1 | /* |
---|
2 | * vect: |
---|
3 | * Functions to support operations on vectors and matrices. |
---|
4 | * |
---|
5 | * Original code from: |
---|
6 | * David M. Ciemiewicz, Mark Grossman, Henry Moreton, and Paul Haeberli |
---|
7 | * |
---|
8 | * Much mucking with by: |
---|
9 | * Gavin Bell |
---|
10 | */ |
---|
11 | #include <stdio.h> |
---|
12 | #include "vect.h" |
---|
13 | |
---|
14 | float * |
---|
15 | vnew() |
---|
16 | { |
---|
17 | register float *v; |
---|
18 | |
---|
19 | v = (float *) malloc(sizeof(float)*3); |
---|
20 | return v; |
---|
21 | } |
---|
22 | |
---|
23 | float * |
---|
24 | vclone(const float *v) |
---|
25 | { |
---|
26 | register float *c; |
---|
27 | |
---|
28 | c = vnew(); |
---|
29 | vcopy(v, c); |
---|
30 | return c; |
---|
31 | } |
---|
32 | |
---|
33 | void |
---|
34 | vcopy(const float *v1, float *v2) |
---|
35 | { |
---|
36 | register int i; |
---|
37 | for (i = 0 ; i < 3 ; i++) |
---|
38 | v2[i] = v1[i]; |
---|
39 | } |
---|
40 | |
---|
41 | void |
---|
42 | vprint(const float *v) |
---|
43 | { |
---|
44 | printf("x: %f y: %f z: %f\n",v[0],v[1],v[2]); |
---|
45 | } |
---|
46 | |
---|
47 | void |
---|
48 | vset(float *v, float x, float y, float z) |
---|
49 | { |
---|
50 | v[0] = x; |
---|
51 | v[1] = y; |
---|
52 | v[2] = z; |
---|
53 | } |
---|
54 | |
---|
55 | void |
---|
56 | vzero(float *v) |
---|
57 | { |
---|
58 | v[0] = 0.0; |
---|
59 | v[1] = 0.0; |
---|
60 | v[2] = 0.0; |
---|
61 | } |
---|
62 | |
---|
63 | void |
---|
64 | vnormal(float *v) |
---|
65 | { |
---|
66 | vscale(v,1.0/vlength(v)); |
---|
67 | } |
---|
68 | |
---|
69 | float |
---|
70 | vlength(const float *v) |
---|
71 | { |
---|
72 | return sqrtf(v[0] * v[0] + v[1] * v[1] + v[2] * v[2]); |
---|
73 | } |
---|
74 | |
---|
75 | void |
---|
76 | vscale(float *v, float div) |
---|
77 | { |
---|
78 | v[0] *= div; |
---|
79 | v[1] *= div; |
---|
80 | v[2] *= div; |
---|
81 | } |
---|
82 | |
---|
83 | void |
---|
84 | vmult(const float *src1, const float *src2, float *dst) |
---|
85 | { |
---|
86 | dst[0] = src1[0] * src2[0]; |
---|
87 | dst[1] = src1[1] * src2[1]; |
---|
88 | dst[2] = src1[2] * src2[2]; |
---|
89 | } |
---|
90 | |
---|
91 | void |
---|
92 | vadd(const float *src1, const float *src2, float *dst) |
---|
93 | { |
---|
94 | dst[0] = src1[0] + src2[0]; |
---|
95 | dst[1] = src1[1] + src2[1]; |
---|
96 | dst[2] = src1[2] + src2[2]; |
---|
97 | } |
---|
98 | |
---|
99 | void |
---|
100 | vsub(const float *src1, const float *src2, float *dst) |
---|
101 | { |
---|
102 | dst[0] = src1[0] - src2[0]; |
---|
103 | dst[1] = src1[1] - src2[1]; |
---|
104 | dst[2] = src1[2] - src2[2]; |
---|
105 | } |
---|
106 | |
---|
107 | void |
---|
108 | vhalf(const float *v1, const float *v2, float *half) |
