]> git.mxchange.org Git - simgear.git/commitdiff
The MAT3 routines from SRGP.
authorcurt <curt>
Fri, 30 May 1997 19:25:54 +0000 (19:25 +0000)
committercurt <curt>
Fri, 30 May 1997 19:25:54 +0000 (19:25 +0000)
Math/MAT3geom.c [new file with mode: 0644]
Math/MAT3inv.c [new file with mode: 0644]
Math/MAT3mat.c [new file with mode: 0644]
Math/MAT3vec.c [new file with mode: 0644]
Math/Makefile [new file with mode: 0644]
Math/mat3.h [new file with mode: 0644]
Math/mat3defs.h [new file with mode: 0644]
Math/mat3err.h [new file with mode: 0644]

diff --git a/Math/MAT3geom.c b/Math/MAT3geom.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..76ebe2e
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,177 @@
+/* #include "HEADERS.h" */
+/* Copyright 1988, Brown Computer Graphics Group.  All Rights Reserved. */
+
+/* --------------------------------------------------------------------------
+ * This file contains routines that perform geometry-related operations
+ * on matrices.
+ * -------------------------------------------------------------------------*/
+
+#include "mat3defs.h"
+
+/* --------------------------  Static Routines ---------------------------- */
+
+/* -------------------------  Internal Routines  --------------------------- */
+
+/* --------------------------  Public Routines ---------------------------- */
+
+/*
+ * This takes a matrix used to transform points, and returns a corresponding
+ * matrix that can be used to transform direction vectors (between points).
+ */
+
+void
+MAT3direction_matrix(result_mat, mat)
+register MAT3mat result_mat, mat;
+{
+   register int i;
+
+   MAT3copy(result_mat, mat);
+
+   for (i = 0; i < 4; i++) result_mat[i][3] = result_mat[3][i] = 0.0;
+
+   result_mat[3][3] = 1.0;
+}
+
+/*
+ * This takes a matrix used to transform points, and returns a corresponding
+ * matrix that can be used to transform vectors that must remain perpendicular
+ * to planes defined by the points.  It is useful when you are transforming
+ * some object that has both points and normals in its definition, and you
+ * only have the transformation matrix for the points. This routine returns
+ * FALSE if the normal matrix is uncomputable. Otherwise, it returns TRUE.
+ *
+ * Spike sez: "This is the adjoint for the non-homogeneous part of the
+ *            transformation."
+ */
+
+int
+MAT3normal_matrix(result_mat, mat)
+register MAT3mat result_mat, mat;
+{
+   register int ret;
+   MAT3mat     tmp_mat;
+
+   MAT3direction_matrix(result_mat, mat);
+
+   if (ret = MAT3invert(tmp_mat, tmp_mat)) MAT3transpose(result_mat, tmp_mat);
+
+   return(ret);
+}
+
+/*
+ * Sets the given matrix to be a scale matrix for the given vector of
+ * scale values.
+ */
+
+void
+MAT3scale(result_mat, scale)
+MAT3mat result_mat;
+MAT3vec scale;
+{
+   MAT3identity(result_mat);
+
+   result_mat[0][0] = scale[0];
+   result_mat[1][1] = scale[1];
+   result_mat[2][2] = scale[2];
+}
+
+/*
+ * Sets up a matrix for a rotation about an axis given by the line from
+ * (0,0,0) to axis, through an angle (in radians).
+ * Looking along the axis toward the origin, the rotation is counter-clockwise.
+ */
+
+#define SELECT .7071   /* selection constant (roughly .5*sqrt(2) */
+
+void
+MAT3rotate(result_mat, axis, angle_in_radians)
+MAT3mat result_mat;
+MAT3vec axis;
+double angle_in_radians;
+{
+   MAT3vec     naxis,  /* Axis of rotation, normalized                 */
+               base2,  /* 2nd unit basis vec, perp to axis             */
+               base3;  /* 3rd unit basis vec, perp to axis & base2     */
+   double      dot;
+   MAT3mat     base_mat,       /* Change-of-basis matrix               */
+               base_mat_trans; /* Inverse of c-o-b matrix              */
+   register int i;
+
+   /* Step 1: extend { axis } to a basis for 3-space: { axis, base2, base3 }
+    * which is orthonormal (all three have unit length, and all three are
+    * mutually orthogonal). Also should be oriented, i.e. axis cross base2 =
+    * base3, rather than -base3.
+    *
+    * Method: Find a vector linearly independent from axis. For this we
+    * either use the y-axis, or, if that is too close to axis, the
+    * z-axis. 'Too close' means that the dot product is too near to 1.
+    */
+
+   MAT3_COPY_VEC(naxis, axis);
+   MAT3_NORMALIZE_VEC(naxis, dot);
+
+   if (dot == 0.0) {
+       /* ERR_ERROR(MAT3_errid, ERR_SEVERE,
+                  (ERR_S, "Zero-length axis vector given to MAT3rotate")); */
+      return;
+   }
+
+   MAT3perp_vec(base2, naxis, TRUE);
+   MAT3cross_product(base3, naxis, base2);
+
+   /* Set up the change-of-basis matrix, and its inverse */
+   MAT3identity(base_mat);
+   MAT3identity(base_mat_trans);
+   MAT3identity(result_mat);
+
+   for (i = 0; i < 3; i++){
+      base_mat_trans[i][0] = base_mat[0][i] = naxis[i];
+      base_mat_trans[i][1] = base_mat[1][i] = base2[i];
+      base_mat_trans[i][2] = base_mat[2][i] = base3[i];
+   }
+
+   /* If T(u) = uR, where R is base_mat, then T(x-axis) = naxis,
+    * T(y-axis) = base2, and T(z-axis) = base3. The inverse of base_mat is
+    * its transpose.  OK?
