mathlib.h

   1 /*
   2 Copyright (C) 1996-1997 Id Software, Inc.
   3
   4 This program is free software; you can redistribute it and/or
   5 modify it under the terms of the GNU General Public License
   6 as published by the Free Software Foundation; either version 2
   7 of the License, or (at your option) any later version.
   8
   9 This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.
  12
  13 See the GNU General Public License for more details.
  14
  15 You should have received a copy of the GNU General Public License
  16 along with this program; if not, write to the Free Software
  17 Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
  18
  19 */
  20 // mathlib.h
  21
  22 #ifndef MATHLIB_H
  23 #define MATHLIB_H
  24
  25 #include "qtypes.h"
  26
  27 #ifndef M_PI
  28 #define M_PI            3.14159265358979323846  // matches value in gcc v2 math.h
  29 #endif
  30
  31 typedef float vec_t;
  32 typedef vec_t vec2_t[2];
  33 typedef vec_t vec3_t[3];
  34 typedef vec_t vec4_t[4];
  35 typedef vec_t vec5_t[5];
  36 typedef vec_t vec6_t[6];
  37 typedef vec_t vec7_t[7];
  38 typedef vec_t vec8_t[8];
  39 struct mplane_s;
  40 extern vec3_t vec3_origin;
  41
  42 #define nanmask (255<<23)
  43 #define IS_NAN(x) (((*(int *)&x)&nanmask)==nanmask)
  44
  45 #define bound(min,num,max) ((num) >= (min) ? ((num) < (max) ? (num) : (max)) : (min))
  46
  47 #ifndef min
  48 #define min(A,B) ((A) < (B) ? (A) : (B))
  49 #define max(A,B) ((A) > (B) ? (A) : (B))
  50 #endif
  51
  52 #define lhrandom(MIN,MAX) ((rand() & 32767) * (((MAX)-(MIN)) * (1.0f / 32767.0f)) + (MIN))
  53
  54 #define DEG2RAD(a) ((a) * ((float) M_PI / 180.0f))
  55 #define RAD2DEG(a) ((a) * (180.0f / (float) M_PI))
  56 #define ANGLEMOD(a) (((int) ((a) * (65536.0f / 360.0f)) & 65535) * (360.0f / 65536.0f))
  57
  58 #define VectorNegate(a,b) ((b)[0]=-((a)[0]),(b)[1]=-((a)[1]),(b)[2]=-((a)[2]))
  59 #define VectorSet(a,b,c,d) ((a)[0]=(b),(a)[1]=(c),(a)[2]=(d))
  60 #define VectorClear(a) ((a)[0]=(a)[1]=(a)[2]=0)
  61 #define DotProduct(a,b) ((a)[0]*(b)[0]+(a)[1]*(b)[1]+(a)[2]*(b)[2])
  62 #define VectorSubtract(a,b,c) ((c)[0]=(a)[0]-(b)[0],(c)[1]=(a)[1]-(b)[1],(c)[2]=(a)[2]-(b)[2])
  63 #define VectorAdd(a,b,c) ((c)[0]=(a)[0]+(b)[0],(c)[1]=(a)[1]+(b)[1],(c)[2]=(a)[2]+(b)[2])
  64 #define VectorCopy(a,b) ((b)[0]=(a)[0],(b)[1]=(a)[1],(b)[2]=(a)[2])
  65 #define VectorMultiply(a,b,c) ((c)[0]=(a)[0]*(b)[0],(c)[1]=(a)[1]*(b)[1],(c)[2]=(a)[2]*(b)[2])
  66 #define CrossProduct(a,b,c) ((c)[0]=(a)[1]*(b)[2]-(a)[2]*(b)[1],(c)[1]=(a)[2]*(b)[0]-(a)[0]*(b)[2],(c)[2]=(a)[0]*(b)[1]-(a)[1]*(b)[0])
  67 #define VectorNormalize(v) {float ilength = (float) sqrt(DotProduct(v,v));if (ilength) ilength = 1.0f / ilength;v[0] *= ilength;v[1] *= ilength;v[2] *= ilength;}
  68 #define VectorNormalize2(v,dest) {float ilength = (float) sqrt(DotProduct(v,v));if (ilength) ilength = 1.0f / ilength;dest[0] = v[0] * ilength;dest[1] = v[1] * ilength;dest[2] = v[2] * ilength;}
  69 #define VectorNormalizeDouble(v) {double ilength = sqrt(DotProduct(v,v));if (ilength) ilength = 1.0 / ilength;v[0] *= ilength;v[1] *= ilength;v[2] *= ilength;}
  70 #define VectorDistance2(a, b) (((a)[0] - (b)[0]) * ((a)[0] - (b)[0]) + ((a)[1] - (b)[1]) * ((a)[1] - (b)[1]) + ((a)[2] - (b)[2]) * ((a)[2] - (b)[2]))
  71 #define VectorDistance(a, b) (sqrt(VectorDistance2(a,b)))
