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block type prototypability and new types
[blank.git] / src / world / world.cpp
index 3a1aac251f0bbb71cb9cd1414b9e55533ce9bd86..28e419552829262d33c4a74a4716b24bb3f859a1 100644 (file)
@@ -20,6 +20,7 @@
 #include <limits>
 #include <glm/gtx/euler_angles.hpp>
 #include <glm/gtx/io.hpp>
+#include <glm/gtx/projection.hpp>
 #include <glm/gtx/quaternion.hpp>
 #include <glm/gtx/rotate_vector.hpp>
 #include <glm/gtx/transform.hpp>
@@ -89,11 +90,14 @@ void Entity::UnsetController() noexcept {
 }
 
 glm::vec3 Entity::ControlForce(const EntityState &s) const noexcept {
+       glm::vec3 force;
        if (HasController()) {
-               return GetController().ControlForce(*this, s);
+               force = GetController().ControlForce(*this, s);
        } else {
-               return -s.velocity;
+               force = -s.velocity;
        }
+       limit(force, max_force);
+       return force;
 }
 
 void Entity::Position(const glm::ivec3 &c, const glm::vec3 &b) noexcept {
@@ -128,15 +132,58 @@ Ray Entity::Aim(const ExactLocation::Coarse &chunk_offset) const noexcept {
        return Ray{ glm::vec3(transform[3]), -glm::vec3(transform[2]) };
 }
 
-void Entity::Update(float dt) {
-       UpdateTransforms();
-       UpdateHeading();
+void Entity::Update(World &world, float dt) {
        if (HasController()) {
                GetController().Update(*this, dt);
        }
+       UpdatePhysics(world, dt);
+       UpdateTransforms();
+       UpdateHeading();
        UpdateModel(dt);
 }
 
+void Entity::UpdatePhysics(World &world, float dt) {
+       EntityState s(state);
+
+       EntityDerivative a(CalculateStep(world, s, 0.0f, EntityDerivative()));
+       EntityDerivative b(CalculateStep(world, s, dt * 0.5f, a));
+       EntityDerivative c(CalculateStep(world, s, dt * 0.5f, b));
+       EntityDerivative d(CalculateStep(world, s, dt, c));
+
+       EntityDerivative f;
+       constexpr float sixth = 1.0f / 6.0f;
+       f.position = sixth * (a.position + 2.0f * (b.position + c.position) + d.position);
+       f.velocity = sixth * (a.velocity + 2.0f * (b.velocity + c.velocity) + d.velocity);
+
+       s.pos.block += f.position * dt;
+       s.velocity += f.velocity * dt;
+       limit(s.velocity, max_vel);
+       world.ResolveWorldCollision(*this, s);
+       s.AdjustPosition();
+
+       SetState(s);
+}
+
+EntityDerivative Entity::CalculateStep(
+       World &world,
+       const EntityState &cur,
+       float dt,
+       const EntityDerivative &delta
+) const {
+       EntityState next(cur);
+       next.pos.block += delta.position * dt;
+       next.velocity += delta.velocity * dt;
+       limit(next.velocity, max_vel);
+       world.ResolveWorldCollision(*this, next);
+       next.AdjustPosition();
+
+       EntityDerivative out;
+       out.position = next.velocity;
+       out.velocity = ControlForce(next) + world.GravityAt(next.pos); // by mass = 1kg
+       return out;
+}
+
+
 void Entity::UpdateTransforms() noexcept {
        // model transform is the one given by current state
        model_transform = state.Transform(state.pos.chunk);
@@ -209,7 +256,7 @@ void Entity::OrientBody(float dt) noexcept {
                                std::cout << "direction: " << direction << std::endl;
                                std::cout << "difference: " << glm::degrees(relative_difference) << "°" << std::endl;
                                std::cout << "correction: " << glm::degrees(correction) << "°" << std::endl;
-                               std::cout  << std::endl;
+                               std::cout << std::endl;
                        }
                        // now rotate body by correction and head by -correction
                        state.orient = rotate(state.orient, correction, up);
@@ -219,8 +266,8 @@ void Entity::OrientBody(float dt) noexcept {
 }
 
 void Entity::OrientHead(float dt) noexcept {
-       // maximum yaw of head (90°)
-       constexpr float max_head_yaw = PI_0p5;
+       // maximum yaw of head (60°)
+       constexpr float max_head_yaw = PI / 3.0f;
        // use local Y as up
        const glm::vec3 up(model_transform[1]);
        // if yaw is bigger than max, rotate the body to accomodate
@@ -340,7 +387,20 @@ World::World(const BlockTypeRegistry &types, const Config &config)
 }
 
