~mmach/netext73/mesa-haswell

« back to all changes in this revision

Viewing changes to src/mesa/math/m_matrix.c

  • Committer: mmach
  • Date: 2022-09-22 19:56:13 UTC
  • Revision ID: netbit73@gmail.com-20220922195613-wtik9mmy20tmor0i
2022-09-22 21:17:09

Show diffs side-by-side

added added

removed removed

Lines of Context:
1
 
/*
2
 
 * Mesa 3-D graphics library
3
 
 *
4
 
 * Copyright (C) 1999-2005  Brian Paul   All Rights Reserved.
5
 
 *
6
 
 * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a
7
 
 * copy of this software and associated documentation files (the "Software"),
8
 
 * to deal in the Software without restriction, including without limitation
9
 
 * the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense,
10
 
 * and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the
11
 
 * Software is furnished to do so, subject to the following conditions:
12
 
 *
13
 
 * The above copyright notice and this permission notice shall be included
14
 
 * in all copies or substantial portions of the Software.
15
 
 *
16
 
 * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS
17
 
 * OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
18
 
 * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT.  IN NO EVENT SHALL
19
 
 * THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR
20
 
 * OTHER LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE,
21
 
 * ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR
22
 
 * OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
23
 
 */
24
 
 
25
 
 
26
 
/**
27
 
 * \file m_matrix.c
28
 
 * Matrix operations.
29
 
 *
30
 
 * \note
31
 
 * -# 4x4 transformation matrices are stored in memory in column major order.
32
 
 * -# Points/vertices are to be thought of as column vectors.
33
 
 * -# Transformation of a point p by a matrix M is: p' = M * p
34
 
 */
35
 
 
36
 
#include <stddef.h>
37
 
 
38
 
#include "c99_math.h"
39
 
#include "main/errors.h"
40
 
#include "main/glheader.h"
41
 
#include "main/macros.h"
42
 
#define MATH_ASM_PTR_SIZE sizeof(void *)
43
 
#include "math/m_vector_asm.h"
44
 
 
45
 
#include "m_matrix.h"
46
 
 
47
 
#include "util/u_memory.h"
48
 
 
49
 
 
50
 
/**
51
 
 * \defgroup MatFlags MAT_FLAG_XXX-flags
52
 
 *
53
 
 * Bitmasks to indicate different kinds of 4x4 matrices in GLmatrix::flags
54
 
 */
55
 
/*@{*/
56
 
#define MAT_FLAG_IDENTITY       0     /**< is an identity matrix flag.
57
 
                                       *   (Not actually used - the identity
58
 
                                       *   matrix is identified by the absence
59
 
                                       *   of all other flags.)
60
 
                                       */
61
 
#define MAT_FLAG_GENERAL        0x1   /**< is a general matrix flag */
62
 
#define MAT_FLAG_ROTATION       0x2   /**< is a rotation matrix flag */
63
 
#define MAT_FLAG_TRANSLATION    0x4   /**< is a translation matrix flag */
64
 
#define MAT_FLAG_UNIFORM_SCALE  0x8   /**< is an uniform scaling matrix flag */
65
 
#define MAT_FLAG_GENERAL_SCALE  0x10  /**< is a general scaling matrix flag */
66
 
#define MAT_FLAG_GENERAL_3D     0x20  /**< general 3D matrix flag */
67
 
#define MAT_FLAG_PERSPECTIVE    0x40  /**< is a perspective proj matrix flag */
68
 
