source: GTP/trunk/App/Demos/Vis/CHC_revisited/Geometry.cpp @ 2642

Revision 2642, 12.0 KB checked in by mattausch, 16 years ago (diff)

new demo

Line 
1#include "Geometry.h"
2#include "glInterface.h"
3#include "stdio.h"
4#include "teapot.h"
5
6#include <math.h>
7
8#define NO_LIST    -1
9#define STRIP_END  -1
10
11int Geometry::num_torus_indices;
12int Geometry::num_torus_vertices;
13int Geometry::num_torus_normals;
14
15const int Geometry::torus_precision = 24;
16const int Geometry::sphere_precision = 24;
17
18float *Geometry::torus_vertices;
19float *Geometry::torus_normals;
20int *Geometry::torus_indices;
21
22// choose size so the glut-rendered sphere is approximately
23// as big as the other objects
24const float Geometry::sphere_radius = 1.0 / 9.0f;
25const float Geometry::torus_inner_radius = 0.05;
26const float Geometry::torus_outer_radius = 0.07;
27
28int Geometry::sDisplayList[NUM_OBJECTS];
29
30bool Geometry::sIsInitialised = Init();
31
32Geometry::Geometry():
33mXRotation(0), mYRotation(0), mZRotation(0), mScale(1.0), mObjectType(TEAPOT)
34{
35        copyVector3Values(mTranslation, 0, 0, 0);
36       
37        SetAmbientColor(0.1745, 0.01175, 0.01175);
38        SetDiffuseColor(0.61424, 0.04136, 0.04136);
39        SetSpecularColor(0.727811, 0.626959, 0.626959);
40       
41        CalcBoundingVolume();
42        CalcTransform();
43        GenerateList();
44}
45
46Geometry::Geometry(Vector3 translation, float xRot, float yRot, float zRot, float scale, int objectType):
47mXRotation(xRot), mYRotation(yRot), mZRotation(zRot), mScale(scale), mObjectType(objectType)
48{
49        copyVector3(mTranslation, translation);
50
51        SetAmbientColor(0.1745, 0.01175, 0.01175);
52        SetDiffuseColor(0.61424, 0.04136, 0.04136);
53        SetSpecularColor(0.727811, 0.626959, 0.626959);
54       
55        CalcBoundingVolume();
56        CalcTransform();
57        GenerateList();
58}
59
60void Geometry::ResetLists()
61{
62        for(int i = 0; i < NUM_OBJECTS; i++)
63        {
64        if(sDisplayList[i] == NO_LIST)
65                        glDeleteLists(sDisplayList[i], 1);
66
67                sDisplayList[i] = NO_LIST;
68        }
69}
70
71void Geometry::CleanUp()
72{
73        ResetLists();
74
75        delete [] torus_vertices;
76        delete [] torus_normals;
77        delete [] torus_indices;
78}
79
80
81bool Geometry::Init()
82{
83        for(int i=0; i < NUM_OBJECTS; i++)
84                sDisplayList[i] = NO_LIST;
85
86        // parameters chosen so torus is approximately as big as teapot
87        CreateTorus(torus_inner_radius, torus_outer_radius, torus_precision);
88
89        return true;
90}
91
92void Geometry::GenerateList()
93{
94        if(sDisplayList[mObjectType] == NO_LIST)
95        {
96                sDisplayList[mObjectType] = glGenLists(1);
97                glNewList(sDisplayList[mObjectType], GL_COMPILE);
98
99                switch(mObjectType)
100                {
101                        case TEAPOT:
102                                RenderTeapot();
103                                break;
104                        case TORUS:
105                                RenderTorus();
106                                break;
107                        case SPHERE:   
108                                RenderSphere();
109                                break;
110                       
111                        default:
112                                break;
113                }
114                glEndList();
115        }
116}
117
118void Geometry::Render()
119{
120        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, mAmbientColor);
121        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, mDiffuseColor);
122        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mSpecularColor);
123       
124        glPushMatrix();
125       
126        Transform();
127       
128        glCallList(sDisplayList[mObjectType]);
129
130        glPopMatrix();
131}
132
133
134//! sets rotations around the three axis: executed in the order specified here
135void Geometry::SetRotations(float xRot, float yRot, float zRot)
136{
137        mXRotation = xRot;
138        mYRotation = yRot;
139        mZRotation = zRot;
140
141        CalcBoundingVolume();
142        CalcTransform();
143}
144
145
146void Geometry::SetTranslation(Vector3 translation)
147{
148        copyVector3(mTranslation, translation);
149
150        CalcBoundingVolume();
151        CalcTransform();
152}
153
154
155void Geometry::SetScale(float scale)
156{
157        mScale = scale;
158        CalcTransform();
159
160        CalcBoundingVolume();
161}
162
163
164void Geometry::SetAmbientColor(float ambientR, float ambientG, float ambientB)
165{
166        mAmbientColor[0] = ambientR;
