git.mutantstargoat.com Git - summerhack/blob - src/3dengfx/src/gfx/3dgeom.hpp

   1 /*
   2 This file is part of the 3dengfx, realtime visualization system.
   3 Copyright (c) 2004, 2005 John Tsiombikas <nuclear@siggraph.org>
   4
   5 This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   6 it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7 the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
   8 (at your option) any later version.
   9
  10 This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13 GNU General Public License for more details.
  14
  15 You should have received a copy of the GNU General Public License
  16 along with this program; if not, write to the Free Software
  17 Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  18 */
  19
  20 /* fundamendal data structures for 3D graphics
  21  *
  22  * Author: John Tsiombikas 2004
  23  * Modified:
  24  *              Mihalis Georgoulopoulos 2004
  25  *              John Tsiombikas 2005
  26  */
  27
  28 // JT: seperated animation classes and placed them in animation.hpp/cpp - 2/2005
  29
  30 #ifndef _3DGEOM_HPP_
  31 #define _3DGEOM_HPP_
  32
  33 #include "3dengfx_config.h"
  34
  35 #include "n3dmath2/n3dmath2.hpp"
  36 #include "color.hpp"
  37
  38 #include <iostream>
  39 #include <vector>
  40
  41 typedef uint32_t Index;
  42
  43 struct TexCoord {
  44         scalar_t u, v, w;       // or s,t,v if you prefer... I like u,v,w more though.
  45
  46         TexCoord(scalar_t u = 0.0f, scalar_t v = 0.0f, scalar_t w = 0.0f);
  47 };
  48
  49 class Triangle; // fwd declaration
  50
  51 class Vertex {
  52 public:
  53         Vector3 pos;
  54         Vector3 normal;
  55         Vector3 tangent;
  56         Color color;
  57         TexCoord tex[2];
  58
  59         Vertex();
  60         Vertex(const Vector3 &position, scalar_t tu = 0.0f, scalar_t tv = 0.0f, const Color &color = Color(1.0f, 1.0f, 1.0f));
  61 };
  62
  63 #define NO_ADJFACE 0xFFFFFFFF
  64
  65 class Edge {
  66 public:
  67         Index vertices[2];
  68         Index adjfaces[2];
  69
  70         Edge();
  71         Edge(Index v1, Index v2, Index af1 = NO_ADJFACE, Index af2 = NO_ADJFACE);
  72 };
  73
  74 std::ostream &operator <<(std::ostream &o, const Edge &e);
  75
  76
  77 class Triangle {
  78 public:
  79         Index vertices[3];
  80         Vector3 normal;
  81         Vector3 tangent;
  82         unsigned int smoothing_group;
  83
  84         Triangle(Index v1 = 0, Index v2 = 0, Index v3 = 0);
  85
  86         void calculate_normal(const Vertex *vbuffer, bool normalize=false);
  87         void calculate_tangent(const Vertex *vbuffer, bool normalize=false);
  88 };
  89
  90 std::ostream &operator <<(std::ostream &o, const Triangle &t);
  91
  92
  93
  94 class Quad {
  95 public:
  96         Index vertices[4];
  97         Vector3 normal;
  98         unsigned int smoothing_group;
  99
 100         Quad(Index v1 = 0, Index v2 = 0, Index v3 = 0, Index v4 = 0);
 101
 102         void calculate_normal(const Vertex *vbuffer, bool normalize=0);
 103 };
 104
 105
 106 //////////////// Geometry Arrays //////////////
 107 template <class DataType>
 108 class GeometryArray {
 109 private:
 110         DataType *data;
 111         unsigned long count;
 112         bool dynamic;
 113         unsigned int buffer_object;             // for OGL VBOs
 114         bool vbo_in_sync;
 115
 116         void sync_buffer_object();
 117
 118 public:
 119         GeometryArray(bool dynamic = true);
 120         GeometryArray(const DataType *data, unsigned long count, bool dynamic = true);
 121         GeometryArray(const GeometryArray &ga);
 122         ~GeometryArray();
 123
 124         GeometryArray &operator =(const GeometryArray &ga);
 125
 126         inline void set_data(const DataType *data, unsigned long count);
 127         inline const DataType *get_data() const;
 128         inline DataType *get_mod_data();
 129
 130         inline unsigned long get_count() const;
 131
 132         inline void set_dynamic(bool enable);
 133         inline bool get_dynamic() const;
 134
 135         inline unsigned int get_buffer_object() const;