#define MAT_FLAG_SINGULAR       0x80  /**< is a singular matrix flag */
69
 
#define MAT_DIRTY_TYPE          0x100  /**< matrix type is dirty */
70
 
#define MAT_DIRTY_FLAGS         0x200  /**< matrix flags are dirty */
71
 
#define MAT_DIRTY_INVERSE       0x400  /**< matrix inverse is dirty */
72
 
 
73
 
/** angle preserving matrix flags mask */
74
 
#define MAT_FLAGS_ANGLE_PRESERVING (MAT_FLAG_ROTATION | \
75
 
                                    MAT_FLAG_TRANSLATION | \
76
 
                                    MAT_FLAG_UNIFORM_SCALE)
77
 
 
78
 
/** geometry related matrix flags mask */
79
 
#define MAT_FLAGS_GEOMETRY (MAT_FLAG_GENERAL | \
80
 
                            MAT_FLAG_ROTATION | \
81
 
                            MAT_FLAG_TRANSLATION | \
82
 
                            MAT_FLAG_UNIFORM_SCALE | \
83
 
                            MAT_FLAG_GENERAL_SCALE | \
84
 
                            MAT_FLAG_GENERAL_3D | \
85
 
                            MAT_FLAG_PERSPECTIVE | \
86
 
                            MAT_FLAG_SINGULAR)
87
 
 
88
 
/** length preserving matrix flags mask */
89
 
#define MAT_FLAGS_LENGTH_PRESERVING (MAT_FLAG_ROTATION | \
90
 
                                     MAT_FLAG_TRANSLATION)
91
 
 
92
 
 
93
 
/** 3D (non-perspective) matrix flags mask */
94
 
#define MAT_FLAGS_3D (MAT_FLAG_ROTATION | \
95
 
                      MAT_FLAG_TRANSLATION | \
96
 
                      MAT_FLAG_UNIFORM_SCALE | \
97
 
                      MAT_FLAG_GENERAL_SCALE | \
98
 
                      MAT_FLAG_GENERAL_3D)
99
 
 
100
 
/** dirty matrix flags mask */
101
 
#define MAT_DIRTY          (MAT_DIRTY_TYPE | \
102
 
                            MAT_DIRTY_FLAGS | \
103
 
                            MAT_DIRTY_INVERSE)
104
 
 
105
 
/*@}*/
106
 
 
107
 
 
108
 
/**
109
 
 * Test geometry related matrix flags.
110
 
 *
111
 
 * \param mat a pointer to a GLmatrix structure.
112
 
 * \param a flags mask.
113
 
 *
114
 
 * \returns non-zero if all geometry related matrix flags are contained within
115
 
 * the mask, or zero otherwise.
116
 
 */
117
 
#define TEST_MAT_FLAGS(mat, a)  \
118
 
    ((MAT_FLAGS_GEOMETRY & (~(a)) & ((mat)->flags) ) == 0)
119
 
 
120
 
 
121
 
 
122
 
/**
123
 
 * Names of the corresponding GLmatrixtype values.
124
 
 */
125
 
static const char *types[] = {
126
 
   "MATRIX_GENERAL",
127
 
   "MATRIX_IDENTITY",
128
 
   "MATRIX_3D_NO_ROT",
129
 
   "MATRIX_PERSPECTIVE",
130
 
   "MATRIX_2D",
131
 
   "MATRIX_2D_NO_ROT",
132
 
   "MATRIX_3D"
133
 
};
134
 
 
135
 
 
136
 
/**
137
 
 * Identity matrix.
138
 
 */
139
 
static const GLfloat Identity[16] = {
140
 
   1.0, 0.0, 0.0, 0.0,
141
 
   0.0, 1.0, 0.0, 0.0,
142
 
   0.0, 0.0, 1.0, 0.0,
143
 
   0.0, 0.0, 0.0, 1.0
144
 
};
145
 
 
146
 
 
147
 
 
148
 
/**********************************************************************/
149
 
/** \name Matrix multiplication */
150
 
/*@{*/
151
 
 
152
 
#define A(row,col)  a[(col<<2)+row]
153
 
#define B(row,col)  b[(col<<2)+row]
154
 
#define P(row,col)  product[(col<<2)+row]
155
 
 
156
 
/**
157
 
 * Perform a full 4x4 matrix multiplication.
158
 
 *
159
 
 * \param a matrix.
160
 
 * \param b matrix.
161
 
 * \param product will receive the product of \p a and \p b.
162
 
 *
163
 
 * \warning Is assumed that \p product != \p b. \p product == \p a is allowed.
164
 