+    */
+
+   result_mat[1][1] =  result_mat[2][2] = cos(angle_in_radians);
+   result_mat[2][1] = -(result_mat[1][2] = sin(angle_in_radians));
+
+   MAT3mult(result_mat, base_mat_trans, result_mat);
+   MAT3mult(result_mat, result_mat,    base_mat);
+}
+
+/*
+ * Sets the given matrix to be a translation matrix for the given vector of
+ * translation values.
+ */
+
+void
+MAT3translate(result_mat, trans)
+MAT3mat result_mat;
+MAT3vec trans;
+{
+   MAT3identity(result_mat);
+
+   result_mat[3][0] = trans[0];
+   result_mat[3][1] = trans[1];
+   result_mat[3][2] = trans[2];
+}
+
+/*
+ * Sets the given matrix to be a shear matrix for the given x and y shear
+ * values.
+ */
+
+void
+MAT3shear(result_mat, xshear, yshear)
+MAT3mat result_mat;
+double xshear, yshear;
+{
+   MAT3identity(result_mat);
+
+   result_mat[2][0] = xshear;
+   result_mat[2][1] = yshear;
+}
+
diff --git a/Math/MAT3inv.c b/Math/MAT3inv.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f5e72a3
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,312 @@
+/* Copyright 1988, Brown Computer Graphics Group.  All Rights Reserved. */
+
+/* --------------------------------------------------------------------------
+ * This file contains routines that operate solely on matrices.
+ * -------------------------------------------------------------------------*/
+
+#include "mat3defs.h"
+
+/* --------------------------  Static Routines ---------------------------- */
+
+#define SMALL 1e-20            /* Small enough to be considered zero */
+
+/*
+ * Shuffles rows in inverse of 3x3.  See comment in MAT3_inv3_second_col().
+ */
+
+static void
+MAT3_inv3_swap( register double inv[3][3], int row0, int row1, int row2)
+{
+   register int i, tempi;
+   double      temp;
+
+#define SWAP_ROWS(a, b) \
+   for (i = 0; i < 3; i++) SWAP(inv[a][i], inv[b][i], temp); \
+   SWAP(a, b, tempi)
+
+   if (row0 != 0){
+      if (row1 == 0) {
+        SWAP_ROWS(row0, row1);
+      }
+      else {
+        SWAP_ROWS(row0, row2);
+      }
+   }
+
+   if (row1 != 1) {
+      SWAP_ROWS(row1, row2);
+   }
+}
+
+/*
+ * Does Gaussian elimination on second column.
+ */
+
+static int
+MAT3_inv3_second_col (register double source[3][3], register double inv[3][3], int row0)
+{
+   register int row1, row2, i1, i2, i;
+   double      temp;
+   double      a, b;
+
+   /* Find which row to use */
+   if     (row0 == 0)  i1 = 1, i2 = 2;
+   else if (row0 == 1) i1 = 0, i2 = 2;
+   else                i1 = 0, i2 = 1;
+
+   /* Find which is larger in abs. val.:the entry in [i1][1] or [i2][1]        */
+   /* and use that value for pivoting.                                 */
+
+   a = source[i1][1]; if (a < 0) a = -a;
+   b = source[i2][1]; if (b < 0) b = -b;
+   if (a > b)  row1 = i1;
+   else                row1 = i2;
+   row2 = (row1 == i1 ? i2 : i1);
+
+   /* Scale row1 in source */
+   if ((source[row1][1] < SMALL) && (source[row1][1] > -SMALL)) return(FALSE);
+   temp = 1.0 / source[row1][1];
+   source[row1][1]  = 1.0;
+   source[row1][2] *= temp;    /* source[row1][0] is zero already */
+
+   /* Scale row1 in inv */
+   inv[row1][row1]  = temp;    /* it used to be a 1.0 */
+   inv[row1][row0] *= temp;
+
+   /* Clear column one, source, and make corresponding changes in inv */
+
+   for (i = 0; i < 3; i++) if (i != row1) {    /* for i = all rows but row1 */
+   temp = -source[i][1];
+      source[i][1]  = 0.0;
+      source[i][2] += temp * source[row1][2];
+
+      inv[i][row1]  = temp * inv[row1][row1];
+      inv[i][row0] += temp * inv[row1][row0];
+   }
+
+   /* Scale row2 in source */
+   if ((source[row2][2] < SMALL) && (source[row2][2] > -SMALL)) return(FALSE);
+   temp = 1.0 / source[row2][2];
+   source[row2][2] = 1.0;      /* source[row2][*] is zero already */
+
+   /* Scale row2 in inv */
+   inv[row2][row2]  = temp;    /* it used to be a 1.0 */
+   inv[row2][row0] *= temp;
+   inv[row2][row1] *= temp;
+
+   /* Clear column one, source, and make corresponding changes in inv */
+   for (i = 0; i < 3; i++) if (i != row2) {    /* for i = all rows but row2 */
+   temp = -source[i][2];
+      source[i][2] = 0.0;
+      inv[i][row0] += temp * inv[row2][row0];
+      inv[i][row1] += temp * inv[row2][row1];
+      inv[i][row2] += temp * inv[row2][row2];
+   }
+
+   /*
+    * Now all is done except that the inverse needs to have its rows shuffled.
