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 class quat_t;
  29 class angles_t;
  30
  31 class mat3_t {
  32 public:
  33 idVec3 mat[ 3 ];
  34
  35 mat3_t();
  36 mat3_t( float src[ 3 ][ 3 ] );
  37 mat3_t( idVec3 const &x, idVec3 const &y, idVec3 const &z );
  38 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 );
  39
  40 friend void     toMatrix( quat_t const &src, mat3_t &dst );
  41 friend void     toMatrix( angles_t const &src, mat3_t &dst );
  42 friend void     toMatrix( idVec3 const &src, mat3_t &dst );
  43
  44 idVec3 operator[]( int index ) const;
  45 idVec3          &operator[]( int index );
  46
  47 idVec3 operator*( const idVec3 &vec ) const;
  48 mat3_t operator*( const mat3_t &a ) const;
  49 mat3_t operator*( float a ) const;
  50 mat3_t operator+( mat3_t const &a ) const;
  51 mat3_t operator-( mat3_t const &a ) const;
  52
  53 friend idVec3 operator*( const idVec3 &vec, const mat3_t &mat );
  54 friend mat3_t operator*( float a, mat3_t const &b );
  55
  56 mat3_t          &operator*=( float a );
  57 mat3_t          &operator+=( mat3_t const &a );
  58 mat3_t          &operator-=( mat3_t const &a );
  59
  60 void            Clear( void );
  61
  62 void            ProjectVector( const idVec3 &src, idVec3 &dst ) const;
  63 void            UnprojectVector( const idVec3 &src, idVec3 &dst ) const;
  64
  65 void            OrthoNormalize( void );
  66 void            Transpose( mat3_t &matrix );
  67 void            Transpose( void );
  68 mat3_t          Inverse( void ) const;
  69 void            Identity( void );
  70
  71 friend void     InverseMultiply( const mat3_t &inv, const mat3_t &b, mat3_t &dst );
  72 friend mat3_t   SkewSymmetric( idVec3 const &src );
  73 };
  74
  75 ID_INLINE mat3_t::mat3_t() {
  76 }
  77
  78 ID_INLINE mat3_t::mat3_t(float src[3][3]) {
  79     memcpy(mat, src, sizeof(float) * 3 * 3);
  80 }
  81
  82 ID_INLINE mat3_t::mat3_t( idVec3 const &x, idVec3 const &y, idVec3 const &z ) {
  83         mat[ 0 ].x = x.x; mat[ 0 ].y = x.y; mat[ 0 ].z = x.z;
  84         mat[ 1 ].x = y.x; mat[ 1 ].y = y.y; mat[ 1 ].z = y.z;
  85         mat[ 2 ].x = z.x; mat[ 2 ].y = z.y; mat[ 2 ].z = z.z;
  86 }
  87
  88 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 ) {
  89         mat[ 0 ].x = xx; mat[ 0 ].y = xy; mat[ 0 ].z = xz;
  90         mat[ 1 ].x = yx; mat[ 1 ].y = yy; mat[ 1 ].z = yz;
  91         mat[ 2 ].x = zx; mat[ 2 ].y = zy; mat[ 2 ].z = zz;
  92 }
  93
  94 ID_INLINE idVec3 mat3_t::operator[]( int index ) const {
  95         assert( ( index >= 0 ) && ( index < 3 ) );
  96         return mat[ index ];
  97 }
  98
  99 ID_INLINE idVec3& mat3_t::operator[]( int index ) {
 100         assert( ( index >= 0 ) && ( index < 3 ) );
 101         return mat[ index ];
 102 }
 103
 104 ID_INLINE idVec3 mat3_t::operator*( const idVec3 &vec ) const {
 105         return idVec3(
 106                            mat[ 0 ].x * vec.x + mat[ 1 ].x * vec.y + mat[ 2 ].x * vec.z,
 107                            mat[ 0 ].y * vec.x + mat[ 1 ].y * vec.y + mat[ 2 ].y * vec.z,
 108                            mat[ 0 ].z * vec.x + mat[ 1 ].z * vec.y + mat[ 2 ].z * vec.z );
 109 }
 110
 111 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator*( const mat3_t &a ) const {
 112         return mat3_t(
 113                            mat[0].x * a[0].x + mat[0].y * a[1].x + mat[0].z * a[2].x,
 114                            mat[0].x * a[0].y + mat[0].y * a[1].y + mat[0].z * a[2].y,
 115                            mat[0].x * a[0].z + mat[0].y * a[1].z + mat[0].z * a[2].z,
 116                            mat[1].x * a[0].x + mat[1].y * a[1].x + mat[1].z * a[2].x,
 117                            mat[1].x * a[0].y + mat[1].y * a[1].y + mat[1].z * a[2].y,
 118                            mat[1].x * a[0].z + mat[1].y * a[1].z + mat[1].z * a[2].z,
 119                            mat[2].x * a[0].x + mat[2].y * a[1].x + mat[2].z * a[2].x,
 120                            mat[2].x * a[0].y + mat[2].y * a[1].y + mat[2].z * a[2].y,
 121                            mat[2].x * a[0].z + mat[2].y * a[1].z + mat[2].z * a[2].z );
 122 }
 123
 124 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator*( float a ) const {
 125         return mat3_t(
