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