---|
109 | { |
---|
110 | float len; |
---|
111 | |
---|
112 | vadd(v2,v1,half); |
---|
113 | len = vlength(half); |
---|
114 | if(len>0.0001) |
---|
115 | vscale(half,1.0/len); |
---|
116 | else |
---|
117 | vcopy(v1, half); |
---|
118 | } |
---|
119 | |
---|
120 | float |
---|
121 | vdot(const float *v1, const float *v2) |
---|
122 | { |
---|
123 | return v1[0]*v2[0] + v1[1]*v2[1] + v1[2]*v2[2]; |
---|
124 | } |
---|
125 | |
---|
126 | void |
---|
127 | vcross(const float *v1, const float *v2, float *cross) |
---|
128 | { |
---|
129 | float temp[3]; |
---|
130 | |
---|
131 | temp[0] = (v1[1] * v2[2]) - (v1[2] * v2[1]); |
---|
132 | temp[1] = (v1[2] * v2[0]) - (v1[0] * v2[2]); |
---|
133 | temp[2] = (v1[0] * v2[1]) - (v1[1] * v2[0]); |
---|
134 | vcopy(temp, cross); |
---|
135 | } |
---|
136 | |
---|
137 | void |
---|
138 | vdirection(const float *v1, float *dir) |
---|
139 | { |
---|
140 | vcopy(v1, dir); |
---|
141 | vnormal(dir); |
---|
142 | } |
---|
143 | |
---|
144 | void |
---|
145 | vreflect(const float *in, const float *mirror, float *out) |
---|
146 | { |
---|
147 | float temp[3]; |
---|
148 | |
---|
149 | vcopy(mirror, temp); |
---|
150 | vscale(temp,vdot(mirror,in)); |
---|
151 | vsub(temp,in,out); |
---|
152 | vadd(temp,out,out); |
---|
153 | } |
---|
154 | |
---|
155 | void |
---|
156 | vmultmatrix(const Matrix m1, const Matrix m2, Matrix prod) |
---|
157 | { |
---|
158 | register int row, col; |
---|
159 | Matrix temp; |
---|
160 | |
---|
161 | for(row=0 ; row<4 ; row++) |
---|
162 | for(col=0 ; col<4 ; col++) |
---|
163 | temp[row][col] = m1[row][0] * m2[0][col] |
---|
164 | + m1[row][1] * m2[1][col] |
---|
165 | + m1[row][2] * m2[2][col] |
---|
166 | + m1[row][3] * m2[3][col]; |
---|
167 | for(row=0 ; row<4 ; row++) |
---|
168 | for(col=0 ; col<4 ; col++) |
---|
169 | prod[row][col] = temp[row][col]; |
---|
170 | } |
---|
171 | |
---|
172 | void |
---|
173 | vtransform(const float *v, const Matrix mat, float *vt) |
---|
174 | { |
---|
175 | float t[3]; |
---|
176 | |
---|
177 | t[0] = v[0]*mat[0][0] + v[1]*mat[1][0] + v[2]*mat[2][0] + mat[3][0]; |
---|
178 | t[1] = v[0]*mat[0][1] + v[1]*mat[1][1] + v[2]*mat[2][1] + mat[3][1]; |
---|
179 | t[2] = v[0]*mat[0][2] + v[1]*mat[1][2] + v[2]*mat[2][2] + mat[3][2]; |
---|
180 | vcopy(t, vt); |
---|
181 | } |
---|
182 | void |
---|
183 | vtransform4(const float *v, const Matrix mat, float *vt) |
---|
184 | { |
---|
185 | float t[3]; |
---|
186 | |
---|
187 | t[0] = v[0]*mat[0][0] + v[1]*mat[1][0] + v[2]*mat[2][0] + mat[3][0]; |
---|
188 | t[1] = v[0]*mat[0][1] + v[1]*mat[1][1] + v[2]*mat[2][1] + mat[3][1]; |
---|
189 | t[2] = v[0]*mat[0][2] + v[1]*mat[1][2] + v[2]*mat[2][2] + mat[3][2]; |
---|
190 | vcopy(t, vt); |
---|
