libs/splines/math_matrix.h

   1 /*
   2    Copyright (C) 1999-2006 Id Software, Inc. and contributors.
   3    For a list of contributors, see the accompanying CONTRIBUTORS file.
   4
   5    This file is part of GtkRadiant.
   6
   7    GtkRadiant is free software; you can redistribute it and/or modify
   8    it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9    the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
  10    (at your option) any later version.
  11
  12    GtkRadiant is distributed in the hope that it will be useful,
  13    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15    GNU General Public License for more details.
  16
  17    You should have received a copy of the GNU General Public License
  18    along with GtkRadiant; if not, write to the Free Software
  19    Foundation, Inc., 51 Franklin St, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
  20  */
  21
  22 #ifndef __MATH_MATRIX_H__
  23 #define __MATH_MATRIX_H__
  24
  25 #include <string.h>
  26 #include "math_vector.h"
  27
  28 #ifndef ID_INLINE
  29 #ifdef _WIN32
  30 #define ID_INLINE __inline
  31 #else
  32 #define ID_INLINE inline
  33 #endif
  34 #endif
  35
  36 class quat_t;
  37 class angles_t;
  38
  39 class mat3_t {
  40 public:
  41 idVec3 mat[ 3 ];
  42
  43 mat3_t();
  44 mat3_t( float src[ 3 ][ 3 ] );
  45 mat3_t( idVec3 const &x, idVec3 const &y, idVec3 const &z );
  46 mat3_t( const float xx, const float xy, const float xz, const float yx, const float yy, const float yz, const float zx, const float zy, const float zz );
  47
  48 friend void     toMatrix( quat_t const &src, mat3_t &dst );
  49 friend void     toMatrix( angles_t const &src, mat3_t &dst );
  50 friend void     toMatrix( idVec3 const &src, mat3_t &dst );
  51
  52 idVec3 operator[]( int index ) const;
  53 idVec3          &operator[]( int index );
  54
  55 idVec3 operator*( const idVec3 &vec ) const;
  56 mat3_t operator*( const mat3_t &a ) const;
  57 mat3_t operator*( float a ) const;
  58 mat3_t operator+( mat3_t const &a ) const;
  59 mat3_t operator-( mat3_t const &a ) const;
  60
  61 friend idVec3 operator*( const idVec3 &vec, const mat3_t &mat );
  62 friend mat3_t operator*( float a, mat3_t const &b );
  63
  64 mat3_t          &operator*=( float a );
  65 mat3_t          &operator+=( mat3_t const &a );
  66 mat3_t          &operator-=( mat3_t const &a );
  67
  68 void            Clear( void );
  69
  70 void            ProjectVector( const idVec3 &src, idVec3 &dst ) const;
  71 void            UnprojectVector( const idVec3 &src, idVec3 &dst ) const;
  72
  73 void            OrthoNormalize( void );
  74 void            Transpose( mat3_t &matrix );
  75 void            Transpose( void );
  76 mat3_t          Inverse( void ) const;
  77 void            Identity( void );
  78
  79 friend void     InverseMultiply( const mat3_t &inv, const mat3_t &b, mat3_t &dst );
  80 friend mat3_t   SkewSymmetric( idVec3 const &src );
  81 };
  82
  83 ID_INLINE mat3_t::mat3_t() {
  84 }
  85
  86 ID_INLINE mat3_t::mat3_t( float src[ 3 ][ 3 ] ) {
  87         //memcpy( mat, src, sizeof( src ) );
  88         for( unsigned int i = 0; i < 3; i++ ) {
  89                 mat[i].x = src[i][0];
  90                 mat[i].y = src[i][1];
  91                 mat[i].z = src[i][2];
  92         }
  93 }
  94