 World::~World() {
-
+       for (Entity &e : entities) {
+               e.Kill();
+       }
+       std::size_t removed = 0;
+       do {
+               removed = 0;
+               for (auto e = entities.begin(), end = entities.end(); e != end; ++e) {
+                       if (e->CanRemove()) {
+                               e = RemoveEntity(e);
+                               end = entities.end();
+                               ++removed;
+                       }
+               }
+       } while (removed > 0 && !entities.empty());
 }
 
 
@@ -459,7 +519,6 @@ std::vector<Candidate> candidates;
 
 bool World::Intersection(
        const Ray &ray,
-       const glm::mat4 &M,
        const ExactLocation::Coarse &reference,
        WorldCollision &coll
 ) {
@@ -467,7 +526,7 @@ bool World::Intersection(
 
        for (Chunk &cur_chunk : chunks) {
                float cur_dist;
-               if (cur_chunk.Intersection(ray, M * cur_chunk.Transform(reference), cur_dist)) {
+               if (cur_chunk.Intersection(ray, reference, cur_dist)) {
                        candidates.push_back({ &cur_chunk, cur_dist });
                }
        }
@@ -483,7 +542,7 @@ bool World::Intersection(
        for (Candidate &cand : candidates) {
                if (cand.dist > coll.depth) continue;
                WorldCollision cur_coll;
-               if (cand.chunk->Intersection(ray, M * cand.chunk->Transform(reference), cur_coll)) {
+               if (cand.chunk->Intersection(ray, reference, cur_coll)) {
                        if (cur_coll.depth < coll.depth) {
                                coll = cur_coll;
                        }
@@ -495,7 +554,6 @@ bool World::Intersection(
 
 bool World::Intersection(
        const Ray &ray,
-       const glm::mat4 &M,
        const Entity &reference,
        EntityCollision &coll
 ) {
@@ -507,7 +565,7 @@ bool World::Intersection(
                }
                float cur_dist;
                glm::vec3 cur_normal;
-               if (blank::Intersection(ray, cur_entity.Bounds(), M * cur_entity.Transform(reference.ChunkCoords()), &cur_dist, &cur_normal)) {
+               if (blank::Intersection(ray, cur_entity.Bounds(), cur_entity.Transform(reference.ChunkCoords()), &cur_dist, &cur_normal)) {
                        // TODO: fine grained check goes here? maybe?
                        if (cur_dist < coll.depth) {
                                coll.entity = &cur_entity;
@@ -521,21 +579,21 @@ bool World::Intersection(
 }
 
 bool World::Intersection(const Entity &e, const EntityState &s, std::vector<WorldCollision> &col) {
-       // TODO: make special case for entities here and in Chunk::Intersection so entity's bounding radius
-       //       doesn't have to be calculated over and over again (sqrt)
-       AABB box = e.Bounds();
        glm::ivec3 reference = s.pos.chunk;
        glm::mat4 M = s.Transform(reference);
 
+       ExactLocation::Coarse begin(reference - 1);
+       ExactLocation::Coarse end(reference + 2);
+
        bool any = false;
-       for (Chunk &cur_chunk : chunks) {
-               if (manhattan_radius(cur_chunk.Position() - reference) > 1) {
-                       // chunk is not one of the 3x3x3 surrounding the entity
-                       // since there's no entity which can extent over 16 blocks, they can be skipped
-                       continue;
-               }
-               if (cur_chunk.Intersection(box, M, cur_chunk.Transform(reference), col)) {
-                       any = true;
+       for (ExactLocation::Coarse pos(begin); pos.z < end.y; ++pos.z) {
+               for (pos.y = begin.y; pos.y < end.y; ++pos.y) {
+                       for (pos.x = begin.x; pos.x < end.x; ++pos.x) {
+                               Chunk *chunk = chunks.Get(pos);
+                               if (chunk && chunk->Intersection(e, M, chunk->Transform(reference), col)) {
+                                       any = true;
+                               }
+                       }
                }
        }
        return any;
@@ -552,6 +610,7 @@ bool World::Intersection(
                if (manhattan_radius(cur_chunk.Position() - reference) > 1) {
                        // chunk is not one of the 3x3x3 surrounding the entity
                        // since there's no entity which can extent over 16 blocks, they can be skipped
+                       // TODO: change to indexed (like with entity)
                        continue;
                }
                if (cur_chunk.Intersection(box, M, cur_chunk.Transform(reference), col)) {
@@ -564,10 +623,7 @@ bool World::Intersection(
 void World::Update(int dt) {
        float fdt(dt * 0.001f);
        for (Entity &entity : entities) {
-               Update(entity, fdt);
-       }
-       for (Entity &entity : entities) {
-               entity.Update(fdt);
+               entity.Update(*this, fdt);
        }
        for (Player &player : players) {
                player.Update(dt);
@@ -581,125 +637,94 @@ void World::Update(int dt) {
        }
 }
 
