lights now have an orientation (this isn't editable yet, and is infact not really...
[xonotic/darkplaces.git] / mathlib.h
index 3b669e9..29b9c6c 100644 (file)
--- a/mathlib.h
+++ b/mathlib.h
@@ -8,7 +8,7 @@ of the License, or (at your option) any later version.
 
 This program is distributed in the hope that it will be useful,
 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
-MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  
+MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
 
 See the GNU General Public License for more details.
 
@@ -19,91 +19,176 @@ Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
 */
 // mathlib.h
 
-typedef float vec_t;
-typedef vec_t vec3_t[3];
-typedef vec_t vec5_t[5];
+#ifndef MATHLIB_H
+#define MATHLIB_H
 
-typedef        int     fixed4_t;
-typedef        int     fixed8_t;
-typedef        int     fixed16_t;
+#include "qtypes.h"
 
 #ifndef M_PI
 #define M_PI           3.14159265358979323846  // matches value in gcc v2 math.h
 #endif
 
+typedef float vec_t;
+typedef vec_t vec2_t[2];
+typedef vec_t vec3_t[3];
+typedef vec_t vec4_t[4];
+typedef vec_t vec5_t[5];
+typedef vec_t vec6_t[6];
+typedef vec_t vec7_t[7];
+typedef vec_t vec8_t[8];
 struct mplane_s;
-
 extern vec3_t vec3_origin;
-extern int nanmask;
 
+#define nanmask (255<<23)
 #define        IS_NAN(x) (((*(int *)&x)&nanmask)==nanmask)
 
