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