libs/mathlib/m4x4.c

   1 /*
   2 Copyright (C) 1999-2007 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 #include "mathlib.h"
  23 #include "memory.h"
  24
  25 void m4x4_identity(m4x4_t matrix)
  26 {
  27   matrix[1] = matrix[2] = matrix[3] =
  28   matrix[4] = matrix[6] = matrix[7] =
  29   matrix[8] = matrix[9] = matrix[11] =
  30   matrix[12] = matrix[13] = matrix[14] = 0;
  31
  32   matrix[0] = matrix[5] = matrix[10] = matrix[15] = 1;
  33 }
  34
  35 void m4x4_translation_for_vec3(m4x4_t matrix, const vec3_t translation)
  36 {
  37   matrix[1] = matrix[2] = matrix[3] =
  38   matrix[4] = matrix[6] = matrix[7] =
  39   matrix[8] = matrix[9] = matrix[11] = 0;
  40
  41   matrix[0] = matrix[5] = matrix[10] = matrix[15] = 1;
  42
  43   matrix[12] = translation[0];
  44   matrix[13] = translation[1];
  45   matrix[14] = translation[2];
  46 }
  47
  48 void m4x4_rotation_for_vec3(m4x4_t matrix, const vec3_t euler, eulerOrder_t order)
  49 {
  50   double cx, sx, cy, sy, cz, sz;
  51
  52   cx = cos(DEG2RAD(euler[0]));
  53   sx = sin(DEG2RAD(euler[0]));
  54   cy = cos(DEG2RAD(euler[1]));
  55   sy = sin(DEG2RAD(euler[1]));
  56   cz = cos(DEG2RAD(euler[2]));
  57   sz = sin(DEG2RAD(euler[2]));
  58
  59   switch(order)
  60   {
  61   case eXYZ:
  62
  63 #if 1
  64
  65     {
  66       matrix[0]  = (vec_t)(cy*cz);
  67       matrix[1]  = (vec_t)(cy*sz);
  68       matrix[2]  = (vec_t)-sy;
  69       matrix[4]  = (vec_t)(sx*sy*cz + cx*-sz);
  70       matrix[5]  = (vec_t)(sx*sy*sz + cx*cz);
  71       matrix[6]  = (vec_t)(sx*cy);
  72       matrix[8]  = (vec_t)(cx*sy*cz + sx*sz);
  73       matrix[9]  = (vec_t)(cx*sy*sz + -sx*cz);
  74       matrix[10] = (vec_t)(cx*cy);
  75     }
  76
  77     matrix[12]  =  matrix[13] = matrix[14] = matrix[3] = matrix[7] = matrix[11] = 0;
  78     matrix[15] =  1;
  79
  80 #else
  81
  82     m4x4_identity(matrix);
  83     matrix[5] =(vec_t) cx; matrix[6] =(vec_t) sx;
  84     matrix[9] =(vec_t)-sx; matrix[10]=(vec_t) cx;
  85
  86     {
  87       m4x4_t temp;
  88       m4x4_identity(temp);
  89       temp[0] =(vec_t) cy; temp[2] =(vec_t)-sy;
  90       temp[8] =(vec_t) sy; temp[10]=(vec_t) cy;
  91       m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
  92       m4x4_identity(temp);
  93       temp[0] =(vec_t) cz; temp[1] =(vec_t) sz;
  94       temp[4] =(vec_t)-sz; temp[5] =(vec_t) cz;
  95       m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
  96     }
  97 #endif
  98
  99     break;
 100
 101   case eYZX:
 102     m4x4_identity(matrix);
 103     matrix[0] =(vec_t) cy; matrix[2] =(vec_t)-sy;
 104     matrix[8] =(vec_t) sy; matrix[10]=(vec_t) cy;
 105
 106     {
 107       m4x4_t temp;
 108       m4x4_identity(temp);
 109       temp[5] =(vec_t) cx; temp[6] =(vec_t) sx;
 110       temp[9] =(vec_t)-sx; temp[10]=(vec_t) cx;
 111       m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
 112       m4x4_identity(temp);
 113       temp[0] =(vec_t) cz; temp[1] =(vec_t) sz;
 114       temp[4] =(vec_t)-sz; temp[5] =(vec_t) cz;
 115       m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
 116     }
 117     break;
 118
 119   case eZXY:
