initial commit
authorJohn Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
Mon, 5 Aug 2024 07:45:40 +0000 (10:45 +0300)
committerJohn Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
Mon, 5 Aug 2024 07:45:40 +0000 (10:45 +0300)
.gitignore [new file with mode: 0644]
Makefile [new file with mode: 0644]
src/cgmath/cgmath.h [new file with mode: 0644]
src/cgmath/cgmmat.inl [new file with mode: 0644]
src/cgmath/cgmmisc.inl [new file with mode: 0644]
src/cgmath/cgmquat.inl [new file with mode: 0644]
src/cgmath/cgmray.inl [new file with mode: 0644]
src/cgmath/cgmvec3.inl [new file with mode: 0644]
src/cgmath/cgmvec4.inl [new file with mode: 0644]
src/main.c [new file with mode: 0644]

diff --git a/.gitignore b/.gitignore
new file mode 100644 (file)
index 0000000..4f8163a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,5 @@
+*.o
+*.d
+*.swp
+algsurf
+core
diff --git a/Makefile b/Makefile
new file mode 100644 (file)
index 0000000..976a0f6
--- /dev/null
+++ b/Makefile
@@ -0,0 +1,20 @@
+src = $(wildcard src/*.c)
+obj = $(src:.c=.o)
+dep = $(src:.c=.d)
+bin = algsurf
+
+CFLAGS = -pedantic -Wall -g `sdl-config --cflags` -MMD
+LDFLAGS = `sdl-config --libs` -lm
+
+$(bin): $(obj)
+       $(CC) -o $@ $(obj) $(LDFLAGS)
+
+-include $(dep)
+
+.PHONY: clean
+clean:
+       rm -f $(obj) $(bin)
+
+.PHONY: cleandep
+cleandep:
+       rm -f $(dep)
diff --git a/src/cgmath/cgmath.h b/src/cgmath/cgmath.h
new file mode 100644 (file)
index 0000000..9f99361
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,280 @@
+/* gph-cmath - C graphics math library
+ * Copyright (C) 2018-2023 John Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
+ *
+ * This program is free software. Feel free to use, modify, and/or redistribute
+ * it under the terms of the MIT/X11 license. See LICENSE for details.
+ * If you intend to redistribute parts of the code without the LICENSE file
+ * replace this paragraph with the full contents of the LICENSE file.
+ *
+ * Function prefixes signify the data type of their operand(s):
+ * - cgm_v... functions are operations on cgm_vec3 vectors
+ * - cgm_w... functions are operations on cgm_vec4 vectors
+ * - cgm_q... functions are operations on cgm_quat quaternions (w + xi + yj + zk)
+ * - cgm_m... functions are operations on 4x4 matrices (stored as linear 16 float arrays)
+ * - cgm_r... functions are operations on cgm_ray rays
+ *
+ * NOTE: *ALL* matrix arguments are pointers to 16 floats. Even the functions
+ * which operate on 3x3 matrices, actually use the upper 3x3 of a 4x4 matrix,
+ * and still expect an array of 16 floats.
+ *
+ * NOTE: matrices are treated by all operations as column-major, to match OpenGL
+ * conventions, so everything is pretty much transposed.
+*/
+#ifndef CGMATH_H_
+#define CGMATH_H_
+
+#include <math.h>
+#include <string.h>
+
+#define CGM_PI 3.141592653589793
+
+typedef struct {
+       float x, y;
+} cgm_vec2;
+
+typedef struct {
+       float x, y, z;
+} cgm_vec3;
+
+typedef struct {
+       float x, y, z, w;
+} cgm_vec4, cgm_quat;
+
+typedef struct {
+       cgm_vec3 origin, dir;
+} cgm_ray;
+
+typedef enum cgm_euler_mode {
+       CGM_EULER_XYZ,
+       CGM_EULER_XZY,
+       CGM_EULER_YXZ,
+       CGM_EULER_YZX,
+       CGM_EULER_ZXY,
+       CGM_EULER_ZYX,
+       CGM_EULER_ZXZ,
+       CGM_EULER_ZYZ,
+       CGM_EULER_YXY,
+       CGM_EULER_YZY,
+       CGM_EULER_XYX,
+       CGM_EULER_XZX
+} cgm_euler_mode;
+
+#ifdef __cplusplus
+#define CGM_INLINE inline
+
+extern "C" {
+#else
+
+#if (__STDC_VERSION__ >= 199901) || defined(__GNUC__)
+#define CGM_INLINE inline
+#else
+#define CGM_INLINE __inline
+#endif
+
+#endif
+
+/* --- operations on cgm_vec3 --- */
+static CGM_INLINE void cgm_vcons(cgm_vec3 *v, float x, float y, float z);
+static CGM_INLINE cgm_vec3 cgm_vvec(float x, float y, float z);
+
+static CGM_INLINE void cgm_vadd(cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b);
+static CGM_INLINE void cgm_vadd_scaled(cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b, float s); /* a+b*s */
+static CGM_INLINE void cgm_vsub(cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b);
+static CGM_INLINE void cgm_vsub_scaled(cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b, float s); /* a-b*s */
+static CGM_INLINE void cgm_vmul(cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b);
+static CGM_INLINE void cgm_vscale(cgm_vec3 *v, float s);
+static CGM_INLINE void cgm_vmul_m4v3(cgm_vec3 *v, const float *m);     /* m4x4 * v */
+static CGM_INLINE void cgm_vmul_v3m4(cgm_vec3 *v, const float *m);     /* v * m4x4 */
+static CGM_INLINE void cgm_vmul_m3v3(cgm_vec3 *v, const float *m);     /* m3x3 * v (m still 16 floats) */
+static CGM_INLINE void cgm_vmul_v3m3(cgm_vec3 *v, const float *m);     /* v * m3x3 (m still 16 floats) */
+
+static CGM_INLINE float cgm_vdot(const cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b);
+static CGM_INLINE void cgm_vcross(cgm_vec3 *res, const cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b);
+static CGM_INLINE float cgm_vlength(const cgm_vec3 *v);
+static CGM_INLINE float cgm_vlength_sq(const cgm_vec3 *v);
+static CGM_INLINE float cgm_vdist(const cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b);
+static CGM_INLINE float cgm_vdist_sq(const cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b);
+static CGM_INLINE void cgm_vnormalize(cgm_vec3 *v);
+
+static CGM_INLINE void cgm_vreflect(cgm_vec3 *v, const cgm_vec3 *n);
+static CGM_INLINE void cgm_vrefract(cgm_vec3 *v, const cgm_vec3 *n, float ior);
+
+static CGM_INLINE void cgm_vrotate_quat(cgm_vec3 *v, const cgm_quat *q);
+static CGM_INLINE void cgm_vrotate_axis(cgm_vec3 *v, int axis, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_vrotate(cgm_vec3 *v, float angle, float x, float y, float z);
+static CGM_INLINE void cgm_vrotate_euler(cgm_vec3 *v, float a, float b, float c, enum cgm_euler_mode mode);
+
+static CGM_INLINE void cgm_vlerp(cgm_vec3 *res, const cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b, float t);
+
+#define cgm_velem(vptr, idx)   ((&(vptr)->x)[idx])
+
+/* --- operations on cgm_vec4 --- */
+static CGM_INLINE void cgm_wcons(cgm_vec4 *v, float x, float y, float z, float w);
+static CGM_INLINE cgm_vec4 cgm_wvec(float x, float y, float z, float w);
+
+static CGM_INLINE void cgm_wadd(cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b);
+static CGM_INLINE void cgm_wsub(cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b);
+static CGM_INLINE void cgm_wmul(cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b);
+static CGM_INLINE void cgm_wscale(cgm_vec4 *v, float s);
+
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_m4v4(cgm_vec4 *v, const float *m);
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_v4m4(cgm_vec4 *v, const float *m);
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_m34v4(cgm_vec4 *v, const float *m);    /* doesn't affect w */
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_v4m43(cgm_vec4 *v, const float *m);    /* doesn't affect w */
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_m3v4(cgm_vec4 *v, const float *m); /* (m still 16 floats) */
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_v4m3(cgm_vec4 *v, const float *m); /* (m still 16 floats) */
+
+static CGM_INLINE float cgm_wdot(const cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b);
+
+static CGM_INLINE float cgm_wlength(const cgm_vec4 *v);
+static CGM_INLINE float cgm_wlength_sq(const cgm_vec4 *v);
+static CGM_INLINE float cgm_wdist(const cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b);
+static CGM_INLINE float cgm_wdist_sq(const cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b);
+static CGM_INLINE void cgm_wnormalize(cgm_vec4 *v);
+
+static CGM_INLINE void cgm_wlerp(cgm_vec4 *res, const cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b, float t);
+
+#define cgm_welem(vptr, idx)   ((&(vptr)->x)[idx])
+
+/* --- operations on quaternions --- */
+static CGM_INLINE void cgm_qcons(cgm_quat *q, float x, float y, float z, float w);
