* Volume rendering
[blender-staging.git] / source / blender / blenlib / BLI_arithb.h
1 #undef TEST_ACTIVE
2 //#define ACTIVE 1
3 /**
4  * blenlib/BLI_arithb.h    mar 2001 Nzc
5  *
6  * $Id$ 
7  *
8  * ***** BEGIN GPL LICENSE BLOCK *****
9  *
10  * This program is free software; you can redistribute it and/or
11  * modify it under the terms of the GNU General Public License
12  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
13  * of the License, or (at your option) any later version.
14  *
15  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
16  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18  * GNU General Public License for more details.
19  *
20  * You should have received a copy of the GNU General Public License
21  * along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
22  * Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
23  *
24  * The Original Code is Copyright (C) 2001-2002 by NaN Holding BV.
25  * All rights reserved.
26  *
27  * The Original Code is: all of this file.
28  *
29  * Contributor(s): none yet.
30  *
31  * ***** END GPL LICENSE BLOCK *****
32  * */
33
34 #ifndef BLI_ARITHB_H
35 #define BLI_ARITHB_H
36
37 #ifdef __cplusplus
38 extern "C" {
39 #endif
40
41 #ifndef M_PI
42 #define M_PI            3.14159265358979323846
43 #endif
44 #ifndef M_PI_2
45 #define M_PI_2          1.57079632679489661923
46 #endif
47 #ifndef M_SQRT2
48 #define M_SQRT2         1.41421356237309504880
49 #endif
50 #ifndef M_SQRT1_2
51 #define M_SQRT1_2       0.70710678118654752440
52 #endif
53 #ifndef M_1_PI
54 #define M_1_PI          0.318309886183790671538
55 #endif
56
57 #ifdef WIN32
58         #ifndef FREE_WINDOWS
59                 #define isnan(n) _isnan(n)
60                 #define finite _finite
61         #endif
62 #endif
63
64 #define MAT4_UNITY {{ 1.0, 0.0, 0.0, 0.0},\
65                                         { 0.0, 1.0, 0.0, 0.0},\
66                                         { 0.0, 0.0, 1.0, 0.0},\
67                                         { 0.0, 0.0, 0.0, 1.0}}
68
69 #define MAT3_UNITY {{ 1.0, 0.0, 0.0},\
70                                         { 0.0, 1.0, 0.0},\
71                                         { 0.0, 0.0, 1.0}}
72
73
74 void CalcCent3f(float *cent,  float *v1, float *v2, float *v3);
75 void CalcCent4f(float *cent, float *v1, float *v2, float *v3, float *v4);
76
77 void Crossf(float *c, float *a, float *b);
78 void Projf(float *c, float *v1, float *v2);
79
80 float Inpf(float *v1, float *v2);
81 float Inp2f(float *v1, float *v2);
82
83 float Normalize(float *n);
84 float Normalize2(float *n);
85
86 float Sqrt3f(float f);
87 double Sqrt3d(double d);
88
89 float saacos(float fac);
90 float saasin(float fac);
91 float sasqrt(float fac);
92
93 int FloatCompare(float *v1, float *v2, float limit);
94 float FloatLerpf(float target, float origin, float fac);
95
96 float CalcNormFloat(float *v1, float *v2, float *v3, float *n);
97 float CalcNormFloat4(float *v1, float *v2, float *v3, float *v4, float *n);
98
99 void CalcNormLong(int *v1, int *v2, int *v3, float *n);
100 /* CalcNormShort: is ook uitprodukt - (translates as 'is also out/cross product') */
101 void CalcNormShort(short *v1, short *v2, short *v3, float *n);
102 float power_of_2(float val);
103
104 /**
105  * @section Euler conversion routines
106  */
107
108 void EulToMat3(float *eul, float mat[][3]);
109 void EulToMat4(float *eul, float mat[][4]);
110
111 void Mat3ToEul(float tmat[][3], float *eul);
112 void Mat4ToEul(float tmat[][4],float *eul);
113
114 void EulToQuat(float *eul, float *quat);
115
116 void compatible_eul(float *eul, float *oldrot);
117
118 void Mat3ToCompatibleEul(float mat[][3], float *eul, float *oldrot);
119
120
121 /**
122  * @section Quaternion arithmetic routines
123  */
124
125 void QuatToEul(float *quat, float *eul);
126 void QuatOne(float *);
127 void QuatMul(float *, float *, float *);
128 void QuatMulVecf(float *q, float *v);
129 void QuatMulf(float *q, float f);
130 void QuatMulFac(float *q, float fac);
131
132 void NormalQuat(float *);