 120     m4x4_identity(matrix);
 121     matrix[0] =(vec_t) cz; matrix[1] =(vec_t) sz;
 122     matrix[4] =(vec_t)-sz; matrix[5] =(vec_t) cz;
 123
 124     {
 125       m4x4_t temp;
 126       m4x4_identity(temp);
 127       temp[5] =(vec_t) cx; temp[6] =(vec_t) sx;
 128       temp[9] =(vec_t)-sx; temp[10]=(vec_t) cx;
 129       m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
 130       m4x4_identity(temp);
 131       temp[0] =(vec_t) cy; temp[2] =(vec_t)-sy;
 132       temp[8] =(vec_t) sy; temp[10]=(vec_t) cy;
 133       m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
 134     }
 135     break;
 136
 137   case eXZY:
 138     m4x4_identity(matrix);
 139     matrix[5] =(vec_t) cx; matrix[6] =(vec_t) sx;
 140     matrix[9] =(vec_t)-sx; matrix[10]=(vec_t) cx;
 141
 142     {
 143       m4x4_t temp;
 144       m4x4_identity(temp);
 145       temp[0] =(vec_t) cz; temp[1] =(vec_t) sz;
 146       temp[4] =(vec_t)-sz; temp[5] =(vec_t) cz;
 147       m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
 148       m4x4_identity(temp);
 149       temp[0] =(vec_t) cy; temp[2] =(vec_t)-sy;
 150       temp[8] =(vec_t) sy; temp[10]=(vec_t) cy;
 151       m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
 152     }
 153     break;
 154
 155   case eYXZ:
 156
 157 /* transposed
 158 |  cy.cz + sx.sy.-sz + -cx.sy.0   0.cz + cx.-sz + sx.0   sy.cz + -sx.cy.-sz + cx.cy.0 |
 159 |  cy.sz + sx.sy.cz + -cx.sy.0    0.sz + cx.cz + sx.0    sy.sz + -sx.cy.cz + cx.cy.0  |
 160 |  cy.0 + sx.sy.0 + -cx.sy.1      0.0 + cx.0 + sx.1      sy.0 + -sx.cy.0 + cx.cy.1    |
 161 */
 162
 163 #if 1
 164
 165   {
 166     matrix[0]  = (vec_t)(cy*cz + sx*sy*-sz);
 167     matrix[1]  = (vec_t)(cy*sz + sx*sy*cz);
 168     matrix[2]  = (vec_t)(-cx*sy);
 169     matrix[4]  = (vec_t)(cx*-sz);
 170     matrix[5]  = (vec_t)(cx*cz);
 171     matrix[6]  = (vec_t)(sx);
 172     matrix[8]  = (vec_t)(sy*cz + -sx*cy*-sz);
 173     matrix[9]  = (vec_t)(sy*sz + -sx*cy*cz);
 174     matrix[10] = (vec_t)(cx*cy);
 175   }
 176
 177   matrix[12]  =  matrix[13] = matrix[14] = matrix[3] = matrix[7] = matrix[11] = 0;
 178   matrix[15] =  1;
 179
 180 #else
 181
 182   m4x4_identity(matrix);
 183   matrix[0] =(vec_t) cy; matrix[2] =(vec_t)-sy;
 184   matrix[8] =(vec_t) sy; matrix[10]=(vec_t) cy;
 185
 186   {
 187     m4x4_t temp;
 188     m4x4_identity(temp);
 189     temp[5] =(vec_t) cx; temp[6] =(vec_t) sx;
 190     temp[9] =(vec_t)-sx; temp[10]=(vec_t) cx;
 191     m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
 192     m4x4_identity(temp);
 193     temp[0] =(vec_t) cz; temp[1] =(vec_t) sz;
 194     temp[4] =(vec_t)-sz; temp[5] =(vec_t) cz;
 195     m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
 196   }
 197 #endif
 198   break;
 199
 200   case eZYX:
 201 #if 1
 202
 203   {
 204     matrix[0]  = (vec_t)(cy*cz);
 205     matrix[4]  = (vec_t)(cy*-sz);
 206     matrix[8]  = (vec_t)sy;
 207     matrix[1]  = (vec_t)(sx*sy*cz + cx*sz);
 208     matrix[5]  = (vec_t)(sx*sy*-sz + cx*cz);
 209     matrix[9]  = (vec_t)(-sx*cy);
 210     matrix[2]  = (vec_t)(cx*-sy*cz + sx*sz);
 211     matrix[6]  = (vec_t)(cx*-sy*-sz + sx*cz);
