 342                     double *terrain_elev, double *radius, double *normal)
 343 {
 344     sgdVec3 view_pos;
 345     sgdSubVec3( view_pos, abs_view_pos, scenery_center );
 346
 347     sgdVec3 orig, dir;
 348     sgdCopyVec3(orig, view_pos );
 349     sgdCopyVec3(dir, abs_view_pos );
 350
 351     hit_list->Intersect( terrain, orig, dir );
 352
 353     int this_hit=0;
 354     Point3D geoc;
 355     double result = -9999;
 356     Point3D sc(scenery_center[0], scenery_center[1], scenery_center[2]) ;
 357
 358     int hitcount = hit_list->num_hits();
 359     for ( int i = 0; i < hitcount; ++i ) {
 360         geoc = sgCartToPolar3d( sc + hit_list->get_point(i) );
 361         double lat_geod, alt, sea_level_r;
 362         sgGeocToGeod(geoc.lat(), geoc.radius(), &lat_geod,
 363                      &alt, &sea_level_r);
 364         if ( alt > result && alt < 10000 ) {
 365             result = alt;
 366             this_hit = i;
 367         }
 368     }
 369
 370     if ( result > -9000 ) {
 371         *terrain_elev = result;
 372         *radius = geoc.radius();
 373         sgVec3 tmp;
 374         sgSetVec3(tmp, hit_list->get_normal(this_hit));
 375         // cout << "cur_normal: " << tmp[0] << " " << tmp[1] << " "
 376         //      << tmp[2] << endl;
 377         /* ssgState *IntersectedLeafState =
 378             ((ssgLeaf*)hit_list->get_entity(this_hit))->getState(); */
 379         CurrentNormalInLocalPlane(tmp, tmp);
 380         sgdSetVec3( normal, tmp );
 381         // cout << "NED: " << tmp[0] << " " << tmp[1] << " " << tmp[2] << endl;
 382         return true;
 383     } else {
 384         SG_LOG( SG_TERRAIN, SG_INFO, "no terrain intersection" );
 385         *terrain_elev = 0.0;
 386         float *up = globals->get_current_view()->get_world_up();
 387         sgdSetVec3(normal, up[0], up[1], up[2]);
 388         return false;
 389     }
 390 }