+
+static CGM_INLINE void cgm_qneg(cgm_quat *q);
+static CGM_INLINE void cgm_qadd(cgm_quat *a, const cgm_quat *b);
+static CGM_INLINE void cgm_qsub(cgm_quat *a, const cgm_quat *b);
+static CGM_INLINE void cgm_qmul(cgm_quat *a, const cgm_quat *b);
+
+static CGM_INLINE float cgm_qlength(const cgm_quat *q);
+static CGM_INLINE float cgm_qlength_sq(const cgm_quat *q);
+static CGM_INLINE void cgm_qnormalize(cgm_quat *q);
+static CGM_INLINE void cgm_qconjugate(cgm_quat *q);
+static CGM_INLINE void cgm_qinvert(cgm_quat *q);
+
+static CGM_INLINE void cgm_qrotation(cgm_quat *q, float angle, float x, float y, float z);
+static CGM_INLINE void cgm_qrotate(cgm_quat *q, float angle, float x, float y, float z);
+
+static CGM_INLINE void cgm_qslerp(cgm_quat *res, const cgm_quat *a, const cgm_quat *b, float t);
+static CGM_INLINE void cgm_qlerp(cgm_quat *res, const cgm_quat *a, const cgm_quat *b, float t);
+
+#define cgm_qelem(qptr, idx)   ((&(qptr)->x)[idx])
+
+/* --- operations on matrices --- */
+static CGM_INLINE void cgm_mcopy(float *dest, const float *src);
+static CGM_INLINE void cgm_mzero(float *m);
+static CGM_INLINE void cgm_midentity(float *m);
+
+static CGM_INLINE void cgm_mmul(float *a, const float *b);
+static CGM_INLINE void cgm_mpremul(float *a, const float *b);
+
+static CGM_INLINE void cgm_msubmatrix(float *m, int row, int col);
+static CGM_INLINE void cgm_mupper3(float *m);
+static CGM_INLINE float cgm_msubdet(const float *m, int row, int col);
+static CGM_INLINE float cgm_mcofactor(const float *m, int row, int col);
+static CGM_INLINE float cgm_mdet(const float *m);
+static CGM_INLINE void cgm_mtranspose(float *m);
+static CGM_INLINE void cgm_mcofmatrix(float *m);
+static CGM_INLINE int cgm_minverse(float *m);  /* returns 0 on success, -1 for singular */
+
+static CGM_INLINE void cgm_mtranslation(float *m, float x, float y, float z);
+static CGM_INLINE void cgm_mscaling(float *m, float sx, float sy, float sz);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_x(float *m, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_y(float *m, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_z(float *m, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_axis(float *m, int idx, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation(float *m, float angle, float x, float y, float z);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_euler(float *m, float a, float b, float c, int mode);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_quat(float *m, const cgm_quat *q);
+
+static CGM_INLINE void cgm_mtranslate(float *m, float x, float y, float z);
+static CGM_INLINE void cgm_mscale(float *m, float sx, float sy, float sz);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_x(float *m, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_y(float *m, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_z(float *m, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_axis(float *m, int idx, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate(float *m, float angle, float x, float y, float z);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_euler(float *m, float a, float b, float c, int mode);
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_quat(float *m, const cgm_quat *q);
+
+static CGM_INLINE void cgm_mpretranslate(float *m, float x, float y, float z);
+static CGM_INLINE void cgm_mprescale(float *m, float sx, float sy, float sz);
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_x(float *m, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_y(float *m, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_z(float *m, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_axis(float *m, int idx, float angle);
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate(float *m, float angle, float x, float y, float z);
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_euler(float *m, float a, float b, float c, int mode);
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_quat(float *m, const cgm_quat *q);
+
+static CGM_INLINE void cgm_mget_translation(const float *m, cgm_vec3 *res);
+static CGM_INLINE void cgm_mget_rotation(const float *m, cgm_quat *res);
+static CGM_INLINE void cgm_mget_scaling(const float *m, cgm_vec3 *res);
+static CGM_INLINE void cgm_mget_frustum_plane(const float *m, int p, cgm_vec4 *res);
+
+static CGM_INLINE void cgm_normalize_plane(cgm_vec4 *p);
+
+static CGM_INLINE void cgm_mlookat(float *m, const cgm_vec3 *pos, const cgm_vec3 *targ,
+               const cgm_vec3 *up);
+static CGM_INLINE void cgm_minv_lookat(float *m, const cgm_vec3 *pos, const cgm_vec3 *targ,
+               const cgm_vec3 *up);
+static CGM_INLINE void cgm_mortho(float *m, float left, float right, float bot, float top,
+               float znear, float zfar);
+static CGM_INLINE void cgm_mfrustum(float *m, float left, float right, float bot, float top,
+               float znear, float zfar);
+static CGM_INLINE void cgm_mperspective(float *m, float vfov, float aspect, float znear, float zfar);
+
+static CGM_INLINE void cgm_mmirror(float *m, float a, float b, float c, float d);
+
+/* --- operations on rays --- */
+static CGM_INLINE void cgm_rcons(cgm_ray *r, float x, float y, float z, float dx, float dy, float dz);
+
+static CGM_INLINE void cgm_rmul_mr(cgm_ray *ray, const float *m);      /* m4x4 * ray */
+static CGM_INLINE void cgm_rmul_rm(cgm_ray *ray, const float *m);      /* ray * m4x4 */
+
+static CGM_INLINE void cgm_rreflect(cgm_ray *ray, const cgm_vec3 *n);
+static CGM_INLINE void cgm_rrefract(cgm_ray *ray, const cgm_vec3 *n, float ior);
+
+/* --- miscellaneous utility functions --- */
+static CGM_INLINE float cgm_deg_to_rad(float deg);
+static CGM_INLINE float cgm_rad_to_deg(float rad);
+
+static CGM_INLINE float cgm_smoothstep(float a, float b, float x);
+static CGM_INLINE float cgm_lerp(float a, float b, float t);
+static CGM_INLINE float cgm_logerp(float a, float b, float t);
+static CGM_INLINE float cgm_bezier(float a, float b, float c, float d, float t);
+static CGM_INLINE float cgm_bspline(float a, float b, float c, float d, float t);
+static CGM_INLINE float cgm_spline(float a, float b, float c, float d, float t);
+
+static CGM_INLINE void cgm_discrand(cgm_vec3 *v, float rad);
+static CGM_INLINE void cgm_sphrand(cgm_vec3 *v, float rad);
+
+static CGM_INLINE void cgm_unproject(cgm_vec3 *res, const cgm_vec3 *norm_scrpos,
+               const float *inv_viewproj);
+static CGM_INLINE void cgm_glu_unproject(float winx, float winy, float winz,
+               const float *view, const float *proj, const int *vp,
+               float *objx, float *objy, float *objz);
+
+static CGM_INLINE void cgm_pick_ray(cgm_ray *ray, float nx, float ny,
+               const float *viewmat, const float *projmat);
+
+static CGM_INLINE void cgm_raypos(cgm_vec3 *p, const cgm_ray *ray, float t);
+
+/* calculate barycentric coordinates of point pt in triangle (a, b, c) */
+static CGM_INLINE void cgm_bary(cgm_vec3 *bary, const cgm_vec3 *a,
+               const cgm_vec3 *b, const cgm_vec3 *c, const cgm_vec3 *pt);
+
+/* convert between unit vectors and spherical coordinates */
+static CGM_INLINE void cgm_uvec_to_sph(float *theta, float *phi, const cgm_vec3 *v);
+static CGM_INLINE void cgm_sph_to_uvec(cgm_vec3 *v, float theta, float phi);
+
+#include "cgmvec3.inl"
+#include "cgmvec4.inl"
+#include "cgmquat.inl"
+#include "cgmmat.inl"
+#include "cgmray.inl"
+#include "cgmmisc.inl"
+
+#ifdef __cplusplus
+}
+#endif
+
+#endif /* CGMATH_H_ */
diff --git a/src/cgmath/cgmmat.inl b/src/cgmath/cgmmat.inl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f8168b4
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,667 @@
+/* gph-cmath - C graphics math library
+ * Copyright (C) 2018-2023 John Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
+ *
+ * This program is free software. Feel free to use, modify, and/or redistribute
+ * it under the terms of the MIT/X11 license. See LICENSE for details.