  72 #define VectorLength(a) sqrt(DotProduct(a, a))
  73 #define VectorScale(in, scale, out) ((out)[0] = (in)[0] * (scale),(out)[1] = (in)[1] * (scale),(out)[2] = (in)[2] * (scale))
  74 #define VectorCompare(a,b) (((a)[0]==(b)[0])&&((a)[1]==(b)[1])&&((a)[2]==(b)[2]))
  75 #define VectorMA(a, scale, b, c) ((c)[0] = (a)[0] + (scale) * (b)[0],(c)[1] = (a)[1] + (scale) * (b)[1],(c)[2] = (a)[2] + (scale) * (b)[2])
  76 #define VectorM(scale1, b1, c) ((c)[0] = (scale1) * (b1)[0],(c)[1] = (scale1) * (b1)[1],(c)[2] = (scale1) * (b1)[2])
  77 #define VectorMAM(scale1, b1, scale2, b2, c) ((c)[0] = (scale1) * (b1)[0] + (scale2) * (b2)[0],(c)[1] = (scale1) * (b1)[1] + (scale2) * (b2)[1],(c)[2] = (scale1) * (b1)[2] + (scale2) * (b2)[2])
  78 #define VectorMAMAM(scale1, b1, scale2, b2, scale3, b3, c) ((c)[0] = (scale1) * (b1)[0] + (scale2) * (b2)[0] + (scale3) * (b3)[0],(c)[1] = (scale1) * (b1)[1] + (scale2) * (b2)[1] + (scale3) * (b3)[1],(c)[2] = (scale1) * (b1)[2] + (scale2) * (b2)[2] + (scale3) * (b3)[2])
  79 #define VectorMAMAMAM(scale1, b1, scale2, b2, scale3, b3, scale4, b4, c) ((c)[0] = (scale1) * (b1)[0] + (scale2) * (b2)[0] + (scale3) * (b3)[0] + (scale4) * (b4)[0],(c)[1] = (scale1) * (b1)[1] + (scale2) * (b2)[1] + (scale3) * (b3)[1] + (scale4) * (b4)[1],(c)[2] = (scale1) * (b1)[2] + (scale2) * (b2)[2] + (scale3) * (b3)[2] + (scale4) * (b4)[2])
  80 #define VectorNormalizeFast(_v)\
  81 {\
  82         float _y, _number;\
  83         _number = DotProduct(_v, _v);\
  84         if (_number != 0.0)\
  85         {\
  86                 *((long *)&_y) = 0x5f3759df - ((* (long *) &_number) >> 1);\
  87                 _y = _y * (1.5f - (_number * 0.5f * _y * _y));\
  88                 VectorScale(_v, _y, _v);\
  89         }\
  90 }
  91 #define VectorRandom(v) do{(v)[0] = lhrandom(-1, 1);(v)[1] = lhrandom(-1, 1);(v)[2] = lhrandom(-1, 1);}while(DotProduct(v, v) > 1)
  92 #define VectorBlend(b1, b2, blend, c) do{float iblend = 1 - (blend);VectorMAM(iblend, b1, blend, b2, c);}while(0)
  93
  94 /*
  95 // LordHavoc: quaternion math, untested, don't know if these are correct,
  96 // need to add conversion to/from matrices
  97 // LordHavoc: later note: the matrix faq is useful: http://skal.planet-d.net/demo/matrixfaq.htm
  98 // LordHavoc: these are probably very wrong and I'm not sure I care, not used by anything
  99
 100 // returns length of quaternion
 101 #define qlen(a) ((float) sqrt((a)[0]*(a)[0]+(a)[1]*(a)[1]+(a)[2]*(a)[2]+(a)[3]*(a)[3]))
 102 // returns squared length of quaternion
 103 #define qlen2(a) ((a)[0]*(a)[0]+(a)[1]*(a)[1]+(a)[2]*(a)[2]+(a)[3]*(a)[3])
 104 // makes a quaternion from x, y, z, and a rotation angle (in degrees)
 105 #define QuatMake(x,y,z,r,c)\
 106 {\
 107 if (r == 0)\
 108 {\
 109 (c)[0]=(float) ((x) * (1.0f / 0.0f));\
 110 (c)[1]=(float) ((y) * (1.0f / 0.0f));\
 111 (c)[2]=(float) ((z) * (1.0f / 0.0f));\
 112 (c)[3]=(float) 1.0f;\
 113 }\
 114 else\
 115 {\
 116 float r2 = (r) * 0.5 * (M_PI / 180);\
 117 float r2is = 1.0f / sin(r2);\
 118 (c)[0]=(float) ((x)/r2is);\
 119 (c)[1]=(float) ((y)/r2is);\
 120 (c)[2]=(float) ((z)/r2is);\
 121 (c)[3]=(float) (cos(r2));\
 122 }\
 123 }
 124 // makes a quaternion from a vector and a rotation angle (in degrees)
 125 #define QuatFromVec(a,r,c) QuatMake((a)[0],(a)[1],(a)[2],(r))
 126 // copies a quaternion
