source/camera.cpp

   1 #include <cmath>
   2 #include "camera.h"
   3 #include "matrix.h"
   4
   5 namespace Msp {
   6 namespace GL {
   7
   8 Camera::Camera():
   9         fov(M_PI/4),
  10         aspect(4.0/3.0),
  11         clip_near(0.1),
  12         clip_far(10),
  13         position(0, 0, 0),
  14         look_dir(0, 0, -1),
  15         up_dir(0, 1, 0)
  16 { }
  17
  18 void Camera::set_field_of_view(float f)
  19 {
  20         fov = f;
  21 }
  22
  23 void Camera::set_aspect(float a)
  24 {
  25         aspect = a;
  26 }
  27
  28 void Camera::set_depth_clip(float n, float f)
  29 {
  30         clip_near = n;
  31         clip_far = f;
  32 }
  33
  34 void Camera::set_position(const Vector3 &p)
  35 {
  36         position = p;
  37         compute_matrix();
  38 }
  39
  40 void Camera::set_up_direction(const Vector3 &u)
  41 {
  42         up_dir = normalize(u);
  43
  44         compute_matrix();
  45 }
  46
  47 void Camera::set_look_direction(const Vector3 &l)
  48 {
  49         look_dir = normalize(l);
  50
  51         compute_matrix();
  52 }
  53
  54 void Camera::look_at(const Vector3 &p)
  55 {
  56         set_look_direction(p-position);
  57 }
  58
  59 Vector3 Camera::project(const Vector4 &p) const
  60 {
  61         float frustum_h = tan(fov/2);
  62         float frustum_w = frustum_h*aspect;
  63         float z_range = clip_far-clip_near;
  64
  65         Vector4 eye = matrix*p;
  66
  67         return Vector3(eye.x/frustum_w/-eye.z, eye.y/frustum_h/-eye.z,
  68                 (clip_far+clip_near)/z_range+2*clip_far*clip_near/(eye.z*z_range));
  69 }
  70
  71 Vector3 Camera::project(const Vector3 &p) const
  72 {
  73         return project(Vector4(p.x, p.y, p.z, 1.0));
  74 }
  75
  76 Vector4 Camera::unproject(const Vector4 &p) const
  77 {
  78         float frustum_h = tan(fov/2);
  79         float frustum_w = frustum_h*aspect;
  80         float z_range = clip_far-clip_near;
  81
  82         float z = (2*clip_far*clip_near)/(p.z*z_range-(clip_far+clip_near))-matrix[14]*p.w;
  83         float x = p.x*-z*frustum_w-matrix[12]*p.w;
  84         float y = p.y*-z*frustum_h-matrix[13]*p.w;
  85
  86         return Vector4(matrix[0]*x+matrix[1]*y+matrix[2]*z,
  87                 matrix[4]*x+matrix[5]*y+matrix[6]*z,
  88                 matrix[8]*x+matrix[9]*y+matrix[10]*z,
  89                 p.w);
  90 }
  91
  92 void Camera::apply() const
  93 {
  94         MatrixStack::projection() = Matrix::perspective(fov, aspect, clip_near, clip_far);
  95         MatrixStack::modelview() = matrix;
  96 }
  97
  98 void Camera::compute_matrix()
  99 {
 100         Vector3 right_dir = normalize(cross(look_dir, up_dir));
 101         double mdata[16];
 102
 103         mdata[0] = right_dir.x;
 104         mdata[4] = right_dir.y;
 105         mdata[8] = right_dir.z;
 106
 107         mdata[1] = right_dir.y*look_dir.z-right_dir.z*look_dir.y;
 108         mdata[5] = right_dir.z*look_dir.x-right_dir.x*look_dir.z;
 109         mdata[9] = right_dir.x*look_dir.y-right_dir.y*look_dir.x;
 110
 111         mdata[2] = -look_dir.x;
 112         mdata[6] = -look_dir.y;
 113         mdata[10] = -look_dir.z;
 114
 115         mdata[12] = -position.x*mdata[0]-position.y*mdata[4]-position.z*mdata[8];
 116         mdata[13] = -position.x*mdata[1]-position.y*mdata[5]-position.z*mdata[9];
 117         mdata[14] = -position.x*mdata[2]-position.y*mdata[6]-position.z*mdata[10];
 118
 119         mdata[3] = 0;
 120         mdata[7] = 0;
 121         mdata[11] = 0;
 122         mdata[15] = 1;
 123
 124         matrix = mdata;
 125 }
 126
 127 } // namespace GL
 128 } // namespace Msp