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Encoding:
C/C++ Source or Header  |  2008-11-07  |  5.3 KB  |  233 lines

  1. #ifndef K3DSDK_NORMAL3_H
  2. #define K3DSDK_NORMAL3_H
  3.  
  4. // K-3D
  5. // Copyright (c) 1995-2006, Timothy M. Shead
  6. //
  7. // Contact: tshead@k-3d.com
  8. //
  9. // This library is free software; you can redistribute it and/or
  10. // modify it under the terms of the GNU General Public
  11. // License as published by the Free Software Foundation; either
  12. // version 2 of the License, or (at your option) any later version.
  13. //
  14. // This library is distributed in the hope that it will be useful,
  15. // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16. // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  17. // General Public License for more details.
  18. //
  19. // You should have received a copy of the GNU General Public
  20. // License along with this library; if not, write to the Free Software
  21. // Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  22.  
  23. /** \file
  24.     \brief Vector (points, vectors and normals) routines
  25.     \author Timothy M. Shead (tshead@k-3d.com)
  26. */
  27.  
  28. /****************************************************************
  29. *
  30. * C++ Vector and Matrix Algebra routines
  31. * Author: Jean-Francois DOUE
  32. * Version 3.1 --- October 1993
  33. *
  34. ****************************************************************/
  35.  
  36. //
  37. //    From "Graphics Gems IV / Edited by Paul S. Heckbert
  38. //    Academic Press, 1994, ISBN 0-12-336156-9
  39. //    "You are free to use and modify this code in any way
  40. //    you like." (p. xv)
  41. //
  42. //    Modified by J. Nagle, March 1997
  43. //    -    All functions are inline.
  44. //    -    All functions are const-correct.
  45. //    -    All checking is via the standard "assert" macro.
  46. //
  47.  
  48. // Modified by Tim Shead for use with K-3D, January 1998
  49.  
  50. #include "almost_equal.h"
  51. #include "result.h"
  52.  
  53. #include <boost/io/ios_state.hpp>
  54.  
  55. #include <cmath>
  56. #include <iomanip>
  57.  
  58. namespace k3d
  59. {
  60.  
  61. /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  62. // normal3
  63.  
  64. /// Encapsulates a 3D surface normal
  65. class normal3
  66. {
  67. public:
  68.     /// Stores the normal values
  69.     double n[3];
  70.  
  71.     normal3()
  72.     {
  73.         n[0] = n[1] = n[2] = 0.0;
  74.     }
  75.  
  76.     normal3(const double x, const double y, const double z)
  77.     {
  78.         n[0] = x;
  79.         n[1] = y;
  80.         n[2] = z;
  81.     }
  82.  
  83.     normal3& operator+=(const normal3& v)
  84.     {
  85.         n[0] += v.n[0];
  86.         n[1] += v.n[1];
  87.         n[2] += v.n[2];
  88.         return *this;
  89.     }
  90.  
  91.     normal3& operator-=(const normal3& v)
  92.     {
  93.         n[0] += v.n[0];
  94.         n[1] += v.n[1];
  95.         n[2] += v.n[2];
  96.         return *this;
  97.     }
  98.  
  99.     normal3& operator*=(const double d)
  100.     {
  101.         n[0] *= d;
  102.         n[1] *= d;
  103.         n[2] *= d;
  104.         return *this;
  105.     }
  106.  
  107.     normal3& operator/=(const double d)
  108.     {
  109.         return_val_if_fail(d, *this);
  110.  
  111.         const double d_inv = 1./d;
  112.         n[0] *= d_inv;
  113.         n[1] *= d_inv;
  114.         n[2] *= d_inv;
  115.         return *this;
  116.     }
  117.  
  118.     double& operator[](const unsigned int i)
  119.     {
  120.         assert_warning((i >= 0) && (i <= 2));
  121.         return n[i];
  122.     }
  123.  
  124.     double operator[](const unsigned int i) const
  125.     {
  126.         return_val_if_fail((i >= 0) && (i <= 2), 0);
  127.         return n[i];
  128.     }
  129.  