-void World::Update(Entity &entity, float dt) {
-       EntityState state(entity.GetState());
-
-       EntityDerivative a(CalculateStep(entity, state, 0.0f, EntityDerivative()));
-       EntityDerivative b(CalculateStep(entity, state, dt * 0.5f, a));
-       EntityDerivative c(CalculateStep(entity, state, dt * 0.5f, b));
-       EntityDerivative d(CalculateStep(entity, state, dt, c));
-
-       EntityDerivative f;
-       constexpr float sixth = 1.0f / 6.0f;
-       f.position = sixth * ((a.position + 2.0f * (b.position + c.position)) + d.position);
-       f.velocity = sixth * ((a.velocity + 2.0f * (b.velocity + c.velocity)) + d.velocity);
+namespace {
 
-       state.pos.block += f.position * dt;
-       state.velocity += f.velocity * dt;
-       state.AdjustPosition();
+std::vector<WorldCollision> col;
 
-       entity.SetState(state);
 }
 
-EntityDerivative World::CalculateStep(
+void World::ResolveWorldCollision(
        const Entity &entity,
-       const EntityState &cur,
-       float dt,
-       const EntityDerivative &delta
+       EntityState &state
 ) {
-       EntityState next(cur);
-       next.pos.block += delta.position * dt;
-       next.velocity += delta.velocity * dt;
-       next.AdjustPosition();
-
-       if (dot(next.velocity, next.velocity) > entity.MaxVelocity() * entity.MaxVelocity()) {
-               next.velocity = normalize(next.velocity) * entity.MaxVelocity();
+       col.clear();
+       if (!entity.WorldCollidable() || !Intersection(entity, state, col)) {
+               // no collision, no fix
+               return;
        }
-
-       EntityDerivative out;
-       out.position = next.velocity;
-       out.velocity = CalculateForce(entity, next); // by mass = 1kg
-       return out;
-}
-
-glm::vec3 World::CalculateForce(
-       const Entity &entity,
-       const EntityState &state
-) {
-       glm::vec3 force(ControlForce(entity, state) + CollisionForce(entity, state) + Gravity(entity, state));
-       if (dot(force, force) > entity.MaxControlForce() * entity.MaxControlForce()) {
-               return normalize(force) * entity.MaxControlForce();
-       } else {
-               return force;
+       glm::vec3 correction = CombinedInterpenetration(state, col);
+       // correction may be zero in which case normalize() returns NaNs
+       if (iszero(correction)) {
+               return;
        }
+       // if entity is already going in the direction of correction,
+       // let the problem resolve itself
+       if (dot(state.velocity, correction) >= 0.0f) {
+               return;
+       }
+       // apply correction, maybe could use some damping, gotta test
+       state.pos.block += correction;
+       // kill velocity?
+       glm::vec3 normal_velocity(proj(state.velocity, correction));
+       state.velocity -= normal_velocity;
 }
 