+ * If you intend to redistribute parts of the code without the LICENSE file
+ * replace this paragraph with the full contents of the LICENSE file.
+ */
+static CGM_INLINE void cgm_mcopy(float *dest, const float *src)
+{
+       memcpy(dest, src, 16 * sizeof(float));
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mzero(float *m)
+{
+       static float z[16];
+       cgm_mcopy(m, z);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_midentity(float *m)
+{
+       static float id[16] = {1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 1};
+       cgm_mcopy(m, id);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mmul(float *a, const float *b)
+{
+       int i, j;
+       float res[16];
+       float *resptr = res;
+       float *arow = a;
+
+       for(i=0; i<4; i++) {
+               for(j=0; j<4; j++) {
+                       *resptr++ = arow[0] * b[j] + arow[1] * b[4 + j] +
+                               arow[2] * b[8 + j] + arow[3] * b[12 + j];
+               }
+               arow += 4;
+       }
+       cgm_mcopy(a, res);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mpremul(float *a, const float *b)
+{
+       int i, j;
+       float res[16];
+       float *resptr = res;
+       const float *brow = b;
+
+       for(i=0; i<4; i++) {
+               for(j=0; j<4; j++) {
+                       *resptr++ = brow[0] * a[j] + brow[1] * a[4 + j] +
+                               brow[2] * a[8 + j] + brow[3] * a[12 + j];
+               }
+               brow += 4;
+       }
+       cgm_mcopy(a, res);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_msubmatrix(float *m, int row, int col)
+{
+       float orig[16];
+       int i, j, subi, subj;
+
+       cgm_mcopy(orig, m);
+
+       subi = 0;
+       for(i=0; i<4; i++) {
+               if(i == row) continue;
+
+               subj = 0;
+               for(j=0; j<4; j++) {
+                       if(j == col) continue;
+
+                       m[subi * 4 + subj++] = orig[i * 4 + j];
+               }
+               subi++;
+       }
+
+       cgm_mupper3(m);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mupper3(float *m)
+{
+       m[3] = m[7] = m[11] = m[12] = m[13] = m[14] = 0.0f;
+       m[15] = 1.0f;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_msubdet(const float *m, int row, int col)
+{
+       float tmp[16];
+       float subdet00, subdet01, subdet02;
+
+       cgm_mcopy(tmp, m);
+       cgm_msubmatrix(tmp, row, col);
+
+       subdet00 = tmp[5] * tmp[10] - tmp[6] * tmp[9];
+       subdet01 = tmp[4] * tmp[10] - tmp[6] * tmp[8];
+       subdet02 = tmp[4] * tmp[9] - tmp[5] * tmp[8];
+
+       return tmp[0] * subdet00 - tmp[1] * subdet01 + tmp[2] * subdet02;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_mcofactor(const float *m, int row, int col)
+{
+       float min = cgm_msubdet(m, row, col);
+       return (row + col) & 1 ? -min : min;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_mdet(const float *m)
+{
+       return m[0] * cgm_msubdet(m, 0, 0) - m[1] * cgm_msubdet(m, 0, 1) +
+               m[2] * cgm_msubdet(m, 0, 2) - m[3] * cgm_msubdet(m, 0, 3);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mtranspose(float *m)
+{
+       int i, j;
+       for(i=0; i<4; i++) {
+               for(j=0; j<i; j++) {
+                       int a = i * 4 + j;
+                       int b = j * 4 + i;
+                       float tmp = m[a];
+                       m[a] = m[b];
+                       m[b] = tmp;
+               }
+       }
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mcofmatrix(float *m)
+{
+       float tmp[16];
+       int i, j;
+
+       cgm_mcopy(tmp, m);
+
+       for(i=0; i<4; i++) {
+               for(j=0; j<4; j++) {
+                       m[i * 4 + j] = cgm_mcofactor(tmp, i, j);
+               }
+       }
+}
+
+static CGM_INLINE int cgm_minverse(float *m)
+{
+       int i, j;
+       float tmp[16];
+       float inv_det;
+       float det = cgm_mdet(m);
+       if(det == 0.0f) return -1;
+       inv_det = 1.0f / det;
+
+       cgm_mcopy(tmp, m);
+
+       for(i=0; i<4; i++) {
+               for(j=0; j<4; j++) {
+                       m[i * 4 + j] = cgm_mcofactor(tmp, j, i) * inv_det;      /* transposed */
+               }
+       }
+       return 0;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mtranslation(float *m, float x, float y, float z)
+{
+       cgm_midentity(m);
+       m[12] = x;
+       m[13] = y;
+       m[14] = z;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mscaling(float *m, float sx, float sy, float sz)
+{
+       cgm_mzero(m);
+       m[0] = sx;
+       m[5] = sy;
+       m[10] = sz;
+       m[15] = 1.0f;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_x(float *m, float angle)
+{
+       float sa = sin(angle);
+       float ca = cos(angle);
+
+       cgm_midentity(m);
+       m[5] = ca;
+       m[6] = sa;
+       m[9] = -sa;
+       m[10] = ca;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_y(float *m, float angle)
+{
+       float sa = sin(angle);
+       float ca = cos(angle);
+
+       cgm_midentity(m);
+       m[0] = ca;
+       m[2] = -sa;
+       m[8] = sa;
+       m[10] = ca;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_z(float *m, float angle)
+{
+       float sa = sin(angle);
+       float ca = cos(angle);
+
+       cgm_midentity(m);
+       m[0] = ca;
+       m[1] = sa;
+       m[4] = -sa;
+       m[5] = ca;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_axis(float *m, int idx, float angle)
+{
+       switch(idx) {
+       case 0:
+               cgm_mrotation_x(m, angle);
+               break;
+       case 1:
+               cgm_mrotation_y(m, angle);
+               break;
+       case 2:
+               cgm_mrotation_z(m, angle);
+               break;
+       }
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation(float *m, float angle, float x, float y, float z)
+{
+       float sa = sin(angle);
+       float ca = cos(angle);
+       float invca = 1.0f - ca;
+       float xsq = x * x;
+       float ysq = y * y;
+       float zsq = z * z;
+
+       cgm_mzero(m);
+       m[15] = 1.0f;
+
+       m[0] = xsq + (1.0f - xsq) * ca;
+       m[4] = x * y * invca - z * sa;
+       m[8] = x * z * invca + y * sa;
+
+       m[1] = x * y * invca + z * sa;
+       m[5] = ysq + (1.0f - ysq) * ca;
+       m[9] = y * z * invca - x * sa;
+
+       m[2] = x * z * invca - y * sa;
+       m[6] = y * z * invca + x * sa;
+       m[10] = zsq + (1.0f - zsq) * ca;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_euler(float *m, float a, float b, float c, int mode)
+{
+       /* this array must match the EulerMode enum */
+       static const int axis[][3] = {
+               {0, 1, 2}, {0, 2, 1},
+               {1, 0, 2}, {1, 2, 0},
+               {2, 0, 1}, {2, 1, 0},
+               {2, 0, 2}, {2, 1, 2},
+               {1, 0, 1}, {1, 2, 1},
+               {0, 1, 0}, {0, 2, 0}
+       };
+
+       float ma[16], mb[16];
+       cgm_mrotation_axis(ma, axis[mode][0], a);
+       cgm_mrotation_axis(mb, axis[mode][1], b);
+       cgm_mrotation_axis(m, axis[mode][2], c);
+       cgm_mmul(m, mb);
+       cgm_mmul(m, ma);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotation_quat(float *m, const cgm_quat *q)
+{
+       float xsq2 = 2.0f * q->x * q->x;
+       float ysq2 = 2.0f * q->y * q->y;
+       float zsq2 = 2.0f * q->z * q->z;
+       float sx = 1.0f - ysq2 - zsq2;
+       float sy = 1.0f - xsq2 - zsq2;
+       float sz = 1.0f - xsq2 - ysq2;
+
+       m[3] = m[7] = m[11] = m[12] = m[13] = m[14] = 0.0f;
+       m[15] = 1.0f;
+
+       m[0] = sx;
+       m[1] = 2.0f * q->x * q->y + 2.0f * q->w * q->z;
+       m[2] = 2.0f * q->z * q->x - 2.0f * q->w * q->y;
+       m[4] = 2.0f * q->x * q->y - 2.0f * q->w * q->z;
+       m[5] = sy;
+       m[6] = 2.0f * q->y * q->z + 2.0f * q->w * q->x;
+       m[8] = 2.0f * q->z * q->x + 2.0f * q->w * q->y;
+       m[9] = 2.0f * q->y * q->z - 2.0f * q->w * q->x;
+       m[10] = sz;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mtranslate(float *m, float x, float y, float z)
+{
+       float tm[16];
+       cgm_mtranslation(tm, x, y, z);
+       cgm_mmul(m, tm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mscale(float *m, float sx, float sy, float sz)
+{
+       float sm[16];
+       cgm_mscaling(sm, sx, sy, sz);
+       cgm_mmul(m, sm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_x(float *m, float angle)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_x(rm, angle);
+       cgm_mmul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_y(float *m, float angle)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_y(rm, angle);
+       cgm_mmul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_z(float *m, float angle)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_z(rm, angle);
+       cgm_mmul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_axis(float *m, int idx, float angle)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_axis(rm, idx, angle);
+       cgm_mmul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate(float *m, float angle, float x, float y, float z)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation(rm, angle, x, y, z);
+       cgm_mmul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_euler(float *m, float a, float b, float c, int mode)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_euler(rm, a, b, c, mode);
