subtraction seems to work now
[csgray] / src / geom.c
index 1961aed..341e7c3 100644 (file)
@@ -1,15 +1,20 @@
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
 #include <math.h>
+#include <float.h>
 #include "geom.h"
 #include "matrix.h"
 
 #define EPSILON                1e-6f
 
+static struct hinterv *interval_union(struct hinterv *a, struct hinterv *b);
+static struct hinterv *interval_isect(struct hinterv *a, struct hinterv *b);
+static struct hinterv *interval_sub(struct hinterv *a, struct hinterv *b);
+
 /* TODO custom hit allocator */
-struct hit *alloc_hit(void)
+struct hinterv *alloc_hit(void)
 {
-       struct hit *hit = calloc(sizeof *hit, 1);
+       struct hinterv *hit = calloc(sizeof *hit, 1);
        if(!hit) {
                perror("failed to allocate ray hit node");
                abort();
@@ -17,13 +22,13 @@ struct hit *alloc_hit(void)
        return hit;
 }
 
-struct hit *alloc_hits(int n)
+struct hinterv *alloc_hits(int n)
 {
        int i;
-       struct hit *list = 0;
+       struct hinterv *list = 0;
 
        for(i=0; i<n; i++) {
-               struct hit *hit = alloc_hit();
+               struct hinterv *hit = alloc_hit();
                hit->next = list;
                list = hit;
        }
@@ -31,21 +36,21 @@ struct hit *alloc_hits(int n)
 }
 
 
-void free_hit(struct hit *hit)
+void free_hit(struct hinterv *hit)
 {
        free(hit);
 }
 
-void free_hit_list(struct hit *hit)
+void free_hit_list(struct hinterv *hit)
 {
        while(hit) {
-               struct hit *tmp = hit;
+               struct hinterv *tmp = hit;
                hit = hit->next;
                free_hit(tmp);
        }
 }
 
-struct hit *ray_intersect(struct ray *ray, csg_object *o)
+struct hinterv *ray_intersect(struct ray *ray, csg_object *o)
 {
        switch(o->ob.type) {
        case OB_SPHERE:
@@ -66,11 +71,11 @@ struct hit *ray_intersect(struct ray *ray, csg_object *o)
        return 0;
 }
 
-struct hit *ray_sphere(struct ray *ray, csg_object *o)
+struct hinterv *ray_sphere(struct ray *ray, csg_object *o)
 {
        int i;
        float a, b, c, d, sqrt_d, t[2], sq_rad, tmp;
-       struct hit *hit, *hitlist;
+       struct hinterv *hit;
        struct ray locray = *ray;
 
        if(o->sph.rad == 0.0f) {
@@ -101,26 +106,31 @@ struct hit *ray_sphere(struct ray *ray, csg_object *o)
                t[1] = tmp;
        }
 
-       hitlist = hit = alloc_hits(2);
+       hit = alloc_hits(1);
+       hit->o = o;
        for(i=0; i<2; i++) {
                float c[3] = {0, 0, 0};
-               mat4_xform3(c, o->ob.xform, c);
+               float x, y, z;
 
-               hit->t = t[i];
-               hit->x = ray->x + ray->dx * t[i];
-               hit->y = ray->y + ray->dy * t[i];
-               hit->z = ray->z + ray->dz * t[i];
-               hit->nx = (hit->x - c[0]) / o->sph.rad;
-               hit->ny = (hit->y - c[1]) / o->sph.rad;
-               hit->nz = (hit->z - c[2]) / o->sph.rad;
-               hit->o = o;
+               mat4_xform3(c, o->ob.xform, c);
 
-               hit = hit->next;
+               x = ray->x + ray->dx * t[i];
+               y = ray->y + ray->dy * t[i];
+               z = ray->z + ray->dz * t[i];
+
+               hit->end[i].t = t[i];
+               hit->end[i].x = x;
+               hit->end[i].y = y;
+               hit->end[i].z = z;
+               hit->end[i].nx = (x - c[0]) / o->sph.rad;
+               hit->end[i].ny = (y - c[1]) / o->sph.rad;
+               hit->end[i].nz = (z - c[2]) / o->sph.rad;
+               hit->end[i].o = o;
        }
-       return hitlist;
+       return hit;
 }
 
-struct hit *ray_cylinder(struct ray *ray, csg_object *o)
+struct hinterv *ray_cylinder(struct ray *ray, csg_object *o)
 {
        struct ray locray = *ray;
 