  95 ID_INLINE mat3_t::mat3_t( idVec3 const &x, idVec3 const &y, idVec3 const &z ) {
  96         mat[ 0 ].x = x.x; mat[ 0 ].y = x.y; mat[ 0 ].z = x.z;
  97         mat[ 1 ].x = y.x; mat[ 1 ].y = y.y; mat[ 1 ].z = y.z;
  98         mat[ 2 ].x = z.x; mat[ 2 ].y = z.y; mat[ 2 ].z = z.z;
  99 }
 100
 101 ID_INLINE mat3_t::mat3_t( const float xx, const float xy, const float xz, const float yx, const float yy, const float yz, const float zx, const float zy, const float zz ) {
 102         mat[ 0 ].x = xx; mat[ 0 ].y = xy; mat[ 0 ].z = xz;
 103         mat[ 1 ].x = yx; mat[ 1 ].y = yy; mat[ 1 ].z = yz;
 104         mat[ 2 ].x = zx; mat[ 2 ].y = zy; mat[ 2 ].z = zz;
 105 }
 106
 107 ID_INLINE idVec3 mat3_t::operator[]( int index ) const {
 108         assert( ( index >= 0 ) && ( index < 3 ) );
 109         return mat[ index ];
 110 }
 111
 112 ID_INLINE idVec3& mat3_t::operator[]( int index ) {
 113         assert( ( index >= 0 ) && ( index < 3 ) );
 114         return mat[ index ];
 115 }
 116
 117 ID_INLINE idVec3 mat3_t::operator*( const idVec3 &vec ) const {
 118         return idVec3(
 119                            mat[ 0 ].x * vec.x + mat[ 1 ].x * vec.y + mat[ 2 ].x * vec.z,
 120                            mat[ 0 ].y * vec.x + mat[ 1 ].y * vec.y + mat[ 2 ].y * vec.z,
 121                            mat[ 0 ].z * vec.x + mat[ 1 ].z * vec.y + mat[ 2 ].z * vec.z );
 122 }
 123
 124 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator*( const mat3_t &a ) const {
 125         return mat3_t(
 126                            mat[0].x * a[0].x + mat[0].y * a[1].x + mat[0].z * a[2].x,
 127                            mat[0].x * a[0].y + mat[0].y * a[1].y + mat[0].z * a[2].y,
 128                            mat[0].x * a[0].z + mat[0].y * a[1].z + mat[0].z * a[2].z,
 129                            mat[1].x * a[0].x + mat[1].y * a[1].x + mat[1].z * a[2].x,
 130                            mat[1].x * a[0].y + mat[1].y * a[1].y + mat[1].z * a[2].y,
 131                            mat[1].x * a[0].z + mat[1].y * a[1].z + mat[1].z * a[2].z,
 132                            mat[2].x * a[0].x + mat[2].y * a[1].x + mat[2].z * a[2].x,
 133                            mat[2].x * a[0].y + mat[2].y * a[1].y + mat[2].z * a[2].y,
 134                            mat[2].x * a[0].z + mat[2].y * a[1].z + mat[2].z * a[2].z );
 135 }
 136
 137 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator*( float a ) const {
 138         return mat3_t(
 139                            mat[0].x * a, mat[0].y * a, mat[0].z * a,
 140                            mat[1].x * a, mat[1].y * a, mat[1].z * a,
 141                            mat[2].x * a, mat[2].y * a, mat[2].z * a );
 142 }
 143
 144 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator+( mat3_t const &a ) const {
 145         return mat3_t(
 146                            mat[0].x + a[0].x, mat[0].y + a[0].y, mat[0].z + a[0].z,
 147                            mat[1].x + a[1].x, mat[1].y + a[1].y, mat[1].z + a[1].z,
 148                            mat[2].x + a[2].x, mat[2].y + a[2].y, mat[2].z + a[2].z );
 149 }
 150
 151 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator-( mat3_t const &a ) const {
 152         return mat3_t(
 153                            mat[0].x - a[0].x, mat[0].y - a[0].y, mat[0].z - a[0].z,
 154                            mat[1].x - a[1].x, mat[1].y - a[1].y, mat[1].z - a[1].z,
