source: GTP/trunk/App/Demos/Vis/CHC_revisited/Geometry.cpp @ 2746

Revision 2746, 12.1 KB checked in by mattausch, 17 years ago (diff)
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
92
93void Geometry::GenerateList()
94{
95        if(sDisplayList[mObjectType] == NO_LIST)
96        {
97                sDisplayList[mObjectType] = glGenLists(1);
98                glNewList(sDisplayList[mObjectType], GL_COMPILE);
99
100                switch(mObjectType)
101                {
102                        case TEAPOT:
103                                RenderTeapot();
104                                break;
105                        case TORUS:
106                                RenderTorus();
107                                break;
108                        case SPHERE:   
109                                RenderSphere();
110                                break;
111                       
112                        default:
113                                break;
114                }
115
116                glEndList();
117        }
118}
119
120
121void Geometry::Render()
122{
123        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, mAmbientColor);
124        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_DIFFUSE, mDiffuseColor);
125        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_SPECULAR, mSpecularColor);
126       
127        glPushMatrix();
128       
129        Transform();
130       
131        glCallList(sDisplayList[mObjectType]);
132
133        glPopMatrix();
134}
135
136
137//! sets rotations around the three axis: executed in the order specified here
138void Geometry::SetRotations(float xRot, float yRot, float zRot)
139{
140        mXRotation = xRot;
141        mYRotation = yRot;
142        mZRotation = zRot;
143
144        CalcBoundingVolume();
145        CalcTransform();
146}
147
148
149void Geometry::SetTranslation(Vector3 translation)
150{
151        copyVector3(mTranslation, translation);
152
153        CalcBoundingVolume();
154        CalcTransform();
155}
156
157
158void Geometry::SetScale(float scale)
159{
160        mScale = scale;
161        CalcTransform();
162
163        CalcBoundingVolume();
164}
165
166
167void Geometry::SetAmbientColor(float ambientR, float ambientG, float ambientB)
168{
169        mAmbientColor[0] = ambientR;
170        mAmbientColor[1] = ambientG;
171        mAmbientColor[2] = ambientB;
172}
173
174
175void Geometry::SetDiffuseColor(float diffuseR, float diffuseG, float diffuseB)
176{
177        mDiffuseColor[0] = diffuseR;
178        mDiffuseColor[1] = diffuseG;
179        mDiffuseColor[2] = diffuseB;
180}
181
182
183void Geometry::SetSpecularColor(float specularR, float specularG, float specularB)
184{
185        mSpecularColor[0] = specularR;
186        mSpecularColor[1] = specularG;
187        mSpecularColor[2] = specularB;
188}
189
190
191float Geometry::GetScale()
192{
193        return mScale;
194}
195
196
197void Geometry::GetTranslation(Vector3 translation)
198{
199        copyVector3(translation, mTranslation);
200}
201
202
203void Geometry::GetRotations(float &xRot, float &yRot, float &zRot)
204{
205        xRot = mXRotation;
206        yRot = mYRotation;
207        zRot = mZRotation;
208}
209
210       
211const AABox &Geometry::GetBoundingVolume()
212{
213        return mBoundingBox;
214}
215
216
217void Geometry::SetLastVisited(int lastVisited)
218{
219        mLastVisited = lastVisited;
220}
221
222
223int Geometry::GetLastVisited()
224{
225        return mLastVisited;
226}
227
228
229void Geometry::SetObjectType(int type)
230{
231        mObjectType = type;
232        GenerateList();
233}
234
235
236void Geometry::RenderTeapot()
237{
238        int i = 0;
239
240        while(i < num_teapot_indices)
241        {
242                glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
243               
244                while (teapot_indices[i] != STRIP_END)
245                {       
246                        int index = teapot_indices[i] * 3;
247
248                        glNormal3fv(teapot_normals + index);
249                        glVertex3fv(teapot_vertices + index);
250                       
251                        ++ i;           
252                }
253
254                glEnd();
255
256                ++ i; // skip strip end flag
257        }
258}
259
260
261void Geometry::CalcBoundingVolume()
262{
263    switch(mObjectType)
264        {
265                case TORUS:
266                        CalcBoundingVolume(torus_vertices, num_torus_vertices);
267                        break;
268                case SPHERE:
269                        CalcSphereBoundingVolume();
270                        break;
271                case TEAPOT:
272                        CalcBoundingVolume(teapot_vertices, num_teapot_vertices);
273                        break;
274                default:
275                        break;
276        }
277}
278
279
280void Geometry::CalcBoundingVolume(float *vertices, const int num_vertices)
281{
282        Vector3 *rotatedPoints = new Vector3[num_vertices];
283       
284        for (int i = 0; i < num_vertices; ++ i)
285        {
286                copyVector3Values(rotatedPoints[i], vertices[i * 3],
287                                                  vertices[i * 3 + 1], vertices[i * 3 + 2]);
288       
