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 AABox &aabox, const Mat4 &xform);
  80         Box(const Vec3 &min, const Vec3 &max);
  81         Box(const Vec3 &min, const Vec3 &max, const Mat4 &xform);
  82         Box(const Vec3 &pos, const Vec3 &vi, const Vec3 &vj, const Vec3 &vk);
  83         Box(const Vec3 *varr, int vcount);
  84
  85         virtual Vec3 get_corner(int idx) const;
  86
  87         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
  88         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
  89
  90         virtual float distance(const Vec3 &v) const;
  91         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
  92 };
  93
  94
  95 class Plane : public GeomObject {
  96 public:
  97         Vec3 pt, normal;
  98
  99         Plane();
 100         Plane(const Vec3 &pt, const Vec3 &normal);
 101         Plane(const Vec3 &p1, const Vec3 &p2, const Vec3 &p3);
 102         Plane(const Vec3 &normal, float dist);
 103
 104         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
 105         virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
 106
 107         virtual float distance(const Vec3 &v) const;
 108         virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
 109 };
 110
 111 class Disc : public Plane {
 112 public:
 113         float radius;
 114
 115         Disc();
 116         Disc(const Vec3 &pt, const Vec3 &normal, float rad);
 117         Disc(const Vec3 &normal, float dist, float rad);
 118
 119         virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
 120         //! true if the projection of pt to the plane is contained within the disc radius
 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
 127 //! project point to plane
 128 Vec3 proj_point_plane(const Vec3 &pt, const Plane &plane);
 129
 130 //! calculate the bounding sphere of any object
 131 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject *obj);
 132 //! calculate the bounding sphere of two objects
 133 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject *a, const GeomObject *b);
 134 //! calculate the bounding sphere of multiple objects
 135 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject **objv, int num);
 136 //! calculate the bounding sphere of multiple points, optionally transformed by `xform`
 137 bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const Vec3 *v, int num, const Mat4 &xform = Mat4::identity);
 138
 139 //! calculate the bounding axis-aligned box of any object
 140 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject *obj);
 141 //! calculate the bounding axis-aligned box of two objects
 142 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject *a, const GeomObject *b);
 143 //! calculate the bounding axis-aligned box of multiple objects
 144 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject **objv, int num);
 145 //! calculate the bounding axis-aligned box of multiple points, optionally transformed by `xform`
 146 bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const Vec3 *v, int num, const Mat4 &xform = Mat4::identity);
 147
 148 //! calculate the bounding box of any object
 149 bool calc_bounding_box(Box *box, const GeomObject *obj);
 150
 151 //! calculate the intersection plane of two spheres. false if there is no plane or infinite planes.
 152 bool intersect_sphere_sphere(Plane *result, const Sphere &a, const Sphere &b);
 153 //! calculate the intersection line of two planes. returns false if planes are exactly parallel.
 154 bool intersect_plane_plane(Ray *result, const Plane &a, const Plane &b);
 155 /*! calculate the intesection circle of a plane and a sphere. returns false if they don't intersect.
 156  * \{
 157  */
 158 bool intersect_sphere_plane(Sphere *result, const Sphere &s, const Plane &p);
 159 bool intersect_plane_sphere(Sphere *result, const Plane &p, const Sphere &s);
 160 //! \}
 161
 162 //! calculate the intersection of two axis-aligned bounding boxes
 163 bool intersect_aabox_aabox(AABox *res, const AABox &a, const AABox &b);
 164
 165 #endif  // GEOMOBJ_H_