+       cgm_mmul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mrotate_quat(float *m, const cgm_quat *q)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_quat(rm, q);
+       cgm_mmul(m, rm);
+}
+
+
+static CGM_INLINE void cgm_mpretranslate(float *m, float x, float y, float z)
+{
+       float tm[16];
+       cgm_mtranslation(tm, x, y, z);
+       cgm_mpremul(m, tm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mprescale(float *m, float sx, float sy, float sz)
+{
+       float sm[16];
+       cgm_mscaling(sm, sx, sy, sz);
+       cgm_mpremul(m, sm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_x(float *m, float angle)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_x(rm, angle);
+       cgm_mpremul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_y(float *m, float angle)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_y(rm, angle);
+       cgm_mpremul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_z(float *m, float angle)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_z(rm, angle);
+       cgm_mpremul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_axis(float *m, int idx, float angle)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_axis(rm, idx, angle);
+       cgm_mpremul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate(float *m, float angle, float x, float y, float z)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation(rm, angle, x, y, z);
+       cgm_mpremul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_euler(float *m, float a, float b, float c, int mode)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_euler(rm, a, b, c, mode);
+       cgm_mpremul(m, rm);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mprerotate_quat(float *m, const cgm_quat *q)
+{
+       float rm[16];
+       cgm_mrotation_quat(rm, q);
+       cgm_mpremul(m, rm);
+}
+
+
+static CGM_INLINE void cgm_mget_translation(const float *m, cgm_vec3 *res)
+{
+       res->x = m[12];
+       res->y = m[13];
+       res->z = m[14];
+}
+
+/* Algorithm in Ken Shoemake's article in 1987 SIGGRAPH course notes
+ * article "Quaternion Calculus and Fast Animation".
+ * adapted from: http://www.geometrictools.com/LibMathematics/Algebra/Wm5Quaternion.inl
+ */
+static CGM_INLINE void cgm_mget_rotation(const float *m, cgm_quat *res)
+{
+       static const int next[3] = {1, 2, 0};
+       float quat[4];
+       int i, j, k;
+
+       float trace = m[0] + m[5] + m[10];
+       float root;
+
+       if(trace > 0.0f) {
+               /* |w| > 1/2 */
+               root = sqrt(trace + 1.0f);      /* 2w */
+               res->w = 0.5f * root;
+               root = 0.5f / root;     /* 1 / 4w */
+               res->x = (m[6] - m[9]) * root;
+               res->y = (m[8] - m[2]) * root;
+               res->z = (m[1] - m[4]) * root;
+       } else {
+               /* |w| <= 1/2 */
+               i = 0;
+               if(m[5] > m[0]) {
+                       i = 1;
+               }
+               if(m[10] > m[i * 4 + i]) {
+                       i = 2;
+               }
+               j = next[i];
+               k = next[j];
+
+               root = sqrt(m[i * 4 + i] - m[j * 4 + j] - m[k * 4 + k] + 1.0f);
+               quat[i + 1] = 0.5f * root;
+               root = 0.5f / root;
+               quat[0] = (m[j + 4 + k] - m[k * 4 + j]) * root;
+               quat[j + 1] = (m[i * 4 + j] - m[j * 4 + i]) * root;
+               quat[k + 1] = (m[i * 4 + k] - m[k * 4 + i]) * root;
+               res->w = quat[0];
+               res->x = quat[1];
+               res->y = quat[2];
+               res->z = quat[3];
+       }
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mget_scaling(const float *m, cgm_vec3 *res)
+{
+       res->x = sqrt(m[0] * m[0] + m[4] * m[4] + m[8] * m[8]);
+       res->y = sqrt(m[1] * m[1] + m[5] * m[5] + m[9] * m[9]);
+       res->z = sqrt(m[2] * m[2] + m[6] * m[6] + m[10] * m[10]);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mget_frustum_plane(const float *m, int p, cgm_vec4 *res)
+{
+       switch(p) {
+       case 0:
+               res->x = m[3] + m[0];
+               res->y = m[7] + m[4];
+               res->z = m[11] + m[8];
+               res->w = m[15] + m[12];
+               break;
+
+       case 1:
+               res->x = m[3] - m[0];
+               res->y = m[7] - m[4];
+               res->z = m[11] - m[8];
+               res->w = m[15] - m[12];
+               break;
+
+       case 2:
+               res->x = m[3] + m[1];
+               res->y = m[7] + m[5];
+               res->z = m[11] + m[9];
+               res->w = m[15] + m[13];
+               break;
+
+       case 3:
+               res->x = m[3] - m[1];
+               res->y = m[7] - m[5];
+               res->z = m[11] - m[9];
+               res->w = m[15] - m[13];
+               break;
+
+       case 4:
+               res->x = m[3] + m[2];
+               res->y = m[7] + m[6];
+               res->z = m[11] + m[10];
+               res->w = m[15] + m[14];
+               break;
+
+       case 5:
+               res->x = m[3] - m[2];
+               res->y = m[7] - m[6];
+               res->z = m[11] - m[10];
+               res->w = m[15] - m[14];
+               break;
+
+       default:
+               break;
+       }
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_normalize_plane(cgm_vec4 *p)
+{
+       float len = cgm_vlength((cgm_vec3*)p);
+       if(len != 0.0f) {
+               float s = 1.0f / len;
+               p->x *= s;
+               p->y *= s;
+               p->z *= s;
+               p->w *= s;
+       }
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mlookat(float *m, const cgm_vec3 *pos, const cgm_vec3 *targ,
+               const cgm_vec3 *up)
+{
+       float trans[16];
+       cgm_vec3 dir = *targ, right, vup;
+
+       cgm_vsub(&dir, pos);
+       cgm_vnormalize(&dir);
+       cgm_vcross(&right, &dir, up);
+       cgm_vnormalize(&right);
+       cgm_vcross(&vup, &right, &dir);
+       cgm_vnormalize(&vup);
+
+       cgm_midentity(m);
+       m[0] = right.x;
+       m[1] = right.y;
+       m[2] = right.z;
+       m[4] = vup.x;
+       m[5] = vup.y;
+       m[6] = vup.z;
+       m[8] = -dir.x;
+       m[9] = -dir.y;
+       m[10] = -dir.z;
+
+       cgm_mtranslation(trans, pos->x, pos->y, pos->z);
+       cgm_mmul(m, trans);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_minv_lookat(float *m, const cgm_vec3 *pos, const cgm_vec3 *targ,
+               const cgm_vec3 *up)
+{
+       float rot[16];
+       cgm_vec3 dir = *targ, right, vup;
+
+       cgm_vsub(&dir, pos);
+       cgm_vnormalize(&dir);
+       cgm_vcross(&right, &dir, up);
+       cgm_vnormalize(&right);
+       cgm_vcross(&vup, &right, &dir);
+       cgm_vnormalize(&vup);
+
+       cgm_midentity(rot);
+       rot[0] = right.x;
+       rot[4] = right.y;
+       rot[8] = right.z;
+       rot[1] = vup.x;
+       rot[5] = vup.y;
+       rot[9] = vup.z;
+       rot[2] = -dir.x;
+       rot[6] = -dir.y;
+       rot[10] = -dir.z;
+
+       cgm_mtranslation(m, -pos->x, -pos->y, -pos->z);
+       cgm_mmul(m, rot);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mortho(float *m, float left, float right, float bot, float top,
+               float znear, float zfar)
+{
+       float dx = right - left;
+       float dy = top - bot;
+       float dz = zfar - znear;
+
+       cgm_midentity(m);
+       m[0] = 2.0f / dx;
+       m[5] = 2.0f / dy;
+       m[10] = -2.0f / dz;
+       m[12] = -(right + left) / dx;
+       m[13] = -(top + bot) / dy;
+       m[14] = -(zfar + znear) / dz;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mfrustum(float *m, float left, float right, float bot, float top,
+               float znear, float zfar)
+{
+       float dx = right - left;
+       float dy = top - bot;
+       float dz = zfar - znear;
+
+       cgm_mzero(m);
+       m[0] = 2.0f * znear / dx;
+       m[5] = 2.0f * znear / dy;
+       m[8] = (right + left) / dx;
+       m[9] = (top + bot) / dy;
+       m[10] = -(zfar + znear) / dz;
+       m[14] = -2.0f * zfar * znear / dz;
+       m[11] = -1.0f;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mperspective(float *m, float vfov, float aspect, float znear, float zfar)
+{
+       float s = 1.0f / (float)tan(vfov / 2.0f);
+       float range = znear - zfar;
+
+       cgm_mzero(m);
+       m[0] = s / aspect;
+       m[5] = s;
+       m[10] = (znear + zfar) / range;
+       m[14] = 2.0f * znear * zfar / range;
+       m[11] = -1.0f;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_mmirror(float *m, float a, float b, float c, float d)
+{
+       m[0] = 1.0f - 2.0f * a * a;
+       m[5] = 1.0f - 2.0f * b * b;
+       m[10] = 1.0f - 2.0f * c * c;
+       m[15] = 1.0f;
+
+       m[1] = m[4] = -2.0f * a * b;
+       m[2] = m[8] = -2.0f * a * c;
+       m[6] = m[9] = -2.0f * b * c;
+
+       m[12] = -2.0f * a * d;
+       m[13] = -2.0f * b * d;
+       m[14] = -2.0f * c * d;
+
+       m[3] = m[7] = m[11] = 0.0f;
+}
diff --git a/src/cgmath/cgmmisc.inl b/src/cgmath/cgmmisc.inl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a3cdfb5
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,211 @@
+/* gph-cmath - C graphics math library
+ * Copyright (C) 2018-2023 John Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
+ *
+ * This program is free software. Feel free to use, modify, and/or redistribute
+ * it under the terms of the MIT/X11 license. See LICENSE for details.