+    * row0 needs to be moved to inv[0][*], row1 to inv[1][*], etc.
+    *
+    * We *didn't* do the swapping before the elimination so that we could more
+    * easily keep track of what ops are needed to be done in the inverse.
+    */
+   MAT3_inv3_swap(inv, row0, row1, row2);
+
+   return(TRUE);
+}
+
+/*
+ * Fast inversion routine for 3 x 3 matrices.  - Written by jfh.
+ *
+ * This takes 30 multiplies/divides, as opposed to 39 for Cramer's Rule.
+ * The algorithm consists of performing fast gaussian elimination, by never
+ * doing any operations where the result is guaranteed to be zero, or where
+ * one operand is guaranteed to be zero. This is done at the cost of clarity,
+ * alas.
+ *
+ * Returns 1 if the inverse was successful, 0 if it failed.
+ */
+
+static int
+MAT3_invert3 (register double source[3][3], register double inv[3][3])
+{
+   register int i, row0;
+   double      temp;
+   double      a, b, c;
+
+   inv[0][0] = inv[1][1] = inv[2][2] = 1.0;
+   inv[0][1] = inv[0][2] = inv[1][0] = inv[1][2] = inv[2][0] = inv[2][1] = 0.0;
+
+   /* attempt to find the largest entry in first column to use as pivot */
+   a = source[0][0]; if (a < 0) a = -a;
+   b = source[1][0]; if (b < 0) b = -b;
+   c = source[2][0]; if (c < 0) c = -c;
+
+   if (a > b) {
+      if (a > c) row0 = 0;
+      else row0 = 2;
+   }
+   else { 
+      if (b > c) row0 = 1;
+      else row0 = 2;
+   }
+
+   /* Scale row0 of source */
+   if ((source[row0][0] < SMALL) && (source[row0][0] > -SMALL)) return(FALSE);
+   temp = 1.0 / source[row0][0];
+   source[row0][0]  = 1.0;
+   source[row0][1] *= temp;
+   source[row0][2] *= temp;
+
+   /* Scale row0 of inverse */
+   inv[row0][row0] = temp;     /* other entries are zero -- no effort  */
+
+   /* Clear column zero of source, and make corresponding changes in inverse */
+
+   for (i = 0; i < 3; i++) if (i != row0) {    /* for i = all rows but row0 */
+      temp = -source[i][0];
+      source[i][0]  = 0.0;
+      source[i][1] += temp * source[row0][1];
+      source[i][2] += temp * source[row0][2];
+      inv[i][row0]  = temp * inv[row0][row0];
+   }
+
+   /*
+    * We've now done gaussian elimination so that the source and
+    * inverse look like this:
+    *
+    *  1 * *           * 0 0
+    *  0 * *           * 1 0
+    *  0 * *           * 0 1
+    *
+    * We now proceed to do elimination on the second column.
+    */
+   if (! MAT3_inv3_second_col(source, inv, row0)) return(FALSE);
+
+   return(TRUE);
+}
+
+/*
+ * Finds a new pivot for a non-simple 4x4.  See comments in MAT3invert().
+ */
+
+static int
+MAT3_inv4_pivot (register MAT3mat src, MAT3vec r, double *s, int *swap)
+{
+   register int i, j;
+   double      temp, max;
+
+   *swap = -1;
+
+   if (MAT3_IS_ZERO(src[3][3])) {
+
+      /* Look for a different pivot element: one with largest abs value */
+      max = 0.0;
+
+      for (i = 0; i < 4; i++) {
+        if      (src[i][3] >  max) max =  src[*swap = i][3];
+        else if (src[i][3] < -max) max = -src[*swap = i][3];
+      }
+
+      /* No pivot element available ! */
+      if (*swap < 0) return(FALSE);
+
+      else for (j = 0; j < 4; j++) SWAP(src[*swap][j], src[3][j], temp);
+   }
+
+   MAT3_SET_VEC (r, -src[0][3], -src[1][3], -src[2][3]);
+
+   *s = 1.0 / src[3][3];
+
+   src[0][3] = src[1][3] = src[2][3] = 0.0;
+   src[3][3]                        = 1.0;
+
+   MAT3_SCALE_VEC(src[3], src[3], *s);
+
+   for (i = 0; i < 3; i++) {
+      src[0][i] += r[0] * src[3][i];
+      src[1][i] += r[1] * src[3][i];
+      src[2][i] += r[2] * src[3][i];
+   }
+
+   return(TRUE);
+}
+
+/* -------------------------  Internal Routines  --------------------------- */
+
+/* --------------------------  Public Routines ---------------------------- */
+
+/*
+ * This returns the inverse of the given matrix.  The result matrix
+ * may be the same as the one to invert.