-glm::vec3 World::ControlForce(
-       const Entity &entity,
-       const EntityState &state
-) {
-       return entity.ControlForce(state);
+glm::vec3 World::CombinedInterpenetration(
+       const EntityState &state,
+       const std::vector<WorldCollision> &col
+) noexcept {
+       // determine displacement for each cardinal axis and move entity accordingly
+       glm::vec3 min_pen(0.0f);
+       glm::vec3 max_pen(0.0f);
+       for (const WorldCollision &c : col) {
+               if (!c.Blocks()) continue;
+               glm::vec3 normal(c.normal);
+               // swap if neccessary (normal may point away from the entity)
+               if (dot(normal, state.RelativePosition(c.ChunkPos()) - c.BlockCoords()) < 0) {
+                       normal = -normal;
+               }
+               // check if block surface is "inside"
+               Block::Face coll_face = Block::NormalFace(normal);
+               BlockLookup neighbor(c.chunk, c.BlockPos(), coll_face);
+               if (neighbor && neighbor.FaceFilled(Block::Opposite(coll_face))) {
+                       // yep, so ignore this contact
+                       continue;
+               }
+               glm::vec3 local_pen(normal * c.depth);
+               min_pen = min(min_pen, local_pen);
+               max_pen = max(max_pen, local_pen);
+       }
+       glm::vec3 pen(0.0f);
+       // only apply correction for axes where penetration is only in one direction
+       for (std::size_t i = 0; i < 3; ++i) {
+               if (min_pen[i] < -std::numeric_limits<float>::epsilon()) {
+                       if (max_pen[i] < std::numeric_limits<float>::epsilon()) {
+                               pen[i] = min_pen[i];
+                       }
+               } else {
+                       pen[i] = max_pen[i];
+               }
+       }
+       return pen;
 }
 
-namespace {
-
-std::vector<WorldCollision> col;
-
-}
+glm::vec3 World::GravityAt(const ExactLocation &loc) const noexcept {
+       glm::vec3 force(0.0f);
+       ExactLocation::Coarse begin(loc.chunk - 1);
+       ExactLocation::Coarse end(loc.chunk + 2);
 
-glm::vec3 World::CollisionForce(
-       const Entity &entity,
-       const EntityState &state
-) {
-       col.clear();
-       if (entity.WorldCollidable() && Intersection(entity, state, col)) {
-               // determine displacement for each cardinal axis and move entity accordingly
-               glm::vec3 min_pen(0.0f);
-               glm::vec3 max_pen(0.0f);
-               for (const WorldCollision &c : col) {
-                       if (!c.Blocks()) continue;
-                       glm::vec3 local_pen(c.normal * c.depth);
-                       // swap if neccessary (normal may point away from the entity)
-                       if (dot(c.normal, state.RelativePosition(c.ChunkPos()) - c.BlockCoords()) > 0) {
-                               local_pen *= -1;
-                       }
-                       min_pen = min(min_pen, local_pen);
-                       max_pen = max(max_pen, local_pen);
-               }
-               glm::vec3 correction(0.0f);
-               // only apply correction for axes where penetration is only in one direction
-               for (std::size_t i = 0; i < 3; ++i) {
-                       if (min_pen[i] < -std::numeric_limits<float>::epsilon()) {
-                               if (max_pen[i] < std::numeric_limits<float>::epsilon()) {
-                                       correction[i] = -min_pen[i];
+       for (ExactLocation::Coarse pos(begin); pos.z < end.z; ++pos.z) {
+               for (pos.y = begin.y; pos.y < end.y; ++pos.y) {
+                       for (pos.x = begin.x; pos.x < end.x; ++pos.x) {
+                               const Chunk *chunk = chunks.Get(pos);
+                               if (chunk) {
+                                       force += chunk->GravityAt(loc);
                                }
-                       } else {
-                               correction[i] = -max_pen[i];
                        }
                }
-               // correction may be zero in which case normalize() returns NaNs
-               if (dot(correction, correction) < std::numeric_limits<float>::epsilon()) {
-                       return glm::vec3(0.0f);
-               }
-               glm::vec3 normal(normalize(correction));
-               glm::vec3 normal_velocity(normal * dot(state.velocity, normal));
-               // apply force proportional to penetration
-               // use velocity projected onto normal as damper
-               constexpr float k = 1000.0f; // spring constant
-               constexpr float b = 10.0f; // damper constant
-               const glm::vec3 x(-correction); // endpoint displacement from equilibrium in m
-               const glm::vec3 v(normal_velocity); // relative velocity between endpoints in m/s
-               return (((-k) * x) - (b * v)); // times 1kg/s, in kg*m/s²
-       } else {
-               return glm::vec3(0.0f);
        }
-}
 
-glm::vec3 World::Gravity(
-       const Entity &entity,
-       const EntityState &state
-) {
-       return glm::vec3(0.0f);
+       return force;
 }
 
 World::EntityHandle World::RemoveEntity(EntityHandle &eh) {