289                rotateVectorZ(rotatedPoints[i], mZRotation * PI_180);
290                rotateVectorY(rotatedPoints[i], mYRotation * PI_180);
291                rotateVectorX(rotatedPoints[i], mXRotation * PI_180);
292        }
293
294        calcCubicHull(mBoundingBox.min, mBoundingBox.max, rotatedPoints, num_vertices);
295
296        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
297        {
298                mBoundingBox.min[i] *= mScale;
299                mBoundingBox.max[i] *= mScale;
300        }
301
302        addVector3(mBoundingBox.min, mTranslation, mBoundingBox.min);
303    addVector3(mBoundingBox.max, mTranslation, mBoundingBox.max);
304
305        delete [] rotatedPoints;
306}
307
308
309void Geometry::CalcSphereBoundingVolume()
310{
311        float len = mScale * sphere_radius;
312        Vector3 size = {len, len, len};
313                                       
314        diffVector3(mBoundingBox.min, mTranslation, size);
315        addVector3(mBoundingBox.max, mTranslation, size);
316}
317
318
319void Geometry::RenderTorus()
320{
321        glVertexPointer(3, GL_FLOAT, sizeof(float), torus_vertices);
322        glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
323
324        glNormalPointer(GL_FLOAT, sizeof(float), torus_normals);
325        glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
326
327    glDrawElements(GL_TRIANGLES, num_torus_indices, GL_UNSIGNED_INT, torus_indices);
328
329        glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
330        glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
331}
332
333/*      Creates a torus with specified radii, with number of rings and ring
334        subdivision = precision.
335*/
336void Geometry::CreateTorus(float innerRadius, float outerRadius, int precision)
337{
338        num_torus_vertices = num_torus_normals = (precision + 1) * (precision + 1);
339        num_torus_indices = 2 * precision * precision * 3;
340
341        torus_vertices = new float[num_torus_vertices * 3];
342        torus_normals = new float[num_torus_normals * 3];
343        torus_indices = new int[num_torus_indices];
344
345        for (int i = 0; i < precision + 1; ++ i)
346        {
347                int index = i * 3;
348
349                Vector3 currentVertex = {innerRadius, 0.0f, 0.0f};
350                rotateVectorZ(currentVertex, ((float)i * 2.0 * PI) / (float)precision);
351
352                currentVertex[0] += outerRadius;
353               
354                Vector3 sTangent = {0.0f, 0.0f, -1.0f};
355                Vector3 tTangent = {0, -1, 0};
356                rotateVectorZ(tTangent, ((float)i * 2.0 * PI) / (float)precision);
357
358        Vector3 currentNormal;
359
360                cross(currentNormal, tTangent, sTangent);
361
362                torus_normals[index + 0] = currentNormal[0];
363                torus_normals[index + 1] = currentNormal[1];
364                torus_normals[index + 2] = currentNormal[2];
365               
366                torus_vertices[index + 0] = currentVertex[0];
367                torus_vertices[index + 1] = currentVertex[1];
368                torus_vertices[index + 2] = currentVertex[2];
369        }
370
371        for (int i_rng = 1; i_rng < precision + 1; ++ i_rng)
372        {
373                for(int i = 0; i<precision + 1; ++ i)
374                {
375                        int index = 3 * (i_rng * (precision + 1) + i);
376
377                        Vector3 currentVertex = {torus_vertices[i*3], torus_vertices[i*3+1], torus_vertices[i*3+2]};
378                       
379                        rotateVectorY(currentVertex, ((float)i_rng * 2.0 * PI) / (float)precision);
380                                               
381                        Vector3 currentNormal = {torus_normals[i*3], torus_normals[i*3+1], torus_normals[i*3+2]};
382                       
383                        rotateVectorY(currentNormal, ((float)i_rng * 2.0 * PI) / (float)precision);
384
385                        torus_normals[index + 0] = currentNormal[0];
386                        torus_normals[index + 1] = currentNormal[1];
387                        torus_normals[index + 2] = currentNormal[2];
388               
389                        torus_vertices[index + 0] = currentVertex[0];
390                        torus_vertices[index + 1] = currentVertex[1];
391                        torus_vertices[index + 2] = currentVertex[2];
392                }
393        }
394
395        for (int i_rng = 0; i_rng < precision; ++ i_rng)
396        {
397                for (int i = 0; i < precision; ++ i)
398                {
399                        int index = ((i_rng * precision + i) * 2) * 3;
400
401                        torus_indices[index+0] = (i_rng     * (precision+1) + i)*3;
402                        torus_indices[index+1] = ((i_rng+1) * (precision+1) + i)*3;
403                        torus_indices[index+2] = (i_rng     * (precision+1) + i + 1)*3;
404
405                        index = ((i_rng * precision + i) * 2 + 1) * 3;
406
407                        torus_indices[index+0] = (i_rng     * (precision+1) + i + 1)*3;
408                        torus_indices[index+1] = ((i_rng+1) * (precision+1) + i)*3;
409                        torus_indices[index+2] = ((i_rng+1) * (precision+1) + i + 1)*3;
410                }
411        }
412}
413
414
415/** Counts the triangles of the teapot.
