git.mutantstargoat.com Git - laserbrain_demo/blob - src/geom.h

   1 #ifndef GEOMOBJ_H_
   2 #define GEOMOBJ_H_
   3
   4 /* TODO:
   5  * - implement distance functions
   6  */
   7
   8 #include <gmath/gmath.h>
   9
  10 enum GeomObjectType {
  11         GOBJ_UNKNOWN,
  12         GOBJ_SPHERE,
  13         GOBJ_AABOX,
  14         GOBJ_BOX,
  15         GOBJ_PLANE,
  16         GOBJ_DISC
  17 };
  18
  19 enum {
  20         AABOX_PLANE_PX,
  21         AABOX_PLANE_NX,
  22         AABOX_PLANE_PY,
  23         AABOX_PLANE_NY,
  24         AABOX_PLANE_PZ,
  25         AABOX_PLANE_NZ
  26 };
  27
  28 class GeomObject;
  29 class Plane;
  30
  31 struct HitPoint {
  32         float dist;                     // parametric distance along the ray
  33         Vec3 pos;                       // position of intersection (orig + dir * dist)
  34         Vec3 normal;            // normal at the point of intersection
  35         Ray ray, local_ray;
  36         const GeomObject *obj;  // pointer to the intersected geom-object
  37         void *data;                     // place to hang extra data
  38 };
  39
  40 class GeomObject {
  41 public:
  42         GeomObjectType type;
  43
  44         GeomObject();
  45         virtual ~GeomObject();
  46
  47         virtual bool valid() const;
  48         virtual void invalidate();
  49
  50         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const = 0;
  51         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const = 0;
  52
  53         virtual float distance(const Vec3 &v) const;
  54         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
  55
  56         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const = 0;
  57         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const = 0;
  58 };
  59
  60 class Sphere : public GeomObject {
  61 public:
  62         Vec3 center;
  63         float radius;
  64
  65         Sphere();
  66         Sphere(const Vec3 &center, float radius);
  67
  68         virtual bool valid() const;
  69         virtual void invalidate();
  70
  71         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
  72         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
  73
  74         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
  75         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
  76 };
  77
  78 class AABox : public GeomObject {
  79 public:
  80         Vec3 min, max;
  81
  82         AABox();
  83         AABox(const Vec3 &min, const Vec3 &max);
  84
  85         virtual bool valid() const;
  86         virtual void invalidate();
  87
  88         virtual Vec3 get_corner(int idx) const;
  89         virtual Plane get_plane(int pidx) const;
  90
  91         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
  92         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
  93
  94         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
  95         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
  96 };
  97
  98 class Box : public AABox {
  99 public:
 100         Mat4 xform;
 101
 102         Box();
 103         Box(const AABox &aabox, const Mat4 &xform);
 104         Box(const Vec3 &min, const Vec3 &max);
 105         Box(const Vec3 &min, const Vec3 &max, const Mat4 &xform);
 106         Box(const Vec3 &pos, const Vec3 &vi, const Vec3 &vj, const Vec3 &vk);
 107         Box(const Vec3 *varr, int vcount);
 108
 109         virtual void invalidate();
 110
 111         virtual Vec3 get_corner(int idx) const;
 112
 113         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
 114         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
 115
 116         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
 117         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
 118 };
 119
 120
 121 class Plane : public GeomObject {
 122 public:
 123         Vec3 pt, normal;
 124
 125         Plane();
 126         Plane(const Vec3 &pt, const Vec3 &normal);
 127         Plane(const Vec3 &p1, const Vec3 &p2, const Vec3 &p3);
 128         Plane(const Vec3 &normal, float dist);
 129
 130         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
 131         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
 132
 133         virtual float distance(const Vec3 &v) const;
 134         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
 135
 136         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
 137         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
 138 };
 139
 140 class Disc : public Plane {
 141 public:
 142         float radius;
 143
 144         Disc();
 145         Disc(const Vec3 &pt, const Vec3 &normal, float rad);
 146         Disc(const Vec3 &normal, float dist, float rad);
 147
 148         virtual bool valid() const;
 149         virtual void invalidate();
 150
 151         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
 152         //! true if the projection of pt to the plane is contained within the disc radius
 153         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
 154
 155         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
 156         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
 157 };
 158
 159 //! project point to plane
 160 Vec3 proj_point_plane(const Vec3 &pt, const Plane &plane);
 161
 162 //! calculate the bounding sphere of any object
 163 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject *obj);
 164 //! calculate the bounding sphere of two objects
 165 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject *a, const GeomObject *b);
 166 //! calculate the bounding sphere of multiple objects
 167 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject **objv, int num);
 168 //! calculate the bounding sphere of multiple points, optionally transformed by `xform`
 169 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const Vec3 *v, int num, const Mat4 &xform = Mat4::identity);
 170
 171 //! calculate the bounding axis-aligned box of any object
 172 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject *obj);
 173 //! calculate the bounding axis-aligned box of two objects
 174 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject *a, const GeomObject *b);
 175 //! calculate the bounding axis-aligned box of multiple objects
 176 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject **objv, int num);
 177 //! calculate the bounding axis-aligned box of multiple points, optionally transformed by `xform`
 178 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const Vec3 *v, int num, const Mat4 &xform = Mat4::identity);
 179
 180 //! calculate the bounding box of any object
 181 bool calc_bounding_box(Box *box, const GeomObject *obj);
 182
 183 //! calculate the intersection plane of two spheres. false if there is no plane or infinite planes.
 184 bool intersect_sphere_sphere(Plane *result, const Sphere &a, const Sphere &b);
 185 //! calculate the intersection line of two planes. returns false if planes are exactly parallel.
 186 bool intersect_plane_plane(Ray *result, const Plane &a, const Plane &b);
 187 /*! calculate the intesection circle of a plane and a sphere. returns false if they don't intersect.
 188  * \{
 189  */
 190 bool intersect_sphere_plane(Sphere *result, const Sphere &s, const Plane &p);
 191 bool intersect_plane_sphere(Sphere *result, const Plane &p, const Sphere &s);
 192 //! \}
 193
 194 //! calculate the intersection of two axis-aligned bounding boxes
 195 bool intersect_aabox_aabox(AABox *res, const AABox &a, const AABox &b);
 196
 197 //! determine if a sphere and an axis-aligned box collide
 198 bool collision_sphere_aabox(const Sphere &s, const AABox &b);
 199
 200 #endif  // GEOMOBJ_H_