 212     matrix[10] = (vec_t)(cx*cy);
 213   }
 214
 215   matrix[12]  =  matrix[13] = matrix[14] = matrix[3] = matrix[7] = matrix[11] = 0;
 216   matrix[15] =  1;
 217
 218 #else
 219
 220   m4x4_identity(matrix);
 221   matrix[0] =(vec_t) cz; matrix[1] =(vec_t) sz;
 222   matrix[4] =(vec_t)-sz; matrix[5] =(vec_t) cz;
 223   {
 224     m4x4_t temp;
 225     m4x4_identity(temp);
 226     temp[0] =(vec_t) cy; temp[2] =(vec_t)-sy;
 227     temp[8] =(vec_t) sy; temp[10]=(vec_t) cy;
 228     m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
 229     m4x4_identity(temp);
 230     temp[5] =(vec_t) cx; temp[6] =(vec_t) sx;
 231     temp[9] =(vec_t)-sx; temp[10]=(vec_t) cx;
 232     m4x4_premultiply_by_m4x4(matrix, temp);
 233   }
 234
 235 #endif
 236   break;
 237
 238   }
 239
 240 }
 241
 242 void m4x4_scale_for_vec3(m4x4_t matrix, const vec3_t scale)
 243 {
 244   matrix[1] = matrix[2] = matrix[3] =
 245   matrix[4] = matrix[6] = matrix[7] =
 246   matrix[8] = matrix[9] = matrix[11] =
 247   matrix[12] = matrix[13] = matrix[14] = 0;
 248
 249   matrix[15] = 1;
 250
 251   matrix[0] = scale[0];
 252   matrix[5] = scale[1];
 253   matrix[10] = scale[2];
 254 }
 255
 256 void m4x4_rotation_for_quat(m4x4_t matrix, const vec4_t rotation)
 257 {
 258   float xx,xy,xz,xw,yy,yz,yw,zz,zw;
 259
 260   xx      = rotation[0] * rotation[0];
 261   xy      = rotation[0] * rotation[1];
 262   xz      = rotation[0] * rotation[2];
 263   xw      = rotation[0] * rotation[3];
 264
 265   yy      = rotation[1] * rotation[1];
 266   yz      = rotation[1] * rotation[2];
 267   yw      = rotation[1] * rotation[3];
 268
 269   zz      = rotation[2] * rotation[2];
 270   zw      = rotation[2] * rotation[3];
 271
 272   matrix[0]  = 1 - 2 * ( yy + zz );
 273   matrix[4]  =     2 * ( xy - zw );
 274   matrix[8]  =     2 * ( xz + yw );
 275
 276   matrix[1]  =     2 * ( xy + zw );
 277   matrix[5]  = 1 - 2 * ( xx + zz );
 278   matrix[9]  =     2 * ( yz - xw );
 279
 280   matrix[2]  =     2 * ( xz - yw );
 281   matrix[6]  =     2 * ( yz + xw );
 282   matrix[10] = 1 - 2 * ( xx + yy );
 283
 284   matrix[3]  = matrix[7] = matrix[11] = matrix[12] = matrix[13] = matrix[14] = 0;
 285   matrix[15] = 1;
 286 }
 287
 288 void m4x4_rotation_for_axisangle(m4x4_t matrix, const vec3_t axis, vec_t angle)
 289 {
 290   vec4_t rotation;
 291   angle *= 0.5;
 292
 293   rotation[3] = (float)sin((float)(angle));
 294
 295   rotation[0]    = axis[0] * rotation[3];
 296   rotation[1]    = axis[1] * rotation[3];
 297   rotation[2]    = axis[2] * rotation[3];
 298   rotation[3]    = (float)cos((float)(angle));
 299
 300   m4x4_rotation_for_quat(matrix, rotation);
 301 }
 302
 303 void m4x4_translate_by_vec3(m4x4_t matrix, const vec3_t translation)
 304 {
 305   m4x4_t temp;
 306   m4x4_translation_for_vec3(temp, translation);
 307   m4x4_multiply_by_m4x4(matrix, temp);
 308 }
 309
 310 void m4x4_rotate_by_vec3(m4x4_t matrix, const vec3_t euler, eulerOrder_t order)
 311 {
 312   m4x4_t temp;
 313   m4x4_rotation_for_vec3(temp, euler, order);
 314   m4x4_multiply_by_m4x4(matrix, temp);
 315 }
 316
 317 void m4x4_scale_by_vec3(m4x4_t matrix, const vec3_t scale)
 318 {