 *
165
 
 * \note KW: 4*16 = 64 multiplications
166
 
 *
167
 
 * \author This \c matmul was contributed by Thomas Malik
168
 
 */
169
 
static void matmul4( GLfloat *product, const GLfloat *a, const GLfloat *b )
170
 
{
171
 
   GLint i;
172
 
   for (i = 0; i < 4; i++) {
173
 
      const GLfloat ai0=A(i,0),  ai1=A(i,1),  ai2=A(i,2),  ai3=A(i,3);
174
 
      P(i,0) = ai0 * B(0,0) + ai1 * B(1,0) + ai2 * B(2,0) + ai3 * B(3,0);
175
 
      P(i,1) = ai0 * B(0,1) + ai1 * B(1,1) + ai2 * B(2,1) + ai3 * B(3,1);
176
 
      P(i,2) = ai0 * B(0,2) + ai1 * B(1,2) + ai2 * B(2,2) + ai3 * B(3,2);
177
 
      P(i,3) = ai0 * B(0,3) + ai1 * B(1,3) + ai2 * B(2,3) + ai3 * B(3,3);
178
 
   }
179
 
}
180
 
 
181
 
/**
182
 
 * Multiply two matrices known to occupy only the top three rows, such
183
 
 * as typical model matrices, and orthogonal matrices.
184
 
 *
185
 
 * \param a matrix.
186
 
 * \param b matrix.
187
 
 * \param product will receive the product of \p a and \p b.
188
 
 */
189
 
static void matmul34( GLfloat *product, const GLfloat *a, const GLfloat *b )
190
 
{
191
 
   GLint i;
192
 
   for (i = 0; i < 3; i++) {
193
 
      const GLfloat ai0=A(i,0),  ai1=A(i,1),  ai2=A(i,2),  ai3=A(i,3);
194
 
      P(i,0) = ai0 * B(0,0) + ai1 * B(1,0) + ai2 * B(2,0);
195
 
      P(i,1) = ai0 * B(0,1) + ai1 * B(1,1) + ai2 * B(2,1);
196
 
      P(i,2) = ai0 * B(0,2) + ai1 * B(1,2) + ai2 * B(2,2);
197
 
      P(i,3) = ai0 * B(0,3) + ai1 * B(1,3) + ai2 * B(2,3) + ai3;
198
 
   }
199
 
   P(3,0) = 0;
200
 
   P(3,1) = 0;
201
 
   P(3,2) = 0;
202
 
   P(3,3) = 1;
203
 
}
204
 
 
205
 
#undef A
206
 
#undef B
207
 
#undef P
208
 
 
209
 
/**
210
 
 * Multiply a matrix by an array of floats with known properties.
211
 
 *
212
 
 * \param mat pointer to a GLmatrix structure containing the left multiplication
213
 
 * matrix, and that will receive the product result.
214
 
 * \param m right multiplication matrix array.
215
 
 * \param flags flags of the matrix \p m.
216
 
 *
217
 
 * Joins both flags and marks the type and inverse as dirty.  Calls matmul34()
218
 
 * if both matrices are 3D, or matmul4() otherwise.
219
 
 */
220
 
static void matrix_multf( GLmatrix *mat, const GLfloat *m, GLuint flags )
221
 
{
222
 
   mat->flags |= (flags | MAT_DIRTY_TYPE | MAT_DIRTY_INVERSE);
223
 
 
224
 
   if (TEST_MAT_FLAGS(mat, MAT_FLAGS_3D))
225
 
      matmul34( mat->m, mat->m, m );
226
 
   else
227
 
      matmul4( mat->m, mat->m, m );
228
 
}
229
 
 
230
 
/**
231
 
 * Matrix multiplication.
232
 
 *
233
 
 * \param dest destination matrix.
234
 
 * \param a left matrix.
235
 
 * \param b right matrix.
236
 
 *
237
 
 * Joins both flags and marks the type and inverse as dirty.  Calls matmul34()
238
 
 * if both matrices are 3D, or matmul4() otherwise.
239
 
 */
240
 
void
241
 
_math_matrix_mul_matrix( GLmatrix *dest, const GLmatrix *a, const GLmatrix *b )
242
 
{
243
 
   dest->flags = (a->flags |
244
 
                  b->flags |
245
 
                  MAT_DIRTY_TYPE |
246
 
                  MAT_DIRTY_INVERSE);
247
 
 
248
 
   if (TEST_MAT_FLAGS(dest, MAT_FLAGS_3D))
249
 
      matmul34( dest->m, a->m, b->m );
250
 
   else
251
 
      matmul4( dest->m, a->m, b->m );
252
 
}
253
 
 
254
 
/**
255
 
 * Matrix multiplication.
256
 
 *
257
 
 * \param dest left and destination matrix.
258
 
 * \param m right matrix array.
259
 
 *
260
 
 * Marks the matrix flags with general flag, and type and inverse dirty flags.
261
 