 155                            mat[2].x - a[2].x, mat[2].y - a[2].y, mat[2].z - a[2].z );
 156 }
 157
 158 ID_INLINE idVec3 operator*( const idVec3 &vec, const mat3_t &mat ) {
 159         return idVec3(
 160                            mat[ 0 ].x * vec.x + mat[ 1 ].x * vec.y + mat[ 2 ].x * vec.z,
 161                            mat[ 0 ].y * vec.x + mat[ 1 ].y * vec.y + mat[ 2 ].y * vec.z,
 162                            mat[ 0 ].z * vec.x + mat[ 1 ].z * vec.y + mat[ 2 ].z * vec.z );
 163 }
 164
 165 ID_INLINE mat3_t operator*( float a, mat3_t const &b ) {
 166         return mat3_t(
 167                            b[0].x * a, b[0].y * a, b[0].z * a,
 168                            b[1].x * a, b[1].y * a, b[1].z * a,
 169                            b[2].x * a, b[2].y * a, b[2].z * a );
 170 }
 171
 172 ID_INLINE mat3_t &mat3_t::operator*=( float a ) {
 173         mat[0].x *= a; mat[0].y *= a; mat[0].z *= a;
 174         mat[1].x *= a; mat[1].y *= a; mat[1].z *= a;
 175         mat[2].x *= a; mat[2].y *= a; mat[2].z *= a;
 176
 177         return *this;
 178 }
 179
 180 ID_INLINE mat3_t &mat3_t::operator+=( mat3_t const &a ) {
 181         mat[0].x += a[0].x; mat[0].y += a[0].y; mat[0].z += a[0].z;
 182         mat[1].x += a[1].x; mat[1].y += a[1].y; mat[1].z += a[1].z;
 183         mat[2].x += a[2].x; mat[2].y += a[2].y; mat[2].z += a[2].z;
 184
 185         return *this;
 186 }
 187
 188 ID_INLINE mat3_t &mat3_t::operator-=( mat3_t const &a ) {
 189         mat[0].x -= a[0].x; mat[0].y -= a[0].y; mat[0].z -= a[0].z;
 190         mat[1].x -= a[1].x; mat[1].y -= a[1].y; mat[1].z -= a[1].z;
 191         mat[2].x -= a[2].x; mat[2].y -= a[2].y; mat[2].z -= a[2].z;
 192
 193         return *this;
 194 }
 195
 196 ID_INLINE void mat3_t::OrthoNormalize( void ) {
 197         mat[ 0 ].Normalize();
 198         mat[ 2 ].Cross( mat[ 0 ], mat[ 1 ] );
 199         mat[ 2 ].Normalize();
 200         mat[ 1 ].Cross( mat[ 2 ], mat[ 0 ] );
 201         mat[ 1 ].Normalize();
 202 }
 203
 204 ID_INLINE void mat3_t::Identity( void ) {
 205         mat[ 0 ].x = 1.f; mat[ 0 ].y = 0.f; mat[ 0 ].z = 0.f;
 206         mat[ 1 ].x = 0.f; mat[ 1 ].y = 1.f; mat[ 1 ].z = 0.f;
 207         mat[ 2 ].x = 0.f; mat[ 2 ].y = 0.f; mat[ 2 ].z = 1.f;
 208 }
 209
 210 ID_INLINE void InverseMultiply( const mat3_t &inv, const mat3_t &b, mat3_t &dst ) {
 211         dst[0].x = inv[0].x * b[0].x + inv[1].x * b[1].x + inv[2].x * b[2].x;
 212         dst[0].y = inv[0].x * b[0].y + inv[1].x * b[1].y + inv[2].x * b[2].y;
 213         dst[0].z = inv[0].x * b[0].z + inv[1].x * b[1].z + inv[2].x * b[2].z;
 214         dst[1].x = inv[0].y * b[0].x + inv[1].y * b[1].x + inv[2].y * b[2].x;
 215         dst[1].y = inv[0].y * b[0].y + inv[1].y * b[1].y + inv[2].y * b[2].y;
 216         dst[1].z = inv[0].y * b[0].z + inv[1].y * b[1].z + inv[2].y * b[2].z;
 217         dst[2].x = inv[0].z * b[0].x + inv[1].z * b[1].x + inv[2].z * b[2].x;
 218         dst[2].y = inv[0].z * b[0].y + inv[1].z * b[1].y + inv[2].z * b[2].y;
 219         dst[2].z = inv[0].z * b[0].z + inv[1].z * b[1].z + inv[2].z * b[2].z;
 220 }
 221
 222 ID_INLINE mat3_t SkewSymmetric( idVec3 const &src ) {
 223         return mat3_t( 0.0f, -src.z,  src.y, src.z,   0.0f, -src.x, -src.y,  src.x,   0.0f );
 224 }
 225
 226 extern mat3_t mat3_default;
 227
 228 #endif /* !__MATH_MATRIX_H__ */