mathlib.h

   1 /*
   2 Copyright (C) 1996-1997 Id Software, Inc.
   3
   4 This program is free software; you can redistribute it and/or
   5 modify it under the terms of the GNU General Public License
   6 as published by the Free Software Foundation; either version 2
   7 of the License, or (at your option) any later version.
   8
   9 This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
  12
  13 See the GNU General Public License for more details.
  14
  15 You should have received a copy of the GNU General Public License
  16 along with this program; if not, write to the Free Software
  17 Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
  18
  19 */
  20 // mathlib.h
  21
  22 #ifndef M_PI
  23 #define M_PI            3.14159265358979323846  // matches value in gcc v2 math.h
  24 #endif
  25
  26 typedef float vec_t;
  27 typedef vec_t vec2_t[2];
  28 typedef vec_t vec3_t[3];
  29 typedef vec_t vec4_t[4];
  30 typedef vec_t vec5_t[5];
  31 typedef vec_t vec6_t[6];
  32 typedef vec_t vec7_t[7];
  33 typedef vec_t vec8_t[8];
  34 struct mplane_s;
  35 extern vec3_t vec3_origin;
  36
  37 extern int nanmask;
  38 #define IS_NAN(x) (((*(int *)&x)&nanmask)==nanmask)
  39
  40 #define bound(min,num,max) (num >= min ? (num < max ? num : max) : min)
  41
  42 #ifndef min
  43 #define min(A,B) (A < B ? A : B)
  44 #define max(A,B) (A > B ? A : B)
  45 #endif
  46
  47 #define lhrandom(MIN,MAX) ((rand() & 32767) * (((MAX)-(MIN)) * (1.0f / 32767.0f)) + (MIN))
  48
  49 #define DEG2RAD(a) ((a) * ((float) M_PI / 180.0f))
  50 #define RAD2DEG(a) ((a) * (180.0f / (float) M_PI))
  51 #define ANGLEMOD(a) (((int) ((a) * (65536.0f / 360.0f)) & 65535) * (360.0f / 65536.0f))
  52
  53 #define VectorNegate(a,b) {b[0] = -(a[0]);b[1] = -(a[1]);b[2] = -(a[2]);}
  54 #define VectorSet(a,b,c,d) {d[0]=(a);d[1]=(b);d[2]=(c);}
  55 #define VectorClear(a) {a[0]=a[1]=a[2]=0;}
  56 #define DotProduct(x,y) (x[0]*y[0]+x[1]*y[1]+x[2]*y[2])
  57 #define VectorSubtract(a,b,c) {c[0]=a[0]-b[0];c[1]=a[1]-b[1];c[2]=a[2]-b[2];}
  58 #define VectorAdd(a,b,c) {c[0]=a[0]+b[0];c[1]=a[1]+b[1];c[2]=a[2]+b[2];}
  59 #define VectorCopy(a,b) {b[0]=a[0];b[1]=a[1];b[2]=a[2];}
  60 #define CrossProduct(v1,v2,cross) {cross[0] = v1[1]*v2[2] - v1[2]*v2[1];cross[1] = v1[2]*v2[0] - v1[0]*v2[2];cross[2] = v1[0]*v2[1] - v1[1]*v2[0];}
  61 #define VectorNormalize(v) {float ilength = 1.0f / (float) sqrt(DotProduct(v,v));v[0] *= ilength;v[1] *= ilength;v[2] *= ilength;}
  62 #define VectorNormalize2(v,dest) {float ilength = 1.0f / (float) sqrt(DotProduct(v,v));dest[0] = v[0] * ilength;dest[1] = v[1] * ilength;dest[2] = v[2] * ilength;}
  63 #define VectorNormalizeDouble(v) {double ilength = 1.0 / (float) sqrt(DotProduct(v,v));v[0] *= ilength;v[1] *= ilength;v[2] *= ilength;}
  64 #define VectorDistance2(a, b) ((a[0] - b[0]) * (a[0] - b[0]) + (a[1] - b[1]) * (a[1] - b[1]) + (a[2] - b[2]) * (a[2] - b[2]))
  65 #define VectorDistance(a, b) (sqrt(VectorDistance2(a,b)))
  66 #define VectorLength(a) sqrt(DotProduct(a, a))
  67 #define VectorScale(in, scale, out) {(out)[0] = (in)[0] * (scale);(out)[1] = (in)[1] * (scale);(out)[2] = (in)[2] * (scale);}
  68 #define VectorMA(a, scale, b, c) {(c)[0] = (a)[0] + (scale) * (b)[0];(c)[1] = (a)[1] + (scale) * (b)[1];(c)[2] = (a)[2] + (scale) * (b)[2];}
