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 }
  89
  90 ID_INLINE mat3_t::mat3_t( idVec3 const &x, idVec3 const &y, idVec3 const &z ) {
  91         mat[ 0 ].x = x.x; mat[ 0 ].y = x.y; mat[ 0 ].z = x.z;
  92         mat[ 1 ].x = y.x; mat[ 1 ].y = y.y; mat[ 1 ].z = y.z;
  93         mat[ 2 ].x = z.x; mat[ 2 ].y = z.y; mat[ 2 ].z = z.z;
  94 }
  95
  96 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 ) {
  97         mat[ 0 ].x = xx; mat[ 0 ].y = xy; mat[ 0 ].z = xz;
  98         mat[ 1 ].x = yx; mat[ 1 ].y = yy; mat[ 1 ].z = yz;
  99         mat[ 2 ].x = zx; mat[ 2 ].y = zy; mat[ 2 ].z = zz;
 100 }
 101
 102 ID_INLINE idVec3 mat3_t::operator[]( int index ) const {
 103         assert( ( index >= 0 ) && ( index < 3 ) );
 104         return mat[ index ];
 105 }
 106
 107 ID_INLINE idVec3& mat3_t::operator[]( int index ) {
 108         assert( ( index >= 0 ) && ( index < 3 ) );
 109         return mat[ index ];
 110 }
 111
 112 ID_INLINE idVec3 mat3_t::operator*( const idVec3 &vec ) const {
 113         return idVec3(
 114                 mat[ 0 ].x * vec.x + mat[ 1 ].x * vec.y + mat[ 2 ].x * vec.z,
 115                 mat[ 0 ].y * vec.x + mat[ 1 ].y * vec.y + mat[ 2 ].y * vec.z,
 116                 mat[ 0 ].z * vec.x + mat[ 1 ].z * vec.y + mat[ 2 ].z * vec.z );
 117 }
 118
 119 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator*( const mat3_t &a ) const {
 120         return mat3_t(
 121                 mat[0].x * a[0].x + mat[0].y * a[1].x + mat[0].z * a[2].x,
 122                 mat[0].x * a[0].y + mat[0].y * a[1].y + mat[0].z * a[2].y,
 123                 mat[0].x * a[0].z + mat[0].y * a[1].z + mat[0].z * a[2].z,
 124                 mat[1].x * a[0].x + mat[1].y * a[1].x + mat[1].z * a[2].x,
 125                 mat[1].x * a[0].y + mat[1].y * a[1].y + mat[1].z * a[2].y,
 126                 mat[1].x * a[0].z + mat[1].y * a[1].z + mat[1].z * a[2].z,
 127                 mat[2].x * a[0].x + mat[2].y * a[1].x + mat[2].z * a[2].x,
 128                 mat[2].x * a[0].y + mat[2].y * a[1].y + mat[2].z * a[2].y,
 129                 mat[2].x * a[0].z + mat[2].y * a[1].z + mat[2].z * a[2].z );
 130 }
 131
 132 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator*( float a ) const {
 133         return mat3_t(
 134                 mat[0].x * a, mat[0].y * a, mat[0].z * a,
 135                 mat[1].x * a, mat[1].y * a, mat[1].z * a,
 136                 mat[2].x * a, mat[2].y * a, mat[2].z * a );
 137 }
 138
 139 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator+( mat3_t const &a ) const {
 140         return mat3_t(
 141                 mat[0].x + a[0].x, mat[0].y + a[0].y, mat[0].z + a[0].z,
 142                 mat[1].x + a[1].x, mat[1].y + a[1].y, mat[1].z + a[1].z,
 143                 mat[2].x + a[2].x, mat[2].y + a[2].y, mat[2].z + a[2].z );
 144 }
 145
 146 ID_INLINE mat3_t mat3_t::operator-( mat3_t const &a ) const {
 147         return mat3_t(
 148                 mat[0].x - a[0].x, mat[0].y - a[0].y, mat[0].z - a[0].z,
