matrixlib.h

   1
   2 #ifndef MATRIXLIB_H
   3 #define MATRIXLIB_H
   4
   5 typedef struct matrix4x4_s
   6 {
   7         float m[4][4];
   8 }
   9 matrix4x4_t;
  10
  11 typedef struct matrix3x4_s
  12 {
  13         float m[3][4];
  14 }
  15 matrix3x4_t;
  16
  17 // functions for manipulating 4x4 matrices
  18
  19 // copy a matrix4x4
  20 void Matrix4x4_Copy (matrix4x4_t *out, matrix4x4_t *in);
  21 // copy only the rotation portion of a matrix4x4
  22 void Matrix4x4_CopyRotateOnly (matrix4x4_t *out, matrix4x4_t *in);
  23 // copy only the translate portion of a matrix4x4
  24 void Matrix4x4_CopyTranslateOnly (matrix4x4_t *out, matrix4x4_t *in);
  25 // make a matrix4x4 from a matrix3x4
  26 void Matrix4x4_FromMatrix3x4 (matrix4x4_t *out, matrix3x4_t *in);
  27 // multiply two matrix4x4 together, combining their transformations
  28 // (warning: order matters - Concat(a, b, c) != Concat(a, c, b))
  29 void Matrix4x4_Concat (matrix4x4_t *out, const matrix4x4_t *in1, const matrix4x4_t *in2);
  30 // swaps the rows and columns of the matrix4x4 and attempts to undo uniform
  31 // scaling (Scale, not Scale3), resulting in a matrix that will do the opposite
  32 // (warning: this only inverts rotation, uniform scaling and translation,
  33 // do not use with shearing, Scale3, or other complex matrices)
  34 void Matrix4x4_Transpose (matrix4x4_t *out, const matrix4x4_t *in1);
  35
  36 // creates an identity matrix
  37 // (a matrix which does nothing)
  38 void Matrix4x4_CreateIdentity (matrix4x4_t *out);
  39 // creates a translate matrix
  40 // (moves vectors)
  41 void Matrix4x4_CreateTranslate (matrix4x4_t *out, float x, float y, float z);
  42 // creates a rotate matrix
  43 // (rotates vectors)
  44 void Matrix4x4_CreateRotate (matrix4x4_t *out, float angle, float x, float y, float z);
  45 // creates a scaling matrix
  46 // (expands or contracts vectors)
  47 // (warning: this is not reversed by Transpose)
  48 void Matrix4x4_CreateScale (matrix4x4_t *out, float x);
  49 // creates a squishing matrix
  50 // (expands or contracts vectors differently in different axis)
  51 // (warning: this is not reversed by Transpose)
  52 // (warning: do not apply this kind of matrix to direction vectors)
  53 void Matrix4x4_CreateScale3 (matrix4x4_t *out, float x, float y, float z);
  54
  55 // converts a matrix4x4 to a set of 3D vectors for the 3 axial directions, and the translate
  56 void Matrix4x4_ToVectors(const matrix4x4_t *in, float vx[3], float vy[3], float vz[3], float t[3]);
  57 // creates a matrix4x4 from a set of 3D vectors for axial directions, and translate
  58 void Matrix4x4_FromVectors(matrix4x4_t *out, const float vx[3], const float vy[3], const float vz[3], const float t[3]);
  59
  60 // transforms a 3D vector through a matrix4x4
  61 void Matrix4x4_Transform (const matrix4x4_t *in, const float v[3], float out[3]);
  62 // transforms a 4D vector through a matrix4x4
  63 // (warning: if you don't know why you would need this, you don't need it)
  64 // (warning: the 4th component of the vector should be 1.0)
  65 void Matrix4x4_Transform4 (const matrix4x4_t *in, const float v[4], float out[4]);
  66 // reverse transforms a 3D vector through a matrix4x4, at least for *simple*
  67 // cases (rotation and translation *ONLY*), this attempts to undo the results
  68 // of Transform
  69 void Matrix4x4_SimpleUntransform (const matrix4x4_t *in, const float v[3], float out[3]);
  70
  71 // ease of use functions
  72 // immediately applies a Translate to the matrix
  73 void Matrix4x4_ConcatTranslate (matrix4x4_t *out, float x, float y, float z);
  74 // immediately applies a Rotate to the matrix
  75 void Matrix4x4_ConcatRotate (matrix4x4_t *out, float angle, float x, float y, float z);