133 void VecRotToQuat(float *vec, float phi, float *quat);
134
135 void QuatSub(float *q, float *q1, float *q2);
136 void QuatConj(float *q);
137 void QuatInv(float *q);
138 float QuatDot(float *q1, float *q2);
139 void QuatCopy(float *q1, float *q2);
140
141 void printquat(char *str, float q[4]);
142
143 void QuatInterpol(float *result, float *quat1, float *quat2, float t);
144 void QuatAdd(float *result, float *quat1, float *quat2, float t);
145
146
147 /**
148  * @section matrix multiplication and copying routines
149  */
150
151 void Mat3MulFloat(float *m, float f);
152 void Mat4MulFloat(float *m, float f);
153 void Mat4MulFloat3(float *m, float f);
154
155 void Mat3Transp(float mat[][3]);
156 void Mat4Transp(float mat[][4]);
157
158 int Mat4Invert(float inverse[][4], float mat[][4]);
159 void Mat4InvertSimp(float inverse[][4], float mat[][4]);
160 void Mat4Inv(float *m1, float *m2);
161 void Mat4InvGG(float out[][4], float in[][4]);
162 void Mat3Inv(float m1[][3], float m2[][3]);
163
164 void Mat3CpyMat4(float m1[][3],float m2[][4]);
165 void Mat4CpyMat3(float m1[][4], float m2[][3]); 
166
167 void Mat3BlendMat3(float out[][3], float dst[][3], float src[][3], float srcweight);
168 void Mat4BlendMat4(float out[][4], float dst[][4], float src[][4], float srcweight);
169
170 float Det2x2(float a,float b,float c, float d);
171
172 float Det3x3(
173         float a1, float a2, float a3,
174         float b1, float b2, float b3,
175         float c1, float c2, float c3 
176 );
177
178 float Det4x4(float m[][4]);
179
180 void Mat3Adj(float m1[][3], float m[][3]);
181 void Mat4Adj(float out[][4], float in[][4]);
182
183 void Mat4MulMat4(float m1[][4], float m2[][4], float m3[][4]);
184 void subMat4MulMat4(float *m1, float *m2, float *m3);
185 #ifndef TEST_ACTIVE
186 void Mat3MulMat3(float m1[][3], float m3[][3], float m2[][3]);
187 #else
188 void Mat3MulMat3(float *m1, float *m3, float *m2);
189 #endif
190 void Mat4MulMat34(float (*m1)[4], float (*m3)[3], float (*m2)[4]);
191 void Mat4CpyMat4(float m1[][4], float m2[][4]);
192 void Mat4SwapMat4(float *m1, float *m2);
193 void Mat3CpyMat3(float m1[][3], float m2[][3]);
194
195 void Mat3MulSerie(float answ[][3],
196         float m1[][3], float m2[][3], float m3[][3],
197         float m4[][3], float m5[][3], float m6[][3],
198         float m7[][3], float m8[][3]
199 );
200
201 void Mat4MulSerie(float answ[][4], float m1[][4],
202         float m2[][4], float m3[][4], float m4[][4],
203         float m5[][4], float m6[][4], float m7[][4],
204         float m8[][4]
205 );
206         
207 void Mat4Clr(float *m);
208 void Mat3Clr(float *m);
209         
210 void Mat3One(float m[][3]);
211 void Mat4One(float m[][4]);
212
213 void Mat3Ortho(float mat[][3]);
214 void Mat4Ortho(float mat[][4]);
215
216 void VecMat4MulVecfl(float *in, float mat[][4], float *vec);
217 void Mat4MulMat43(float (*m1)[4], float (*m3)[4], float (*m2)[3]);
218 void Mat3IsMat3MulMat4(float m1[][3], float m2[][3], float m3[][4]);
219
220 void Mat4MulVec(float mat[][4],int *vec);
221 void Mat4MulVecfl(float mat[][4], float *vec);
222 void Mat4Mul3Vecfl(float mat[][4], float *vec);
223 void Mat4MulVec3Project(float mat[][4],float *vec);
224 void Mat4MulVec4fl(float mat[][4], float *vec);
225 void Mat3MulVec(float mat[][3],int *vec);
226 void Mat3MulVecfl(float mat[][3], float *vec);
227 void Mat3MulVecd(float mat[][3], double *vec);
228 void Mat3TransMulVecfl(float mat[][3], float *vec);
229
230 void Mat3AddMat3(float m1[][3], float m2[][3], float m3[][3]);
231 void Mat4AddMat4(float m1[][4], float m2[][4], float m3[][4]);
232
233 void VecUpMat3old(float *vec, float mat[][3], short axis);
234 void VecUpMat3(float *vec, float mat[][3], short axis);
235 void VecRotToMat3(float *vec, float phi, float mat[][3]);
236 void VecRotToMat4(float *vec, float phi, float mat[][4]);
237
238 void VecCopyf(float *v1, float *v2);
239 int VecLen(int *v1, int *v2);
240 float VecLenf(float *v1, float *v2);
241 float VecLength(float *v);
242 void VecMulf(float *v1, float f);
243