  69 #define VectorNormalizeFast(_v)\
  70 {\
  71         float _y, _number;\
  72         _number = DotProduct(_v, _v);\
  73         if (_number != 0.0)\
  74         {\
  75                 *((long *)&_y) = 0x5f3759df - ((* (long *) &_number) >> 1);\
  76                 _y = _y * (1.5f - (_number * 0.5f * _y * _y));\
  77                 VectorScale(_v, _y, _v);\
  78         }\
  79 }
  80 #define VectorRandom(v) {do{(v)[0] = lhrandom(-1, 1);(v)[1] = lhrandom(-1, 1);(v)[2] = lhrandom(-1, 1);}while(DotProduct(v, v) > 1);}
  81
  82 // LordHavoc: quaternion math, untested, don't know if these are correct,
  83 // need to add conversion to/from matrices
  84
  85 // returns length of quaternion
  86 #define qlen(a) ((float) sqrt(a[0]*a[0]+a[1]*a[1]+a[2]*a[2]+a[3]*a[3]))
  87 // returns squared length of quaternion
  88 #define qlen2(a) (a[0]*a[0]+a[1]*a[1]+a[2]*a[2]+a[3]*a[3])
  89 // makes a quaternion from x, y, z, and a rotation angle
  90 #define QuatMake(x,y,z,r,c) {if (r2 == 0) {(c)[0]=(float) ((x)*sin(r2));c[1]=(float) ((y)*sin(r2));c[2]=((float) (z)*sin(r2));c[3]=(float) 1;} else {float r2 = (r) * 0.5 * (M_PI / 180);(c)[0]=(float) ((x)*sin(r2));c[1]=(float) ((y)*sin(r2));c[2]=((float) (z)*sin(r2));c[3]=(float) (cos(r2));}}
  91 // makes a quaternion from a vector and a rotation angle
  92 #define QuatFromVec(a,r,c) QuatMake((a)[0],(a)[1],(a)[2],(r))
  93 // copies a quaternion
  94 #define QuatCopy(a,c) {c[0]=a[0];c[1]=a[1];c[2]=a[2];c[3]=a[3];}
  95 #define QuatSubtract(a,b,c) {c[0]=a[0]-b[0];c[1]=a[1]-b[1];c[2]=a[2]-b[2];c[3]=a[3]-b[3];}
  96 #define QuatAdd(a,b,c) {c[0]=a[0]+b[0];c[1]=a[1]+b[1];c[2]=a[2]+b[2];c[3]=a[3]+b[3];}
  97 #define QuatScale(a,b,c) {c[0]=a[0]*b;c[1]=a[1]*b;c[2]=a[2]*b;c[3]=a[3]*b;}
  98 // FIXME: this is wrong, do some more research on quaternions
  99 //#define QuatMultiply(a,b,c) {c[0]=a[0]*b[0];c[1]=a[1]*b[1];c[2]=a[2]*b[2];c[3]=a[3]*b[3];}
 100 // FIXME: this is wrong, do some more research on quaternions
 101 //#define QuatMultiplyAdd(a,b,d,c) {c[0]=a[0]*b[0]+d[0];c[1]=a[1]*b[1]+d[1];c[2]=a[2]*b[2]+d[2];c[3]=a[3]*b[3]+d[3];}
 102 #define qdist(a,b) ((float) sqrt((b[0]-a[0])*(b[0]-a[0])+(b[1]-a[1])*(b[1]-a[1])+(b[2]-a[2])*(b[2]-a[2])+(b[3]-a[3])*(b[3]-a[3])))
 103 #define qdist2(a,b) ((b[0]-a[0])*(b[0]-a[0])+(b[1]-a[1])*(b[1]-a[1])+(b[2]-a[2])*(b[2]-a[2])+(b[3]-a[3])*(b[3]-a[3]))
 104
 105 #define VectorCopy4(a,b) {b[0]=a[0];b[1]=a[1];b[2]=a[2];b[3]=a[3];}
 106
 107 void VectorMASlow (vec3_t veca, float scale, vec3_t vecb, vec3_t vecc);
 108
 109 vec_t _DotProduct (vec3_t v1, vec3_t v2);
 110 void _VectorSubtract (vec3_t veca, vec3_t vecb, vec3_t out);
 111 void _VectorAdd (vec3_t veca, vec3_t vecb, vec3_t out);
 112 void _VectorCopy (vec3_t in, vec3_t out);
 113
 114 int VectorCompare (vec3_t v1, vec3_t v2);
 115 vec_t Length (vec3_t v);
 116 float VectorNormalizeLength (vec3_t v);         // returns vector length
 117 float VectorNormalizeLength2 (vec3_t v, vec3_t dest);           // returns vector length
 118 void _VectorInverse (vec3_t v);
 119 void _VectorScale (vec3_t in, vec_t scale, vec3_t out);
 120 int Q_log2(int val);
 121 void _VectorNormalizeFast (vec3_t v);