167        mAmbientColor[1] = ambientG;
168        mAmbientColor[2] = ambientB;
169}
170
171
172void Geometry::SetDiffuseColor(float diffuseR, float diffuseG, float diffuseB)
173{
174        mDiffuseColor[0] = diffuseR;
175        mDiffuseColor[1] = diffuseG;
176        mDiffuseColor[2] = diffuseB;
177}
178
179
180void Geometry::SetSpecularColor(float specularR, float specularG, float specularB)
181{
182        mSpecularColor[0] = specularR;
183        mSpecularColor[1] = specularG;
184        mSpecularColor[2] = specularB;
185}
186
187
188float Geometry::GetScale()
189{
190        return mScale;
191}
192
193
194void Geometry::GetTranslation(Vector3 translation)
195{
196        copyVector3(translation, mTranslation);
197}
198
199
200void Geometry::GetRotations(float &xRot, float &yRot, float &zRot)
201{
202        xRot = mXRotation;
203        yRot = mYRotation;
204        zRot = mZRotation;
205}
206
207       
208const AABox &Geometry::GetBoundingVolume()
209{
210        return mBoundingBox;
211}
212
213
214void Geometry::SetLastVisited(int lastVisited)
215{
216        mLastVisited = lastVisited;
217}
218
219
220int Geometry::GetLastVisited()
221{
222        return mLastVisited;
223}
224
225
226void Geometry::SetObjectType(int type)
227{
228        mObjectType = type;
229        GenerateList();
230}
231
232
233void Geometry::RenderTeapot()
234{
235        int i = 0;
236
237        while(i < num_teapot_indices)
238        {
239                glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
240                        while(teapot_indices[i] != STRIP_END)
241                        {       
242                                int index = teapot_indices[i] * 3;
243                               
244                                glNormal3fv(teapot_normals + index);
245                                glVertex3fv(teapot_vertices + index);
246                               
247                                i++;           
248                        }
249                glEnd();
250               
251                i++; // skip strip end flag
252        }
253}
254
255void Geometry::CalcBoundingVolume()
256{
257    switch(mObjectType)
258        {
259                case TORUS:
260                        CalcBoundingVolume(torus_vertices, num_torus_vertices);
261                        break;
262                case SPHERE:
263                        CalcSphereBoundingVolume();
264                        break;
265                case TEAPOT:
266                        CalcBoundingVolume(teapot_vertices, num_teapot_vertices);
267                        break;
268                default:
269                        break;
270        }
271}
272
273
274void Geometry::CalcBoundingVolume(float *vertices, const int num_vertices)
275{
276        Vector3 *rotatedPoints = new Vector3[num_vertices];
277       
278        for(int i = 0; i < num_vertices; i++)
279        {
280                copyVector3Values(rotatedPoints[i], vertices[i * 3],
281                                                  vertices[i * 3 + 1], vertices[i * 3 + 2]);
282       
283                rotateVectorZ(rotatedPoints[i], mZRotation * PI_180);
284                rotateVectorY(rotatedPoints[i], mYRotation * PI_180);
285                rotateVectorX(rotatedPoints[i], mXRotation * PI_180);
286        }
287
288        calcCubicHull(mBoundingBox.min, mBoundingBox.max, rotatedPoints, num_vertices);
289
290        for(int i=0; i< 3; i++)
291        {
292                mBoundingBox.min[i] *= mScale;
293                mBoundingBox.max[i] *= mScale;
294        }
295
296        addVector3(mBoundingBox.min, mTranslation, mBoundingBox.min);
297    addVector3(mBoundingBox.max, mTranslation, mBoundingBox.max);
298
299        delete [] rotatedPoints;
300}
301
302
303void Geometry::CalcSphereBoundingVolume()
304{
305        float len = mScale * sphere_radius;
306        Vector3 size = {len, len, len};
307                                       
308        diffVector3(mBoundingBox.min, mTranslation, size);
309        addVector3(mBoundingBox.max, mTranslation, size);
310}
311
312
313void Geometry::RenderTorus()
314{
315        glVertexPointer(3, GL_FLOAT, sizeof(float), torus_vertices);
316        glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
317
318        glNormalPointer(GL_FLOAT, sizeof(float), torus_normals);
319        glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
320
321    glDrawElements(GL_TRIANGLES, num_torus_indices, GL_UNSIGNED_INT, torus_indices);
322
323        glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
324        glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
325}
326
327/*
328        creates a torus with specified radii, with number of rings and ring
329        subdivision = precision.
