]> git.tdb.fi Git - libs/gl.git/blobdiff - source/matrix.cpp
Drop Id tags and copyright notices from files
[libs/gl.git] / source / matrix.cpp
index 7841218011935f115c4a7dfbeb7e340ea6ae1a5c..f5089285d63295458698e1c392511348fc34a696 100644 (file)
-/* $Id$
-
-This file is part of libmspgl
-Copyright © 2007  Mikko Rasa, Mikkosoft Productions
-Distributed under the LGPL
-*/
-
+#include <algorithm>
+#include <cmath>
+#include <msp/core/except.h>
 #include "matrix.h"
 
+using namespace std;
+
 namespace Msp {
 namespace GL {
 
+Matrix::Matrix():
+       flags(IDENTITY)
+{
+       for(unsigned i=0; i<16; ++i)
+               matrix[i] = (i%5 ? 0 : 1);
+}
+
+Matrix::Matrix(const float *m):
+       flags(IDENTITY)
+{
+       copy(m, m+16, matrix);
+       check_flags();
+}
+
+Matrix::Matrix(const double *m):
+       flags(IDENTITY)
+{
+       copy(m, m+16, matrix);
+       check_flags();
+}
+
+void Matrix::check_flags()
+{
+       const double *m = matrix;
+       if(m[12]!=0 || m[13]!=0 || m[14]!=0)
+               flags |= TRANSLATE;
+       if(m[0]!=1)
+       {
+               flags |= SCALE;
+               if(m[5]!=m[0] || m[10]!=m[0])
+                       flags |= ARBITARY;
+       }
+       if(m[1]!=0 || m[2]!=0 || m[4]!=0 || m[6]!=0 || m[8]!=0 || m[9]!=0)
+       {
+               flags |= ROTATE;
+               double x_dot_y = m[0]*m[1]+m[4]*m[5]+m[8]*m[9];
+               double x_dot_z = m[0]*m[2]+m[4]*m[6]+m[8]*m[10];
+               double y_dot_z = m[1]*m[2]+m[5]*m[6]+m[9]*m[10];
+               if(x_dot_y!=0 || x_dot_z!=0 || y_dot_z!=0)
+                       flags |= ARBITARY;
+       }
+       if(m[3]!=0 || m[7]!=0 || m[11]!=0 || m[15]!=1)
+               flags |= ARBITARY;
+}
+
+void Matrix::multiply(const Matrix &other)
+{
+       *this = *this*other;
+}
+
+void Matrix::translate(double x, double y, double z)
+{
+       multiply(translation(x, y, z));
+}
+
+void Matrix::rotate(double a, double x, double y, double z)
+{
+       multiply(rotation(a, x, y, z));
+}
+
+void Matrix::rotate_deg(double a, double x, double y, double z)
+{
+       multiply(rotation_deg(a, x, y, z));
+}
+
+void Matrix::scale(double s)
+{
+       multiply(scaling(s));
+}
+
+void Matrix::scale(double x, double y, double z)
+{
+       multiply(scaling(x, y, z));
+}
+
+Matrix Matrix::operator*(const Matrix &other) const
+{
+       if(flags==IDENTITY)
+               return other;
+       else if(other.flags==IDENTITY)
+               return *this;
+       else if(flags==TRANSLATE && !(other.flags&ARBITARY))
+       {
+               Matrix result = other;
+               result.matrix[12] += matrix[12];
+               result.matrix[13] += matrix[13];
+               result.matrix[14] += matrix[14];
+               result.flags |= flags;
+               return result;
+       }
+       else if(!(flags&ARBITARY) && other.flags==TRANSLATE)
+       {
+               Matrix result = *this;
+               const double *m = other.matrix;
+               result.matrix[12] += matrix[0]*m[12]+matrix[4]*m[13]+matrix[8]*m[14];
+               result.matrix[13] += matrix[1]*m[12]+matrix[5]*m[13]+matrix[9]*m[14];
+               result.matrix[14] += matrix[2]*m[12]+matrix[6]*m[13]+matrix[10]*m[14];
+               result.flags |= other.flags;
+               return result;
+       }
+       else
+       {
+               Matrix result;
+               fill(result.matrix, result.matrix+16, 0.0);
+               for(unsigned i=0; i<4; ++i)
+                       for(unsigned j=0; j<4; ++j)
+                               for(unsigned k=0; k<4; ++k)
+                                       result.matrix[i+j*4] += matrix[i+k*4]*other.matrix[k+j*4];
+               result.flags = flags|other.flags;
+               return result;
+       }
+}
+
+Matrix &Matrix::operator*=(const Matrix &other)
+{
+       multiply(other);
+       return *this;
+}
+
+Vector4 Matrix::operator*(const Vector4 &vec) const
+{
+       if(flags==IDENTITY)
+               return vec;
+       else if(flags==TRANSLATE)
+               return Vector4(vec.x+vec.w*matrix[12], vec.y+vec.w*matrix[13], vec.z+vec.w*matrix[14], vec.w);
+       else if(flags==SCALE)
+               return Vector4(vec.x*matrix[0], vec.y*matrix[5], vec.z*matrix[10], vec.w);
+       else
+       {
+               Vector4 result;
+               result.x = vec.x*matrix[0]+vec.y*matrix[4]+vec.z*matrix[8]+vec.w*matrix[12];
+               result.y = vec.x*matrix[1]+vec.y*matrix[5]+vec.z*matrix[9]+vec.w*matrix[13];
+               result.z = vec.x*matrix[2]+vec.y*matrix[6]+vec.z*matrix[10]+vec.w*matrix[14];
+               result.w = vec.x*matrix[3]+vec.y*matrix[7]+vec.z*matrix[11]+vec.w*matrix[15];
+               return result;
+       }
+}
+
+double Matrix::operator[](unsigned i) const
+{
+       if(i>=16)
+               throw InvalidParameterValue("Matrix element index out of range");
+       return matrix[i];
+}
+
+Matrix Matrix::translation(double x, double y, double z)
+{
+       Matrix result;
+       result.matrix[12] = x;
+       result.matrix[13] = y;