+ * If you intend to redistribute parts of the code without the LICENSE file
+ * replace this paragraph with the full contents of the LICENSE file.
+ */
+#include <stdlib.h>
+
+static CGM_INLINE float cgm_deg_to_rad(float deg)
+{
+       return M_PI * deg / 180.0f;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_rad_to_deg(float rad)
+{
+       return 180.0f * rad / M_PI;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_smoothstep(float a, float b, float x)
+{
+       if(x < a) return 0.0f;
+       if(x >= b) return 1.0f;
+
+       x = (x - a) / (b - a);
+       return x * x * (3.0f - 2.0f * x);
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_lerp(float a, float b, float t)
+{
+       return a + (b - a) * t;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_logerp(float a, float b, float t)
+{
+       if(a == 0.0f) return 0.0f;
+       return a * pow(b / a, t);
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_bezier(float a, float b, float c, float d, float t)
+{
+       float omt, omt3, t3, f;
+       t3 = t * t * t;
+       omt = 1.0f - t;
+       omt3 = omt * omt * omt;
+       f = 3.0f * t * omt;
+
+       return (a * omt3) + (b * f * omt) + (c * f * t) + (d * t3);
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_bspline(float a, float b, float c, float d, float t)
+{
+       static const float mat[] = {
+               -1, 3, -3, 1,
+               3, -6, 0, 4,
+               -3, 3, 3, 1,
+               1, 0, 0, 0
+       };
+       cgm_vec4 tmp, qfact;
+       float tsq = t * t;
+
+       cgm_wcons(&qfact, tsq * t, tsq, t, 1.0f);
+       cgm_wcons(&tmp, a, b, c, d);
+       cgm_wmul_m4v4(&tmp, mat);
+       cgm_wscale(&tmp, 1.0f / 6.0f);
+       return cgm_wdot(&tmp, &qfact);
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_spline(float a, float b, float c, float d, float t)
+{
+       static const float mat[] = {
+               -1, 2, -1, 0,
+               3, -5, 0, 2,
+               -3, 4, 1, 0,
+               1, -1, 0, 0
+       };
+       cgm_vec4 tmp, qfact;
+       float tsq = t * t;
+
+       cgm_wcons(&qfact, tsq * t, tsq, t, 1.0f);
+       cgm_wcons(&tmp, a, b, c, d);
+       cgm_wmul_m4v4(&tmp, mat);
+       cgm_wscale(&tmp, 1.0f / 6.0f);
+       return cgm_wdot(&tmp, &qfact);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_discrand(cgm_vec3 *pt, float rad)
+{
+       float theta = 2.0f * M_PI * (float)rand() / RAND_MAX;
+       float r = sqrt((float)rand() / RAND_MAX) * rad;
+       pt->x = cos(theta) * r;
+       pt->y = sin(theta) * r;
+       pt->z = 0.0f;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_sphrand(cgm_vec3 *pt, float rad)
+{
+       float u, v, theta, phi;
+
+       u = (float)rand() / RAND_MAX;
+       v = (float)rand() / RAND_MAX;
+
+       theta = 2.0f * M_PI * u;
+       phi = acos(2.0f * v - 1.0f);
+
+       pt->x = cos(theta) * sin(phi) * rad;
+       pt->y = sin(theta) * sin(phi) * rad;
+       pt->z = cos(phi) * rad;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_unproject(cgm_vec3 *res, const cgm_vec3 *norm_scrpos,
+               const float *inv_viewproj)
+{
+       cgm_vec4 pos;
+
+       pos.x = 2.0f * norm_scrpos->x - 1.0f;
+       pos.y = 2.0f * norm_scrpos->y - 1.0f;
+       pos.z = 2.0f * norm_scrpos->z - 1.0f;
+       pos.w = 1.0f;
+
+       cgm_wmul_m4v4(&pos, inv_viewproj);
+
+       res->x = pos.x / pos.w;
+       res->y = pos.y / pos.w;
+       res->z = pos.z / pos.w;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_glu_unproject(float winx, float winy, float winz,
+               const float *view, const float *proj, const int *vp,
+               float *objx, float *objy, float *objz)
+{
+       cgm_vec3 npos, res;
+       float inv_pv[16];
+
+       cgm_mcopy(inv_pv, view);
+       cgm_mmul(inv_pv, proj);
+       cgm_minverse(inv_pv);
+
+       npos.x = (winx - vp[0]) / vp[2];
+       npos.y = (winy - vp[1]) / vp[4];
+       npos.z = winz;
+
+       cgm_unproject(&res, &npos, inv_pv);
+
+       *objx = res.x;
+       *objy = res.y;
+       *objz = res.z;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_pick_ray(cgm_ray *ray, float nx, float ny,
+               const float *viewmat, const float *projmat)
+{
+       cgm_vec3 npos, farpt;
+       float inv_pv[16];
+
+       cgm_mcopy(inv_pv, viewmat);
+       cgm_mmul(inv_pv, projmat);
+       cgm_minverse(inv_pv);
+
+       cgm_vcons(&npos, nx, ny, 0.0f);
+       cgm_unproject(&ray->origin, &npos, inv_pv);
+       npos.z = 1.0f;
+       cgm_unproject(&farpt, &npos, inv_pv);
+
+       ray->dir.x = farpt.x - ray->origin.x;
+       ray->dir.y = farpt.y - ray->origin.y;
+       ray->dir.z = farpt.z - ray->origin.z;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_raypos(cgm_vec3 *p, const cgm_ray *ray, float t)
+{
+       p->x = ray->origin.x + ray->dir.x * t;
+       p->y = ray->origin.y + ray->dir.y * t;
+       p->z = ray->origin.z + ray->dir.z * t;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_bary(cgm_vec3 *bary, const cgm_vec3 *a,
+               const cgm_vec3 *b, const cgm_vec3 *c, const cgm_vec3 *pt)
+{
+       float d00, d01, d11, d20, d21, denom;
+       cgm_vec3 v0 = *b, v1 = *c, v2 = *pt;
+
+       cgm_vsub(&v0, a);
+       cgm_vsub(&v1, a);
+       cgm_vsub(&v2, a);
+
+       d00 = cgm_vdot(&v0, &v0);
+       d01 = cgm_vdot(&v0, &v1);
+       d11 = cgm_vdot(&v1, &v1);
+       d20 = cgm_vdot(&v2, &v0);
+       d21 = cgm_vdot(&v2, &v1);
+       denom = d00 * d11 - d01 * d01;
+
+       bary->y = (d11 * d20 - d01 * d21) / denom;
+       bary->z = (d00 * d21 - d01 * d20) / denom;
+       bary->x = 1.0f - bary->y - bary->z;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_uvec_to_sph(float *theta, float *phi, const cgm_vec3 *v)
+{
+       *theta = atan2(v->z, v->x);
+       *phi = acos(v->y);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_sph_to_uvec(cgm_vec3 *v, float theta, float phi)
+{
+       v->x = sin(theta) * cos(phi);
+       v->y = sin(phi);
+       v->z = cos(theta) * cos(phi);
+}
diff --git a/src/cgmath/cgmquat.inl b/src/cgmath/cgmquat.inl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..72b18a3
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,159 @@
+/* gph-cmath - C graphics math library
+ * Copyright (C) 2018-2023 John Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
+ *
+ * This program is free software. Feel free to use, modify, and/or redistribute
+ * it under the terms of the MIT/X11 license. See LICENSE for details.