+ *
+ * Fast inversion routine for 4 x 4 matrices, written by jfh.
+ *
+ * Returns 1 if the inverse was successful, 0 if it failed.
+ *
+ * This routine has been specially tweaked to notice the following:
+ * If the matrix has the form
+ *       * * * 0
+ *       * * * 0
+ *       * * * 0
+ *       * * * 1
+ *
+ * (as do many matrices in graphics), then we compute the inverse of
+ * the upper left 3x3 matrix and use this to find the general inverse.
+ *
+ *   In the event that the right column is not 0-0-0-1, we do gaussian
+ * elimination to make it so, then use the 3x3 inverse, and then do
+ * our gaussian elimination.
+ */
+
+int
+MAT3invert(result_mat, mat)
+MAT3mat result_mat, mat;
+{
+   MAT3mat             src, inv;
+   register int        i, j, simple;
+   double              m[3][3], inv3[3][3], s, temp;
+   MAT3vec             r, t;
+   int                 swap;
+
+   MAT3copy(src, mat);
+   MAT3identity(inv);
+
+   /* If last column is not (0,0,0,1), use special code */
+   simple = (mat[0][3] == 0.0 && mat[1][3] == 0.0 &&
+            mat[2][3] == 0.0 && mat[3][3] == 1.0);
+
+   if (! simple && ! MAT3_inv4_pivot(src, r, &s, &swap)) return(FALSE);
+
+   MAT3_COPY_VEC(t, src[3]);   /* Translation vector */
+
+   /* Copy upper-left 3x3 matrix */
+   for (i = 0; i < 3; i++) for (j = 0; j < 3; j++) m[i][j] = src[i][j];
+
+   if (! MAT3_invert3(m, inv3)) return(FALSE);
+
+   for (i = 0; i < 3; i++) for (j = 0; j < 3; j++) inv[i][j] = inv3[i][j];
+
+   for (i = 0; i < 3; i++) for (j = 0; j < 3; j++)
+      inv[3][i] -= t[j] * inv3[j][i];
+
+   if (! simple) {
+
+      /* We still have to undo our gaussian elimination from earlier on */
+      /* add r0 * first col to last col */
+      /* add r1 * 2nd  col to last col */
+      /* add r2 * 3rd  col to last col */
+
+      for (i = 0; i < 4; i++) {
+        inv[i][3] += r[0] * inv[i][0] + r[1] * inv[i][1] + r[2] * inv[i][2];
+        inv[i][3] *= s;
+      }
+
+      if (swap >= 0)
+        for (i = 0; i < 4; i++) SWAP(inv[i][swap], inv[i][3], temp);
+   }
+
+   MAT3copy(result_mat, inv);
+
+   return(TRUE);
+}
diff --git a/Math/MAT3mat.c b/Math/MAT3mat.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..0e1ea55
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,138 @@
+/* #include "HEADERS.h" */
+/* Copyright 1988, Brown Computer Graphics Group.  All Rights Reserved. */
+
+/* --------------------------------------------------------------------------
+ * This file contains routines that operate solely on matrices.
+ * -------------------------------------------------------------------------*/
+
+#include "mat3defs.h"
+
+/* #include "macros.h" */
+
+/* --------------------------  Static Routines ---------------------------- */
+
+/* -------------------------  Internal Routines  --------------------------- */
+
+/* --------------------------  Public Routines ---------------------------- */
+
+
+/*
+ * Sets a matrix to identity.
+ */
+
+void
+MAT3identity (register MAT3mat mat)
+{
+   register int i;
+
+   bzero (mat, sizeof(MAT3mat));
+   for (i = 0; i < 4; i++)
+      mat[i][i] = 1.0;
+}
+
+/*
+ * Sets a matrix to zero.
+ */
+
+void
+MAT3zero (MAT3mat mat)
+{
+   bzero (mat, sizeof(MAT3mat));
+}
+
+
+/*
+ * Copies one matrix to another.
+ */
+
+void
+MAT3copy(MAT3mat to, MAT3mat from)
+{
+   bcopy (from, to, sizeof(MAT3mat));
+}
+
+/*
+ * This multiplies two matrices, producing a third, which may the same as
+ * either of the first two.
+ */
+
+void
+MAT3mult (result_mat, mat1, mat2)
+MAT3mat result_mat;
+register MAT3mat mat1, mat2;
+{
+   register int i, j;
+   MAT3mat     tmp_mat;
+
+   for (i = 0; i < 4; i++)
+      for (j = 0; j < 4; j++)
+         tmp_mat[i][j] = (mat1[i][0] * mat2[0][j] +
+                      mat1[i][1] * mat2[1][j] +
+                      mat1[i][2] * mat2[2][j] +
+                      mat1[i][3] * mat2[3][j]);
+   MAT3copy (result_mat, tmp_mat);
+}
+
+/*
+ * This returns the transpose of a matrix.  The result matrix may be
+ * the same as the one to transpose.