+       result.matrix[14] = z;
+       result.flags |= TRANSLATE;
+       return result;
+}
+
+Matrix Matrix::rotation(double a, double x, double y, double z)
+{
+       double l = sqrt(x*x+y*y+z*z);
+       x /= l;
+       y /= l;
+       z /= l;
+       double c = cos(a);
+       double s = sin(a);
+
+       // http://en.wikipedia.org/wiki/Rotation_matrix#Rotation_matrix_given_an_axis_and_an_angle
+       Matrix result;
+       result.matrix[0] = c+x*x*(1-c);
+       result.matrix[1] = y*x*(1-c)+z*s;
+       result.matrix[2] = z*x*(1-c)-y*s;
+       result.matrix[4] = x*y*(1-c)-z*s;
+       result.matrix[5] = c+y*y*(1-c);
+       result.matrix[6] = z*y*(1-c)+x*s;
+       result.matrix[8] = x*z*(1-c)+y*s;
+       result.matrix[9] = y*z*(1-c)-x*s;
+       result.matrix[10] = c+z*z*(1-c);
+       result.flags |= ROTATE;
+       return result;
+}
+
+Matrix Matrix::rotation_deg(double a, double x, double y, double z)
+{
+       return rotation(a*M_PI/180, x, y, z);
+}
+
+Matrix Matrix::scaling(double s)
+{
+       Matrix result;
+       result.matrix[0] = s;
+       result.matrix[5] = s;
+       result.matrix[10] = s;
+       result.flags |= SCALE;
+       return result;
+}
+
+Matrix Matrix::scaling(double x, double y, double z)
+{
+       Matrix result;
+       result.matrix[0] = x;
+       result.matrix[5] = y;
+       result.matrix[10] = z;
+       result.flags |= SCALE|ARBITARY;
+       return result;
+}
+
+Matrix Matrix::ortho(double l, double r, double b, double t, double n, double f)
+{
+       if(l==r || b==t || n==f)
+               throw InvalidParameterValue("Orthogonal projection can't have zero dimension");
+
+       Matrix result;
+       result.matrix[0] = 2/(r-l);
+       result.matrix[5] = 2/(t-b);
+       result.matrix[10] = -2/(f-n);
+       result.matrix[12] = -(r+l)/(r-l);
+       result.matrix[13] = -(t+b)/(t-b);
+       result.matrix[14] = -(f+n)/(f-n);
+       result.flags = TRANSLATE|SCALE|ARBITARY;
+       return result;
+}
+
+Matrix Matrix::ortho_centered(double w, double h)
+{
+       return ortho(-w/2, w/2, -h/2, h/2, -1, 1);
+}
+
+Matrix Matrix::ortho_bottomleft(double w, double h)
+{
+       return ortho(0, w, 0, h, -1, 1);
+}
+
+Matrix Matrix::ortho_topleft(double w, double h)
+{
+       return ortho(0, w, h, 0, -1, 1);
+}
+
+Matrix Matrix::frustum(double l, double r, double b, double t, double n, double f)
+{
+       if(l==r || b==t || n<=0 || f<=n)
+               throw InvalidParameterValue("Invalid frustum parameters");
+
+       Matrix result;
+       result.matrix[0] = 2*n/(r-l);
+       result.matrix[5] = 2*n/(t-b);
+       result.matrix[8] = (r+l)/(r-l);
+       result.matrix[9] = (t+b)/(t-b);
+       result.matrix[10] = -(f+n)/(f-n);
+       result.matrix[11] = -1;
+       result.matrix[14] = -2*f*n/(f-n);
+       result.matrix[15] = 0;
+       result.flags = ARBITARY;
+       return result;
+}
+
+Matrix Matrix::frustum_centered(double w, double h, double n, double f)
+{
+       return frustum(-w/2, w/2, -h/2, h/2, n, f);
+}
+
+Matrix Matrix::perspective(double h, double a, double n, double f)
+{
+       double hh = tan(h/2)*n;
+       return frustum(-hh*a, hh*a, -hh, hh, n, f);
+}
+
+
+GLenum MatrixStack::current_mode = GL_MODELVIEW;
+
+MatrixStack::MatrixStack(GLenum m):
+       mode(m)
+{
+       matrices.push_back(Matrix());
+}
+
+MatrixStack::MatrixStack():
+       mode(0)
+{
+       matrices.push_back(Matrix());
+}
+
+const Matrix &MatrixStack::top() const
+{
+       return matrices.back();
+}
+
+void MatrixStack::load(const Matrix &m)
+{
+       matrices.back() = m;
+       update();
+}
+
+void MatrixStack::multiply(const Matrix &m)
+{
+       matrices.back() *= m;
+       update();
+}
+
+void MatrixStack::push()
+{
+       matrices.push_back(top());
+}
+
+void MatrixStack::pop()
+{
+       if(matrices.size()==1)
+               throw InvalidState("Can't pop the last matrix");
+
+       matrices.pop_back();
+       update();
+}
+
+void MatrixStack::update()
+{
+       if(!mode)
+               return;
+
+       if(mode!=current_mode)
+       {
+               glMatrixMode(mode);
+               current_mode = mode;
+       }
+
+       glLoadMatrixd(matrices.back().data());
+}
+
+MatrixStack &MatrixStack::operator=(const Matrix &m)
+{
+       load(m);
+       return *this;
+}
+
+MatrixStack &MatrixStack::operator*=(const Matrix &m)
+{
+       multiply(m);
+       return *this;
+}
+
+MatrixStack &MatrixStack::modelview()
+{
+       static MatrixStack ms(GL_MODELVIEW);
+       return ms;
+}
+
+MatrixStack &MatrixStack::projection()
+{
+       static MatrixStack ms(GL_PROJECTION);
+       return ms;
+}
+
+
+// Deprecated stuff
+
+MatrixStack *active_stack = &MatrixStack::modelview();
+
 void matrix_mode(MatrixMode m)
 {
-       glMatrixMode(m);
+       if(m==MODELVIEW)
+               active_stack = &MatrixStack::modelview();
+       else if(m==PROJECTION)
+               active_stack = &MatrixStack::projection();
+       else
+               throw InvalidParameterValue("Texture matrices are not supported");
 }
 
