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