@@ -128,10 +138,10 @@ struct hit *ray_cylinder(struct ray *ray, csg_object *o)
        return 0;       /* TODO */
 }
 
-struct hit *ray_plane(struct ray *ray, csg_object *o)
+struct hinterv *ray_plane(struct ray *ray, csg_object *o)
 {
        float vx, vy, vz, ndotv, ndotr, t;
-       struct hit *hit = 0;
+       struct hinterv *hit;
        struct ray locray = *ray;
 
        xform_ray(&locray, o->ob.inv_xform);
@@ -146,24 +156,31 @@ struct hit *ray_plane(struct ray *ray, csg_object *o)
        ndotv = o->plane.nx * vx + o->plane.ny * vy + o->plane.nz * vz;
 
        t = ndotv / ndotr;
-
-       if(t > EPSILON) {
-               hit = alloc_hits(1);
-               hit->t = t;
-               hit->x = ray->x + ray->dx * t;
-               hit->y = ray->y + ray->dy * t;
-               hit->z = ray->z + ray->dz * t;
-               hit->nx = o->plane.nx;
-               hit->ny = o->plane.ny;
-               hit->nz = o->plane.nz;
-               hit->o = o;
+       if(t < EPSILON) {
+               return 0;
        }
+
+       hit = alloc_hits(1);
+       hit->o = hit->end[0].o = hit->end[1].o = o;
+       hit->end[0].t = t;
+       hit->end[0].x = ray->x + ray->dx * t;
+       hit->end[0].y = ray->y + ray->dy * t;
+       hit->end[0].z = ray->z + ray->dz * t;
+
+       hit->end[0].nx = hit->end[1].nx = o->plane.nx;
+       hit->end[0].ny = hit->end[1].ny = o->plane.ny;
+       hit->end[0].nz = hit->end[1].nz = o->plane.nz;
+
+       hit->end[1].t = FLT_MAX;
+       hit->end[1].x = ray->x + ray->dx * 10000.0f;
+       hit->end[1].y = ray->y + ray->dy * 10000.0f;
+       hit->end[1].z = ray->z + ray->dz * 10000.0f;
        return hit;
 }
 
-struct hit *ray_csg_un(struct ray *ray, csg_object *o)
+struct hinterv *ray_csg_un(struct ray *ray, csg_object *o)
 {
-       struct hit *hita, *hitb;
+       struct hinterv *hita, *hitb, *res;
 
        hita = ray_intersect(ray, o->un.a);
        hitb = ray_intersect(ray, o->un.b);
@@ -171,73 +188,166 @@ struct hit *ray_csg_un(struct ray *ray, csg_object *o)
        if(!hita) return hitb;
        if(!hitb) return hita;
 
-       if(hita->t < hitb->t) {
+       res = interval_union(hita, hitb);
+       free_hit_list(hita);
+       free_hit_list(hitb);
+       return res;
+}
+
+struct hinterv *ray_csg_isect(struct ray *ray, csg_object *o)
+{
+       struct hinterv *hita, *hitb, *res;
+
+       hita = ray_intersect(ray, o->isect.a);
+       hitb = ray_intersect(ray, o->isect.b);
+
+       if(!hita || !hitb) {
+               free_hit_list(hita);
                free_hit_list(hitb);
-               return hita;
+               return 0;
        }
+
+       res = interval_isect(hita, hitb);
        free_hit_list(hita);
-       return hitb;
+       free_hit_list(hitb);
+       return res;
 }
 
-struct hit *ray_csg_isect(struct ray *ray, csg_object *o)
+struct hinterv *ray_csg_sub(struct ray *ray, csg_object *o)
 {
-       return 0;
+       struct hinterv *hita, *hitb, *res;
+
+       hita = ray_intersect(ray, o->un.a);
+       hitb = ray_intersect(ray, o->un.b);
+
+       if(!hita) return 0;
+       if(!hitb) return hita;
+
+       res = interval_sub(hita, hitb);
+       free_hit_list(hita);
+       free_hit_list(hitb);
+       return res;
 }
 
-static struct hit *first(struct hit *hlist)
+
+void xform_ray(struct ray *ray, float *mat)
 {
-       return hlist;
+       float m3x3[16];
+
+       mat4_copy(m3x3, mat);
+       mat4_upper3x3(m3x3);
+
+       mat4_xform3(&ray->x, mat, &ray->x);
+       mat4_xform3(&ray->dx, m3x3, &ray->dx);
+}
+
+static void flip_hit(struct hit *hit)
+{
+       hit->nx = -hit->nx;
+       hit->ny = -hit->ny;
+       hit->nz = -hit->nz;
 }
 