 319   m4x4_t temp;
 320   m4x4_scale_for_vec3(temp, scale);
 321   m4x4_multiply_by_m4x4(matrix, temp);
 322 }
 323
 324 void m4x4_rotate_by_quat(m4x4_t matrix, const vec4_t rotation)
 325 {
 326   m4x4_t temp;
 327   m4x4_rotation_for_quat(temp, rotation);
 328   m4x4_multiply_by_m4x4(matrix, temp);
 329 }
 330
 331 void m4x4_rotate_by_axisangle(m4x4_t matrix, const vec3_t axis, vec_t angle)
 332 {
 333   m4x4_t temp;
 334   m4x4_rotation_for_axisangle(temp, axis, angle);
 335   m4x4_multiply_by_m4x4(matrix, temp);
 336 }
 337
 338 void m4x4_transform_by_vec3(m4x4_t matrix, const vec3_t translation, const vec3_t euler, eulerOrder_t order, const vec3_t scale)
 339 {
 340   m4x4_translate_by_vec3(matrix, translation);
 341   m4x4_rotate_by_vec3(matrix, euler, order);
 342   m4x4_scale_by_vec3(matrix, scale);
 343 }
 344
 345 void m4x4_pivoted_rotate_by_vec3(m4x4_t matrix, const vec3_t euler, eulerOrder_t order, const vec3_t pivotpoint)
 346 {
 347   vec3_t vec3_temp;
 348   VectorNegative(pivotpoint, vec3_temp);
 349
 350   m4x4_translate_by_vec3(matrix, pivotpoint);
 351   m4x4_rotate_by_vec3(matrix, euler, order);
 352   m4x4_translate_by_vec3(matrix, vec3_temp);
 353 }
 354
 355 void m4x4_pivoted_scale_by_vec3(m4x4_t matrix, const vec3_t scale, const vec3_t pivotpoint)
 356 {
 357   vec3_t vec3_temp;
 358   VectorNegative(pivotpoint, vec3_temp);
 359
 360   m4x4_translate_by_vec3(matrix, pivotpoint);
 361   m4x4_scale_by_vec3(matrix, scale);
 362   m4x4_translate_by_vec3(matrix, vec3_temp);
 363 }
 364
 365 void m4x4_pivoted_transform_by_vec3(m4x4_t matrix, const vec3_t translation, const vec3_t euler, eulerOrder_t order, const vec3_t scale, const vec3_t pivotpoint)
 366 {
 367   vec3_t vec3_temp;
 368
 369   VectorAdd(pivotpoint, translation, vec3_temp);
 370   m4x4_translate_by_vec3(matrix, vec3_temp);
 371   m4x4_rotate_by_vec3(matrix, euler, order);
 372   m4x4_scale_by_vec3(matrix, scale);
 373   VectorNegative(pivotpoint, vec3_temp);
 374   m4x4_translate_by_vec3(matrix, vec3_temp);
 375 }
 376
 377 void m4x4_pivoted_rotate_by_quat(m4x4_t matrix, const vec4_t rotation, const vec3_t pivotpoint)
 378 {
 379   vec3_t vec3_temp;
 380   VectorNegative(pivotpoint, vec3_temp);
 381
 382   m4x4_translate_by_vec3(matrix, pivotpoint);
 383   m4x4_rotate_by_quat(matrix, rotation);
 384   m4x4_translate_by_vec3(matrix, vec3_temp);
 385 }
 386
 387 void m4x4_pivoted_rotate_by_axisangle(m4x4_t matrix, const vec3_t axis, vec_t angle, const vec3_t pivotpoint)
 388 {
 389   vec3_t vec3_temp;
 390   VectorNegative(pivotpoint, vec3_temp);
 391
 392   m4x4_translate_by_vec3(matrix, pivotpoint);
 393   m4x4_rotate_by_axisangle(matrix, axis, angle);
 394   m4x4_translate_by_vec3(matrix, vec3_temp);
 395 }
 396
 397
 398 /*
 399 A = A.B
 400
 401 A0 = B0 * A0 + B1 * A4 + B2 * A8 + B3 * A12
 402 A4 = B4 * A0 + B5 * A4 + B6 * A8 + B7 * A12
 403 A8 = B8 * A0 + B9 * A4 + B10* A8 + B11* A12
 404 A12= B12* A0 + B13* A4 + B14* A8 + B15* A12
 405
 406 A1 = B0 * A1 + B1 * A5 + B2 * A9 + B3 * A13
 407 A5 = B4 * A1 + B5 * A5 + B6 * A9 + B7 * A13
 408 A9 = B8 * A1 + B9 * A5 + B10* A9 + B11* A13
 409 A13= B12* A1 + B13* A5 + B14* A9 + B15* A13