  76 // immediately applies a Scale to the matrix
  77 void Matrix4x4_ConcatScale (matrix4x4_t *out, float x);
  78 // immediately applies a Scale3 to the matrix
  79 void Matrix4x4_ConcatScale3 (matrix4x4_t *out, float x, float y, float z);
  80
  81
  82
  83 // functions for manipulating 3x4 matrices
  84
  85 // copy a matrix3x4
  86 void Matrix3x4_Copy (matrix3x4_t *out, matrix3x4_t *in);
  87 // copy only the rotation portion of a matrix3x4
  88 void Matrix3x4_CopyRotateOnly (matrix3x4_t *out, matrix3x4_t *in);
  89 // copy only the translate portion of a matrix3x4
  90 void Matrix3x4_CopyTranslateOnly (matrix3x4_t *out, matrix3x4_t *in);
  91 // make a matrix3x4 from a matrix4x4
  92 void Matrix3x4_FromMatrix4x4 (matrix3x4_t *out, matrix4x4_t *in);
  93 // multiply two matrix3x4 together, combining their transformations
  94 // (warning: order matters - Concat(a, b, c) != Concat(a, c, b))
  95 void Matrix3x4_Concat (matrix3x4_t *out, const matrix3x4_t *in1, const matrix3x4_t *in2);
  96 // swaps the rows and columns of the rotation portion of the matrix, and
  97 // attempts to undo uniform scaling (Scale, not Scale3), resulting in a
  98 // matrix that will do the opposite
  99 // (warning: this only inverts rotation and uniform scaling, do not use with
 100 //  translation, shearing, Scale3 or other complex matrices)
 101 void Matrix3x4_Transpose3x3 (matrix3x4_t *out, const matrix3x4_t *in1);
 102
 103 // creates an identity matrix
 104 // (a matrix which does nothing)
 105 void Matrix3x4_CreateIdentity (matrix3x4_t *out);
 106 // creates a translate matrix
 107 // (moves vectors)
 108 void Matrix3x4_CreateTranslate (matrix3x4_t *out, float x, float y, float z);
 109 // creates a rotate matrix
 110 // (rotates vectors)
 111 void Matrix3x4_CreateRotate (matrix3x4_t *out, float angle, float x, float y, float z);
 112 // creates a scaling matrix
 113 // (expands or contracts vectors)
 114 // (warning: this is not reversed by Transpose)
 115 void Matrix3x4_CreateScale (matrix3x4_t *out, float x);
 116 // creates a squishing matrix
 117 // (expands or contracts vectors differently in different axis)
 118 // (warning: this is not reversed by Transpose)
 119 // (warning: do not apply this kind of matrix to direction vectors)
 120 void Matrix3x4_CreateScale3 (matrix3x4_t *out, float x, float y, float z);
 121
 122 // converts a matrix3x4 to a set of 3D vectors for the 3 axial directions, and the translate
 123 void Matrix3x4_ToVectors(const matrix3x4_t *in, float vx[3], float vy[3], float vz[3], float t[3]);
 124 // creates a matrix3x4 from a set of 3D vectors for axial directions, and translate
 125 void Matrix3x4_FromVectors(matrix3x4_t *out, const float vx[3], const float vy[3], const float vz[3], const float t[3]);
 126
 127 // transforms a 3D vector through a matrix3x4
 128 void Matrix3x4_Transform (const matrix3x4_t *in, const float v[3], float out[3]);
 129 // reverse transforms a 3D vector through a matrix3x4, at least for *simple*
 130 // cases (rotation and translation *ONLY*), this attempts to undo the results
 131 // of Transform
 132 void Matrix3x4_SimpleUntransform (const matrix3x4_t *in, const float v[3], float out[3]);
 133
 134 // ease of use functions
 135 // immediately applies a Translate to the matrix
 136 void Matrix3x4_ConcatTranslate (matrix3x4_t *out, float x, float y, float z);
 137 // immediately applies a Rotate to the matrix
 138 void Matrix3x4_ConcatRotate (matrix3x4_t *out, float angle, float x, float y, float z);
 139 // immediately applies a Scale to the matrix
 140 void Matrix3x4_ConcatScale (matrix3x4_t *out, float x);
 141 // immediately applies a Scale3 to the matrix
 142 void Matrix3x4_ConcatScale3 (matrix3x4_t *out, float x, float y, float z);
 143
 144 #endif