244 int VecLenCompare(float *v1, float *v2, float limit);
245 int VecCompare(float *v1, float *v2, float limit);
246 int VecEqual(float *v1, float *v2);
247
248 void printvecf(char *str,float v[3]);
249 void printvec4f(char *str, float v[4]);
250
251 void VecAddf(float *v, float *v1, float *v2);
252 void VecSubf(float *v, float *v1, float *v2);
253 void VecMulVecf(float *v, float *v1, float *v2);
254 void VecLerpf(float *target, float *a, float *b, float t);
255 void VecMidf(float *v, float *v1, float *v2);
256
257 void VecOrthoBasisf(float *v, float *v1, float *v2);
258
259 float Vec2Lenf(float *v1, float *v2);
260 float Vec2Length(float *v);
261 void Vec2Mulf(float *v1, float f);
262 void Vec2Addf(float *v, float *v1, float *v2);
263 void Vec2Subf(float *v, float *v1, float *v2);
264 void Vec2Copyf(float *v1, float *v2);
265 void Vec2Lerpf(float *target, float *a, float *b, float t);
266
267 void AxisAngleToQuat(float *q, float *axis, float angle);
268 void vectoquat(float *vec, short axis, short upflag, float *q);
269
270 float VecAngle2(float *v1, float *v2);
271 float VecAngle3(float *v1, float *v2, float *v3);
272 float NormalizedVecAngle2(float *v1, float *v2);
273
274 float VecAngle3_2D(float *v1, float *v2, float *v3);
275 float NormalizedVecAngle2_2D(float *v1, float *v2);
276
277 void euler_rot(float *beul, float ang, char axis);
278         
279 void NormalShortToFloat(float *out, short *in);
280 void NormalFloatToShort(short *out, float *in);
281
282 float DistVL2Dfl(float *v1, float *v2, float *v3);
283 float PdistVL2Dfl(float *v1, float *v2, float *v3);
284 float PdistVL3Dfl(float *v1, float *v2, float *v3);
285 void PclosestVL3Dfl(float *closest, float *v1, float *v2, float *v3);
286 float AreaF2Dfl(float *v1, float *v2, float *v3);
287 float AreaQ3Dfl(float *v1, float *v2, float *v3, float *v4);
288 float AreaT3Dfl(float *v1, float *v2, float *v3);
289 float AreaPoly3Dfl(int nr, float *verts, float *normal);
290
291 /* intersect Line-Line
292         return:
293         -1: colliniar
294          0: no intersection of segments
295          1: exact intersection of segments
296          2: cross-intersection of segments
297 */
298 extern short IsectLL2Df(float *v1, float *v2, float *v3, float *v4);
299 extern short IsectLL2Ds(short *v1, short *v2, short *v3, short *v4);
300
301 /*point in tri,  0 no intersection, 1 intersect */
302 int IsectPT2Df(float pt[2], float v1[2], float v2[2], float v3[2]);
303 /* point in quad,  0 no intersection, 1 intersect */
304 int IsectPQ2Df(float pt[2], float v1[2], float v2[2], float v3[2], float v4[2]);
305
306 /* interpolation weights of point in a triangle or quad, v4 may be NULL */
307 void InterpWeightsQ3Dfl(float *v1, float *v2, float *v3, float *v4, float *co, float *w);
308 /* interpolation weights of point in a polygon with >= 3 vertices */
309 void MeanValueWeights(float v[][3], int n, float *co, float *w);
310
311 void i_lookat(
312         float vx, float vy, 
313         float vz, float px, 
314         float py, float pz, 
315         float twist, float mat[][4]
316 );
317
318 void i_window(
319         float left, float right,
320         float bottom, float top,
321         float nearClip, float farClip,
322         float mat[][4]
323 );
324
325 void hsv_to_rgb(float h, float s, float v, float *r, float *g, float *b);
326 void hex_to_rgb(char *hexcol, float *r, float *g, float *b);
327 void rgb_to_yuv(float r, float g, float b, float *ly, float *lu, float *lv);
328 void yuv_to_rgb(float y, float u, float v, float *lr, float *lg, float *lb);
329 void ycc_to_rgb(float y, float cb, float cr, float *lr, float *lg, float *lb);
330 void rgb_to_ycc(float r, float g, float b, float *ly, float *lcb, float *lcr);
331 void rgb_to_hsv(float r, float g, float b, float *lh, float *ls, float *lv);
332 void xyz_to_rgb(float x, float y, float z, float *r, float *g, float *b);
333 int constrain_rgb(float *r, float *g, float *b);
334 void gamma_correct_rgb(float *r, float *g, float *b);
335 unsigned int hsv_to_cpack(float h, float s, float v);