 void load_identity()
 {
-       glLoadIdentity();
+       *active_stack = Matrix();
+}
+
+void load_matrix(const float *matrix)
+{
+       *active_stack = Matrix(matrix);
+}
+
+void load_matrix(const double *matrix)
+{
+       *active_stack = Matrix(matrix);
 }
 
 void mult_matrix(const float *matrix)
 {
-       glMultMatrixf(matrix);
+       *active_stack *= Matrix(matrix);
 }
 
 void mult_matrix(const double *matrix)
 {
-       glMultMatrixd(matrix);
+       *active_stack *= Matrix(matrix);
 }
 
 void push_matrix()
 {
-       glPushMatrix();
+       active_stack->push();
 }
 
 void pop_matrix()
 {
-       glPopMatrix();
+       active_stack->pop();
 }
 
 void translate(float x, float y, float z)
 {
-       glTranslatef(x, y, z);
+       *active_stack *= Matrix::translation(x, y, z);
 }
 
 void rotate(float a, float x, float y, float z)
 {
-       glRotatef(a, x, y, z);
+       *active_stack *= Matrix::rotation_deg(a, x, y, z);
 }
 
 void scale(float x, float y, float z)
 {
-       glScalef(x, y, z);
+       *active_stack *= Matrix::scaling(x, y, z);
 }
 
 void scale_uniform(float s)
 {
-       scale(s, s, s);
+       *active_stack *= Matrix::scaling(s);
 }
 
 } // namespace GL