 410
 411 A2 = B0 * A2 + B1 * A6 + B2 * A10+ B3 * A14
 412 A6 = B4 * A2 + B5 * A6 + B6 * A10+ B7 * A14
 413 A10= B8 * A2 + B9 * A6 + B10* A10+ B11* A14
 414 A14= B12* A2 + B13* A6 + B14* A10+ B15* A14
 415
 416 A3 = B0 * A3 + B1 * A7 + B2 * A11+ B3 * A15
 417 A7 = B4 * A3 + B5 * A7 + B6 * A11+ B7 * A15
 418 A11= B8 * A3 + B9 * A7 + B10* A11+ B11* A15
 419 A15= B12* A3 + B13* A7 + B14* A11+ B15* A15
 420 */
 421
 422 void m4x4_multiply_by_m4x4(m4x4_t dst, const m4x4_t src)
 423 {
 424         vec_t dst0, dst1, dst2, dst3;
 425
 426 #if 1
 427
 428   dst0 = src[0] * dst[0] + src[1] * dst[4] + src[2] * dst[8] + src[3] * dst[12];
 429   dst1 = src[4] * dst[0] + src[5] * dst[4] + src[6] * dst[8] + src[7] * dst[12];
 430   dst2 = src[8] * dst[0] + src[9] * dst[4] + src[10]* dst[8] + src[11]* dst[12];
 431   dst3 = src[12]* dst[0] + src[13]* dst[4] + src[14]* dst[8] + src[15]* dst[12];
 432   dst[0] = dst0; dst[4] = dst1; dst[8] = dst2; dst[12]= dst3;
 433
 434   dst0 = src[0] * dst[1] + src[1] * dst[5] + src[2] * dst[9] + src[3] * dst[13];
 435   dst1 = src[4] * dst[1] + src[5] * dst[5] + src[6] * dst[9] + src[7] * dst[13];
 436   dst2 = src[8] * dst[1] + src[9] * dst[5] + src[10]* dst[9] + src[11]* dst[13];
 437   dst3 = src[12]* dst[1] + src[13]* dst[5] + src[14]* dst[9] + src[15]* dst[13];
 438   dst[1] = dst0; dst[5] = dst1; dst[9] = dst2; dst[13]= dst3;
 439
 440   dst0 = src[0] * dst[2] + src[1] * dst[6] + src[2] * dst[10]+ src[3] * dst[14];
 441   dst1 = src[4] * dst[2] + src[5] * dst[6] + src[6] * dst[10]+ src[7] * dst[14];
 442   dst2 = src[8] * dst[2] + src[9] * dst[6] + src[10]* dst[10]+ src[11]* dst[14];
 443   dst3 = src[12]* dst[2] + src[13]* dst[6] + src[14]* dst[10]+ src[15]* dst[14];
 444   dst[2] = dst0; dst[6] = dst1; dst[10]= dst2; dst[14]= dst3;
 445
 446   dst0 = src[0] * dst[3] + src[1] * dst[7] + src[2] * dst[11]+ src[3] * dst[15];
 447   dst1 = src[4] * dst[3] + src[5] * dst[7] + src[6] * dst[11]+ src[7] * dst[15];
 448   dst2 = src[8] * dst[3] + src[9] * dst[7] + src[10]* dst[11]+ src[11]* dst[15];
 449   dst3 = src[12]* dst[3] + src[13]* dst[7] + src[14]* dst[11]+ src[15]* dst[15];
 450   dst[3] = dst0; dst[7] = dst1; dst[11]= dst2; dst[15]= dst3;
 451
 452 #else
 453
 454   vec_t * p = dst;
 455         for(int i=0;i<4;i++)
 456         {
 457                 dst1 =  src[0]  * p[0];
 458                 dst1 += src[1]  * p[4];
 459                 dst1 += src[2]  * p[8];
 460                 dst1 += src[3]  * p[12];
 461                 dst2 =  src[4]  * p[0];
 462                 dst2 += src[5]  * p[4];
 463                 dst2 += src[6]  * p[8];
 464                 dst2 += src[7]  * p[12];
 465                 dst3 =  src[8]  * p[0];
 466                 dst3 += src[9]  * p[4];
 467                 dst3 += src[10] * p[8];
 468                 dst3 += src[11] * p[12];
 469                 dst4 =  src[12] * p[0];
 470                 dst4 += src[13] * p[4];
 471                 dst4 += src[14] * p[8];
 472                 dst4 += src[15] * p[12];
 473
 474                 p[0] = dst1;
 475                 p[4] = dst2;
 476                 p[8] = dst3;
 477                 p[12] = dst4;