191 | t[3] = v[0]*mat[0][3] + v[1]*mat[1][3] + v[2]*mat[2][3] + mat[3][3]; |
---|
192 | vt[3] = t[3]; |
---|
193 | } |
---|
194 | |
---|
195 | Matrix idmatrix = |
---|
196 | { |
---|
197 | { 1.0, 0.0, 0.0, 0.0,}, |
---|
198 | { 0.0, 1.0, 0.0, 0.0,}, |
---|
199 | { 0.0, 0.0, 1.0, 0.0,}, |
---|
200 | { 0.0, 0.0, 0.0, 1.0,}, |
---|
201 | }; |
---|
202 | |
---|
203 | void |
---|
204 | mcopy(const Matrix m1, Matrix m2) |
---|
205 | { |
---|
206 | int i, j; |
---|
207 | for (i = 0; i < 4; i++) |
---|
208 | for (j = 0; j < 4; j++) |
---|
209 | m2[i][j] = m1[i][j]; |
---|
210 | } |
---|
211 | |
---|
212 | void |
---|
213 | minvert(const Matrix mat, Matrix result) |
---|
214 | { |
---|
215 | int i, j, k; |
---|
216 | double temp; |
---|
217 | double m[8][4]; |
---|
218 | /* Declare identity matrix */ |
---|
219 | |
---|
220 | mcopy(idmatrix, result); |
---|
221 | for (i = 0; i < 4; i++) { |
---|
222 | for (j = 0; j < 4; j++) { |
---|
223 | m[i][j] = mat[i][j]; |
---|
224 | m[i+4][j] = result[i][j]; |
---|
225 | } |
---|
226 | } |
---|
227 | |
---|
228 | /* Work across by columns */ |
---|
229 | |
---|
230 | for (i = 0; i < 4; i++) { |
---|
231 | for (j = i; (m[i][j] == 0.0) && (j < 4); j++) |
---|
232 | ; |
---|
233 | if (j == 4) { |
---|
234 | fprintf (stderr, "error: cannot do inverse matrix\n"); |
---|
235 | exit (2); |
---|
236 | } |
---|
237 | else if (i != j) { |
---|
238 | for (k = 0; k < 8; k++) { |
---|
239 | temp = m[k][i]; |
---|
240 | m[k][i] = m[k][j]; |
---|
241 | m[k][j] = temp; |
---|
242 | } |
---|
243 | } |
---|
244 | |
---|
245 | /* Divide original row */ |
---|
246 | |
---|
247 | for (j = 7; j >= i; j--) |
---|
248 | m[j][i] /= m[i][i]; |
---|
249 | |
---|
250 | /* Subtract other rows */ |
---|
251 | |
---|
252 | for (j = 0; j < 4; j++) |
---|
253 | if (i != j) |
---|
254 | for (k = 7; k >= i; k--) |
---|
255 | m[k][j] -= m[k][i] * m[i][j]; |
---|
256 | } |
---|
257 | |
---|
258 | for (i = 0; i < 4; i++) |
---|
259 | for (j = 0; j < 4; j++) |
---|
260 | result[i][j] = m[i+4][j]; |
---|
261 | } |
---|
262 | |
---|
263 | /* |
---|
264 | * Get combined Model/View/Projection matrix, in any mmode |
---|
265 | */ |
---|
266 | void |
---|
267 | vgetmatrix(Matrix m) |
---|
268 | { |
---|
269 | long mm; |
---|
270 | |
---|
271 | mm = getmmode(); |
---|
272 | |
---|
273 | if (mm == MSINGLE) |
---|
274 | { |
---|
275 | getmatrix(m); |
---|
276 | } |
---|
277 | else |
---|
278 | { |
---|
279 | Matrix mp, mv; |
---|
280 | |
---|
281 | mmode(MPROJECTION); |
---|
282 | getmatrix(mp); |
---|
283 | mmode(MVIEWING); |
---|
284 | getmatrix(mv); |
---|
285 | |
---|
286 | pushmatrix(); /* Multiply them together */ |
---|
287 | loadmatrix(mp); |
---|
288 | multmatrix(mv); |
---|
289 | getmatrix(m); |
---|
290 | popmatrix(); |
---|
291 | |