-#define bound(min,num,max) (num >= min ? (num < max ? num : max) : min)
-
-#define VectorNegate(a,b) {b[0] = -(a[0]);b[1] = -(a[1]);b[2] = -(a[2]);}
-#define VectorSet(a,b,c,d) {d[0]=(a);d[1]=(b);d[2]=(c);}
-#define VectorClear(a) {a[0]=a[1]=a[2]=0;}
-#define DotProduct(x,y) (x[0]*y[0]+x[1]*y[1]+x[2]*y[2])
-#define VectorSubtract(a,b,c) {c[0]=a[0]-b[0];c[1]=a[1]-b[1];c[2]=a[2]-b[2];}
-#define VectorAdd(a,b,c) {c[0]=a[0]+b[0];c[1]=a[1]+b[1];c[2]=a[2]+b[2];}
-#define VectorCopy(a,b) {b[0]=a[0];b[1]=a[1];b[2]=a[2];}
-#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];}
-#define VectorNormalize(v) {float ilength = 1.0f / (float) sqrt(DotProduct(v,v));v[0] *= ilength;v[1] *= ilength;v[2] *= ilength;}
-#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;}
-#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]))
+#define bound(min,num,max) ((num) >= (min) ? ((num) < (max) ? (num) : (max)) : (min))
+
+#ifndef min
+#define min(A,B) ((A) < (B) ? (A) : (B))
+#define max(A,B) ((A) > (B) ? (A) : (B))
+#endif
+
+#define lhrandom(MIN,MAX) ((rand() & 32767) * (((MAX)-(MIN)) * (1.0f / 32767.0f)) + (MIN))
+
+#define DEG2RAD(a) ((a) * ((float) M_PI / 180.0f))
+#define RAD2DEG(a) ((a) * (180.0f / (float) M_PI))
+#define ANGLEMOD(a) (((int) ((a) * (65536.0f / 360.0f)) & 65535) * (360.0f / 65536.0f))
+
+#define VectorNegate(a,b) ((b)[0]=-((a)[0]),(b)[1]=-((a)[1]),(b)[2]=-((a)[2]))
+#define VectorSet(a,b,c,d) ((a)[0]=(b),(a)[1]=(c),(a)[2]=(d))
+#define VectorClear(a) ((a)[0]=(a)[1]=(a)[2]=0)
+#define DotProduct(a,b) ((a)[0]*(b)[0]+(a)[1]*(b)[1]+(a)[2]*(b)[2])
+#define VectorSubtract(a,b,c) ((c)[0]=(a)[0]-(b)[0],(c)[1]=(a)[1]-(b)[1],(c)[2]=(a)[2]-(b)[2])
+#define VectorAdd(a,b,c) ((c)[0]=(a)[0]+(b)[0],(c)[1]=(a)[1]+(b)[1],(c)[2]=(a)[2]+(b)[2])
+#define VectorCopy(a,b) ((b)[0]=(a)[0],(b)[1]=(a)[1],(b)[2]=(a)[2])
+#define VectorMultiply(a,b,c) ((c)[0]=(a)[0]*(b)[0],(c)[1]=(a)[1]*(b)[1],(c)[2]=(a)[2]*(b)[2])
+#define CrossProduct(a,b,c) ((c)[0]=(a)[1]*(b)[2]-(a)[2]*(b)[1],(c)[1]=(a)[2]*(b)[0]-(a)[0]*(b)[2],(c)[2]=(a)[0]*(b)[1]-(a)[1]*(b)[0])
+#define VectorNormalize(v) {float ilength = (float) sqrt(DotProduct(v,v));if (ilength) ilength = 1.0f / ilength;v[0] *= ilength;v[1] *= ilength;v[2] *= ilength;}
+#define VectorNormalize2(v,dest) {float ilength = (float) sqrt(DotProduct(v,v));if (ilength) ilength = 1.0f / ilength;dest[0] = v[0] * ilength;dest[1] = v[1] * ilength;dest[2] = v[2] * ilength;}
+#define VectorNormalizeDouble(v) {double ilength = sqrt(DotProduct(v,v));if (ilength) ilength = 1.0 / ilength;v[0] *= ilength;v[1] *= ilength;v[2] *= ilength;}
+#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]))
 #define VectorDistance(a, b) (sqrt(VectorDistance2(a,b)))
 #define VectorLength(a) sqrt(DotProduct(a, a))
+#define VectorScale(in, scale, out) ((out)[0] = (in)[0] * (scale),(out)[1] = (in)[1] * (scale),(out)[2] = (in)[2] * (scale))
+#define VectorCompare(a,b) (((a)[0]==(b)[0])&&((a)[1]==(b)[1])&&((a)[2]==(b)[2]))
+#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])
+#define VectorM(scale1, b1, c) ((c)[0] = (scale1) * (b1)[0],(c)[1] = (scale1) * (b1)[1],(c)[2] = (scale1) * (b1)[2])
+#define VectorMAM(scale1, b1, scale2, b2, c) ((c)[0] = (scale1) * (b1)[0] + (scale2) * (b2)[0],(c)[1] = (scale1) * (b1)[1] + (scale2) * (b2)[1],(c)[2] = (scale1) * (b1)[2] + (scale2) * (b2)[2])
+#define VectorMAMAM(scale1, b1, scale2, b2, scale3, b3, c) ((c)[0] = (scale1) * (b1)[0] + (scale2) * (b2)[0] + (scale3) * (b3)[0],(c)[1] = (scale1) * (b1)[1] + (scale2) * (b2)[1] + (scale3) * (b3)[1],(c)[2] = (scale1) * (b1)[2] + (scale2) * (b2)[2] + (scale3) * (b3)[2])
+#define VectorMAMAMAM(scale1, b1, scale2, b2, scale3, b3, scale4, b4, c) ((c)[0] = (scale1) * (b1)[0] + (scale2) * (b2)[0] + (scale3) * (b3)[0] + (scale4) * (b4)[0],(c)[1] = (scale1) * (b1)[1] + (scale2) * (b2)[1] + (scale3) * (b3)[1] + (scale4) * (b4)[1],(c)[2] = (scale1) * (b1)[2] + (scale2) * (b2)[2] + (scale3) * (b3)[2] + (scale4) * (b4)[2])
+#define VectorNormalizeFast(_v)\
+{\
+       float _y, _number;\
+       _number = DotProduct(_v, _v);\
+       if (_number != 0.0)\
+       {\
+               *((long *)&_y) = 0x5f3759df - ((* (long *) &_number) >> 1);\
+               _y = _y * (1.5f - (_number * 0.5f * _y * _y));\
+               VectorScale(_v, _y, _v);\
+       }\
+}
+#define VectorRandom(v) do{(v)[0] = lhrandom(-1, 1);(v)[1] = lhrandom(-1, 1);(v)[2] = lhrandom(-1, 1);}while(DotProduct(v, v) > 1)
+#define VectorBlend(b1, b2, blend, c) do{float iblend = 1 - (blend);VectorMAM(iblend, b1, blend, b2, c);}while(0)
+#define BoxesOverlap(a,b,c,d) ((a)[0] <= (d)[0] && (b)[0] >= (c)[0] && (a)[1] <= (d)[1] && (b)[1] >= (c)[1] && (a)[2] <= (d)[2] && (b)[2] >= (c)[2])
 