330*/
331void Geometry::CreateTorus(float innerRadius, float outerRadius, int precision)
332{
333        num_torus_vertices = num_torus_normals = (precision + 1) * (precision + 1);
334        num_torus_indices = 2 * precision * precision * 3;
335
336        torus_vertices = new float[num_torus_vertices * 3];
337        torus_normals = new float[num_torus_normals * 3];
338        torus_indices = new int[num_torus_indices];
339
340        for(int i = 0; i < precision + 1; ++ i)
341        {
342                int index = i * 3;
343
344                Vector3 currentVertex = {innerRadius, 0.0f, 0.0f};
345                rotateVectorZ(currentVertex, ((float)i * 2.0 * PI) / (float)precision);
346
347                currentVertex[0] += outerRadius;
348               
349                Vector3 sTangent = {0.0f, 0.0f, -1.0f};
350                Vector3 tTangent = {0, -1, 0};
351                rotateVectorZ(tTangent, ((float)i * 2.0 * PI) / (float)precision);
352
353        Vector3 currentNormal;
354
355                cross(currentNormal, tTangent, sTangent);
356
357                torus_normals[index + 0] = currentNormal[0];
358                torus_normals[index + 1] = currentNormal[1];
359                torus_normals[index + 2] = currentNormal[2];
360               
361                torus_vertices[index + 0] = currentVertex[0];
362                torus_vertices[index + 1] = currentVertex[1];
363                torus_vertices[index + 2] = currentVertex[2];
364        }
365
366        for(int i_rng = 1; i_rng < precision + 1; ++ i_rng)
367        {
368                for(int i=0; i<precision+1; ++i)
369                {
370                        int index = 3 * (i_rng * (precision + 1) + i);
371
372                        Vector3 currentVertex = {torus_vertices[i*3], torus_vertices[i*3+1], torus_vertices[i*3+2]};
373                       
374                        rotateVectorY(currentVertex, ((float)i_rng * 2.0 * PI) / (float)precision);
375                                               
376                        Vector3 currentNormal = {torus_normals[i*3], torus_normals[i*3+1], torus_normals[i*3+2]};
377                       
378                        rotateVectorY(currentNormal, ((float)i_rng * 2.0 * PI) / (float)precision);
379
380                        torus_normals[index + 0] = currentNormal[0];
381                        torus_normals[index + 1] = currentNormal[1];
382                        torus_normals[index + 2] = currentNormal[2];
383               
384                        torus_vertices[index + 0] = currentVertex[0];
385                        torus_vertices[index + 1] = currentVertex[1];
386                        torus_vertices[index + 2] = currentVertex[2];
387                }
388        }
389
390        for(int i_rng = 0; i_rng < precision; ++ i_rng)
391        {
392                for(int i = 0; i < precision; ++ i)
393                {
394                        int index = ((i_rng * precision + i) * 2) * 3;
395
396                        torus_indices[index+0] = (i_rng     * (precision+1) + i)*3;
397                        torus_indices[index+1] = ((i_rng+1) * (precision+1) + i)*3;
398                        torus_indices[index+2] = (i_rng     * (precision+1) + i + 1)*3;
399
400                        index = ((i_rng * precision + i) * 2 + 1) * 3;
401
402                        torus_indices[index+0] = (i_rng     * (precision+1) + i + 1)*3;
403                        torus_indices[index+1] = ((i_rng+1) * (precision+1) + i)*3;
404                        torus_indices[index+2] = ((i_rng+1) * (precision+1) + i + 1)*3;
405                }
406        }
407}
408
409/**
410        counts the triangles of the teapot.