+ */
+
+void
+MAT3transpose (result_mat, mat)
+MAT3mat result_mat;
+register MAT3mat mat;
+{
+   register int i, j;
+   MAT3mat     tmp_mat;
+
+   for (i = 0; i < 4; i++) 
+      for (j = 0; j < 4; j++) 
+         tmp_mat[i][j] = mat[j][i];
+
+   MAT3copy (result_mat, tmp_mat);
+}
+
+
+/*
+ * This prints the given matrix to the given file pointer.
+ */
+
+void
+MAT3print(mat, fp)
+MAT3mat mat;
+FILE   *fp;
+{
+   MAT3print_formatted(mat, fp, CNULL, CNULL, CNULL, CNULL);
+}
+
+/*
+ * This prints the given matrix to the given file pointer.
+ * use the format string to pass to fprintf.  head and tail
+ * are printed at the beginning and end of each line.
+ */
+
+void
+MAT3print_formatted(mat, fp, title, head, format, tail)
+MAT3mat mat;
+FILE   *fp;
+char   *title, *head, *format, *tail;
+{
+   register int i, j;
+
+   /* This is to allow this to be called easily from a debugger */
+   if (fp == NULL) fp = stderr;
+
+   if (title  == NULL) title  = "MAT3 matrix:\n";
+   if (head   == NULL) head   = "  ";
+   if (format == NULL) format = "%#8.4lf  ";
+   if (tail   == NULL) tail   = "\n";
+
+   (void) fprintf(fp, title);
+
+   for (i = 0; i < 4; i++) {
+      (void) fprintf(fp, head);
+      for (j = 0; j < 4; j++) (void) fprintf(fp, format, mat[i][j]);
+      (void) fprintf(fp, tail);
+   }
+}
diff --git a/Math/MAT3vec.c b/Math/MAT3vec.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9e71042
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,159 @@
+/* Copyright 1988, Brown Computer Graphics Group.  All Rights Reserved. */
+
+/* --------------------------------------------------------------------------
+ * This file contains routines that operate on matrices and vectors, or
+ * vectors and vectors.
+ * -------------------------------------------------------------------------*/
+
+/* #include "sphigslocal.h" */
+
+/* --------------------------  Static Routines ---------------------------- */
+
+/* -------------------------  Internal Routines  --------------------------- */
+
+/* --------------------------  Public Routines ---------------------------- */
+
+/*
+ * Multiplies a vector by a matrix, setting the result vector.
+ * It assumes all homogeneous coordinates are 1.
+ * The two vectors involved may be the same.
+ */
+
+#include "mat3.h"
+
+#ifndef TRUE
+#  define TRUE 1
+#endif
+
+#ifndef FALSE
+#  define FALSE 0
+#endif
+
+
+void
+MAT3mult_vec(result_vec, vec, mat)
+MAT3vec         result_vec;
+register MAT3vec vec;
+register MAT3mat mat;
+{
+   MAT3vec             tempvec;
+   register double     *temp = tempvec;
+
+   temp[0] =   vec[0] * mat[0][0] + vec[1] * mat[1][0] +
+               vec[2] * mat[2][0] +          mat[3][0];
+   temp[1] =   vec[0] * mat[0][1] + vec[1] * mat[1][1] +
+               vec[2] * mat[2][1] +          mat[3][1];
+   temp[2] =   vec[0] * mat[0][2] + vec[1] * mat[1][2] +
+               vec[2] * mat[2][2] +          mat[3][2];
+
+   MAT3_COPY_VEC(result_vec, temp);
+}
+
+/*
+ * Multiplies a vector of size 4 by a matrix, setting the result vector.
+ * The fourth element of the vector is the homogeneous coordinate, which
+ * may or may not be 1.  If the "normalize" parameter is TRUE, then the
+ * result vector will be normalized so that the homogeneous coordinate is 1.
+ * The two vectors involved may be the same.
+ * This returns zero if the vector was to be normalized, but couldn't be.
+ */
+
+int
+MAT3mult_hvec(result_vec, vec, mat, normalize)
+MAT3hvec          result_vec;
+register MAT3hvec vec;
+register MAT3mat  mat;
+{
+   MAT3hvec             tempvec;
+   double              norm_fac;
+   register double     *temp = tempvec;
+   register int        ret = TRUE;
+
+   temp[0] =   vec[0] * mat[0][0] + vec[1] * mat[1][0] +
+               vec[2] * mat[2][0] + vec[3] * mat[3][0];
+   temp[1] =   vec[0] * mat[0][1] + vec[1] * mat[1][1] +
+               vec[2] * mat[2][1] + vec[3] * mat[3][1];
+   temp[2] =   vec[0] * mat[0][2] + vec[1] * mat[1][2] +
+               vec[2] * mat[2][2] + vec[3] * mat[3][2];
+   temp[3] =   vec[0] * mat[0][3] + vec[1] * mat[1][3] +
+               vec[2] * mat[2][3] + vec[3] * mat[3][3];
+
+   /* Normalize if asked for, possible, and necessary */
+   if (normalize) {
+      if (MAT3_IS_ZERO(temp[3])) {
+#ifndef THINK_C
+        fprintf (stderr,
+                 "Can't normalize vector: homogeneous coordinate is 0");
+#endif
+        ret = FALSE;
+      }
+      else {
+        norm_fac = 1.0 / temp[3];
+        MAT3_SCALE_VEC(result_vec, temp, norm_fac);
+        result_vec[3] = 1.0;
+      }
+   }
+   else MAT3_COPY_HVEC(result_vec, temp);
+
+   return(ret);
+}
+
+/*
+ * Sets the first vector to be the cross-product of the last two vectors.