-static struct hit *last(struct hit *hlist)
+static struct hinterv *interval_union(struct hinterv *a, struct hinterv *b)
 {
-       while(hlist->next) {
-               hlist = hlist->next;
+       struct hinterv *res, *res2;
+
+       if(a->end[0].t > b->end[1].t || a->end[1].t < b->end[0].t) {
+               /* disjoint */
+               res = alloc_hits(2);
+               res2 = res->next;
+
+               if(a->end[0].t < b->end[0].t) {
+                       *res = *a;
+                       *res2 = *b;
+               } else {
+                       *res = *b;
+                       *res2 = *a;
+               }
+               res->next = res2;
+               res2->next = 0;
+               return res;
        }
-       return hlist;
+
+       res = alloc_hits(1);
+       res->end[0] = a->end[0].t <= b->end[0].t ? a->end[0] : b->end[0];
+       res->end[1] = a->end[1].t >= b->end[1].t ? a->end[1] : b->end[1];
+       return res;
 }
 
-struct hit *ray_csg_sub(struct ray *ray, csg_object *o)
+static struct hinterv *interval_isect(struct hinterv *a, struct hinterv *b)
 {
-       struct hit *hita, *hitb, *lasthit, tmp;
+       struct hinterv *res;
 
-       hita = ray_intersect(ray, o->sub.a);
-       hitb = ray_intersect(ray, o->sub.b);
+       if(a->end[0].t > b->end[1].t || a->end[1].t < b->end[0].t) {
+               /* disjoint */
+               return 0;
+       }
 
-       if(!hita) return 0;
-       if(!hitb) return hita;
+       res = alloc_hits(1);
 
-       if(first(hita)->t < first(hitb)->t) {
-               free_hit_list(hitb);
-               return hita;
+       if(a->end[0].t <= b->end[0].t && a->end[1].t >= b->end[1].t) {
+               /* B in A */
+               *res = *a;
+               res->next = 0;
+               return res;
+       }
+       if(a->end[0].t > b->end[0].t && a->end[1].t < b->end[1].t) {
+               /* A in B */
+               *res = *b;
+               res->next = 0;
+               return res;
        }
-       if(first(hita)->t < (lasthit = last(hitb))->t) {
-               /* overlapping */
-               tmp = *hitb;
-               *hitb = *lasthit;
 
-               free_hit_list(tmp.next);
+       /* partial overlap */
+       if(a->end[0].t < b->end[1].t) {
+               res->end[0] = b->end[1];
+               res->end[1] = a->end[0];
+       } else {
+               res->end[0] = a->end[1];
+               res->end[1] = a->end[0];
+       }
+       return res;
+}
 
-               hitb->nx = -hitb->nx;
-               hitb->ny = -hitb->ny;
-               hitb->nz = -hitb->nz;
+static struct hinterv *interval_sub(struct hinterv *a, struct hinterv *b)
+{
+       struct hinterv *res;
 
-               free_hit_list(hita);
-               return hitb;
+       if(a->end[0].t >= b->end[0].t && a->end[1].t <= b->end[1].t) {
+               /* A in B */
+               return 0;
        }
 
-       free_hit_list(hitb);
-       return hita;
-}
+       if(a->end[0].t < b->end[0].t && a->end[1].t > b->end[1].t) {
+               /* B in A */
+               res = alloc_hits(2);
+               res->end[0] = a->end[0];
+               res->end[1] = b->end[0];
+               res->next->end[0] = b->end[1];
+               res->next->end[1] = a->end[1];
+               return res;
+       }
 
+       res = alloc_hits(1);
 
-void xform_ray(struct ray *ray, float *mat)
-{
-       float m3x3[16];
+       if(a->end[0].t > b->end[1].t || a->end[1].t < b->end[0].t) {
+               /* disjoint */
+               *res = *a;
+               res->next = 0;
+               return res;
+       }
 
-       mat4_copy(m3x3, mat);
-       mat4_upper3x3(m3x3);
+       /* partial overlap */
+       if(a->end[0].t <= b->end[0].t) {
+               res->end[0] = a->end[0];
+               res->end[1] = b->end[0];
+       } else {
+               res->end[0] = b->end[1];
+               res->end[1] = a->end[1];
+       }
 
-       mat4_xform3(&ray->x, mat, &ray->x);
-       mat4_xform3(&ray->dx, m3x3, &ray->dx);
+       flip_hit(res->end + 0);
+       flip_hit(res->end + 1);
+       return res;
 }