411        traverses through all the triangle strips.
412*/
413int Geometry::CountTeapotTriangles()
414{
415        int result = 0;
416        int i=0;
417        // n - 2 triangles are drawn for a strip
418        while(i < num_teapot_indices)
419        {
420                while(teapot_indices[i] != STRIP_END)
421                {       
422                        result ++;;
423                        i++;           
424                }
425                result -= 2;
426                i++; // skip STRIP_END
427        }
428        return result;
429}
430
431/**
432        counts the triangles of the torus
433*/
434int Geometry::CountTorusTriangles()
435{
436        // every 3 indices specify one triangle
437        return num_torus_indices / 3;
438}
439
440/**
441        counts the triangles of the sphere.
442        sphere_precision / 2 + 1 strips with sphere_precision * 2 - 2 triangles each
443*/
444int Geometry::CountSphereTriangles()
445{
446        return sphere_precision * sphere_precision;
447}
448
449
450int Geometry::CountTriangles(int objectType)
451{
452        int result = 0;
453
454        switch(objectType)
455        {
456                case TEAPOT:
457                        result = CountTeapotTriangles();
458                        break;
459                case TORUS:
460                        result = CountTorusTriangles();
461                        break;
462                case SPHERE:   
463                        result = CountSphereTriangles();
464                        break;
465                default:
466                        break;
467        }
468        return result;
469}
470
471
472void Geometry::Transform()
473{
474        glMultMatrixd(mTransform);
475}
476
477void Geometry::CalcTransform()
478{
479        Matrix4x4 scale;
480        Matrix4x4 xrot;
481        Matrix4x4 yrot;
482        Matrix4x4 zrot;
483        Matrix4x4 transl;
484
485        makeScaleMtx(scale, mScale, mScale, mScale);
486        makeTranslationMtx(transl, mTranslation);
487        makeRotationXMtx(xrot, mXRotation * PI_180);
488        makeRotationYMtx(yrot, mYRotation * PI_180);
489        makeRotationZMtx(zrot, mZRotation * PI_180);
490
491        copyMatrix(mTransform, IDENTITY);
492        mult(mTransform, mTransform, transl);
493        mult(mTransform, mTransform, xrot);
494        mult(mTransform, mTransform, yrot);
495        mult(mTransform, mTransform, zrot);
496        mult(mTransform, mTransform, scale);
497}
498
499/**
500   renders a sphere with sphere_precision subdivisions.
501   note: works only for even sphere_precision
502*/
503void Geometry::RenderSphere()
504{
505        Vector3 vertex;
506
507        // this algorithm renders the triangles clockwise
508        glFrontFace(GL_CW);
509
510        for (int j = 0; j < sphere_precision/2; ++j)
511        {
512                double alpha = j * PI * 2.0 / (double)sphere_precision - PI_2;
513                double beta = (j + 1) * PI * 2.0 / (double)sphere_precision - PI_2;
514
515                glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
516
517                for (int i = 0; i <= sphere_precision; ++i)
518                {
519                        double gamma = i * PI * 2.0 / (double)sphere_precision;
520       
521                        vertex[0] = sphere_radius * cos(beta) * cos(gamma);
522                        vertex[1] = sphere_radius * sin(beta);
523                        vertex[2] = sphere_radius * cos(beta) * sin(gamma);
524
525                        glNormal3dv(vertex);
526                        glVertex3dv(vertex);
527
528                        vertex[0] = sphere_radius * cos(alpha) * cos(gamma);
529                        vertex[1] = sphere_radius * sin(alpha);
530                        vertex[2] = sphere_radius * cos(alpha) * sin(gamma);
531
532                    glNormal3dv(vertex);
533                        glVertex3dv(vertex);
534
535                }
536                glEnd();
537        }
538        glFrontFace(GL_CCW);
539}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.