416        traverses through all the triangle strips.
417*/
418int Geometry::CountTeapotTriangles()
419{
420        int result = 0;
421        int i = 0;
422
423        // n - 2 triangles are drawn for a strip
424        while (i < num_teapot_indices)
425        {
426                while (teapot_indices[i] != STRIP_END)
427                {       
428                        result ++;;
429                        ++ i;           
430                }
431                result -= 2;
432                ++ i; // skip STRIP_END
433        }
434
435        return result;
436}
437
438
439/**     Counts the triangles of the torus
440*/
441int Geometry::CountTorusTriangles()
442{
443        // every 3 indices specify one triangle
444        return num_torus_indices / 3;
445}
446
447/**
448        counts the triangles of the sphere.
449        sphere_precision / 2 + 1 strips with sphere_precision * 2 - 2 triangles each
450*/
451int Geometry::CountSphereTriangles()
452{
453        return sphere_precision * sphere_precision;
454}
455
456
457int Geometry::CountTriangles(int objectType)
458{
459        int result = 0;
460
461        switch (objectType)
462        {
463                case TEAPOT:
464                        result = CountTeapotTriangles();
465                        break;
466                case TORUS:
467                        result = CountTorusTriangles();
468                        break;
469                case SPHERE:   
470                        result = CountSphereTriangles();
471                        break;
472                default:
473                        break;
474        }
475
476        return result;
477}
478
479
480void Geometry::Transform()
481{
482        glMultMatrixd(mTransform);
483}
484
485void Geometry::CalcTransform()
486{
487        Matrix4x4 scale;
488        Matrix4x4 xrot;
489        Matrix4x4 yrot;
490        Matrix4x4 zrot;
491        Matrix4x4 transl;
492
493        makeScaleMtx(scale, mScale, mScale, mScale);
494        makeTranslationMtx(transl, mTranslation);
495        makeRotationXMtx(xrot, mXRotation * PI_180);
496        makeRotationYMtx(yrot, mYRotation * PI_180);
497        makeRotationZMtx(zrot, mZRotation * PI_180);
498
499        copyMatrix(mTransform, IDENTITY);
500        mult(mTransform, mTransform, transl);
501        mult(mTransform, mTransform, xrot);
502        mult(mTransform, mTransform, yrot);
503        mult(mTransform, mTransform, zrot);
504        mult(mTransform, mTransform, scale);
505}
506
507
508/** Renders a sphere with sphere_precision subdivisions.
509    Note: works only for even sphere_precision
510*/
511void Geometry::RenderSphere()
512{
513        Vector3 vertex;
514
515        // this algorithm renders the triangles clockwise
516        glFrontFace(GL_CW);
517
518        for (int j = 0; j < sphere_precision / 2; ++ j)
519        {
520                double alpha = j * PI * 2.0 / (double)sphere_precision - PI_2;
521                double beta = (j + 1) * PI * 2.0 / (double)sphere_precision - PI_2;
522
523                glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
524
525                for (int i = 0; i <= sphere_precision; ++ i)
526                {
527                        double gamma = i * PI * 2.0 / (double)sphere_precision;
528       
529                        vertex[0] = sphere_radius * cos(beta) * cos(gamma);
530                        vertex[1] = sphere_radius * sin(beta);
531                        vertex[2] = sphere_radius * cos(beta) * sin(gamma);
532
533                        glNormal3dv(vertex);
534                        glVertex3dv(vertex);
535
536                        vertex[0] = sphere_radius * cos(alpha) * cos(gamma);
537                        vertex[1] = sphere_radius * sin(alpha);
538                        vertex[2] = sphere_radius * cos(alpha) * sin(gamma);
539
540                    glNormal3dv(vertex);
541                        glVertex3dv(vertex);
542
543                }
544                glEnd();
545        }
546
547        glFrontFace(GL_CCW);
548}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.