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Add rotation matrix
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f542d31937
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175
s3l.h
175
s3l.h
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@ -19,7 +19,7 @@
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||||||
COORDINATE SYSTEMS:
|
COORDINATE SYSTEMS:
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In 3D space, a left-handed coord. system is used. One spatial unit is split
|
In 3D space, a left-handed coord. system is used. One spatial unit is split
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into S3L_FRACTIONS_PER_UNIT fractions.
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into S3L_FRACTIONS_PER_UNIT fractions (fixed point arithmetic).
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y ^
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y ^
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| _
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| _
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@ -44,7 +44,7 @@
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Coordinates of pixels on screen start typically at the top left.
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Coordinates of pixels on screen start typically at the top left, from [0,0].
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*/
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*/
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#ifndef S3L_H
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#ifndef S3L_H
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@ -222,6 +222,33 @@ void S3L_vec4Xmat4(S3L_Vec4 *v, S3L_Mat4 *m)
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#undef dot
|
#undef dot
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}
|
}
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// general helper functions
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static inline int16_t S3L_abs(int16_t value)
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|
{
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||||||
|
return value >= 0 ? value : -1 * value;
|
||||||
|
}
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static inline int16_t S3L_min(int16_t v1, int16_t v2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return v1 >= v2 ? v2 : v1;
|
||||||
|
}
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||||||
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||||||
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static inline int16_t S3L_max(int16_t v1, int16_t v2)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return v1 >= v2 ? v1 : v2;
|
||||||
|
}
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||||||
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||||||
|
static inline S3L_Unit S3L_wrap(S3L_Unit value, S3L_Unit mod)
|
||||||
|
{
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||||||
|
return value >= 0 ? (value % mod) : (mod + (value % mod) - 1);
|
||||||
|
}
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||||||
|
static inline S3L_Unit S3L_nonZero(S3L_Unit value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return value != 0 ? value : 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
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||||||
/**
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/**
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||||||
Multiplies two matrices with normalization by S3L_FRACTIONS_PER_UNIT. Result
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Multiplies two matrices with normalization by S3L_FRACTIONS_PER_UNIT. Result
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is stored in the first matrix.
|
is stored in the first matrix.
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||||||
|
@ -246,8 +273,36 @@ void S3L_mat4Xmat4(S3L_Mat4 *m1, S3L_Mat4 *m2)
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
static inline void S3L_makeTranslationMat(S3L_Unit offsetX, S3L_Unit offsetY,
|
S3L_Unit S3L_sin(S3L_Unit x)
|
||||||
S3L_Unit offsetZ, S3L_Mat4 *m)
|
{
|
||||||
|
x = S3L_wrap(x / S3L_SIN_TABLE_UNIT_STEP,S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 4);
|
||||||
|
int8_t positive = 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (x < S3L_SIN_TABLE_LENGTH)
|
||||||
|
x = x;
|
||||||
|
else if (x < S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 2)
|
||||||
|
x = S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 2 - x - 1;
|
||||||
|
else if (x < S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 3)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
x = x - S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 2;
|
||||||
|
positive = 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
x = S3L_SIN_TABLE_LENGTH - (x - S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 3) - 1;
|
||||||
|
positive = 0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return positive ? S3L_sinTable[x] : -1 * S3L_sinTable[x];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
static inline S3L_Unit S3L_cos(S3L_Unit x)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return S3L_sin(x - S3L_FRACTIONS_PER_UNIT / 4);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
|
void S3L_makeTranslationMat(
|
||||||
|
S3L_Unit offsetX, S3L_Unit offsetY, S3L_Unit offsetZ, S3L_Mat4 *m)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
#define M(x,y) (*m)[x][y]
|
#define M(x,y) (*m)[x][y]
|
||||||
#define S S3L_FRACTIONS_PER_UNIT
|
#define S S3L_FRACTIONS_PER_UNIT
|
||||||
|
@ -261,6 +316,48 @@ static inline void S3L_makeTranslationMat(S3L_Unit offsetX, S3L_Unit offsetY,
|
||||||
#undef S
|
#undef S
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/**
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||||||
|
Makes a rotation matrix. For the rotation conventions (meaning, order, units)
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|
see the appropriate structure comments.