 478     p++;
 479         }
 480
 481 #endif
 482 }
 483
 484 /*
 485 A = B.A
 486
 487 A0 = A0 * B0 + A1 * B4 + A2 * B8 + A3 * B12
 488 A1 = A0 * B1 + A1 * B5 + A2 * B9 + A3 * B13
 489 A2 = A0 * B2 + A1 * B6 + A2 * B10+ A3 * B14
 490 A3 = A0 * B3 + A1 * B7 + A2 * B11+ A3 * B15
 491
 492 A4 = A4 * B0 + A5 * B4 + A6 * B8 + A7 * B12
 493 A5 = A4 * B1 + A5 * B5 + A6 * B9 + A7 * B13
 494 A6 = A4 * B2 + A5 * B6 + A6 * B10+ A7 * B14
 495 A7 = A4 * B3 + A5 * B7 + A6 * B11+ A7 * B15
 496
 497 A8 = A8 * B0 + A9 * B4 + A10* B8 + A11* B12
 498 A9 = A8 * B1 + A9 * B5 + A10* B9 + A11* B13
 499 A10= A8 * B2 + A9 * B6 + A10* B10+ A11* B14
 500 A11= A8 * B3 + A9 * B7 + A10* B11+ A11* B15
 501
 502 A12= A12* B0 + A13* B4 + A14* B8 + A15* B12
 503 A13= A12* B1 + A13* B5 + A14* B9 + A15* B13
 504 A14= A12* B2 + A13* B6 + A14* B10+ A15* B14
 505 A15= A12* B3 + A13* B7 + A14* B11+ A15* B15
 506 */
 507
 508 void m4x4_premultiply_by_m4x4(m4x4_t dst, const m4x4_t src)
 509 {
 510         vec_t dst0, dst1, dst2, dst3;
 511
 512 #if 1
 513
 514   dst0 = dst[0] * src[0] + dst[1] * src[4] + dst[2] * src[8] + dst[3] * src[12];
 515   dst1 = dst[0] * src[1] + dst[1] * src[5] + dst[2] * src[9] + dst[3] * src[13];
 516   dst2 = dst[0] * src[2] + dst[1] * src[6] + dst[2] * src[10]+ dst[3] * src[14];
 517   dst3 = dst[0] * src[3] + dst[1] * src[7] + dst[2] * src[11]+ dst[3] * src[15];
 518   dst[0] = dst0; dst[1] = dst1; dst[2] = dst2; dst[3]= dst3;
 519
 520   dst0 = dst[4] * src[0] + dst[5] * src[4] + dst[6] * src[8] + dst[7] * src[12];
 521   dst1 = dst[4] * src[1] + dst[5] * src[5] + dst[6] * src[9] + dst[7] * src[13];
 522   dst2 = dst[4] * src[2] + dst[5] * src[6] + dst[6] * src[10]+ dst[7] * src[14];
 523   dst3 = dst[4] * src[3] + dst[5] * src[7] + dst[6] * src[11]+ dst[7] * src[15];
 524   dst[4] = dst0; dst[5] = dst1; dst[6] = dst2; dst[7]= dst3;
 525
 526   dst0 = dst[8] * src[0] + dst[9] * src[4] + dst[10]* src[8] + dst[11]* src[12];
 527   dst1 = dst[8] * src[1] + dst[9] * src[5] + dst[10]* src[9] + dst[11]* src[13];
 528   dst2 = dst[8] * src[2] + dst[9] * src[6] + dst[10]* src[10]+ dst[11]* src[14];
 529   dst3 = dst[8] * src[3] + dst[9] * src[7] + dst[10]* src[11]+ dst[11]* src[15];
 530   dst[8] = dst0; dst[9] = dst1; dst[10] = dst2; dst[11]= dst3;
 531
 532   dst0 = dst[12]* src[0] + dst[13]* src[4] + dst[14]* src[8] + dst[15]* src[12];
 533   dst1 = dst[12]* src[1] + dst[13]* src[5] + dst[14]* src[9] + dst[15]* src[13];
 534   dst2 = dst[12]* src[2] + dst[13]* src[6] + dst[14]* src[10]+ dst[15]* src[14];
 535   dst3 = dst[12]* src[3] + dst[13]* src[7] + dst[14]* src[11]+ dst[15]* src[15];
 536   dst[12] = dst0; dst[13] = dst1; dst[14] = dst2; dst[15]= dst3;
 537
 538 #else
 539
 540   vec_t* p = dst;
 541         for(int i=0;i<4;i++)
 542         {
 543                 dst1 =  src[0]  * p[0];
 544                 dst2 =  src[1]  * p[0];
 545                 dst3 =  src[2]  * p[0];
 546                 dst4 =  src[3]  * p[0];
 547                 dst1 += src[4]  * p[1];
 548                 dst2 += src[5]  * p[1];
 549                 dst3 += src[6]  * p[1];
 550                 dst4 += src[7]  * p[1];
