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 };
  17
  18 class GeomObject;
  19
  20 struct HitPoint {
  21         float dist;                     // parametric distance along the ray
  22         Vec3 pos;                       // position of intersection (orig + dir * dist)
  23         Vec3 normal;            // normal at the point of intersection
  24         Ray ray, local_ray;
  25         const GeomObject *obj;  // pointer to the intersected geom-object
  26         void *data;                     // place to hang extra data
  27 };
  28
  29 class GeomObject {
  30 public:
  31         GeomObjectType type;
  32
  33         GeomObject();
  34         virtual ~GeomObject();
  35
  36         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const = 0;
  37         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const = 0;
  38
  39         virtual float distance(const Vec3 &v) const = 0;
  40         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const = 0;
  41 };
  42
  43 class Sphere : public GeomObject {
  44 public:
  45         Vec3 center;
  46         float radius;
  47
  48         Sphere();
  49         Sphere(const Vec3 &center, float radius);
  50
  51         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
  52         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
  53
  54         virtual float distance(const Vec3 &v) const;
  55         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
  56 };
  57
  58 class AABox : public GeomObject {
  59 public:
  60         Vec3 min, max;
  61
  62         AABox();
  63         AABox(const Vec3 &min, const Vec3 &max);
  64
  65         virtual Vec3 get_corner(int idx) const;
  66
  67         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
  68         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
  69
  70         virtual float distance(const Vec3 &v) const;
  71         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
  72 };
  73
  74 class Box : public AABox {
  75 public:
  76         Mat4 xform;
  77
  78         Box();
  79         Box(const Vec3 &min, const Vec3 &max);
  80         Box(const Vec3 &pos, const Vec3 &vi, const Vec3 &vj, const Vec3 &vk);
  81         Box(const Vec3 *varr, int vcount);
  82
  83         virtual Vec3 get_corner(int idx) const;
  84
  85         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
  86         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
  87
  88         virtual float distance(const Vec3 &v) const;
  89         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
  90 };
  91
  92
  93 class Plane : public GeomObject {
  94 public:
  95         Vec3 pt, normal;
  96
  97         Plane();
  98         Plane(const Vec3 &pt, const Vec3 &normal);
  99         Plane(const Vec3 &p1, const Vec3 &p2, const Vec3 &p3);
 100         Plane(const Vec3 &normal, float dist);
 101
 102         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
 103         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
 104
 105         virtual float distance(const Vec3 &v) const;
 106         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
 107 };
 108
 109 class Disc : public Plane {
 110 public:
 111         float radius;
 112
 113         Disc();
 114         Disc(const Vec3 &pt, const Vec3 &normal, float rad);
 115         Disc(const Vec3 &normal, float dist, float rad);
 116
 117         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
 118         //! true if the projection of pt to the plane is contained within the disc radius
 119         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
 120
 121         virtual float distance(const Vec3 &v) const;
 122         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
 123 };
 124
 125 //! project point to plane
 126 Vec3 proj_point_plane(const Vec3 &pt, const Plane &plane);
 127
 128 //! calculate the bounding sphere of any object
 129 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject *obj);
 130 //! calculate the bounding sphere of two objects
 131 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject *a, const GeomObject *b);
 132 //! calculate the bounding sphere of multiple objects
 133 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject **objv, int num);
 134 //! calculate the bounding sphere of multiple points, optionally transformed by `xform`
 135 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const Vec3 *v, int num, const Mat4 &xform = Mat4::identity);
 136
 137 //! calculate the bounding axis-aligned box of any object
 138 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject *obj);
 139 //! calculate the bounding axis-aligned box of two objects
 140 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject *a, const GeomObject *b);
 141 //! calculate the bounding axis-aligned box of multiple objects
 142 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject **objv, int num);
 143 //! calculate the bounding axis-aligned box of multiple points, optionally transformed by `xform`
 144 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const Vec3 *v, int num, const Mat4 &xform = Mat4::identity);
 145
 146 //! calculate the intersection plane of two spheres. false if there is no plane or infinite planes.
 147 bool intersect_sphere_sphere(Plane *result, const Sphere &a, const Sphere &b);
 148 //! calculate the intersection line of two planes. returns false if planes are exactly parallel.
 149 bool intersect_plane_plane(Ray *result, const Plane &a, const Plane &b);
 150 /*! calculate the intesection circle of a plane and a sphere. returns false if they don't intersect.
 151  * \{
 152  */
 153 bool intersect_sphere_plane(Sphere *result, const Sphere &s, const Plane &p);
 154 bool intersect_plane_sphere(Sphere *result, const Plane &p, const Sphere &s);
 155 //! \}
 156
 157 //! calculate the intersection of two axis-aligned bounding boxes
 158 bool intersect_aabox_aabox(AABox *res, const AABox &a, const AABox &b);
 159
 160 #endif  // GEOMOBJ_H_