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||||||
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*/
|
||||||
|
void S3L_makeRotationMatrix(
|
||||||
|
S3L_Unit aroundX, S3L_Unit aroundY, S3L_Unit aroundZ, S3L_Mat4 *m)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
S3L_Unit sx = S3L_sin(aroundX);
|
||||||
|
S3L_Unit sy = S3L_sin(aroundY);
|
||||||
|
S3L_Unit sz = S3L_sin(aroundZ);
|
||||||
|
|
||||||
|
S3L_Unit cx = S3L_cos(aroundX);
|
||||||
|
S3L_Unit cy = S3L_cos(aroundY);
|
||||||
|
S3L_Unit cz = S3L_cos(aroundZ);
|
||||||
|
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||||||
|
#define M(x,y) (*m)[x][y]
|
||||||
|
#define S S3L_FRACTIONS_PER_UNIT
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|
M(0,0) = (cy * cz) / S + (sy * sx * sz) / (S * S);
|
||||||
|
M(1,0) = (cx * sz) / S;
|
||||||
|
M(2,0) = (cy * sx * sz) / (S * S) - (cz * sy) / S;
|
||||||
|
M(3,0) = 0;
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|
|
||||||
|
M(0,1) = (cz * sy * sx) / (S * S) - (cy * sz) / S;
|
||||||
|
M(1,1) = (cx * cz) / S;
|
||||||
|
M(2,1) = (cy * cz * sx) / (S * S) + (sy * sz) / S;
|
||||||
|
M(3,1) = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
M(0,2) = (cx * sy) / S;
|
||||||
|
M(1,2) = -1 * sx;
|
||||||
|
M(2,2) = (cy * cx) / S;
|
||||||
|
M(3,2) = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
M(0,3) = 0;
|
||||||
|
M(1,3) = 0;
|
||||||
|
M(2,3) = 0;
|
||||||
|
M(3,3) = S3L_FRACTIONS_PER_UNIT;
|
||||||
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|
#undef M
|
||||||
|
#undef S
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
typedef struct
|
typedef struct
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||||||
{
|
{
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||||||
S3L_Vec4 translation;
|
S3L_Vec4 translation;
|
||||||
|
@ -369,61 +466,6 @@ static inline S3L_Unit S3L_interpolateBarycentric(
|
||||||
) / S3L_FRACTIONS_PER_UNIT;
|
) / S3L_FRACTIONS_PER_UNIT;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// general helper functions
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||||||
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|
||||||
static inline int16_t S3L_abs(int16_t value)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return value >= 0 ? value : -1 * value;
|
|
||||||
}
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||||||
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||||||
static inline int16_t S3L_min(int16_t v1, int16_t v2)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return v1 >= v2 ? v2 : v1;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
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|
||||||
static inline int16_t S3L_max(int16_t v1, int16_t v2)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return v1 >= v2 ? v1 : v2;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
static inline S3L_Unit S3L_wrap(S3L_Unit value, S3L_Unit mod)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return value >= 0 ? (value % mod) : (mod + (value % mod) - 1);
|
|
||||||
}
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||||||
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|
||||||
static inline S3L_Unit S3L_nonZero(S3L_Unit value)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return value != 0 ? value : 1;
|
|
||||||
}
|
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||||||
|
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||||||
static inline S3L_Unit S3L_sin(S3L_Unit x)
|
|
||||||
{
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||||||
x = S3L_wrap(x / S3L_SIN_TABLE_UNIT_STEP,S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 4);
|
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||||||
int8_t positive = 1;
|
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||||||
|
|
||||||
if (x < S3L_SIN_TABLE_LENGTH)
|
|
||||||
x = x;
|
|
||||||
else if (x < S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 2)
|
|
||||||
x = S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 2 - x - 1;
|
|
||||||
else if (x < S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 3)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
x = x - S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 2;
|
|
||||||
positive = 0;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
else
|
|
||||||
{
|
|
||||||
x = S3L_SIN_TABLE_LENGTH - (x - S3L_SIN_TABLE_LENGTH * 3) - 1;
|
|
||||||
positive = 0;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
return positive ? S3L_sinTable[x] : -1 * S3L_sinTable[x];
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
static inline S3L_Unit S3L_cos(S3L_Unit x)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return S3L_sin(x - S3L_FRACTIONS_PER_UNIT / 4);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
/**
|
/**
|
||||||
Interpolated between two values, v1 and v2, in the same ratio as t is to
|
Interpolated between two values, v1 and v2, in the same ratio as t is to
|
||||||
tMax. Does NOT prevent zero division.
|
tMax. Does NOT prevent zero division.
|
||||||
|
@ -799,11 +841,24 @@ static inline void S3L_rotate2DPoint(S3L_Unit *x, S3L_Unit *y, S3L_Unit angle)
|
||||||
|
|
||||||
void S3L_makeWorldMatrix(S3L_Transform3D worldTransform, S3L_Mat4 *m)
|
void S3L_makeWorldMatrix(S3L_Transform3D worldTransform, S3L_Mat4 *m)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
S3L_makeRotationMatrix(
|
||||||
|
worldTransform.rotation.x,
|
||||||
|
worldTransform.rotation.y,
|
||||||
|
worldTransform.rotation.z,
|
||||||
|
m);
|
||||||
|
|
||||||
|
S3L_Mat4 t;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
S3L_makeTranslationMat(
|
S3L_makeTranslationMat(
|
||||||
worldTransform.translation.x,
|
worldTransform.translation.x,
|
||||||
worldTransform.translation.y,
|
worldTransform.translation.y,
|
||||||
worldTransform.translation.z,
|
worldTransform.translation.z,
|
||||||
m);
|
&t);
|
||||||
|
|
||||||
|
S3L_mat4Xmat4(m,&t);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void S3L_makeCameraMatrix(S3L_Transform3D cameraTransform, S3L_Mat4 *m)
|
void S3L_makeCameraMatrix(S3L_Transform3D cameraTransform, S3L_Mat4 *m)
|
||||||
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