source/matrix.cpp

   1 #include <algorithm>
   2 #include <cmath>
   3 #include <msp/geometry/affinetransformation.h>
   4 #include "error.h"
   5 #include "matrix.h"
   6
   7 using namespace std;
   8
   9 namespace Msp {
  10 namespace GL {
  11
  12 Matrix::Matrix():
  13         Base(Base::identity())
  14 { }
  15
  16 Matrix::Matrix(const float *m):
  17         Base(LinAl::SquareMatrix<float, 4>(m))
  18 { }
  19
  20 Matrix::Matrix(const double *m):
  21         Base(m)
  22 { }
  23
  24 Matrix::Matrix(const LinAl::Matrix<double, 4, 4> &other):
  25         Base(other)
  26 { }
  27
  28 void Matrix::multiply(const Matrix &other)
  29 {
  30         *this = *this*other;
  31 }
  32
  33 void Matrix::translate(const Vector3 &t)
  34 {
  35         multiply(translation(t));
  36 }
  37
  38 void Matrix::rotate(const Angle &a, const Vector3 &x)
  39 {
  40         multiply(rotation(a, x));
  41 }
  42
  43 void Matrix::scale(const Vector3 &s)
  44 {
  45         multiply(scaling(s));
  46 }
  47
  48 Matrix Matrix::operator*(const Matrix &other) const
  49 {
  50         return static_cast<const Base &>(*this)*static_cast<const Base &>(other);
  51 }
  52
  53 Matrix &Matrix::operator*=(const Matrix &other)
  54 {
  55         multiply(other);
  56         return *this;
  57 }
  58
  59 Vector4 Matrix::operator*(const Vector4 &vec) const
  60 {
  61         return static_cast<const Base &>(*this)*LinAl::Vector<double, 4>(vec);
  62 }
  63
  64 Vector3 Matrix::operator*(const Vector3 &vec) const
  65 {
  66         return Vector3((*this)*Vector4(vec, 1.0f));
  67 }
  68
  69 double Matrix::operator[](unsigned i) const
  70 {
  71         if(i>=16)
  72                 throw out_of_range("Matrix::operator[]");
  73         return operator()(i%4, i/4);
  74 }
  75
  76 Matrix Matrix::translation(const Vector3 &t)
  77 {
  78         return Geometry::AffineTransformation<double, 3>::translation(t).get_matrix();
  79 }
  80
  81 Matrix Matrix::rotation(const Angle &a, const Vector3 &x)
  82 {
  83         return Geometry::AffineTransformation<double, 3>::rotation(a, x).get_matrix();
  84 }
  85
  86 Matrix Matrix::scaling(const Vector3 &s)
  87 {
  88         return Geometry::AffineTransformation<double, 3>::scaling(s).get_matrix();
  89 }
  90
  91 Matrix Matrix::ortho(double l, double r, double b, double t, double n, double f)
  92 {
  93         if(l==r || b==t || n==f)
  94                 throw invalid_argument("Matrix::ortho");
  95
  96         Matrix result;
  97         result(0, 0) = 2/(r-l);
  98         result(1, 1) = 2/(t-b);
  99         result(2, 2) = -2/(f-n);
 100         result(0, 3) = -(r+l)/(r-l);
 101         result(1, 3) = -(t+b)/(t-b);
 102         result(2, 3) = -(f+n)/(f-n);
 103         return result;
 104 }
 105
 106 Matrix Matrix::ortho_centered(double w, double h)
 107 {
 108         return ortho(-w/2, w/2, -h/2, h/2, -1, 1);
 109 }
 110
 111 Matrix Matrix::ortho_bottomleft(double w, double h)
 112 {
 113         return ortho(0, w, 0, h, -1, 1);
 114 }
 115
 116 Matrix Matrix::ortho_topleft(double w, double h)
 117 {
 118         return ortho(0, w, h, 0, -1, 1);
 119 }
 120
 121 Matrix Matrix::frustum(double l, double r, double b, double t, double n, double f)
 122 {
 123         if(l==r || b==t || n<=0 || f<=n)
 124                 throw invalid_argument("Matrix::frustum");
 125
 126         Matrix result;
 127         result(0, 0) = 2*n/(r-l);
 128         result(1, 1) = 2*n/(t-b);
 129         result(0, 2) = (r+l)/(r-l);
 130         result(1, 2) = (t+b)/(t-b);
 131         result(2, 2) = -(f+n)/(f-n);
 132         result(3, 2) = -1;
 133         result(2, 3) = -2*f*n/(f-n);
 134         result(3 ,3) = 0;
 135         return result;
 136 }
 137
 138 Matrix Matrix::frustum_centered(double w, double h, double n, double f)
 139 {
 140         return frustum(-w/2, w/2, -h/2, h/2, n, f);
 141 }
 142
 143 Matrix Matrix::perspective(const Angle &h, double a, double n, double f)
 144 {
 145         double hh = tan(h/2.0)*n;
 146         return frustum(-hh*a, hh*a, -hh, hh, n, f);
 147 }
 148
 149
 150 GLenum MatrixStack::current_mode = GL_MODELVIEW;
 151
 152 MatrixStack::MatrixStack(GLenum m):
 153         mode(m)
 154 {
 155         matrices.reserve(mode==GL_MODELVIEW ? 32 : 4);
 156         matrices.push_back(Matrix());
 157 }
 158
 159 MatrixStack::MatrixStack():
 160         mode(0)
 161 {
 162         matrices.reserve(32);
 163         matrices.push_back(Matrix());
 164 }
 165
 166 const Matrix &MatrixStack::top() const
 167 {
 168         return matrices.back();
 169 }
 170
 171 void MatrixStack::load(const Matrix &m)
 172 {
 173         matrices.back() = m;
 174         update();
 175 }
 176
 177 void MatrixStack::multiply(const Matrix &m)
 178 {
 179         matrices.back() *= m;
 180         update();
 181 }
 182
 183 void MatrixStack::push()
 184 {
 185         matrices.push_back(top());
 186 }
 187
 188 void MatrixStack::pop()
 189 {
 190         if(matrices.size()==1)
 191                 throw stack_underflow("MatrixStack::pop()");
 192
 193         matrices.pop_back();
 194         update();
 195 }
 196
 197 void MatrixStack::update()
 198 {
 199         if(!mode)
 200                 return;
 201
 202         if(mode!=current_mode)
 203         {
 204                 glMatrixMode(mode);
 205                 current_mode = mode;
 206         }
 207
 208         glLoadMatrixd(matrices.back().data());
 209 }
 210
 211 MatrixStack &MatrixStack::operator=(const Matrix &m)
 212 {
 213         load(m);
 214         return *this;
 215 }
 216
 217 MatrixStack &MatrixStack::operator*=(const Matrix &m)
 218 {
 219         multiply(m);
 220         return *this;
 221 }
 222
 223 MatrixStack &MatrixStack::modelview()
 224 {
 225         static MatrixStack ms(GL_MODELVIEW);
 226         return ms;
 227 }
 228
 229 MatrixStack &MatrixStack::projection()
 230 {
 231         static MatrixStack ms(GL_PROJECTION);
 232         return ms;
 233 }
 234
 235 } // namespace GL
 236 } // namespace Msp