 122
 123 float Q_RSqrt(float number);
 124
 125 #define NUMVERTEXNORMALS        162
 126 extern float m_bytenormals[NUMVERTEXNORMALS][3];
 127
 128 byte NormalToByte(vec3_t n);
 129 void ByteToNormal(byte num, vec3_t n);
 130
 131 void R_ConcatRotations (float in1[3][3], float in2[3][3], float out[3][3]);
 132 void R_ConcatTransforms (float in1[3][4], float in2[3][4], float out[3][4]);
 133
 134 void FloorDivMod (double numer, double denom, int *quotient, int *rem);
 135 int GreatestCommonDivisor (int i1, int i2);
 136
 137 void AngleVectors (vec3_t angles, vec3_t forward, vec3_t right, vec3_t up);
 138 // LordHavoc: proper matrix version of AngleVectors
 139 void AngleVectorsFLU (vec3_t angles, vec3_t forward, vec3_t left, vec3_t up);
 140 // LordHavoc: builds a [3][4] matrix
 141 void AngleMatrix (vec3_t angles, vec3_t translate, vec_t matrix[][4]);
 142
 143 // LordHavoc: like AngleVectors, but taking a forward vector instead of angles, useful!
 144 void VectorVectors(const vec3_t forward, vec3_t right, vec3_t up);
 145 void VectorVectorsDouble(const double *forward, double *right, double *up);
 146
 147 void PlaneClassify(struct mplane_s *p);
 148
 149 #define BOX_ON_PLANE_SIDE(emins, emaxs, p)      \
 150         (((p)->type < 3)?                                               \
 151         (                                                                               \
 152                 ((p)->dist <= (emins)[(p)->type])?      \
 153                         1                                                               \
 154                 :                                                                       \
 155                 (                                                                       \
 156                         ((p)->dist >= (emaxs)[(p)->type])?\
 157                                 2                                                       \
 158                         :                                                               \
 159                                 3                                                       \
 160                 )                                                                       \
 161         )                                                                               \
 162         :                                                                               \
 163                 (p)->BoxOnPlaneSideFunc( (emins), (emaxs), (p)))
 164
 165 #define PlaneDist(point,plane)  ((plane)->type < 3 ? (point)[(plane)->type] : DotProduct((point), (plane)->normal))
 166 #define PlaneDiff(point,plane) (((plane)->type < 3 ? (point)[(plane)->type] : DotProduct((point), (plane)->normal)) - (plane)->dist)
 167 //#define PlaneDist(point,plane)  (DotProduct((point), (plane)->normal))
 168 //#define PlaneDiff(point,plane) (DotProduct((point), (plane)->normal) - (plane)->dist)
 169
 170 // LordHavoc: minimal plane structure
 171 typedef struct
 172 {
 173         float normal[3], dist;
 174 }
 175 tinyplane_t;
 176
 177 typedef struct
 178 {
 179         double normal[3], dist;
 180 }
 181 tinydoubleplane_t;
 182
 183 void RotatePointAroundVector(vec3_t dst, const vec3_t dir, const vec3_t point, float degrees);