+ * If you intend to redistribute parts of the code without the LICENSE file
+ * replace this paragraph with the full contents of the LICENSE file.
+ */
+static CGM_INLINE void cgm_qcons(cgm_quat *q, float x, float y, float z, float w)
+{
+       q->x = x;
+       q->y = y;
+       q->z = z;
+       q->w = w;
+}
+
+
+static CGM_INLINE void cgm_qneg(cgm_quat *q)
+{
+       q->x = -q->x;
+       q->y = -q->y;
+       q->z = -q->z;
+       q->w = -q->w;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_qadd(cgm_quat *a, const cgm_quat *b)
+{
+       a->x += b->x;
+       a->y += b->y;
+       a->z += b->z;
+       a->w += b->w;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_qsub(cgm_quat *a, const cgm_quat *b)
+{
+       a->x -= b->x;
+       a->y -= b->y;
+       a->z -= b->z;
+       a->w -= b->w;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_qmul(cgm_quat *a, const cgm_quat *b)
+{
+       float x, y, z, dot;
+       cgm_vec3 cross;
+
+       dot = a->x * b->x + a->y * b->y + a->z * b->z;
+       cgm_vcross(&cross, (cgm_vec3*)a, (cgm_vec3*)b);
+
+       x = a->w * b->x + b->w * a->x + cross.x;
+       y = a->w * b->y + b->w * a->y + cross.y;
+       z = a->w * b->z + b->w * a->z + cross.z;
+       a->w = a->w * b->w - dot;
+       a->x = x;
+       a->y = y;
+       a->z = z;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_qlength(const cgm_quat *q)
+{
+       return sqrt(q->x * q->x + q->y * q->y + q->z * q->z + q->w * q->w);
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_qlength_sq(const cgm_quat *q)
+{
+       return q->x * q->x + q->y * q->y + q->z * q->z + q->w * q->w;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_qnormalize(cgm_quat *q)
+{
+       float len = cgm_qlength(q);
+       if(len != 0.0f) {
+               float s = 1.0f / len;
+               q->x *= s;
+               q->y *= s;
+               q->z *= s;
+               q->w *= s;
+       }
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_qconjugate(cgm_quat *q)
+{
+       q->x = -q->x;
+       q->y = -q->y;
+       q->z = -q->z;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_qinvert(cgm_quat *q)
+{
+       float len_sq = cgm_qlength_sq(q);
+       cgm_qconjugate(q);
+       if(len_sq != 0.0f) {
+               float s = 1.0f / len_sq;
+               q->x *= s;
+               q->y *= s;
+               q->z *= s;
+               q->w *= s;
+       }
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_qrotation(cgm_quat *q, float angle, float x, float y, float z)
+{
+       float hangle = angle * 0.5f;
+       float sin_ha = sin(hangle);
+       q->w = cos(hangle);
+       q->x = x * sin_ha;
+       q->y = y * sin_ha;
+       q->z = z * sin_ha;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_qrotate(cgm_quat *q, float angle, float x, float y, float z)
+{
+       cgm_quat qrot;
+       cgm_qrotation(&qrot, angle, x, y, z);
+       cgm_qmul(q, &qrot);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_qslerp(cgm_quat *res, const cgm_quat *quat1, const cgm_quat *q2, float t)
+{
+       float angle, dot, a, b, sin_angle;
+       cgm_quat q1 = *quat1;
+
+       dot = quat1->x * q2->x + quat1->y * q2->y + quat1->z * q2->z + quat1->w * q2->w;
+       if(dot < 0.0f) {
+               /* make sure we inteprolate across the shortest arc */
+               cgm_qneg(&q1);
+               dot = -dot;
+       }
+
+       /* clamp dot to [-1, 1] in order to avoid domain errors in acos due to
+        * floating point imprecisions
+        */
+       if(dot < -1.0f) dot = -1.0f;
+       if(dot > 1.0f) dot = 1.0f;
+       angle = acos(dot);
+
+       sin_angle = sin(angle);
+       if(sin_angle == 0.0f) {
+               /* use linear interpolation to avoid div/zero */
+               a = 1.0f;
+               b = t;
+       } else {
+               a = sin((1.0f - t) * angle) / sin_angle;
+               b = sin(t * angle) / sin_angle;
+       }
+
+       res->x = q1.x * a + q2->x * b;
+       res->y = q1.y * a + q2->y * b;
+       res->z = q1.z * a + q2->z * b;
+       res->w = q1.w * a + q2->w * b;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_qlerp(cgm_quat *res, const cgm_quat *a, const cgm_quat *b, float t)
+{
+       res->x = a->x + (b->x - a->x) * t;
+       res->y = a->y + (b->y - a->y) * t;
+       res->z = a->z + (b->z - a->z) * t;
+       res->w = a->w + (b->w - a->w) * t;
+}
diff --git a/src/cgmath/cgmray.inl b/src/cgmath/cgmray.inl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..b9a7dfa
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,39 @@
+/* gph-cmath - C graphics math library
+ * Copyright (C) 2018-2023 John Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
+ *
+ * This program is free software. Feel free to use, modify, and/or redistribute
+ * it under the terms of the MIT/X11 license. See LICENSE for details.
+ * If you intend to redistribute parts of the code without the LICENSE file
+ * replace this paragraph with the full contents of the LICENSE file.
+ */
+static CGM_INLINE void cgm_rcons(cgm_ray *r, float x, float y, float z, float dx, float dy, float dz)
+{
+       r->origin.x = x;
+       r->origin.y = y;
+       r->origin.z = z;
+       r->dir.x = dx;
+       r->dir.y = dy;
+       r->dir.z = dz;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_rmul_mr(cgm_ray *ray, const float *m)
+{
+       cgm_vmul_m4v3(&ray->origin, m);
+       cgm_vmul_m3v3(&ray->dir, m);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_rmul_rm(cgm_ray *ray, const float *m)
+{
+       cgm_vmul_v3m4(&ray->origin, m);
+       cgm_vmul_v3m3(&ray->dir, m);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_rreflect(cgm_ray *ray, const cgm_vec3 *n)
+{
+       cgm_vreflect(&ray->dir, n);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_rrefract(cgm_ray *ray, const cgm_vec3 *n, float ior)
+{
+       cgm_vrefract(&ray->dir, n, ior);
+}
diff --git a/src/cgmath/cgmvec3.inl b/src/cgmath/cgmvec3.inl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..874d0fc
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,211 @@
+/* gph-cmath - C graphics math library
+ * Copyright (C) 2018-2023 John Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
+ *
+ * This program is free software. Feel free to use, modify, and/or redistribute
+ * it under the terms of the MIT/X11 license. See LICENSE for details.
+ * If you intend to redistribute parts of the code without the LICENSE file
+ * replace this paragraph with the full contents of the LICENSE file.
