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                 glm::vec4 norm(0.0f);
  51                 if (min_all.x > min_all.y) {
  52                         if (min_all.x > min_all.z) {
  53                                 norm.x = t2.x < t1.x ? 1 : -1;
  54                         } else {
  55                                 norm.z = t2.z < t1.z ? 1 : -1;
  56                         }
  57                 } else if (min_all.y > min_all.z) {
  58                         norm.y = t2.y < t1.y ? 1 : -1;
  59                 } else {
  60                         norm.z = t2.z < t1.z ? 1 : -1;
  61                 }
  62                 norm = M * norm;
  63                 *normal = glm::vec3(norm);
  64         }
  65         return true;
  66 }
  67
  68
  69 bool Intersection(
  70         const AABB &a_box,
  71         const glm::mat4 &a_m,
  72         const AABB &b_box,
  73         const glm::mat4 &b_m,
  74         float &depth,
  75         glm::vec3 &normal
  76 ) noexcept {
  77         glm::vec3 a_corners[8] = {
  78                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.min.y, a_box.min.z, 1)),
  79                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.min.y, a_box.max.z, 1)),
  80                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.max.y, a_box.min.z, 1)),
  81                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.max.y, a_box.max.z, 1)),
  82                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.min.y, a_box.min.z, 1)),
  83                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.min.y, a_box.max.z, 1)),
  84                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.max.y, a_box.min.z, 1)),
  85                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.max.y, a_box.max.z, 1)),
  86         };
  87
  88         glm::vec3 b_corners[8] = {
  89                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.min.y, b_box.min.z, 1)),
  90                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.min.y, b_box.max.z, 1)),
  91                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.max.y, b_box.min.z, 1)),
  92                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.max.y, b_box.max.z, 1)),
  93                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.min.y, b_box.min.z, 1)),
  94                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.min.y, b_box.max.z, 1)),
  95                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.max.y, b_box.min.z, 1)),
  96                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.max.y, b_box.max.z, 1)),
  97         };
  98
  99         glm::vec3 axes[6] = {
 100                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(1, 0, 0, 0)),
 101                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(0, 1, 0, 0)),
 102                 glm::vec3(a_m * glm::vec4(0, 0, 1, 0)),
 103                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(1, 0, 0, 0)),
 104                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(0, 1, 0, 0)),
 105                 glm::vec3(b_m * glm::vec4(0, 0, 1, 0)),
 106         };
 107
 108         depth = std::numeric_limits<float>::infinity();
 109         int min_axis = 0;
 110
 111         int cur_axis = 0;
 112         for (const glm::vec3 &axis : axes) {
 113                 float a_min = std::numeric_limits<float>::infinity();
 114                 float a_max = -std::numeric_limits<float>::infinity();
 115                 for (const glm::vec3 &corner : a_corners) {
 116                         float val = glm::dot(corner, axis);
 117                         a_min = std::min(a_min, val);
 118                         a_max = std::max(a_max, val);
 119                 }
 120
 121                 float b_min = std::numeric_limits<float>::infinity();
 122                 float b_max = -std::numeric_limits<float>::infinity();
 123                 for (const glm::vec3 &corner : b_corners) {
 124                         float val = glm::dot(corner, axis);
 125                         b_min = std::min(b_min, val);
 126                         b_max = std::max(b_max, val);
 127                 }
 128
 129                 if (a_max < b_min || b_max < a_min) return false;
 130
 131                 float overlap = std::min(a_max, b_max) - std::max(a_min, b_min);
 132                 if (overlap < depth) {
 133                         depth = overlap;
 134                         min_axis = cur_axis;
 135                 }
 136
 137                 ++cur_axis;
 138         }
 139
 140         normal = axes[min_axis];
 141         return true;
 142 }
 143
 144
 145 bool CullTest(const AABB &box, const glm::mat4 &MVP) noexcept {
 146         // transform corners into clip space
 147         glm::vec4 corners[8] = {
 148                 { box.min.x, box.min.y, box.min.z, 1.0f },
 149                 { box.min.x, box.min.y, box.max.z, 1.0f },
 150                 { box.min.x, box.max.y, box.min.z, 1.0f },
 151                 { box.min.x, box.max.y, box.max.z, 1.0f },
 152                 { box.max.x, box.min.y, box.min.z, 1.0f },
 153                 { box.max.x, box.min.y, box.max.z, 1.0f },
 154                 { box.max.x, box.max.y, box.min.z, 1.0f },
 155                 { box.max.x, box.max.y, box.max.z, 1.0f },
 156         };
 157         for (glm::vec4 &corner : corners) {
 158                 corner = MVP * corner;
 159                 corner /= corner.w;
 160         }
 161
 162         int hits[6] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
 163
 164         // check how many corners lie outside
 165         for (const glm::vec4 &corner : corners) {
 166                 if (corner.x >  1.0f) ++hits[0];
 167                 if (corner.x < -1.0f) ++hits[1];
 168                 if (corner.y >  1.0f) ++hits[2];
 169                 if (corner.y < -1.0f) ++hits[3];
 170                 if (corner.z >  1.0f) ++hits[4];
 171                 if (corner.z < -1.0f) ++hits[5];
 172         }
 173
 174         // if all corners are outside any given clip plane, the test is true
 175         for (int hit : hits) {
 176                 if (hit == 8) return true;
 177         }
 178
 179         // otherwise the box might still get culled completely, but can't say for sure ;)
 180         return false;
 181 }
 182
 183 }