using aabb planes as mirror planes
[laserbrain_demo] / src / geom.h
index aabf266..0d8dd00 100644 (file)
@@ -1,28 +1,60 @@
 #ifndef GEOMOBJ_H_
 #define GEOMOBJ_H_
 
-#include "gmath/gmath.h"
+/* TODO:
+ * - implement distance functions
+ */
+
+#include <gmath/gmath.h>
+
+enum GeomObjectType {
+       GOBJ_UNKNOWN,
+       GOBJ_SPHERE,
+       GOBJ_AABOX,
+       GOBJ_BOX,
+       GOBJ_PLANE,
+       GOBJ_DISC
+};
+
+enum {
+       AABOX_PLANE_PX,
+       AABOX_PLANE_NX,
+       AABOX_PLANE_PY,
+       AABOX_PLANE_NY,
+       AABOX_PLANE_PZ,
+       AABOX_PLANE_NZ
+};
 
 class GeomObject;
-class SceneNode;
+class Plane;
 
 struct HitPoint {
-       float dist;                             //< parametric distance along the ray
-       Vec3 pos;                       //< position of intersection (orig + dir * dist)
-       Vec3 normal;                    //< normal at the point of intersection
-       const void *obj;                //< pointer to the intersected object
-       const SceneNode *node;
-       Ray ray;
+       float dist;                     // parametric distance along the ray
+       Vec3 pos;                       // position of intersection (orig + dir * dist)
+       Vec3 normal;            // normal at the point of intersection
+       Ray ray, local_ray;
+       const GeomObject *obj;  // pointer to the intersected geom-object
+       void *data;                     // place to hang extra data
 };
 
 class GeomObject {
 public:
+       GeomObjectType type;
+
+       GeomObject();
        virtual ~GeomObject();
 
-       virtual void set_union(const GeomObject *obj1, const GeomObject *obj2) = 0;
-       virtual void set_intersection(const GeomObject *obj1, const GeomObject *obj2) = 0;
+       virtual bool valid() const;
+       virtual void invalidate();
 
        virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const = 0;
+       virtual bool contains(const Vec3 &pt) const = 0;
+
+       virtual float distance(const Vec3 &v) const;
+       virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
+
+       virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const = 0;
+       virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const = 0;
 };
 
 class Sphere : public GeomObject {
@@ -33,10 +65,14 @@ public:
        Sphere();
        Sphere(const Vec3 &center, float radius);
 
-       void set_union(const GeomObject *obj1, const GeomObject *obj2);
-       void set_intersection(const GeomObject *obj1, const GeomObject *obj2);
+       virtual bool valid() const;
+       virtual void invalidate();
+
+       virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
+       virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
 
-       bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
+       virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
+       virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
 };
 
 class AABox : public GeomObject {
@@ -46,12 +82,42 @@ public:
        AABox();
        AABox(const Vec3 &min, const Vec3 &max);
 
-       void set_union(const GeomObject *obj1, const GeomObject *obj2);
-       void set_intersection(const GeomObject *obj1, const GeomObject *obj2);
+       virtual bool valid() const;
+       virtual void invalidate();
 
-       bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
+       virtual Vec3 get_corner(int idx) const;
+       virtual Plane get_plane(int pidx) const;
+
+       virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
+       virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
+
+       virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
+       virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
 };
 
+class Box : public AABox {
+public:
+       Mat4 xform;
+
+       Box();
+       Box(const AABox &aabox, const Mat4 &xform);
+       Box(const Vec3 &min, const Vec3 &max);
+       Box(const Vec3 &min, const Vec3 &max, const Mat4 &xform);
+       Box(const Vec3 &pos, const Vec3 &vi, const Vec3 &vj, const Vec3 &vk);
+       Box(const Vec3 *varr, int vcount);
+
+       virtual void invalidate();
+
+       virtual Vec3 get_corner(int idx) const;
+
+       virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
+       virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
+
+       virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
+       virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
+};
+
+
 class Plane : public GeomObject {
 public:
        Vec3 pt, normal;
@@ -61,13 +127,74 @@ public:
        Plane(const Vec3 &p1, const Vec3 &p2, const Vec3 &p3);
        Plane(const Vec3 &normal, float dist);
 
-       void set_union(const GeomObject *obj1, const GeomObject *obj2);
-       void set_intersection(const GeomObject *obj1, const GeomObject *obj2);
+       virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
+       virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
+
+       virtual float distance(const Vec3 &v) const;
+       virtual float signed_distance(const Vec3 &v) const;
+
+       virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
+       virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
+};
+
+class Disc : public Plane {
+public:
+       float radius;
+
+       Disc();
+       Disc(const Vec3 &pt, const Vec3 &normal, float rad);
+       Disc(const Vec3 &normal, float dist, float rad);
+
+       virtual bool valid() const;
+       virtual void invalidate();
+
+       virtual bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
+       //! true if the projection of pt to the plane is contained within the disc radius
+       virtual bool contains(const Vec3 &pt) const;
 
-       bool intersect(const Ray &ray, HitPoint *hit = 0) const;
+       virtual float distance_sq(const Vec3 &v) const;
+       virtual float signed_distance_sq(const Vec3 &v) const;
 };
 
-float sphere_distance(const Vec3 &cent, float rad, const Vec3 &pt);
-float capsule_distance(const Vec3 &a, float ra, const Vec3 &b, float rb, const Vec3 &pt);
+//! project point to plane
+Vec3 proj_point_plane(const Vec3 &pt, const Plane &plane);
+
+//! calculate the bounding sphere of any object
+bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject *obj);
+//! calculate the bounding sphere of two objects
+bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject *a, const GeomObject *b);
+//! calculate the bounding sphere of multiple objects
+bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const GeomObject **objv, int num);
+//! calculate the bounding sphere of multiple points, optionally transformed by `xform`
+bool calc_bounding_sphere(Sphere *sph, const Vec3 *v, int num, const Mat4 &xform = Mat4::identity);
+
+//! calculate the bounding axis-aligned box of any object
+bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject *obj);
+//! calculate the bounding axis-aligned box of two objects
+bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject *a, const GeomObject *b);
+//! calculate the bounding axis-aligned box of multiple objects
+bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const GeomObject **objv, int num);
+//! calculate the bounding axis-aligned box of multiple points, optionally transformed by `xform`
+bool calc_bounding_aabox(AABox *box, const Vec3 *v, int num, const Mat4 &xform = Mat4::identity);
+
+//! calculate the bounding box of any object
+bool calc_bounding_box(Box *box, const GeomObject *obj);
+
+//! calculate the intersection plane of two spheres. false if there is no plane or infinite planes.
+bool intersect_sphere_sphere(Plane *result, const Sphere &a, const Sphere &b);
+//! calculate the intersection line of two planes. returns false if planes are exactly parallel.
+bool intersect_plane_plane(Ray *result, const Plane &a, const Plane &b);
+/*! calculate the intesection circle of a plane and a sphere. returns false if they don't intersect.
+ * \{
+ */
+bool intersect_sphere_plane(Sphere *result, const Sphere &s, const Plane &p);
+bool intersect_plane_sphere(Sphere *result, const Plane &p, const Sphere &s);
+//! \}
+
+//! calculate the intersection of two axis-aligned bounding boxes
+bool intersect_aabox_aabox(AABox *res, const AABox &a, const AABox &b);
+
+//! determine if a sphere and an axis-aligned box collide
+bool collision_sphere_aabox(const Sphere &s, const AABox &b);
 
 #endif // GEOMOBJ_H_