+ */
+static CGM_INLINE void cgm_vcons(cgm_vec3 *v, float x, float y, float z)
+{
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+       v->z = z;
+}
+
+static CGM_INLINE cgm_vec3 cgm_vvec(float x, float y, float z)
+{
+       cgm_vec3 v;
+       v.x = x;
+       v.y = y;
+       v.z = z;
+       return v;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vadd(cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b)
+{
+       a->x += b->x;
+       a->y += b->y;
+       a->z += b->z;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vadd_scaled(cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b, float s)
+{
+       a->x += b->x * s;
+       a->y += b->y * s;
+       a->z += b->z * s;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vsub(cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b)
+{
+       a->x -= b->x;
+       a->y -= b->y;
+       a->z -= b->z;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vsub_scaled(cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b, float s)
+{
+       a->x -= b->x * s;
+       a->y -= b->y * s;
+       a->z -= b->z * s;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vmul(cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b)
+{
+       a->x *= b->x;
+       a->y *= b->y;
+       a->z *= b->z;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vscale(cgm_vec3 *v, float s)
+{
+       v->x *= s;
+       v->y *= s;
+       v->z *= s;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vmul_m4v3(cgm_vec3 *v, const float *m)
+{
+       float x = v->x * m[0] + v->y * m[4] + v->z * m[8] + m[12];
+       float y = v->x * m[1] + v->y * m[5] + v->z * m[9] + m[13];
+       v->z = v->x * m[2] + v->y * m[6] + v->z * m[10] + m[14];
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vmul_v3m4(cgm_vec3 *v, const float *m)
+{
+       float x = v->x * m[0] + v->y * m[1] + v->z * m[2] + m[3];
+       float y = v->x * m[4] + v->y * m[5] + v->z * m[6] + m[7];
+       v->z = v->x * m[8] + v->y * m[9] + v->z * m[10] + m[11];
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vmul_m3v3(cgm_vec3 *v, const float *m)
+{
+       float x = v->x * m[0] + v->y * m[4] + v->z * m[8];
+       float y = v->x * m[1] + v->y * m[5] + v->z * m[9];
+       v->z = v->x * m[2] + v->y * m[6] + v->z * m[10];
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vmul_v3m3(cgm_vec3 *v, const float *m)
+{
+       float x = v->x * m[0] + v->y * m[1] + v->z * m[2];
+       float y = v->x * m[4] + v->y * m[5] + v->z * m[6];
+       v->z = v->x * m[8] + v->y * m[9] + v->z * m[10];
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_vdot(const cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b)
+{
+       return a->x * b->x + a->y * b->y + a->z * b->z;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vcross(cgm_vec3 *res, const cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b)
+{
+       res->x = a->y * b->z - a->z * b->y;
+       res->y = a->z * b->x - a->x * b->z;
+       res->z = a->x * b->y - a->y * b->x;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_vlength(const cgm_vec3 *v)
+{
+       return sqrt(v->x * v->x + v->y * v->y + v->z * v->z);
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_vlength_sq(const cgm_vec3 *v)
+{
+       return v->x * v->x + v->y * v->y + v->z * v->z;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_vdist(const cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b)
+{
+       float dx = a->x - b->x;
+       float dy = a->y - b->y;
+       float dz = a->z - b->z;
+       return sqrt(dx * dx + dy * dy + dz * dz);
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_vdist_sq(const cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b)
+{
+       float dx = a->x - b->x;
+       float dy = a->y - b->y;
+       float dz = a->z - b->z;
+       return dx * dx + dy * dy + dz * dz;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vnormalize(cgm_vec3 *v)
+{
+       float len = cgm_vlength(v);
+       if(len != 0.0f) {
+               float s = 1.0f / len;
+               v->x *= s;
+               v->y *= s;
+               v->z *= s;
+       }
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vreflect(cgm_vec3 *v, const cgm_vec3 *n)
+{
+       float ndotv2 = cgm_vdot(v, n) * 2.0f;
+       v->x -= n->x * ndotv2;
+       v->y -= n->y * ndotv2;
+       v->z -= n->z * ndotv2;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vrefract(cgm_vec3 *v, const cgm_vec3 *n, float ior)
+{
+       float ndotv = cgm_vdot(v, n);
+       float k = 1.0f - ior * ior * (1.0f - ndotv * ndotv);
+       if(k < 0.0f) {
+               cgm_vreflect(v, n);     /* TIR */
+       } else {
+               float sqrt_k = sqrt(k);
+               v->x = ior * v->x - (ior * ndotv + sqrt_k) * n->x;
+               v->y = ior * v->y - (ior * ndotv + sqrt_k) * n->y;
+               v->z = ior * v->z - (ior * ndotv + sqrt_k) * n->z;
+       }
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vrotate_quat(cgm_vec3 *v, const cgm_quat *q)
+{
+       cgm_quat vq, inv_q = *q, tmp_q = *q;
+
+       cgm_qcons(&vq, v->x, v->y, v->z, 0.0f);
+       cgm_qinvert(&inv_q);
+       cgm_qmul(&tmp_q, &vq);
+       cgm_qmul(&tmp_q, &inv_q);
+       cgm_vcons(v, tmp_q.x, tmp_q.y, tmp_q.z);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vrotate_axis(cgm_vec3 *v, int axis, float angle)
+{
+       float m[16];
+       cgm_mrotation_axis(m, axis, angle);
+       cgm_vmul_m3v3(v, m);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vrotate(cgm_vec3 *v, float angle, float x, float y, float z)
+{
+       float m[16];
+       cgm_mrotation(m, angle, x, y, z);
+       cgm_vmul_m3v3(v, m);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vrotate_euler(cgm_vec3 *v, float a, float b, float c, enum cgm_euler_mode mode)
+{
+       float m[16];
+       cgm_mrotation_euler(m, a, b, c, mode);
+       cgm_vmul_m3v3(v, m);
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_vlerp(cgm_vec3 *res, const cgm_vec3 *a, const cgm_vec3 *b, float t)
+{
+       res->x = a->x + (b->x - a->x) * t;
+       res->y = a->y + (b->y - a->y) * t;
+       res->z = a->z + (b->z - a->z) * t;
+}
diff --git a/src/cgmath/cgmvec4.inl b/src/cgmath/cgmvec4.inl
new file mode 100644 (file)
index 0000000..1d66496
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,168 @@
+/* gph-cmath - C graphics math library
+ * Copyright (C) 2018-2023 John Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
+ *
+ * This program is free software. Feel free to use, modify, and/or redistribute
+ * it under the terms of the MIT/X11 license. See LICENSE for details.
+ * If you intend to redistribute parts of the code without the LICENSE file
+ * replace this paragraph with the full contents of the LICENSE file.