+ */
+
+void
+MAT3cross_product(result_vec, vec1, vec2)
+MAT3vec         result_vec;
+register MAT3vec vec1, vec2;
+{
+   MAT3vec             tempvec;
+   register double     *temp = tempvec;
+
+   temp[0] = vec1[1] * vec2[2] - vec1[2] * vec2[1];
+   temp[1] = vec1[2] * vec2[0] - vec1[0] * vec2[2];
+   temp[2] = vec1[0] * vec2[1] - vec1[1] * vec2[0];
+
+   MAT3_COPY_VEC(result_vec, temp);
+}
+
+/*
+ * Finds a vector perpendicular to vec and stores it in result_vec.
+ * Method:  take any vector (we use <0,1,0>) and subtract the
+ * portion of it pointing in the vec direction.  This doesn't
+ * work if vec IS <0,1,0> or is very near it.  So if this is
+ * the case, use <0,0,1> instead.
+ * If "is_unit" is TRUE, the given vector is assumed to be unit length.
+ */
+
+#define SELECT .7071   /* selection constant (roughly .5*sqrt(2) */
+
+void
+MAT3perp_vec(result_vec, vec, is_unit)
+MAT3vec result_vec, vec;
+int    is_unit;
+{
+   MAT3vec     norm;
+   double      dot;
+
+   MAT3_SET_VEC(result_vec, 0.0, 1.0, 0.0);
+
+   MAT3_COPY_VEC(norm, vec);
+
+   if (! is_unit) MAT3_NORMALIZE_VEC(norm, dot);
+
+   /* See if vector is too close to <0,1,0>.  If so, use <0,0,1> */
+   if ((dot = MAT3_DOT_PRODUCT(norm, result_vec)) > SELECT || dot < -SELECT) {
+      result_vec[1] = 0.0;
+      result_vec[2] = 1.0;
+      dot = MAT3_DOT_PRODUCT(norm, result_vec);
+   }
+
+   /* Subtract off non-perpendicular part */
+   result_vec[0] -= dot * norm[0];
+   result_vec[1] -= dot * norm[1];
+   result_vec[2] -= dot * norm[2];
+
+   /* Make result unit length */
+   MAT3_NORMALIZE_VEC(result_vec, dot);
+}
diff --git a/Math/Makefile b/Math/Makefile
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d2e307a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,73 @@
+#---------------------------------------------------------------------------
+# Makefile
+#
+# Written by Curtis Olson, started May 1997.
+#
+# Copyright (C) 1997  Curtis L. Olson  - curt@infoplane.com
+#
+# This program is free software; you can redistribute it and/or modify
+# it under the terms of the GNU General Public License as published by
+# the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
+# (at your option) any later version.
+#
+# This program is distributed in the hope that it will be useful,
+# but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
+# MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
+# GNU General Public License for more details.
+#
+# You should have received a copy of the GNU General Public License
+# along with this program; if not, write to the Free Software
+# Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
+#
+# $Id$
+# (Log is kept at end of this file)
+#---------------------------------------------------------------------------
+
+
+TARGET = libmat3.a
+
+CFILES = MAT3geom.c MAT3inv.c MAT3mat.c MAT3vec.c
+HFILES = mat3.h mat3defs.h mat3err.h
+OFILES = $(CFILES:.c=.o)
+
+CC = gcc
+CFLAGS = -g -Wall
+# CFLAGS = -O2 -Wall
+
+AR = ar
+
+INCLUDES = 
+
+LIBS = 
+
+
+#---------------------------------------------------------------------------
+# Primary Targets
+#---------------------------------------------------------------------------
+
+$(TARGET): $(OFILES) $(HFILES)
+       $(AR) rv $(TARGET) $(OFILES)
+
+all: $(TARGET)
+
+clean:
+       rm -f *.o $(TARGET) *~ core
+
+
+#---------------------------------------------------------------------------
+# Secondary Targets
+#---------------------------------------------------------------------------
+
+
+
+#---------------------------------------------------------------------------
+# $Log$
+# Revision 1.1  1997/05/30 19:25:56  curt
+# The MAT3 routines from SRGP.
+#
+# Revision 1.2  1997/05/23 15:40:29  curt
+# Added GNU copyright headers.
+#
+# Revision 1.1  1997/05/16 15:58:23  curt
+# Initial revision.
+#
diff --git a/Math/mat3.h b/Math/mat3.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..70f7a61
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,147 @@
+/* Copyright 1988, Brown Computer Graphics Group.  All Rights Reserved. */
+
+/* -------------------------------------------------------------------------
+                      Public MAT3 include file
+   ------------------------------------------------------------------------- */
+
+#ifndef MAT3_HAS_BEEN_INCLUDED
+#define MAT3_HAS_BEEN_INCLUDED
+
+/* -----------------------------  Constants  ------------------------------ */
+
+/*
+ * Make sure the math library .h file is included, in case it wasn't.