336 unsigned int rgb_to_cpack(float r, float g, float b);
337 void cpack_to_rgb(unsigned int col, float *r, float *g, float *b);
338 void MinMaxRGB(short c[]);
339
340
341
342 void VecStar(float mat[][3],float *vec);
343
344 short EenheidsMat(float mat[][3]);
345
346 void QuatToMat3(float *q, float m[][3]);
347 void QuatToMat4(float *q, float m[][4]);
348
349 void Mat3ToQuat_is_ok(float wmat[][3], float *q);
350
351 void i_ortho(float left, float right, float bottom, float top, float nearClip, float farClip, float matrix[][4]);
352 void i_polarview(float dist, float azimuth, float incidence, float twist, float Vm[][4]);
353 void i_translate(float Tx, float Ty, float Tz, float mat[][4]);
354 void i_multmatrix(float icand[][4], float Vm[][4]);
355 void i_rotate(float angle, char axis, float mat[][4]);
356
357
358
359
360
361 void MinMax3(float *min, float *max, float *vec);
362 void SizeToMat3(float *size, float mat[][3]);
363 void SizeToMat4(float *size, float mat[][4]);
364
365 float Mat3ToScalef(float mat[][3]);
366 float Mat4ToScalef(float mat[][4]);
367
368 void printmatrix3(char *str, float m[][3]);
369 void printmatrix4(char *str, float m[][4]);
370
371 /* uit Sig.Proc.85 pag 253 */
372 void Mat3ToQuat(float wmat[][3], float *q);
373 void Mat4ToQuat(float m[][4], float *q);
374
375 void Mat3ToSize(float mat[][3], float *size);
376 void Mat4ToSize(float mat[][4], float *size);
377
378 void triatoquat(float *v1, float *v2, float *v3, float *quat);
379
380 void LocEulSizeToMat4(float mat[][4], float loc[3], float eul[3], float size[3]);
381 void LocQuatSizeToMat4(float mat[][4], float loc[3], float quat[4], float size[3]);
382
383 void tubemap(float x, float y, float z, float *u, float *v);
384 void spheremap(float x, float y, float z, float *u, float *v);
385
386 int LineIntersectLine(float v1[3], float v2[3], float v3[3], float v4[3], float i1[3], float i2[3]);
387 int LineIntersectsTriangle(float p1[3], float p2[3], float v0[3], float v1[3], float v2[3], float *lambda, float *uv);
388 int RayIntersectsTriangle(float p1[3], float d[3], float v0[3], float v1[3], float v2[3], float *lambda, float *uv);
389 int SweepingSphereIntersectsTriangleUV(float p1[3], float p2[3], float radius, float v0[3], float v1[3], float v2[3], float *lambda, float *ipoint);
390 int AxialLineIntersectsTriangle(int axis, float co1[3], float co2[3], float v0[3], float v1[3], float v2[3], float *lambda);
391 int AabbIntersectAabb(float min1[3], float max1[3], float min2[3], float max2[3]);
392 void VecfCubicInterpol(float *x1, float *v1, float *x2, float *v2, float t, float *x, float *v);
393 void PointInQuad2DUV(float v0[2], float v1[2], float v2[2], float v3[2], float pt[2], float *uv);
394 void PointInFace2DUV(int isquad, float v0[2], float v1[2], float v2[2], float v3[2], float pt[2], float *uv);
395 int point_in_tri_prism(float p[3], float v1[3], float v2[3], float v3[3]);
396
397 float lambda_cp_line_ex(float p[3], float l1[3], float l2[3], float cp[3]);
398
399 typedef struct DualQuat {
400         float quat[4];
401         float trans[4];
402
403         float scale[4][4];
404         float scale_weight;
405 } DualQuat;
406
407 void Mat4ToDQuat(float basemat[][4], float mat[][4], DualQuat *dq);
408 void DQuatToMat4(DualQuat *dq, float mat[][4]);
409 void DQuatAddWeighted(DualQuat *dqsum, DualQuat *dq, float weight);
410 void DQuatNormalize(DualQuat *dq, float totweight);
411 void DQuatMulVecfl(DualQuat *dq, float *co, float mat[][3]);
412 void DQuatCpyDQuat(DualQuat *dq1, DualQuat *dq2);
413                           
414 /* Tangent stuff */
415 typedef struct VertexTangent {
416         float tang[3], uv[2];
417         struct VertexTangent *next;
418 } VertexTangent;
419
420 void sum_or_add_vertex_tangent(void *arena, VertexTangent **vtang, float *tang, float *uv);
421 float *find_vertex_tangent(VertexTangent *vtang, float *uv);
422 void tangent_from_uv(float *uv1, float *uv2, float *uv3, float *co1, float *co2, float *co3, float *n, float *tang);
423
424 #ifdef __cplusplus
425 }
426 #endif
427         
428 #endif
429