 551                 dst1 += src[8]  * p[2];
 552                 dst2 += src[9]  * p[2];
 553                 dst4 += src[11] * p[2];
 554                 dst3 += src[10] * p[2];
 555                 dst1 += src[12] * p[3];
 556                 dst2 += src[13] * p[3];
 557                 dst3 += src[14] * p[3];
 558                 dst4 += src[15] * p[3];
 559
 560                 *p++ = dst1;
 561                 *p++ = dst2;
 562                 *p++ = dst3;
 563                 *p++ = dst4;
 564         }
 565
 566 #endif
 567 }
 568
 569 void m4x4_transform_point(const m4x4_t matrix, vec3_t point)
 570 {
 571   float out1, out2, out3;
 572
 573         out1 =  matrix[0]  * point[0];
 574         out2 =  matrix[1]  * point[0];
 575         out3 =  matrix[2]  * point[0];
 576         out1 += matrix[4]  * point[1];
 577         out2 += matrix[5]  * point[1];
 578         out3 += matrix[6]  * point[1];
 579         out1 += matrix[8]  * point[2];
 580         out2 += matrix[9]  * point[2];
 581         out3 += matrix[10] * point[2];
 582   out1 += matrix[12];
 583   out2 += matrix[13];
 584   out3 += matrix[14];
 585
 586         point[0] = out1;
 587         point[1] = out2;
 588         point[2] = out3;
 589 }
 590
 591 void m4x4_transform_normal(const m4x4_t matrix, vec3_t normal)
 592 {
 593   float out1, out2, out3;
 594
 595         out1 =  matrix[0]  * normal[0];
 596         out2 =  matrix[1]  * normal[0];
 597         out3 =  matrix[2]  * normal[0];
 598         out1 += matrix[4]  * normal[1];
 599         out2 += matrix[5]  * normal[1];
 600         out3 += matrix[6]  * normal[1];
 601         out1 += matrix[8]  * normal[2];
 602         out2 += matrix[9]  * normal[2];
 603         out3 += matrix[10] * normal[2];
 604
 605         normal[0] = out1;
 606         normal[1] = out2;
 607         normal[2] = out3;
 608 }
 609
 610 void m4x4_transform_vec4(const m4x4_t matrix, vec4_t vector)
 611 {
 612   float out1, out2, out3, out4;
 613
 614         out1 =  matrix[0]  * vector[0];
 615         out2 =  matrix[1]  * vector[0];
 616         out3 =  matrix[2]  * vector[0];
 617         out4 =  matrix[3]  * vector[0];
 618         out1 += matrix[4]  * vector[1];
 619         out2 += matrix[5]  * vector[1];
 620         out3 += matrix[6]  * vector[1];
 621         out4 += matrix[7]  * vector[1];
 622         out1 += matrix[8]  * vector[2];
 623         out2 += matrix[9]  * vector[2];
 624         out3 += matrix[10] * vector[2];
 625         out4 += matrix[11] * vector[2];
 626   out1 += matrix[12] * vector[3];
 627   out2 += matrix[13] * vector[3];
 628   out3 += matrix[14] * vector[3];
 629   out4 += matrix[15] * vector[3];
 630
 631         vector[0] = out1;
 632         vector[1] = out2;
 633         vector[2] = out3;
 634   vector[3] = out4;
 635 }
 636
 637 void m4x4_transpose(m4x4_t matrix)
 638 {
 639         int i, j;
 640         float temp, *p1, *p2;
 641
 642   for (i=1; i<4; i++) {
 643     for (j=0; j<i; j++) {
 644       p1 = matrix+(j*4+i);
 645       p2 = matrix+(i*4+j);
 646       temp = *p1;
 647       *p1=*p2;
 648       *p2=temp;
 649     }
 650   }
 651 }
 652
 653 void m4x4_orthogonal_invert(m4x4_t matrix)
