src/model/geometry.cpp

   1 #include "geometry.hpp"
   2
   3 #include <limits>
   4
   5
   6 namespace blank {
   7
   8 bool Intersection(
   9         const Ray &ray,
  10         const AABB &aabb,
  11         const glm::mat4 &M,
  12         float *dist,
  13         glm::vec3 *normal
  14 ) noexcept {
  15         float t_min = 0.0f;
  16         float t_max = std::numeric_limits<float>::infinity();
  17         const glm::vec3 aabb_pos(M[3].x, M[3].y, M[3].z);
  18         const glm::vec3 delta = aabb_pos - ray.orig;
  19
  20         glm::vec3 t1(t_min, t_min, t_min), t2(t_max, t_max, t_max);
  21
  22         for (int i = 0; i < 3; ++i) {
  23                 const glm::vec3 axis(M[i].x, M[i].y, M[i].z);
  24                 const float e = glm::dot(axis, delta);
  25                 const float f = glm::dot(axis, ray.dir);
  26
  27                 if (std::abs(f) > std::numeric_limits<float>::epsilon()) {
  28                         t1[i] = (e + aabb.min[i]) / f;
  29                         t2[i] = (e + aabb.max[i]) / f;
  30
  31                         t_min = std::max(t_min, std::min(t1[i], t2[i]));
  32                         t_max = std::min(t_max, std::max(t1[i], t2[i]));
  33
  34                         if (t_max < t_min) {
  35                                 return false;
  36                         }
  37                 } else {
  38                         if (aabb.min[i] - e > 0.0f || aabb.max[i] - e < 0.0f) {
  39                                 return false;
  40                         }
  41                 }
  42         }
  43
  44         glm::vec3 min_all(min(t1, t2));
  45
  46         if (dist) {
  47                 *dist = t_min;
  48         }
  49         if (normal) {
  50                 if (min_all.x > min_all.y) {
  51                         if (min_all.x > min_all.z) {
  52                                 normal->x = t2.x < t1.x ? 1 : -1;
  53                         } else {
  54                                 normal->z = t2.z < t1.z ? 1 : -1;
  55                         }
  56                 } else if (min_all.y > min_all.z) {
  57                         normal->y = t2.y < t1.y ? 1 : -1;
  58                 } else {
  59                         normal->z = t2.z < t1.z ? 1 : -1;
  60                 }
  61         }
  62         return true;
  63 }
  64
  65
  66 bool Intersection(
  67         const AABB &a_box,
  68         const glm::mat4 &a_m,
  69         const AABB &b_box,
  70         const glm::mat4 &b_m,
  71         float &depth,
  72         glm::vec3 &normal
  73 ) noexcept {
  74         glm::vec3 a_corners[8] = {
  75                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.min.y, a_box.min.z, 1)),
  76                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.min.y, a_box.max.z, 1)),
  77                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.max.y, a_box.min.z, 1)),
  78                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.max.y, a_box.max.z, 1)),
  79                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.min.y, a_box.min.z, 1)),
  80                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.min.y, a_box.max.z, 1)),
  81                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.max.y, a_box.min.z, 1)),
  82                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.max.y, a_box.max.z, 1)),
  83         };
  84
  85         glm::vec3 b_corners[8] = {
  86                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.min.y, b_box.min.z, 1)),
  87                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.min.y, b_box.max.z, 1)),
  88                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.max.y, b_box.min.z, 1)),
  89                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.max.y, b_box.max.z, 1)),
  90                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.min.y, b_box.min.z, 1)),
  91                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.min.y, b_box.max.z, 1)),
  92                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.max.y, b_box.min.z, 1)),
  93                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.max.y, b_box.max.z, 1)),
  94         };
  95
  96         glm::vec3 axes[6] = {
  97                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(1, 0, 0, 0)),
  98                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(0, 1, 0, 0)),
  99                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(0, 0, 1, 0)),
 100                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(1, 0, 0, 0)),
 101                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(0, 1, 0, 0)),
 102                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(0, 0, 1, 0)),
 103         };
 104
 105         depth = std::numeric_limits<float>::infinity();
 106         int min_axis = 0;
 107
 108         int cur_axis = 0;
 109         for (const glm::vec3 &axis : axes) {
 110                 float a_min = std::numeric_limits<float>::infinity();
 111                 float a_max = -std::numeric_limits<float>::infinity();
 112                 for (const glm::vec3 &corner : a_corners) {
 113                         float val = glm::dot(corner, axis);
 114                         a_min = std::min(a_min, val);
 115                         a_max = std::max(a_max, val);
 116                 }
 117
 118                 float b_min = std::numeric_limits<float>::infinity();
 119                 float b_max = -std::numeric_limits<float>::infinity();
 120                 for (const glm::vec3 &corner : b_corners) {
 121                         float val = glm::dot(corner, axis);
 122                         b_min = std::min(b_min, val);
 123                         b_max = std::max(b_max, val);
 124                 }
 125
 126                 if (a_max < b_min || b_max < a_min) return false;
 127
 128                 float overlap = std::min(a_max, b_max) - std::max(a_min, b_min);
 129                 if (overlap < depth) {
 130                         depth = overlap;
 131                         min_axis = cur_axis;
 132                 }
 133
 134                 ++cur_axis;
 135         }
 136
 137         normal = axes[min_axis];
 138         return true;
 139 }
 140
 141
 142 bool CullTest(const AABB &box, const glm::mat4 &MVP) noexcept {
 143         // transform corners into clip space
 144         glm::vec4 corners[8] = {
 145                 { box.min.x, box.min.y, box.min.z, 1.0f },
 146                 { box.min.x, box.min.y, box.max.z, 1.0f },
 147                 { box.min.x, box.max.y, box.min.z, 1.0f },
 148                 { box.min.x, box.max.y, box.max.z, 1.0f },
 149                 { box.max.x, box.min.y, box.min.z, 1.0f },
 150                 { box.max.x, box.min.y, box.max.z, 1.0f },
 151                 { box.max.x, box.max.y, box.min.z, 1.0f },
 152                 { box.max.x, box.max.y, box.max.z, 1.0f },
 153         };
 154         for (glm::vec4 &corner : corners) {
 155                 corner = MVP * corner;
 156                 corner /= corner.w;
 157         }
 158
 159         int hits[6] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
 160
 161         // check how many corners lie outside
 162         for (const glm::vec4 &corner : corners) {
 163                 if (corner.x >  1.0f) ++hits[0];
 164                 if (corner.x < -1.0f) ++hits[1];
 165                 if (corner.y >  1.0f) ++hits[2];
 166                 if (corner.y < -1.0f) ++hits[3];
 167                 if (corner.z >  1.0f) ++hits[4];
 168                 if (corner.z < -1.0f) ++hits[5];
 169         }
 170
 171         // if all corners are outside any given clip plane, the test is true
 172         for (int hit : hits) {
 173                 if (hit == 8) return true;
 174         }
 175
 176         // otherwise the box might still get culled completely, but can't say for sure ;)
 177         return false;
 178 }
 179
 180 }