+ */
+
+#ifndef HUGE
+#include <math.h>
+#endif
+#include <stdio.h>
+
+
+#define MAT3_DET0      -1                      /* Indicates singular mat */
+#define MAT3_EPSILON   1e-12                   /* Close enough to zero   */
+#define MAT3_PI        3.141592653589793       /* Pi                     */
+
+/* ------------------------------  Types  --------------------------------- */
+
+typedef double MAT3mat[4][4];          /* 4x4 matrix                    */
+typedef double MAT3vec[3];             /* Vector                        */
+typedef double MAT3hvec[4];             /* Vector with homogeneous coord */
+
+/* ------------------------------  Macros  -------------------------------- */
+
+/* Tests if a number is within EPSILON of zero */
+#define MAT3_IS_ZERO(N)        ((N) < MAT3_EPSILON && (N) > -MAT3_EPSILON)
+
+/* Sets a vector to the three given values */
+#define MAT3_SET_VEC(V,X,Y,Z)  ((V)[0]=(X), (V)[1]=(Y), (V)[2]=(Z))
+
+/* Tests a vector for all components close to zero */
+#define MAT3_IS_ZERO_VEC(V)    (MAT3_IS_ZERO((V)[0]) && \
+                                MAT3_IS_ZERO((V)[1]) && \
+                                MAT3_IS_ZERO((V)[2]))
+
+/* Dot product of two vectors */
+#define MAT3_DOT_PRODUCT(V1,V2) \
+                       ((V1)[0]*(V2)[0] + (V1)[1]*(V2)[1] + (V1)[2]*(V2)[2])
+
+/* Copy one vector to other */
+#define MAT3_COPY_VEC(TO,FROM) ((TO)[0] = (FROM)[0], \
+                                (TO)[1] = (FROM)[1], \
+                                (TO)[2] = (FROM)[2])
+
+/* Normalize vector to unit length, using TEMP as temporary variable.
+ * TEMP will be zero if vector has zero length */
+#define MAT3_NORMALIZE_VEC(V,TEMP) \
+       if ((TEMP = sqrt(MAT3_DOT_PRODUCT(V,V))) > MAT3_EPSILON) { \
+          TEMP = 1.0 / TEMP; \
+          MAT3_SCALE_VEC(V,V,TEMP); \
+       } else TEMP = 0.0
+
+/* Scale vector by given factor, storing result vector in RESULT_V */
+#define MAT3_SCALE_VEC(RESULT_V,V,SCALE) \
+       MAT3_SET_VEC(RESULT_V, (V)[0]*(SCALE), (V)[1]*(SCALE), (V)[2]*(SCALE))
+
+/* Adds vectors V1 and V2, storing result in RESULT_V */
+#define MAT3_ADD_VEC(RESULT_V,V1,V2) \
+       MAT3_SET_VEC(RESULT_V, (V1)[0]+(V2)[0], (V1)[1]+(V2)[1], \
+                              (V1)[2]+(V2)[2])
+
+/* Subtracts vector V2 from V1, storing result in RESULT_V */
+#define MAT3_SUB_VEC(RESULT_V,V1,V2) \
+       MAT3_SET_VEC(RESULT_V, (V1)[0]-(V2)[0], (V1)[1]-(V2)[1], \
+                              (V1)[2]-(V2)[2])
+
+/* Multiplies vectors V1 and V2, storing result in RESULT_V */
+#define MAT3_MULT_VEC(RESULT_V,V1,V2) \
+       MAT3_SET_VEC(RESULT_V, (V1)[0]*(V2)[0], (V1)[1]*(V2)[1], \
+                              (V1)[2]*(V2)[2])
+
+/* Sets RESULT_V to the linear combination of V1 and V2, scaled by
+ * SCALE1 and SCALE2, respectively */
+#define MAT3_LINEAR_COMB(RESULT_V,SCALE1,V1,SCALE2,V2) \
+       MAT3_SET_VEC(RESULT_V,  (SCALE1)*(V1)[0] + (SCALE2)*(V2)[0], \
+                               (SCALE1)*(V1)[1] + (SCALE2)*(V2)[1], \
+                               (SCALE1)*(V1)[2] + (SCALE2)*(V2)[2])
+
+/* Several of the vector macros are useful for homogeneous-coord vectors */
+#define MAT3_SET_HVEC(V,X,Y,Z,W) ((V)[0]=(X), (V)[1]=(Y), \
+                                 (V)[2]=(Z), (V)[3]=(W))
+
+#define MAT3_COPY_HVEC(TO,FROM) ((TO)[0] = (FROM)[0], \
+                                (TO)[1] = (FROM)[1], \
+                                (TO)[2] = (FROM)[2], \
+                                (TO)[3] = (FROM)[3])
+
+#define MAT3_SCALE_HVEC(RESULT_V,V,SCALE) \
+       MAT3_SET_HVEC(RESULT_V, (V)[0]*(SCALE), (V)[1]*(SCALE), \
+                               (V)[2]*(SCALE), (V)[3]*(SCALE))
+
+#define MAT3_ADD_HVEC(RESULT_V,V1,V2) \
+       MAT3_SET_HVEC(RESULT_V, (V1)[0]+(V2)[0], (V1)[1]+(V2)[1], \
+                               (V1)[2]+(V2)[2], (V1)[3]+(V2)[3])
+
+#define MAT3_SUB_HVEC(RESULT_V,V1,V2) \
+       MAT3_SET_HVEC(RESULT_V, (V1)[0]-(V2)[0], (V1)[1]-(V2)[1], \