  130.     /// Returns the normal length
  131.     double length() const
  132.     {
  133.         return std::sqrt(length2());
  134.     }
  135.  
  136.     /// Returns the squared normal length
  137.     double length2() const
  138.     {
  139.         return n[0] * n[0] + n[1] * n[1] + n[2] * n[2];
  140.     }
  141.  
  142.     friend std::ostream& operator<<(std::ostream& Stream, const normal3& RHS)
  143.     {
  144.         boost::io::ios_flags_saver stream_state(Stream);
  145.         Stream << std::setprecision(17) << RHS.n[0] << " " << RHS.n[1] << " " << RHS.n[2];
  146.         return Stream;
  147.     }
  148.  
  149.     friend std::istream& operator>>(std::istream& Stream, normal3& RHS)
  150.     {
  151.         Stream >> RHS.n[0] >> RHS.n[1] >> RHS.n[2];
  152.         return Stream;
  153.     }
  154. };
  155.  
  156. /// Multiplication by a constant
  157. inline const normal3 operator*(const normal3& a, const double d)
  158. {
  159.     return normal3(a.n[0] * d, a.n[1] * d, a.n[2] * d);
  160. }
  161.  
  162. /// Multiplication by a constant
  163. inline const normal3 operator*(const double d, const normal3& a)
  164. {
  165.     return normal3(a.n[0] * d, a.n[1] * d, a.n[2] * d);
  166. }
  167.  
  168. /// Division by a constant
  169. inline const normal3 operator/(const normal3& a, const double d)
  170. {
  171.     return_val_if_fail(d, normal3());
  172.     return normal3(a.n[0] / d, a.n[1] / d, a.n[2] / d);
  173. }
  174.  
  175. /// Returns the dot product of two normals
  176. inline const double operator*(const normal3& a, const normal3& b)
  177. {
  178.     return a.n[0] * b.n[0] + a.n[1] * b.n[1] + a.n[2] * b.n[2];
  179. }
  180.  
  181. /// Returns the cross product of two normals
  182. inline const normal3 operator^(const normal3& a, const normal3& b)
  183. {
  184.     return normal3(a.n[1] * b.n[2] - a.n[2] * b.n[1], a.n[2] * b.n[0] - a.n[0] * b.n[2], a.n[0] * b.n[1] - a.n[1] * b.n[0]);
  185. }
  186.  
  187. /// Equality
  188. inline const bool operator==(const normal3& a, const normal3& b)
  189. {
  190.     return a.n[0] == b.n[0] && a.n[1] == b.n[1] && a.n[2] == b.n[2];
  191. }
  192.  
  193. /// Inequality
  194. inline const bool operator!=(const normal3& a, const normal3& b)
  195. {
  196.     return a.n[0] != b.n[0] || a.n[1] != b.n[1] || a.n[2] != b.n[2];
  197. }
  198.  
  199. /// Returns the length of a normal
  200. inline const double length(const normal3& Normal)
  201. {
  202.     return Normal.length();
  203. }
  204.  
  205. /// Returns the normalized form of a normal
  206. inline const normal3 normalize(const normal3& Normal)
  207. {
  208.     const double length = Normal.length();
  209.     return_val_if_fail(length, Normal);
  210.     return Normal / length;
  211. }
  212.  
  213. /// Specialization of almost_equal that tests two normal3 objects for near-equality
  214. template<>
  215. class almost_equal<normal3>
  216. {
  217.     typedef normal3 T;
  218. public:
  219.     almost_equal(const boost::uint64_t Threshold) : threshold(Threshold) { }
  220.     inline const bool operator()(const T& A, const T& B) const
  221.     {
  222.         return std::equal(A.n, A.n + 3, B.n, almost_equal<double>(threshold));
  223.     }
  224.  
  225. private:
  226.     const boost::uint64_t threshold;
  227. };
  228.  
  229. } // namespace k3d
  230.  
  231. #endif // !K3DSDK_NORMAL3_H
  232.  
  233.