+/*
+// LordHavoc: quaternion math, untested, don't know if these are correct,
+// need to add conversion to/from matrices
+// LordHavoc: later note: the matrix faq is useful: http://skal.planet-d.net/demo/matrixfaq.htm
+// LordHavoc: these are probably very wrong and I'm not sure I care, not used by anything
+
+// returns length of quaternion
+#define qlen(a) ((float) sqrt((a)[0]*(a)[0]+(a)[1]*(a)[1]+(a)[2]*(a)[2]+(a)[3]*(a)[3]))
+// returns squared length of quaternion
+#define qlen2(a) ((a)[0]*(a)[0]+(a)[1]*(a)[1]+(a)[2]*(a)[2]+(a)[3]*(a)[3])
+// makes a quaternion from x, y, z, and a rotation angle (in degrees)
+#define QuatMake(x,y,z,r,c)\
+{\
+if (r == 0)\
+{\
+(c)[0]=(float) ((x) * (1.0f / 0.0f));\
+(c)[1]=(float) ((y) * (1.0f / 0.0f));\
+(c)[2]=(float) ((z) * (1.0f / 0.0f));\
+(c)[3]=(float) 1.0f;\
+}\
+else\
+{\
+float r2 = (r) * 0.5 * (M_PI / 180);\
+float r2is = 1.0f / sin(r2);\
+(c)[0]=(float) ((x)/r2is);\
+(c)[1]=(float) ((y)/r2is);\
+(c)[2]=(float) ((z)/r2is);\
+(c)[3]=(float) (cos(r2));\
+}\
+}
+// makes a quaternion from a vector and a rotation angle (in degrees)
+#define QuatFromVec(a,r,c) QuatMake((a)[0],(a)[1],(a)[2],(r))
+// copies a quaternion
+#define QuatCopy(a,c) {(c)[0]=(a)[0];(c)[1]=(a)[1];(c)[2]=(a)[2];(c)[3]=(a)[3];}
+#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];}
+#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];}
+#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;}
+// FIXME: this is wrong, do some more research on quaternions
+//#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];}
+// FIXME: this is wrong, do some more research on quaternions
+//#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];}
+#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])))
+#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]))
+*/
 
-void VectorMA (vec3_t veca, float scale, vec3_t vecb, vec3_t vecc);
-
-vec_t _DotProduct (vec3_t v1, vec3_t v2);
-void _VectorSubtract (vec3_t veca, vec3_t vecb, vec3_t out);
-void _VectorAdd (vec3_t veca, vec3_t vecb, vec3_t out);
-void _VectorCopy (vec3_t in, vec3_t out);
+#define VectorCopy4(a,b) {(b)[0]=(a)[0];(b)[1]=(a)[1];(b)[2]=(a)[2];(b)[3]=(a)[3];}
 
