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source: orxonox.OLD/orxonox/branches/particleEngine/src/lib/math/vector.h @ 3959

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orxonox/branches/particleEngine: some more functionality to the vectors-class

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Line 
1/*!
2    \file vector.h
3    \brief A basic 3D math framework
4   
5    Contains classes to handle vectors, lines, rotations and planes
6*/ 
7
8#ifndef _VECTOR_H
9#define _VECTOR_H
10
11#include <math.h>
12#include "compiler.h"
13//! PI the circle-constant
14#define PI 3.14159265359f
15
16//! 3D Vector
17/**
18        Class to handle 3D Vectors
19*/
20class Vector {
21
22  public:
23 
24  float x; //!< The x Coordinate of the Vector.
25  float y; //!< The y Coordinate of the Vector.
26  float z; //!< The z Coordinate of the Vector.
27
28  Vector (float x, float y, float z) : x(x), y(y), z(z) {}  //!< assignment constructor
29  Vector () : x(0), y(0), z(0) {}
30  ~Vector () {}
31
32  inline Vector operator+ (const Vector& v) const { return Vector(x + v.x, y + v.y, z + v.z); }
33  inline const Vector operator+= (const Vector& v) {this->x += v.x; this->y += v.y; this->z += v.z; return *this;}
34  inline Vector operator- (const Vector& v) const { return Vector(x - v.x, y - v.y, z - v.z); }
35  inline const Vector operator-= (const Vector& v) {this->x -= v.x; this->y -= v.y; this->z -= v.z; return *this;}
36  inline float operator* (const Vector& v) const { return x * v.x + y * v.y + z * v.z; }
37  inline const Vector operator*= (const Vector& v) {this->x *= v.x; this->y *= v.y; this->z *= v.z; return *this;}
38  inline Vector operator* (float f) const { return Vector(x * f, y * f, z * f); }
39  inline const Vector operator*= (float f) {this->x *= f; this->y *= f; this->z *= f; return *this;}
40  Vector operator/ (float f) const;
41  inline const Vector operator/= (float f) {this->x /= f; this->y /= f; this->z /= f; return *this;}
42  float dot (const Vector& v) const;
43  inline Vector cross (const Vector& v) const { return Vector(y * v.z - z * v.y, z * v.x - x * v.z, x * v.y - y * v.x ); }
44  void scale(const Vector& v);
45  inline float len() const { return sqrt (x*x+y*y+z*z); }
46  inline void normalize() { 
47                      float l = len(); 
48                      if( unlikely(l == 0.0)) 
49                        { 
50                          // Prevent divide by zero
51                          return;
52                        }
53                      x = x / l;
54                      y = y / l;
55                      z = z / l; 
56                    }
57  const Vector getNormalized();
58  Vector abs();
59
60  void debug() const;
61};
62
63float angleDeg (const Vector& v1, const Vector& v2);
64float angleRad (const Vector& v1, const Vector& v2);
65
66//! Quaternion
67/**
68        Class to handle 3-dimensional rotation efficiently
69*/
70class Quaternion
71{
72 public:
73  Vector v;     //!< Imaginary Vector
74  float w;        //!< Real part of the number
75 
76  inline Quaternion () { w = 1; v = Vector(0,0,0); }
77  inline Quaternion (const Vector& b, float a) { w = a; v = b; }
78  Quaternion (float m[4][4]);
79  inline Quaternion (float angle, const Vector& axis) { w = cos(angle/2); v = axis * sin(angle/2); }
80  Quaternion (const Vector& dir, const Vector& up);
81  Quaternion (float roll, float pitch, float yaw);
82  Quaternion operator/ (const float& f) const;
83  Quaternion operator* (const float& f) const;
84  Quaternion operator* (const Quaternion& q) const;
85  inline Quaternion operator+ (const Quaternion& q) const { return Quaternion(q.v + v, q.w + w); }
86  inline Quaternion operator- (const Quaternion& q) const { return Quaternion(q.v - v, q.w - w); }
87  Quaternion conjugate () const {  Quaternion r(*this);
88  r.v = Vector() - r.v;
89  return r;}
90  Quaternion inverse () const;
91  Vector apply (Vector& f) const;
92  float norm () const;
93  void matrix (float m[4][4]) const;
94  void quatSlerp(const Quaternion* from, const Quaternion* to, const float t, Quaternion* res);
95 
96  void debug();
97 private:
98  float DELTA;      //!< resolution of calculation
99
100};
101
102//! 3D rotation (OBSOLETE)
103/**
104  Class to handle 3-dimensional rotations.
105  Can create a rotation from several inputs, currently stores rotation using a 3x3 Matrix
106*/
107class Rotation {
108  public:
109 
110  float m[9]; //!< 3x3 Rotation Matrix
111 
112  Rotation ( const Vector& v);
113  Rotation ( const Vector& axis, float angle);
114  Rotation ( float pitch, float yaw, float roll);
115  Rotation ();
116  ~Rotation () {}
117 
118  Rotation operator* (const Rotation& r);
119 
120  void glmatrix (float* buffer);
121};
122
123//!< Apply a rotation to a vector
124Vector rotateVector( const Vector& v, const Rotation& r);
125
126//! 3D line
127/**
128  Class to store Lines in 3-dimensional space
129
130  Supports line-to-line distance measurements and rotation
131*/
132class Line
133{
134  public:
135 
136  Vector r;   //!< Offset
137  Vector a;   //!< Direction
138 
139  Line ( Vector r, Vector a) : r(r), a(a) {}  //!< assignment constructor
140  Line () : r(Vector(0,0,0)), a(Vector (1,1,1)) {}
141  ~Line () {}
142 
143  float distance (const Line& l) const;
144  float distancePoint (const Vector& v) const;
145  Vector* footpoints (const Line& l) const;
146  float len () const;
147 
148  void rotate(const Rotation& rot);
149};
150
151//! 3D plane
152/**
153  Class to handle planes in 3-dimensional space
154 
155  Critical for polygon-based collision detection
156*/
157class Plane
158{
159  public:
160 
161  Vector n;   //!< Normal vector
162  float k;    //!< Offset constant
163 
164  Plane (Vector a, Vector b, Vector c);
165  Plane (Vector norm, Vector p);
166  Plane (Vector n, float k) : n(n), k(k) {} //!< assignment constructor
167  Plane () : n(Vector(1,1,1)), k(0) {}
168  ~Plane () {}
169 
170  Vector intersectLine (const Line& l) const;
171  float distancePoint (const Vector& p) const;
172  float locatePoint (const Vector& p) const;
173};
174
175#endif /* _VECTOR_H */
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.