 127 #define QuatCopy(a,c) {(c)[0]=(a)[0];(c)[1]=(a)[1];(c)[2]=(a)[2];(c)[3]=(a)[3];}
 128 #define QuatSubtract(a,b,c) {(c)[0]=(a)[0]-(b)[0];(c)[1]=(a)[1]-(b)[1];(c)[2]=(a)[2]-(b)[2];(c)[3]=(a)[3]-(b)[3];}
 129 #define QuatAdd(a,b,c) {(c)[0]=(a)[0]+(b)[0];(c)[1]=(a)[1]+(b)[1];(c)[2]=(a)[2]+(b)[2];(c)[3]=(a)[3]+(b)[3];}
 130 #define QuatScale(a,b,c) {(c)[0]=(a)[0]*b;(c)[1]=(a)[1]*b;(c)[2]=(a)[2]*b;(c)[3]=(a)[3]*b;}
 131 // FIXME: this is wrong, do some more research on quaternions
 132 //#define QuatMultiply(a,b,c) {(c)[0]=(a)[0]*(b)[0];(c)[1]=(a)[1]*(b)[1];(c)[2]=(a)[2]*(b)[2];(c)[3]=(a)[3]*(b)[3];}
 133 // FIXME: this is wrong, do some more research on quaternions
 134 //#define QuatMultiplyAdd(a,b,d,c) {(c)[0]=(a)[0]*(b)[0]+d[0];(c)[1]=(a)[1]*(b)[1]+d[1];(c)[2]=(a)[2]*(b)[2]+d[2];(c)[3]=(a)[3]*(b)[3]+d[3];}
 135 #define qdist(a,b) ((float) sqrt(((b)[0]-(a)[0])*((b)[0]-(a)[0])+((b)[1]-(a)[1])*((b)[1]-(a)[1])+((b)[2]-(a)[2])*((b)[2]-(a)[2])+((b)[3]-(a)[3])*((b)[3]-(a)[3])))
 136 #define qdist2(a,b) (((b)[0]-(a)[0])*((b)[0]-(a)[0])+((b)[1]-(a)[1])*((b)[1]-(a)[1])+((b)[2]-(a)[2])*((b)[2]-(a)[2])+((b)[3]-(a)[3])*((b)[3]-(a)[3]))
 137 */
 138
 139 #define VectorCopy4(a,b) {(b)[0]=(a)[0];(b)[1]=(a)[1];(b)[2]=(a)[2];(b)[3]=(a)[3];}
 140
 141 vec_t Length (vec3_t v);
 142 float VectorNormalizeLength (vec3_t v);         // returns vector length
 143 float VectorNormalizeLength2 (vec3_t v, vec3_t dest);           // returns vector length
 144
 145 #define NUMVERTEXNORMALS        162
 146 extern float m_bytenormals[NUMVERTEXNORMALS][3];
 147
 148 qbyte NormalToByte(const vec3_t n);
 149 void ByteToNormal(qbyte num, vec3_t n);
 150
 151 void R_ConcatRotations (const float in1[3*3], const float in2[3*3], float out[3*3]);
 152 void R_ConcatTransforms (const float in1[3*4], const float in2[3*4], float out[3*4]);
 153
 154 void AngleVectors (const vec3_t angles, vec3_t forward, vec3_t right, vec3_t up);
 155 // LordHavoc: proper matrix version of AngleVectors
 156 void AngleVectorsFLU (const vec3_t angles, vec3_t forward, vec3_t left, vec3_t up);
 157 // LordHavoc: builds a [3][4] matrix
 158 void AngleMatrix (const vec3_t angles, const vec3_t translate, vec_t matrix[][4]);
 159
 160 // LordHavoc: like AngleVectors, but taking a forward vector instead of angles, useful!
 161 void VectorVectors(const vec3_t forward, vec3_t right, vec3_t up);
 162 void VectorVectorsDouble(const double *forward, double *right, double *up);
 163
 164 void PlaneClassify(struct mplane_s *p);
 165 int BoxOnPlaneSide (const vec3_t emins, const vec3_t emaxs, const struct mplane_s *p);
 166
 167 #define PlaneDist(point,plane)  ((plane)->type < 3 ? (point)[(plane)->type] : DotProduct((point), (plane)->normal))
 168 #define PlaneDiff(point,plane) (((plane)->type < 3 ? (point)[(plane)->type] : DotProduct((point), (plane)->normal)) - (plane)->dist)
 169
 170 // LordHavoc: minimal plane structure
 171 typedef struct
 172 {
 173         float normal[3], dist;
 174 }
 175 tinyplane_t;
 176
 177 typedef struct
 178 {
 179         double normal[3], dist;
 180 }
 181 tinydoubleplane_t;
 182
 183 void RotatePointAroundVector(vec3_t dst, const vec3_t dir, const vec3_t point, float degrees);
 184
 185 // print a matrix to the console
 186 struct matrix4x4_s;
 187 void Matrix4x4_Print(const struct matrix4x4_s *in);
 188
 189 #endif
 190