source/camera.cpp

   1 /* $Id$
   2
   3 This file is part of libmspgl
   4 Copyright © 2010  Mikko Rasa, Mikkosoft Productions
   5 Distributed under the LGPL
   6 */
   7
   8 #include <cmath>
   9 #include "camera.h"
  10 #include "matrix.h"
  11
  12 namespace Msp {
  13 namespace GL {
  14
  15 Camera::Camera():
  16         fov(M_PI/4),
  17         aspect(4.0/3.0),
  18         clip_near(0.1),
  19         clip_far(10),
  20         position(0, 0, 0),
  21         look_dir(0, 0, -1),
  22         up_dir(0, 1, 0)
  23 { }
  24
  25 void Camera::set_field_of_view(float f)
  26 {
  27         fov = f;
  28 }
  29
  30 void Camera::set_aspect(float a)
  31 {
  32         aspect = a;
  33 }
  34
  35 void Camera::set_depth_clip(float n, float f)
  36 {
  37         clip_near = n;
  38         clip_far = f;
  39 }
  40
  41 void Camera::set_position(const Vector3 &p)
  42 {
  43         position = p;
  44         compute_matrix();
  45 }
  46
  47 void Camera::set_up_direction(const Vector3 &u)
  48 {
  49         float len = sqrt(u.x*u.x+u.y*u.y+u.z*u.z);
  50
  51         up_dir.x = u.x/len;
  52         up_dir.y = u.y/len;
  53         up_dir.z = u.z/len;
  54
  55         compute_matrix();
  56 }
  57
  58 void Camera::set_look_direction(const Vector3 &l)
  59 {
  60         float len = sqrt(l.x*l.x+l.y*l.y+l.z*l.z);
  61
  62         look_dir.x = l.x/len;
  63         look_dir.y = l.y/len;
  64         look_dir.z = l.z/len;
  65
  66         compute_matrix();
  67 }
  68
  69 void Camera::look_at(const Vector3 &p)
  70 {
  71         set_look_direction(Vector3(p.x-position.x, p.y-position.y, p.z-position.z));
  72 }
  73
  74 Vector3 Camera::project(const Vector4 &p) const
  75 {
  76         float frustum_h = tan(fov/2);
  77         float frustum_w = frustum_h*aspect;
  78         float z_range = clip_far-clip_near;
  79
  80         float eye_x = matrix[0]*p.x+matrix[4]*p.y+matrix[8]*p.z+matrix[12]*p.w;
  81         float eye_y = matrix[1]*p.x+matrix[5]*p.y+matrix[9]*p.z+matrix[13]*p.w;
  82         float eye_z = matrix[2]*p.x+matrix[6]*p.y+matrix[10]*p.z+matrix[14]*p.w;
  83
  84         return Vector3(eye_x/frustum_w/-eye_z, eye_y/frustum_h/-eye_z,
  85                 (clip_far+clip_near)/z_range+2*clip_far*clip_near/(eye_z*z_range));
  86 }
  87
  88 Vector4 Camera::unproject(const Vector4 &p) const
  89 {
  90         float frustum_h = tan(fov/2);
  91         float frustum_w = frustum_h*aspect;
  92         float z_range = clip_far-clip_near;
  93
  94         float z = (2*clip_far*clip_near)/(p.z*z_range-(clip_far+clip_near))-matrix[14]*p.w;
  95         float x = p.x*-z*frustum_w-matrix[12]*p.w;
  96         float y = p.y*-z*frustum_h-matrix[13]*p.w;
  97
  98         return Vector4(matrix[0]*x+matrix[1]*y+matrix[2]*z,
  99                 matrix[4]*x+matrix[5]*y+matrix[6]*z,
 100                 matrix[8]*x+matrix[9]*y+matrix[10]*z,
 101                 p.w);
 102 }
 103
 104 void Camera::apply() const
 105 {
 106         MatrixStack::projection() = Matrix::perspective(fov, aspect, clip_near, clip_far);
 107         MatrixStack::modelview() = matrix;
 108 }
 109
 110 void Camera::compute_matrix()
 111 {
 112         float x = look_dir.y*up_dir.z-look_dir.z*up_dir.y;
 113         float y = look_dir.z*up_dir.x-look_dir.x*up_dir.z;
 114         float z = look_dir.x*up_dir.y-look_dir.y*up_dir.x;
 115         float len = sqrt(x*x+y*y+z*z);
 116         double mdata[16];
 117
 118         mdata[0] = x/len;
 119         mdata[4] = y/len;
 120         mdata[8] = z/len;
 121
 122         mdata[1] = mdata[4]*look_dir.z-mdata[8]*look_dir.y;
 123         mdata[5] = mdata[8]*look_dir.x-mdata[0]*look_dir.z;
 124         mdata[9] = mdata[0]*look_dir.y-mdata[4]*look_dir.x;
 125
 126         mdata[2] = -look_dir.x;
 127         mdata[6] = -look_dir.y;
 128         mdata[10] = -look_dir.z;
 129
 130         mdata[12] = -position.x*mdata[0]-position.y*mdata[4]-position.z*mdata[8];
 131         mdata[13] = -position.x*mdata[1]-position.y*mdata[5]-position.z*mdata[9];
 132         mdata[14] = -position.x*mdata[2]-position.y*mdata[6]-position.z*mdata[10];
 133
 134         mdata[3] = 0;
 135         mdata[7] = 0;
 136         mdata[11] = 0;
 137         mdata[15] = 1;
 138
 139         matrix = mdata;
 140 }
 141
 142 } // namespace GL
 143 } // namespace Msp