+                               (V1)[2]-(V2)[2], (V1)[3]-(V2)[3])
+
+#define MAT3_MULT_HVEC(RESULT_V,V1,V2) \
+       MAT3_SET_HVEC(RESULT_V, (V1)[0]*(V2)[0], (V1)[1]*(V2)[1], \
+                               (V1)[2]*(V2)[2], (V1)[3]*(V2)[3])
+
+/* ------------------------------  Entries  ------------------------------- */
+
+
+/* In MAT3geom.c */
+void           MAT3direction_matrix (MAT3mat result_mat, MAT3mat mat);
+int            MAT3normal_matrix (MAT3mat result_mat, MAT3mat mat);
+void           MAT3rotate (MAT3mat result_mat, MAT3vec axis, double angle_in_radians);
+void           MAT3translate (MAT3mat result_mat, MAT3vec trans);
+void           MAT3scale (MAT3mat result_mat, MAT3vec scale);
+void           MAT3shear(MAT3mat result_mat, double xshear, double yshear);
+
+/* In MAT3mat.c */
+void           MAT3identity(MAT3mat);
+void           MAT3zero(MAT3mat);
+void           MAT3copy (MAT3mat to, MAT3mat from);
+void           MAT3mult (MAT3mat result, MAT3mat, MAT3mat);
+void           MAT3transpose (MAT3mat result, MAT3mat);
+int                    MAT3invert (MAT3mat result, MAT3mat);
+void           MAT3print (MAT3mat, FILE *fp);
+void           MAT3print_formatted (MAT3mat, FILE *fp, 
+                                    char *title, char *head, char *format, char *tail);
+extern int             MAT3equal();
+extern double          MAT3trace();
+extern int             MAT3power();
+extern int             MAT3column_reduce();
+extern int             MAT3kernel_basis();
+
+/* In MAT3vec.c */
+void           MAT3mult_vec(MAT3vec result_vec, MAT3vec vec, MAT3mat mat);
+int            MAT3mult_hvec (MAT3hvec result_vec, MAT3hvec vec, MAT3mat mat, int normalize);
+void           MAT3cross_product(MAT3vec result,MAT3vec,MAT3vec);
+void           MAT3perp_vec(MAT3vec result_vec, MAT3vec vec, int is_unit);
+
+#endif MAT3_HAS_BEEN_INCLUDED
+
diff --git a/Math/mat3defs.h b/Math/mat3defs.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..34759c0
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,39 @@
+/* Copyright 1988, Brown Computer Graphics Group.  All Rights Reserved. */
+
+#include <stdio.h>
+/* #include "mat3err.h" */
+#include "mat3.h"
+
+/* -----------------------------  Constants  ------------------------------ */
+
+#define FALSE          0
+#define TRUE           1
+
+#define CNULL ((char *) NULL)
+
+/* ------------------------------  Macros  -------------------------------- */
+
+#define ALLOCN(P,T,N,M) \
+   if ((P = (T *) malloc((unsigned) (N) * sizeof(T))) == NULL) \
+      ERR_ERROR(MAT3_errid, ERR_FATAL, (ERR_ALLOC1, M)); \
+   else
+
+#define FREE(P)    free((char *) (P))
+
+#define ABS(A)         ((A) > 0   ? (A) : -(A))
+#define MIN(A,B)       ((A) < (B) ? (A) :  (B))
+#define MAX(A,B)       ((A) > (B) ? (A) :  (B))
+
+#define SWAP(A,B,T)    (T = A, A = B, B = T)
+
+/* Is N within EPS of zero ? */
+#define IS_ZERO(N,EPS) ((N) < EPS && (N) > -EPS)
+
+/* Macros for lu routines */
+#define LU_PERMUTE(p,i,j)  { int LU_T; LU_T = p[i]; p[i] = p[j]; p[j] = LU_T; }
+
+/* -------------------------  Internal Entries ---------------------------- */
+
+/* -------------------------  Global Variables ---------------------------- */
+
+/* extern ERRid        *MAT3_errid; */
diff --git a/Math/mat3err.h b/Math/mat3err.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..d2c5e4f
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,26 @@
+#include "sph_errtypes.h"
+
+#ifdef THINK_C
+/* We hide this from gnu's compiler, which doesn't understand it. */
+void SPH__error (int errtype, ...);
+#endif
+
+
+#define ERR_ERROR(A,B,C)   \
+   if (1) {char cstr[256]; sprintf C; SPH__error(ERR_MAT3_PACKAGE, cstr); } else
+
+
+#define ERR_S  cstr,"%s\n"
+#define ERR_SI cstr,"%s: %d\n"
+#define ERR_SS cstr,"%s: %s\n"
+
+#define ERR_SEVERE 0
+#define ERR_FATAL  0
+
+#define ERR_ALLOC1 0
+
+typedef int ERRid;
+
+#define ERRregister_package(S)    100
+
+