]> git.localhorst.tv Git - blank.git/blobdiff - src/geometry/geometry.cpp
split geometry lib
[blank.git] / src / geometry / geometry.cpp
diff --git a/src/geometry/geometry.cpp b/src/geometry/geometry.cpp
new file mode 100644 (file)
index 0000000..ff28d2e
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,214 @@
+#include "const.hpp"
+#include "distance.hpp"
+#include "primitive.hpp"
+#include "rotation.hpp"
+
+#include <limits>
+#include <glm/gtx/matrix_cross_product.hpp>
+#include <glm/gtx/optimum_pow.hpp>
+#include <glm/gtx/transform.hpp>
+
+
+namespace blank {
+
+glm::mat3 find_rotation(const glm::vec3 &a, const glm::vec3 &b) noexcept {
+       glm::vec3 v(cross(a, b));
+       if (iszero(v)) {
+               // a and b are parallel
+               if (iszero(a - b)) {
+                       // a and b are identical
+                       return glm::mat3(1.0f);
+               } else {
+                       // a and b are opposite
+                       // create arbitrary unit vector perpendicular to a and
+                       // rotate 180° around it
+                       glm::vec3 arb(a);
+                       if (std::abs(a.x - 1.0f) > std::numeric_limits<float>::epsilon()) {
+                               arb.x += 1.0f;
+                       } else {
+                               arb.y += 1.0f;
+                       }
+                       glm::vec3 axis(normalize(cross(a, arb)));
+                       return glm::mat3(glm::rotate(PI, axis));
+               }
+       }
+       float mv = length_squared(v);
+       float c = dot(a, b);
+       float f = (1 - c) / mv;
+       glm::mat3 vx(matrixCross3(v));
+       return glm::mat3(1.0f) + vx + (pow2(vx) * f);
+}
+
+bool Intersection(
+       const Ray &ray,
+       const AABB &aabb,
+       const glm::mat4 &M,
+       float *dist,
+       glm::vec3 *normal
+) noexcept {
+       float t_min = 0.0f;
+       float t_max = std::numeric_limits<float>::infinity();
+       const glm::vec3 aabb_pos(M[3].x, M[3].y, M[3].z);
+       const glm::vec3 delta = aabb_pos - ray.orig;
+
+       glm::vec3 t1(t_min, t_min, t_min), t2(t_max, t_max, t_max);
+
+       for (int i = 0; i < 3; ++i) {
+               const glm::vec3 axis(M[i].x, M[i].y, M[i].z);
+               const float e = glm::dot(axis, delta);
+               const float f = glm::dot(axis, ray.dir);
+
+               if (std::abs(f) > std::numeric_limits<float>::epsilon()) {
+                       t1[i] = (e + aabb.min[i]) / f;
+                       t2[i] = (e + aabb.max[i]) / f;
+
+                       t_min = std::max(t_min, std::min(t1[i], t2[i]));
+                       t_max = std::min(t_max, std::max(t1[i], t2[i]));
+
+                       if (t_max < t_min) {
+                               return false;
+                       }
+               } else {
+                       if (aabb.min[i] - e > 0.0f || aabb.max[i] - e < 0.0f) {
+                               return false;
+                       }
+               }
+       }
+
+       glm::vec3 min_all(min(t1, t2));
+
+       if (dist) {
+               *dist = t_min;
+       }
+       if (normal) {
+               if (min_all.x > min_all.y) {
+                       if (min_all.x > min_all.z) {
+                               normal->x = t2.x < t1.x ? 1 : -1;
+                       } else {
+                               normal->z = t2.z < t1.z ? 1 : -1;
+                       }
+               } else if (min_all.y > min_all.z) {
+                       normal->y = t2.y < t1.y ? 1 : -1;
+               } else {
+                       normal->z = t2.z < t1.z ? 1 : -1;
+               }
+       }
+       return true;
+}
+
+
+bool Intersection(
+       const AABB &a_box,
+       const glm::mat4 &a_m,
+       const AABB &b_box,
+       const glm::mat4 &b_m,
+       float &depth,
+       glm::vec3 &normal
+) noexcept {
+       glm::vec3 a_corners[8] = {
+               glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.min.y, a_box.min.z, 1)),
+               glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.min.y, a_box.max.z, 1)),
+               glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.max.y, a_box.min.z, 1)),
+               glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.min.x, a_box.max.y, a_box.max.z, 1)),