 126                            mat[0].x * a, mat[0].y * a, mat[0].z * a,
 127                            mat[1].x * a, mat[1].y * a, mat[1].z * a,
 128                            mat[2].x * a, mat[2].y * a, mat[2].z * a );
 129 }
 130
 131 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator+( mat3_t const &a ) const {
 132         return mat3_t(
 133                            mat[0].x + a[0].x, mat[0].y + a[0].y, mat[0].z + a[0].z,
 134                            mat[1].x + a[1].x, mat[1].y + a[1].y, mat[1].z + a[1].z,
 135                            mat[2].x + a[2].x, mat[2].y + a[2].y, mat[2].z + a[2].z );
 136 }
 137
 138 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator-( mat3_t const &a ) const {
 139         return mat3_t(
 140                            mat[0].x - a[0].x, mat[0].y - a[0].y, mat[0].z - a[0].z,
 141                            mat[1].x - a[1].x, mat[1].y - a[1].y, mat[1].z - a[1].z,
 142                            mat[2].x - a[2].x, mat[2].y - a[2].y, mat[2].z - a[2].z );
 143 }
 144
 145 ID_INLINE idVec3 operator*( const idVec3 &vec, const mat3_t &mat ) {
 146         return idVec3(
 147                            mat[ 0 ].x * vec.x + mat[ 1 ].x * vec.y + mat[ 2 ].x * vec.z,
 148                            mat[ 0 ].y * vec.x + mat[ 1 ].y * vec.y + mat[ 2 ].y * vec.z,
 149                            mat[ 0 ].z * vec.x + mat[ 1 ].z * vec.y + mat[ 2 ].z * vec.z );
 150 }
 151
 152 ID_INLINE mat3_t operator*( float a, mat3_t const &b ) {
 153         return mat3_t(
 154                            b[0].x * a, b[0].y * a, b[0].z * a,
 155                            b[1].x * a, b[1].y * a, b[1].z * a,
 156                            b[2].x * a, b[2].y * a, b[2].z * a );
 157 }
 158
 159 ID_INLINE mat3_t &mat3_t::operator*=( float a ) {
 160         mat[0].x *= a; mat[0].y *= a; mat[0].z *= a;
 161         mat[1].x *= a; mat[1].y *= a; mat[1].z *= a;
 162         mat[2].x *= a; mat[2].y *= a; mat[2].z *= a;
 163
 164         return *this;
 165 }
 166
 167 ID_INLINE mat3_t &mat3_t::operator+=( mat3_t const &a ) {
 168         mat[0].x += a[0].x; mat[0].y += a[0].y; mat[0].z += a[0].z;
 169         mat[1].x += a[1].x; mat[1].y += a[1].y; mat[1].z += a[1].z;
 170         mat[2].x += a[2].x; mat[2].y += a[2].y; mat[2].z += a[2].z;
 171
 172         return *this;
 173 }
 174
 175 ID_INLINE mat3_t &mat3_t::operator-=( mat3_t const &a ) {
 176         mat[0].x -= a[0].x; mat[0].y -= a[0].y; mat[0].z -= a[0].z;
 177         mat[1].x -= a[1].x; mat[1].y -= a[1].y; mat[1].z -= a[1].z;
 178         mat[2].x -= a[2].x; mat[2].y -= a[2].y; mat[2].z -= a[2].z;
 179
 180         return *this;
 181 }
 182
 183 ID_INLINE void mat3_t::OrthoNormalize( void ) {
 184         mat[ 0 ].Normalize();
 185         mat[ 2 ].Cross( mat[ 0 ], mat[ 1 ] );
 186         mat[ 2 ].Normalize();
 187         mat[ 1 ].Cross( mat[ 2 ], mat[ 0 ] );
 188         mat[ 1 ].Normalize();
 189 }
 190
 191 ID_INLINE void mat3_t::Identity( void ) {
 192         mat[ 0 ].x = 1.f; mat[ 0 ].y = 0.f; mat[ 0 ].z = 0.f;
 193         mat[ 1 ].x = 0.f; mat[ 1 ].y = 1.f; mat[ 1 ].z = 0.f;
 194         mat[ 2 ].x = 0.f; mat[ 2 ].y = 0.f; mat[ 2 ].z = 1.f;
 195 }
 196
 197 ID_INLINE void InverseMultiply( const mat3_t &inv, const mat3_t &b, mat3_t &dst ) {
 198         dst[0].x = inv[0].x * b[0].x + inv[1].x * b[1].x + inv[2].x * b[2].x;
 199         dst[0].y = inv[0].x * b[0].y + inv[1].x * b[1].y + inv[2].x * b[2].y;
 200         dst[0].z = inv[0].x * b[0].z + inv[1].x * b[1].z + inv[2].x * b[2].z;
 201         dst[1].x = inv[0].y * b[0].x + inv[1].y * b[1].x + inv[2].y * b[2].x;
 202         dst[1].y = inv[0].y * b[0].y + inv[1].y * b[1].y + inv[2].y * b[2].y;
 203         dst[1].z = inv[0].y * b[0].z + inv[1].y * b[1].z + inv[2].y * b[2].z;
 204         dst[2].x = inv[0].z * b[0].x + inv[1].z * b[1].x + inv[2].z * b[2].x;
 205         dst[2].y = inv[0].z * b[0].y + inv[1].z * b[1].y + inv[2].z * b[2].y;
 206         dst[2].z = inv[0].z * b[0].z + inv[1].z * b[1].z + inv[2].z * b[2].z;
 207 }
 208
 209 ID_INLINE mat3_t SkewSymmetric( idVec3 const &src ) {
 210         return mat3_t( 0.0f, -src.z,  src.y, src.z,   0.0f, -src.x, -src.y,  src.x,   0.0f );
 211 }
 212
 213 extern mat3_t mat3_default;
 214
 215 #endif /* !__MATH_MATRIX_H__ */