+ */
+static CGM_INLINE void cgm_wcons(cgm_vec4 *v, float x, float y, float z, float w)
+{
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+       v->z = z;
+       v->w = w;
+}
+
+static CGM_INLINE cgm_vec4 cgm_wvec(float x, float y, float z, float w)
+{
+       cgm_vec4 v;
+       v.x = x;
+       v.y = y;
+       v.z = z;
+       v.w = w;
+       return v;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wadd(cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b)
+{
+       a->x += b->x;
+       a->y += b->y;
+       a->z += b->z;
+       a->w += b->w;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wsub(cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b)
+{
+       a->x -= b->x;
+       a->y -= b->y;
+       a->z -= b->z;
+       a->w -= b->w;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wmul(cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b)
+{
+       a->x *= b->x;
+       a->y *= b->y;
+       a->z *= b->z;
+       a->w *= b->w;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wscale(cgm_vec4 *v, float s)
+{
+       v->x *= s;
+       v->y *= s;
+       v->z *= s;
+       v->w *= s;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_m4v4(cgm_vec4 *v, const float *m)
+{
+       float x = v->x * m[0] + v->y * m[4] + v->z * m[8] + v->w * m[12];
+       float y = v->x * m[1] + v->y * m[5] + v->z * m[9] + v->w * m[13];
+       float z = v->x * m[2] + v->y * m[6] + v->z * m[10] + v->w * m[14];
+       v->w = v->x * m[3] + v->y * m[7] + v->z * m[11] + v->w * m[15];
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+       v->z = z;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_v4m4(cgm_vec4 *v, const float *m)
+{
+       float x = v->x * m[0] + v->y * m[1] + v->z * m[2] + v->w * m[3];
+       float y = v->x * m[4] + v->y * m[5] + v->z * m[6] + v->w * m[7];
+       float z = v->x * m[8] + v->y * m[9] + v->z * m[10] + v->w * m[11];
+       v->w = v->x * m[12] + v->y * m[13] + v->z * m[14] + v->w * m[15];
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+       v->z = z;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_m34v4(cgm_vec4 *v, const float *m)
+{
+       float x = v->x * m[0] + v->y * m[4] + v->z * m[8] + v->w * m[12];
+       float y = v->x * m[1] + v->y * m[5] + v->z * m[9] + v->w * m[13];
+       v->z = v->x * m[2] + v->y * m[6] + v->z * m[10] + v->w * m[14];
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_v4m43(cgm_vec4 *v, const float *m)
+{
+       float x = v->x * m[0] + v->y * m[1] + v->z * m[2] + v->w * m[3];
+       float y = v->x * m[4] + v->y * m[5] + v->z * m[6] + v->w * m[7];
+       v->z = v->x * m[8] + v->y * m[9] + v->z * m[10] + v->w * m[11];
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_m3v4(cgm_vec4 *v, const float *m)
+{
+       float x = v->x * m[0] + v->y * m[4] + v->z * m[8];
+       float y = v->x * m[1] + v->y * m[5] + v->z * m[9];
+       v->z = v->x * m[2] + v->y * m[6] + v->z * m[10];
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wmul_v4m3(cgm_vec4 *v, const float *m)
+{
+       float x = v->x * m[0] + v->y * m[1] + v->z * m[2];
+       float y = v->x * m[4] + v->y * m[5] + v->z * m[6];
+       v->z = v->x * m[8] + v->y * m[9] + v->z * m[10];
+       v->x = x;
+       v->y = y;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_wdot(const cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b)
+{
+       return a->x * b->x + a->y * b->y + a->z * b->z + a->w * b->w;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_wlength(const cgm_vec4 *v)
+{
+       return sqrt(v->x * v->x + v->y * v->y + v->z * v->z + v->w * v->w);
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_wlength_sq(const cgm_vec4 *v)
+{
+       return v->x * v->x + v->y * v->y + v->z * v->z + v->w * v->w;
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_wdist(const cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b)
+{
+       float dx = a->x - b->x;
+       float dy = a->y - b->y;
+       float dz = a->z - b->z;
+       float dw = a->w - b->w;
+       return sqrt(dx * dx + dy * dy + dz * dz + dw * dw);
+}
+
+static CGM_INLINE float cgm_wdist_sq(const cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b)
+{
+       float dx = a->x - b->x;
+       float dy = a->y - b->y;
+       float dz = a->z - b->z;
+       float dw = a->w - b->w;
+       return dx * dx + dy * dy + dz * dz + dw * dw;
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wnormalize(cgm_vec4 *v)
+{
+       float len = cgm_wlength(v);
+       if(len != 0.0f) {
+               float s = 1.0f / len;
+               v->x *= s;
+               v->y *= s;
+               v->z *= s;
+               v->w *= s;
+       }
+}
+
+static CGM_INLINE void cgm_wlerp(cgm_vec4 *res, const cgm_vec4 *a, const cgm_vec4 *b, float t)
+{
+       res->x = a->x + (b->x - a->x) * t;
+       res->y = a->y + (b->y - a->y) * t;
+       res->z = a->z + (b->z - a->z) * t;
+       res->w = a->w + (b->w - a->w) * t;
+}
diff --git a/src/main.c b/src/main.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..274e543
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,185 @@
+#include <stdio.h>
+#include <stdlib.h>
+#include <SDL/SDL.h>
+#include "cgmath/cgmath.h"
+
+static int init(void);
+static void cleanup(void);
+static void update_proj_vp(void);
+static void draw(void);
+static int quadric(float *obj, int x, int y, float *retz);
+static void proc_event(SDL_Event *ev);
+
+static int quit, resize_pending;
+static int win_width, win_height;
+static float win_aspect;
+static SDL_Surface *fbsurf;
+static int frame;
+
+#define SDLFLAGS       SDL_SWSURFACE | SDL_RESIZABLE
+
+
+static float modelview[16], projection[16], viewport[16];
+static float mvpmat[16], mvpadj[16], mvpadjt[16];
+
+static float objmat[16];
+
+
+int main(void)
+{
+       SDL_Event ev;
+
+       if(SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO) == -1) {
+               fprintf(stderr, "failed to initialize SDL\n");
+               return 1;
+       }
+
+       if(!(fbsurf = SDL_SetVideoMode(800, 600, 32, SDLFLAGS))) {
+               fprintf(stderr, "failed to set video mode\n");
+               SDL_Quit();
+               return 1;
+       }
+       win_width = 800;
+       win_height = 600;
+       win_aspect = 1.33333333333;
+       update_proj_vp();
+
+       if(init() == -1) {
+               SDL_Quit();
+               return 1;
+       }
+
+       for(;;) {
+               while(SDL_PollEvent(&ev)) {
+                       proc_event(&ev);
+                       if(quit) goto end;
+               }
+
+               if(resize_pending) {
+                       fbsurf = SDL_SetVideoMode(win_width, win_height, 32, SDLFLAGS);
+                       update_proj_vp();
+                       resize_pending = 0;
+               }
+
+               draw();
+               frame++;
+       }
+
+end:
+       cleanup();
+       SDL_Quit();
+       return 0;
+}
+
+static int init(void)
+{
+       cgm_mzero(objmat);
+       objmat[0] = objmat[5] = objmat[10] = 1;
+       objmat[15] = -1;
+
+
+       return 0;
+}
+
+static void cleanup(void)
+{
+}
+
+static void update_proj_vp(void)
+{
+       cgm_mperspective(projection, cgm_deg_to_rad(50), win_aspect, 0.5, 500.0f);
+
+       cgm_mtranslation(viewport, 1, 1, 0);
+       cgm_mscale(viewport, win_width * 0.5f, win_height * 0.5f, 1);
+}
+
+static void draw(void)
+{
+       int i, j;
+       uint32_t *fbptr;
+       float objp[16];
+
+       if(SDL_MUSTLOCK(fbsurf)) {
+               SDL_LockSurface(fbsurf);
+       }
+       fbptr = fbsurf->pixels;
+
+       cgm_mtranslation(modelview, 0, 0, 5);
+
+       cgm_mcopy(mvpmat, modelview);
+       cgm_mmul(mvpmat, projection);
+       cgm_mmul(mvpmat, viewport);
+       /* calculate the adjoint, and the adjoint-transpose */
+       cgm_mcopy(mvpadj, mvpmat); cgm_minverse(mvpadj);
+       cgm_mcopy(mvpadjt, mvpadj);     cgm_mtranspose(mvpadjt);
+
+       /* transform object */
+       cgm_mcopy(objp, mvpadj);
+       cgm_mmul(objp, objmat);
+       cgm_mmul(objp, mvpadjt);
+
+       for(i=0; i<win_height; i++) {
+               for(j=0; j<win_width; j++) {
+                       float z;
+                       if(quadric(objp, j, i, &z)) {
+                               *fbptr++ = 0xff0000;
+                       } else {
+                               *fbptr++ = 0;
+                       }
+               }
+       }
+
+       if(SDL_MUSTLOCK(fbsurf)) {
+               SDL_UnlockSurface(fbsurf);
+       }
+
+       SDL_Flip(fbsurf);
+}
+
+static int quadric(float *obj, int xpix, int ypix, float *retz)
+{
+       float x, y, a, b, c, d, sqrtd, a2, z0, z1;
+
+       x = (float)xpix;
+       y = (float)ypix;
+
+       a = obj[10];
+       b = (x * obj[2] + y * obj[6] + obj[11]) * 2.0f;
+       c = x * x * obj[0] + y * y * obj[5] + (x * y * obj[1] + x * obj[3] +
+                       y * obj[7]) * 2.0f + obj[15];
+
+       d = b * b - 4 * a * c;
+       if(d <= 0.0f) return 0;
+
+       sqrtd = sqrt(d);
+       a2 = a * 2.0f;
+
+       z0 = (-b + sqrtd) / a2;
+       z1 = (-b - sqrtd) / a2;
+
+       if(z0 < 0.0f) z0 = z1;
+       if(z1 < 0.0f) z1 = z0;
+
+       *retz = z0 < z1 ? z0 : z1;
+       return 1;
+}
+
+static void proc_event(SDL_Event *ev)
+{
+       switch(ev->type) {
+       case SDL_KEYDOWN:
+               if(ev->key.keysym.sym == SDLK_ESCAPE) {
+                       quit = 1;
+               }
+               break;
+
+       case SDL_VIDEORESIZE:
+               if(win_width != ev->resize.w || win_height != ev->resize.h) {
+                       win_width = ev->resize.w;
+                       win_height = ev->resize.h;
+                       win_aspect = (float)win_width / (float)win_height;
+                       resize_pending = 1;
+               }
+               break;
+       }
+}