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;
  44         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
  45
  46         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const = 0;
  47         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const = 0;
  48 };
  49
  50 class Sphere : public GeomObject {
  51 public:
  52         Vec3 center;
  53         float radius;
  54
  55         Sphere();
  56         Sphere(const Vec3 &center, float radius);
  57
  58         virtual bool valid() const;
  59         virtual void invalidate();
  60
  61         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
  62         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
  63
  64         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
  65         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
  66 };
  67
  68 class AABox : public GeomObject {
  69 public:
  70         Vec3 min, max;
  71
  72         AABox();
  73         AABox(const Vec3 &min, const Vec3 &max);
  74
  75         virtual bool valid() const;
  76         virtual void invalidate();
  77
  78         virtual Vec3 get_corner(int idx) const;
  79         virtual Plane get_plane(int pidx) const;
  80
  81         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
  82         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
  83
  84         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
  85         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
  86 };
  87
  88 class Box : public AABox {
  89 public:
  90         Mat4 xform;
  91
  92         Box();
  93         Box(const AABox &aabox, const Mat4 &xform);
  94         Box(const Vec3 &min, const Vec3 &max);
  95         Box(const Vec3 &min, const Vec3 &max, const Mat4 &xform);
  96         Box(const Vec3 &pos, const Vec3 &vi, const Vec3 &vj, const Vec3 &vk);
  97         Box(const Vec3 *varr, int vcount);
  98
  99         virtual void invalidate();
 100
 101         virtual Vec3 get_corner(int idx) const;
 102
 103         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
 104         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
 105
 106         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
 107         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
 108 };
 109
 110
 111 class Plane : public GeomObject {
 112 public:
 113         Vec3 pt, normal;
 114
 115         Plane();
 116         Plane(const Vec3 &pt, const Vec3 &normal);
 117         Plane(const Vec3 &p1, const Vec3 &p2, const Vec3 &p3);
 118         Plane(const Vec3 &normal, float dist);
 119
 120         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
 121         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
 122
 123         virtual float distance(const Vec3 &v) const;
 124         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
 125
 126         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
 127         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
 128 };
 129
 130 class Disc : public Plane {
 131 public:
 132         float radius;
 133
 134         Disc();
 135         Disc(const Vec3 &pt, const Vec3 &normal, float rad);
 136         Disc(const Vec3 &normal, float dist, float rad);
 137
 138         virtual bool valid() const;
 139         virtual void invalidate();
 140
 141         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
 142         //! true if the projection of pt to the plane is contained within the disc radius
 143         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
 144
 145         virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
 146         virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
 147 };
 148
 149 //! project point to plane
 150 Vec3 proj_point_plane(const Vec3 &pt, const Plane &plane);
 151
 152 //! calculate the bounding sphere of any object
 153 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject *obj);
 154 //! calculate the bounding sphere of two objects
 155 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject *a, const GeomObject *b);
 156 //! calculate the bounding sphere of multiple objects
 157 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject **objv, int num);
 158 //! calculate the bounding sphere of multiple points, optionally transformed by `xform`
 159 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const Vec3 *v, int num, const Mat4 &xform = Mat4::identity);
 160
 161 //! calculate the bounding axis-aligned box of any object
 162 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject *obj);
 163 //! calculate the bounding axis-aligned box of two objects
 164 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject *a, const GeomObject *b);
 165 //! calculate the bounding axis-aligned box of multiple objects
 166 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject **objv, int num);
 167 //! calculate the bounding axis-aligned box of multiple points, optionally transformed by `xform`
 168 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const Vec3 *v, int num, const Mat4 &xform = Mat4::identity);
 169
 170 //! calculate the bounding box of any object
 171 bool calc_bounding_box(Box *box, const GeomObject *obj);
 172
 173 //! calculate the intersection plane of two spheres. false if there is no plane or infinite planes.
 174 bool intersect_sphere_sphere(Plane *result, const Sphere &a, const Sphere &b);
 175 //! calculate the intersection line of two planes. returns false if planes are exactly parallel.
 176 bool intersect_plane_plane(Ray *result, const Plane &a, const Plane &b);
 177 /*! calculate the intesection circle of a plane and a sphere. returns false if they don't intersect.
 178  * \{
 179  */
 180 bool intersect_sphere_plane(Sphere *result, const Sphere &s, const Plane &p);
 181 bool intersect_plane_sphere(Sphere *result, const Plane &p, const Sphere &s);
 182 //! \}
 183
 184 //! calculate the intersection of two axis-aligned bounding boxes
 185 bool intersect_aabox_aabox(AABox *res, const AABox &a, const AABox &b);
 186
 187 //! determine if a sphere and an axis-aligned box collide
 188 bool collision_sphere_aabox(const Sphere &s, const AABox &b);
 189
 190 #endif  // GEOMOBJ_H_