 136 };
 137
 138
 139 // specialization of template class GeometryArray for type Index
 140 template <>
 141 class GeometryArray<Index> {
 142 private:
 143         Index *data;
 144         unsigned long count;
 145         bool dynamic;
 146         unsigned int buffer_object;
 147         bool vbo_in_sync;
 148
 149         void sync_buffer_object();
 150
 151 public:
 152         GeometryArray(bool dynamic = true);
 153         GeometryArray(const Index *data, unsigned long count, bool dynamic = true);
 154         GeometryArray(const GeometryArray<Triangle> &tarray);   // conversion from triangle data
 155         GeometryArray(const GeometryArray &ga);
 156         ~GeometryArray();
 157
 158         GeometryArray &operator =(const GeometryArray &ga);
 159
 160         void set_data(const Index *data, unsigned long count);
 161         inline const Index *get_data() const;
 162         inline Index *get_mod_data();
 163
 164         inline unsigned long get_count() const;
 165
 166         inline void set_dynamic(bool enable);
 167         inline bool get_dynamic() const;
 168
 169         inline unsigned int get_buffer_object() const;
 170
 171         friend void tri_to_index_array(GeometryArray<Index> *ia, const GeometryArray<Triangle> &ta);
 172 };
 173
 174 typedef GeometryArray<Vertex> VertexArray;
 175 typedef GeometryArray<Triangle> TriangleArray;
 176 typedef GeometryArray<Index> IndexArray;
 177
 178 ////////////// triangle mesh class ////////////
 179 struct VertexStatistics {
 180         Vector3 centroid;
 181         scalar_t min_dist;
 182         scalar_t max_dist;
 183         scalar_t avg_dist;
 184         scalar_t xmin, xmax, ymin, ymax, zmin, zmax;
 185 };
 186
 187 class TriMesh {
 188 private:
 189         VertexArray varray;
 190         TriangleArray tarray;
 191         IndexArray iarray;
 192         IndexArray index_graph;
 193
 194         GeometryArray<Edge> earray;
 195
 196         mutable VertexStatistics vstats;
 197
 198         mutable bool vertex_stats_valid;
 199         bool indices_valid;
 200         bool edges_valid;
 201         bool index_graph_valid;
 202         bool triangle_normals_valid;
 203         bool triangle_normals_normalized;
 204
 205         void calculate_edges();
 206         void calculate_index_graph();
 207         void calculate_triangle_normals(bool normalize);
 208
 209 public:
 210         TriMesh();
 211         TriMesh(const Vertex *vdata, unsigned long vcount, const Triangle *tdata, unsigned long tcount);
 212
 213         inline const VertexArray *get_vertex_array() const;
 214         inline VertexArray *get_mod_vertex_array();
 215
 216         inline const TriangleArray *get_triangle_array() const;
 217         inline TriangleArray *get_mod_triangle_array();
 218
 219         const IndexArray *get_index_array();
 220         const GeometryArray<Edge> *get_edge_array() const;
 221
 222         void set_data(const Vertex *vdata, unsigned long vcount, const Triangle *tdata, unsigned long tcount);
 223
 224         void calculate_normals_by_index();
 225         void calculate_normals();
 226         void normalize_normals();
 227         void invert_winding();
 228
 229         void calculate_tangents();
 230
 231         void apply_xform(const Matrix4x4 &xform);
 232
 233         void operator +=(const TriMesh *m2);
 234
 235         void sort_triangles(Vector3 point, bool hilo=true);
 236
 237         VertexStatistics get_vertex_stats() const;
 238
 239         // shadow volumes
 240         std::vector<Edge> *get_contour_edges(const Vector3 &pov_or_dir, bool dir = false);
 241         //TriMesh *get_uncapped_shadow_volume(const Vector3 &pov_or_dir, bool dir = false);
 242         TriMesh *get_shadow_volume(const Vector3 &pov_or_dir, bool dir = false);
 243 };
 244
 245
 246 /* utility functions
 247  */
 248 void join_tri_mesh(TriMesh *ret, const TriMesh *m1, const TriMesh *m2);
 249 TriMesh *join_tri_mesh(const TriMesh *m1, const TriMesh *m2);
 250 Vector3 extrude(const Vector3 &vec, scalar_t distance, const Vector3 &pov_or_dir, bool dir);
 251
 252 #include "3dgeom.inl"
 253
 254 #endif  // _3DGEOM_HPP_