-int VectorCompare (vec3_t v1, vec3_t v2);
 vec_t Length (vec3_t v);
 float VectorNormalizeLength (vec3_t v);                // returns vector length
 float VectorNormalizeLength2 (vec3_t v, vec3_t dest);          // returns vector length
-void VectorInverse (vec3_t v);
-void VectorScale (vec3_t in, vec_t scale, vec3_t out);
-int Q_log2(int val);
-
-void R_ConcatRotations (float in1[3][3], float in2[3][3], float out[3][3]);
-void R_ConcatTransforms (float in1[3][4], float in2[3][4], float out[3][4]);
-
-void FloorDivMod (double numer, double denom, int *quotient, int *rem);
-int GreatestCommonDivisor (int i1, int i2);
-
-void AngleVectors (vec3_t angles, vec3_t forward, vec3_t right, vec3_t up);
-float  anglemod(float a);
-
-
-void BoxOnPlaneSideClassify(struct mplane_s *p);
-
-#define BOX_ON_PLANE_SIDE(emins, emaxs, p)     \
-       (((p)->type < 3)?                                               \
-       (                                                                               \
-               ((p)->dist <= (emins)[(p)->type])?      \
-                       1                                                               \
-               :                                                                       \
-               (                                                                       \
-                       ((p)->dist >= (emaxs)[(p)->type])?\
-                               2                                                       \
-                       :                                                               \
-                               3                                                       \
-               )                                                                       \
-       )                                                                               \
-       :                                                                               \
-               (p)->BoxOnPlaneSideFunc( (emins), (emaxs), (p)))
+
+#define NUMVERTEXNORMALS       162
+extern float m_bytenormals[NUMVERTEXNORMALS][3];
+
+qbyte NormalToByte(const vec3_t n);
+void ByteToNormal(qbyte num, vec3_t n);
+
+void R_ConcatRotations (const float in1[3*3], const float in2[3*3], float out[3*3]);
+void R_ConcatTransforms (const float in1[3*4], const float in2[3*4], float out[3*4]);
+
+void AngleVectors (const vec3_t angles, vec3_t forward, vec3_t right, vec3_t up);
+// LordHavoc: proper matrix version of AngleVectors
+void AngleVectorsFLU (const vec3_t angles, vec3_t forward, vec3_t left, vec3_t up);
+// LordHavoc: builds a [3][4] matrix
+void AngleMatrix (const vec3_t angles, const vec3_t translate, vec_t matrix[][4]);
+
+// LordHavoc: like AngleVectors, but taking a forward vector instead of angles, useful!
+void VectorVectors(const vec3_t forward, vec3_t right, vec3_t up);
+void VectorVectorsDouble(const double *forward, double *right, double *up);
+
+void PlaneClassify(struct mplane_s *p);
+int BoxOnPlaneSide (const vec3_t emins, const vec3_t emaxs, const struct mplane_s *p);
 
 #define PlaneDist(point,plane)  ((plane)->type < 3 ? (point)[(plane)->type] : DotProduct((point), (plane)->normal))
 #define PlaneDiff(point,plane) (((plane)->type < 3 ? (point)[(plane)->type] : DotProduct((point), (plane)->normal)) - (plane)->dist)
 
-#define lhrandom(MIN,MAX) ((rand() & 32767) * (((MAX)-(MIN)) * (1.0f / 32767.0f)) + (MIN))
+// LordHavoc: minimal plane structure
+typedef struct
+{
+       float normal[3], dist;
+}
+tinyplane_t;
+
+typedef struct
+{
+       double normal[3], dist;
+}
+tinydoubleplane_t;
+
+void RotatePointAroundVector(vec3_t dst, const vec3_t dir, const vec3_t point, float degrees);
+
+float RadiusFromBounds (const vec3_t mins, const vec3_t maxs);
+float RadiusFromBoundsAndOrigin (const vec3_t mins, const vec3_t maxs, const vec3_t origin);
+
+// print a matrix to the console
+struct matrix4x4_s;
+void Matrix4x4_Print(const struct matrix4x4_s *in);
 
-#ifndef min
-#define min(A,B) (A < B ? A : B)
-#define max(A,B) (A > B ? A : B)
 #endif
+