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