+               glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.min.y, a_box.min.z, 1)),
+               glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.min.y, a_box.max.z, 1)),
+               glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.max.y, a_box.min.z, 1)),
+               glm::vec3(a_m * glm::vec4(a_box.max.x, a_box.max.y, a_box.max.z, 1)),
+       };
+
+       glm::vec3 b_corners[8] = {
+               glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.min.y, b_box.min.z, 1)),
+               glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.min.y, b_box.max.z, 1)),
+               glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.max.y, b_box.min.z, 1)),
+               glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.min.x, b_box.max.y, b_box.max.z, 1)),
+               glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.min.y, b_box.min.z, 1)),
+               glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.min.y, b_box.max.z, 1)),
+               glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.max.y, b_box.min.z, 1)),
+               glm::vec3(b_m * glm::vec4(b_box.max.x, b_box.max.y, b_box.max.z, 1)),
+       };
+
+       glm::vec3 axes[6] = {
+               glm::vec3(a_m * glm::vec4(1, 0, 0, 0)),
+               glm::vec3(a_m * glm::vec4(0, 1, 0, 0)),
+               glm::vec3(a_m * glm::vec4(0, 0, 1, 0)),
+               glm::vec3(b_m * glm::vec4(1, 0, 0, 0)),
+               glm::vec3(b_m * glm::vec4(0, 1, 0, 0)),
+               glm::vec3(b_m * glm::vec4(0, 0, 1, 0)),
+       };
+
+       depth = std::numeric_limits<float>::infinity();
+       int min_axis = 0;
+
+       int cur_axis = 0;
+       for (const glm::vec3 &axis : axes) {
+               float a_min = std::numeric_limits<float>::infinity();
+               float a_max = -std::numeric_limits<float>::infinity();
+               for (const glm::vec3 &corner : a_corners) {
+                       float val = glm::dot(corner, axis);
+                       a_min = std::min(a_min, val);
+                       a_max = std::max(a_max, val);
+               }
+
+               float b_min = std::numeric_limits<float>::infinity();
+               float b_max = -std::numeric_limits<float>::infinity();
+               for (const glm::vec3 &corner : b_corners) {
+                       float val = glm::dot(corner, axis);
+                       b_min = std::min(b_min, val);
+                       b_max = std::max(b_max, val);
+               }
+
+               if (a_max < b_min || b_max < a_min) return false;
+
+               float overlap = std::min(a_max, b_max) - std::max(a_min, b_min);
+               if (overlap < depth) {
+                       depth = overlap;
+                       min_axis = cur_axis;
+               }
+
+               ++cur_axis;
+       }
+
+       normal = axes[min_axis];
+       return true;
+}
+
+
+bool CullTest(const AABB &box, const glm::mat4 &MVP) noexcept {
+       // transform corners into clip space
+       glm::vec4 corners[8] = {
+               { box.min.x, box.min.y, box.min.z, 1.0f },
+               { box.min.x, box.min.y, box.max.z, 1.0f },
+               { box.min.x, box.max.y, box.min.z, 1.0f },
+               { box.min.x, box.max.y, box.max.z, 1.0f },
+               { box.max.x, box.min.y, box.min.z, 1.0f },
+               { box.max.x, box.min.y, box.max.z, 1.0f },
+               { box.max.x, box.max.y, box.min.z, 1.0f },
+               { box.max.x, box.max.y, box.max.z, 1.0f },
+       };
+       for (glm::vec4 &corner : corners) {
+               corner = MVP * corner;
+               corner /= corner.w;
+       }
+
+       int hits[6] = { 0, 0, 0, 0, 0, 0 };
+
+       // check how many corners lie outside
+       for (const glm::vec4 &corner : corners) {
+               if (corner.x >  1.0f) ++hits[0];
+               if (corner.x < -1.0f) ++hits[1];
+               if (corner.y >  1.0f) ++hits[2];
+               if (corner.y < -1.0f) ++hits[3];
+               if (corner.z >  1.0f) ++hits[4];
+               if (corner.z < -1.0f) ++hits[5];
+       }
+
+       // if all corners are outside any given clip plane, the test is true
+       for (int hit : hits) {
+               if (hit == 8) return true;
+       }
+
+       // otherwise the box might still get culled completely, but can't say for sure ;)
+       return false;
+}
+
+}