---|
292 | mmode(mm); /* Back into the mode we started in */ |
---|
293 | } |
---|
294 | } |
---|
295 | |
---|
296 | /* |
---|
297 | * Gaussian Elimination with Scaled Column Pivoting |
---|
298 | * |
---|
299 | * copied out of the book by Wade Olsen |
---|
300 | * Silicon Graphics |
---|
301 | * Feb. 12, 1990 |
---|
302 | */ |
---|
303 | |
---|
304 | void |
---|
305 | linsolve( |
---|
306 | const float *eqs[], /* System of eq's to solve */ |
---|
307 | int n, /* of size inmat[n][n+1] */ |
---|
308 | float *x /* Result float *or of size x[n] */ |
---|
309 | ) |
---|
310 | { |
---|
311 | int i, j, p; |
---|
312 | |
---|
313 | float **a; |
---|
314 | |
---|
315 | /* Allocate space to work in */ |
---|
316 | /* (avoid modifying the equations passed) */ |
---|
317 | a = (float **)malloc(sizeof(float *)*n); |
---|
318 | for (i = 0; i < n; i++) |
---|
319 | { |
---|
320 | a[i] = (float *)malloc(sizeof(float)*(n+1)); |
---|
321 | bcopy(eqs[i], a[i], sizeof(float)*(n+1)); |
---|
322 | } |
---|
323 | |
---|
324 | |
---|
325 | if (n == 1) |
---|
326 | { /* The simple single variable case */ |
---|
327 | x[0] = a[0][1] / a[0][0]; |
---|
328 | return; |
---|
329 | } |
---|
330 | /* Gausian elimination process */ |
---|
331 | for (i = 0; i < n -1; i++) |
---|
332 | { |
---|
333 | |
---|
334 | /* find non-zero pivot row */ |
---|
335 | p = i; |
---|
336 | while (a[p][i] == 0.0) |
---|
337 | { |
---|
338 | p++; |
---|
339 | if (p == n) |
---|
340 | { |
---|
341 | printf("linsolv: No unique solution exists.\n"); |
---|
342 | exit(1); |
---|
343 | } |
---|
344 | } |
---|
345 | /* row swap */ |
---|
346 | if (p != i) |
---|
347 | { |
---|
348 | float *swap; |
---|
349 | |
---|
350 | swap = a[i]; |
---|
351 | a[i] = a[p]; |
---|
352 | a[p] = swap; |
---|
353 | } |
---|
354 | /* row subtractions */ |
---|
355 | for (j = i + 1; j < n; j++) |
---|
356 | { |
---|
357 | float mult = a[j][i] / a[i][i]; |
---|
358 | |
---|
359 | int k; |
---|
360 | for (k = i + 1; k < n + 1; k++) |
---|
361 | a[j][k] -= mult * a[i][k]; |
---|
362 | } |
---|
363 | } |
---|
364 | |
---|
365 | if (a[n-1][n-1] == 0.0) |
---|
366 | { |
---|
367 | printf("linsolv: No unique solution exists.\n"); |
---|
368 | exit(1); |
---|
369 | } |
---|
370 | |
---|
371 | /* backwards substitution */ |
---|
372 | x[n-1] = a[n-1][n] / a[n-1][n-1]; |
---|
373 | for (i = n -2; i > -1; i--) |
---|
374 | { |
---|
375 | float sum = a[i][n]; |
---|
376 | |
---|
377 | for (j = i + 1; j < n; j++) |
---|
378 | sum -= a[i][j] * x[j]; |
---|
379 | |
---|
380 | x[i] = sum / a[i][i]; |
---|
381 | } |
---|
382 | |
---|
383 | /* Free working space */ |
---|
384 | for (i = 0; i < n; i++) |
---|
385 | { |
---|
386 | free(a[i]); |
---|
387 | } |
---|
388 | free(a); |
---|
389 | } |
---|