 149                 mat[1].x - a[1].x, mat[1].y - a[1].y, mat[1].z - a[1].z,
 150                 mat[2].x - a[2].x, mat[2].y - a[2].y, mat[2].z - a[2].z );
 151 }
 152
 153 ID_INLINE idVec3 operator*( const idVec3 &vec, const mat3_t &mat ) {
 154         return idVec3(
 155                 mat[ 0 ].x * vec.x + mat[ 1 ].x * vec.y + mat[ 2 ].x * vec.z,
 156                 mat[ 0 ].y * vec.x + mat[ 1 ].y * vec.y + mat[ 2 ].y * vec.z,
 157                 mat[ 0 ].z * vec.x + mat[ 1 ].z * vec.y + mat[ 2 ].z * vec.z );
 158 }
 159
 160 ID_INLINE mat3_t operator*( float a, mat3_t const &b ) {
 161         return mat3_t(
 162                 b[0].x * a, b[0].y * a, b[0].z * a,
 163                 b[1].x * a, b[1].y * a, b[1].z * a,
 164                 b[2].x * a, b[2].y * a, b[2].z * a );
 165 }
 166
 167 ID_INLINE mat3_t &mat3_t::operator*=( float a ) {
 168         mat[0].x *= a; mat[0].y *= a; mat[0].z *= a;
 169         mat[1].x *= a; mat[1].y *= a; mat[1].z *= a;
 170         mat[2].x *= a; mat[2].y *= a; mat[2].z *= a;
 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 mat3_t &mat3_t::operator-=( mat3_t const &a ) {
 184         mat[0].x -= a[0].x; mat[0].y -= a[0].y; mat[0].z -= a[0].z;
 185         mat[1].x -= a[1].x; mat[1].y -= a[1].y; mat[1].z -= a[1].z;
 186         mat[2].x -= a[2].x; mat[2].y -= a[2].y; mat[2].z -= a[2].z;
 187
 188     return *this;
 189 }
 190
 191 ID_INLINE void mat3_t::OrthoNormalize( void ) {
 192         mat[ 0 ].Normalize();
 193         mat[ 2 ].Cross( mat[ 0 ], mat[ 1 ] );
 194         mat[ 2 ].Normalize();
 195         mat[ 1 ].Cross( mat[ 2 ], mat[ 0 ] );
 196         mat[ 1 ].Normalize();
 197 }
 198
 199 ID_INLINE void mat3_t::Identity( void ) {
 200         mat[ 0 ].x = 1.f; mat[ 0 ].y = 0.f; mat[ 0 ].z = 0.f;
 201         mat[ 1 ].x = 0.f; mat[ 1 ].y = 1.f; mat[ 1 ].z = 0.f;
 202         mat[ 2 ].x = 0.f; mat[ 2 ].y = 0.f; mat[ 2 ].z = 1.f;
 203 }
 204
 205 ID_INLINE void InverseMultiply( const mat3_t &inv, const mat3_t &b, mat3_t &dst ) {
 206         dst[0].x = inv[0].x * b[0].x + inv[1].x * b[1].x + inv[2].x * b[2].x;
 207         dst[0].y = inv[0].x * b[0].y + inv[1].x * b[1].y + inv[2].x * b[2].y;
 208         dst[0].z = inv[0].x * b[0].z + inv[1].x * b[1].z + inv[2].x * b[2].z;
 209         dst[1].x = inv[0].y * b[0].x + inv[1].y * b[1].x + inv[2].y * b[2].x;
 210         dst[1].y = inv[0].y * b[0].y + inv[1].y * b[1].y + inv[2].y * b[2].y;
 211         dst[1].z = inv[0].y * b[0].z + inv[1].y * b[1].z + inv[2].y * b[2].z;
 212         dst[2].x = inv[0].z * b[0].x + inv[1].z * b[1].x + inv[2].z * b[2].x;
 213         dst[2].y = inv[0].z * b[0].y + inv[1].z * b[1].y + inv[2].z * b[2].y;
 214         dst[2].z = inv[0].z * b[0].z + inv[1].z * b[1].z + inv[2].z * b[2].z;
 215 }
 216
 217 ID_INLINE mat3_t SkewSymmetric( idVec3 const &src ) {
 218         return mat3_t( 0.0f, -src.z,  src.y, src.z,   0.0f, -src.x, -src.y,  src.x,   0.0f );
 219 }
 220
 221 extern mat3_t mat3_default;
 222
 223 #endif /* !__MATH_MATRIX_H__ */