 654 {
 655   float temp;
 656
 657   temp = -matrix[3];
 658   matrix[3] = matrix[12];
 659   matrix[12] = temp;
 660
 661   temp = -matrix[7];
 662   matrix[7] = matrix[13];
 663   matrix[13] = temp;
 664
 665   temp = -matrix[11];
 666   matrix[11] = matrix[14];
 667   matrix[14] = temp;
 668
 669   /*
 670   temp = matrix[1];
 671   matrix[1] = matrix[4];
 672   matrix[4] = temp;
 673
 674   temp = matrix[2];
 675   matrix[2] = matrix[8];
 676   matrix[8] = temp;
 677
 678   temp = matrix[6];
 679   matrix[6] = matrix[9];
 680   matrix[9] = temp;
 681
 682   matrix[3] = -matrix[3];
 683   matrix[7] = -matrix[7];
 684   matrix[11] = -matrix[11];
 685   */
 686 }
 687
 688 float m3_det( m3x3_t mat )
 689 {
 690   float det;
 691
 692   det = mat[0] * ( mat[4]*mat[8] - mat[7]*mat[5] )
 693     - mat[1] * ( mat[3]*mat[8] - mat[6]*mat[5] )
 694     + mat[2] * ( mat[3]*mat[7] - mat[6]*mat[4] );
 695
 696   return( det );
 697 }
 698
 699 /*
 700 void m3_inverse( m3x3_t mr, m3x3_t ma )
 701 {
 702   float det = m3_det( ma );
 703
 704   if ( fabs( det ) < 0.0005 )
 705   {
 706     m3_identity( ma );
 707     return;
 708   }
 709
 710   mr[0] =    ma[4]*ma[8] - ma[5]*ma[7]   / det;
 711   mr[1] = -( ma[1]*ma[8] - ma[7]*ma[2] ) / det;
 712   mr[2] =    ma[1]*ma[5] - ma[4]*ma[2]   / det;
 713
 714   mr[3] = -( ma[3]*ma[8] - ma[5]*ma[6] ) / det;
 715   mr[4] =    ma[0]*ma[8] - ma[6]*ma[2]   / det;
 716   mr[5] = -( ma[0]*ma[5] - ma[3]*ma[2] ) / det;
 717
 718   mr[6] =    ma[3]*ma[7] - ma[6]*ma[4]   / det;
 719   mr[7] = -( ma[0]*ma[7] - ma[6]*ma[1] ) / det;
 720   mr[8] =    ma[0]*ma[4] - ma[1]*ma[3]   / det;
 721 }
 722 */
 723
 724 void m4_submat( m4x4_t mr, m3x3_t mb, int i, int j )
 725 {
 726   int ti, tj, idst, jdst;
 727
 728         idst = 0;
 729   for ( ti = 0; ti < 4; ti++ )
 730   {
 731     if ( ti < i )
 732       idst = ti;
 733     else
 734       if ( ti > i )
 735         idst = ti-1;
 736
 737       for ( tj = 0; tj < 4; tj++ )
 738       {
 739         if ( tj < j )
 740           jdst = tj;
 741         else
 742           if ( tj > j )
 743             jdst = tj-1;
 744
 745           if ( ti != i && tj != j )
 746             mb[idst*3 + jdst] = mr[ti*4 + tj ];
 747       }
 748   }
 749 }
 750
 751 float m4_det( m4x4_t mr )
 752 {
 753   float  det, result = 0, i = 1;
 754   m3x3_t msub3;
 755   int     n;
 756
 757   for ( n = 0; n < 4; n++, i *= -1 )
 758   {
 759     m4_submat( mr, msub3, 0, n );
 760
 761     det     = m3_det( msub3 );
 762     result += mr[n] * det * i;
 763   }
 764
 765   return result;
 766 }
 767
 768 int m4x4_invert(m4x4_t matrix)
 769 {
 770   float  mdet = m4_det( matrix );
 771   m3x3_t mtemp;
 772   int     i, j, sign;
 773   m4x4_t m4x4_temp;
 774
 775   if ( fabs( mdet ) < 0.0000000001 )    //% 0.0005
 776     return 1;
 777
 778   memcpy(m4x4_temp, matrix, sizeof(m4x4_t));
 779
 780   for ( i = 0; i < 4; i++ )
 781     for ( j = 0; j < 4; j++ )
 782     {
 783       sign = 1 - ( (i +j) % 2 ) * 2;
 784
 785       m4_submat( m4x4_temp, mtemp, i, j );
 786
 787       matrix[i+j*4] = ( m3_det( mtemp ) * sign ) / mdet;
 788     }
 789
 790   return 0;
 791 }