 * Calls matmul4() for the multiplication.
262
 
 */
263
 
void
264
 
_math_matrix_mul_floats( GLmatrix *dest, const GLfloat *m )
265
 
{
266
 
   dest->flags |= (MAT_FLAG_GENERAL |
267
 
                   MAT_DIRTY_TYPE |
268
 
                   MAT_DIRTY_INVERSE |
269
 
                   MAT_DIRTY_FLAGS);
270
 
 
271
 
   matmul4( dest->m, dest->m, m );
272
 
}
273
 
 
274
 
/*@}*/
275
 
 
276
 
 
277
 
/**********************************************************************/
278
 
/** \name Matrix output */
279
 
/*@{*/
280
 
 
281
 
/**
282
 
 * Print a matrix array.
283
 
 *
284
 
 * \param m matrix array.
285
 
 *
286
 
 * Called by _math_matrix_print() to print a matrix or its inverse.
287
 
 */
288
 
static void print_matrix_floats( const GLfloat m[16] )
289
 
{
290
 
   int i;
291
 
   for (i=0;i<4;i++) {
292
 
      _mesa_debug(NULL,"\t%f %f %f %f\n", m[i], m[4+i], m[8+i], m[12+i] );
293
 
   }
294
 
}
295
 
 
296
 
/**
297
 
 * Dumps the contents of a GLmatrix structure.
298
 
 *
299
 
 * \param m pointer to the GLmatrix structure.
300
 
 */
301
 
void
302
 
_math_matrix_print( const GLmatrix *m )
303
 
{
304
 
   GLfloat prod[16];
305
 
 
306
 
   _mesa_debug(NULL, "Matrix type: %s, flags: %x\n", types[m->type], m->flags);
307
 
   print_matrix_floats(m->m);
308
 
   _mesa_debug(NULL, "Inverse: \n");
309
 
   print_matrix_floats(m->inv);
310
 
   matmul4(prod, m->m, m->inv);
311
 
   _mesa_debug(NULL, "Mat * Inverse:\n");
312
 
   print_matrix_floats(prod);
313
 
}
314
 
 
315
 
/*@}*/
316
 
 
317
 
 
318
 
/**
319
 
 * References an element of 4x4 matrix.
320
 
 *
321
 
 * \param m matrix array.
322
 
 * \param c column of the desired element.
323
 
 * \param r row of the desired element.
324
 
 *
325
 
 * \return value of the desired element.
326
 
 *
327
 
 * Calculate the linear storage index of the element and references it.
328
 
 */
329
 
#define MAT(m,r,c) (m)[(c)*4+(r)]
330
 
 
331
 
 
332
 
/**********************************************************************/
333
 
/** \name Matrix inversion */
334
 
/*@{*/
335
 
 
336
 
/**
337
 
 * Compute inverse of 4x4 transformation matrix.
338
 
 *
339
 
 * \param mat pointer to a GLmatrix structure. The matrix inverse will be
340
 
 * stored in the GLmatrix::inv attribute.
341
 
 *
342
 
 * \return GL_TRUE for success, GL_FALSE for failure (\p singular matrix).
343
 
 *
344
 
 * \author
345
 
 * Code contributed by Jacques Leroy jle@star.be
346
 
 *
347
 
 * Calculates the inverse matrix by performing the gaussian matrix reduction
348
 
 * with partial pivoting followed by back/substitution with the loops manually
349
 
 * unrolled.
350
 
 */
351
 
static GLboolean invert_matrix_general( GLmatrix *mat )
352
 
{
353
 
   return util_invert_mat4x4(mat->inv, mat->m);
354
 
}
355
 
 
356
 
/**
357
 
 * Compute inverse of a general 3d transformation matrix.
358
 
 *
359
 
 * \param mat pointer to a GLmatrix structure. The matrix inverse will be
360
 
 * stored in the GLmatrix::inv attribute.
361
 
 *
362
 
 * \return GL_TRUE for success, GL_FALSE for failure (\p singular matrix).
363
 
 *
364
 
 * \author Adapted from graphics gems II.
365
 
 *
366
 
 * Calculates the inverse of the upper left by first calculating its
367
 
 * determinant and multiplying it to the symmetric adjust matrix of each
368
 
 * element. Finally deals with the translation part by transforming the
369
 
 * original translation vector using by the calculated submatrix inverse.
370
 
 */
371
 
static GLboolean invert_matrix_3d_general( GLmatrix *mat )
372
 
{
373
 
   const GLfloat *in = mat->m;
374
 
   GLfloat *out = mat->inv;
375
 
   GLfloat pos, neg, t;
376
 
   GLfloat det;
377
 
 
378
 
   /* Calculate the determinant of upper left 3x3 submatrix and
379
 
    * determine if the matrix is singular.
380
 
    */
381
 
   pos = neg = 0.0;
382
 
   t =  MAT(in,0,0) * MAT(in,1,1) * MAT(in,2,2);
383
 
   if (t >= 0.0F) pos += t; else neg += t;
384
 
 
385
 
   t =  MAT(in,1,0) * MAT(in,2,1) * MAT(in,0,2);
386
 
   if (t >= 0.0F) pos += t; else neg += t;
387
 
 
388
 
   t =  MAT(in,2,0) * MAT(in,0,1) * MAT(in,1,2);
389
 
   if (t >= 0.0F) pos += t; else neg += t;
390
 
 
391
 
   t = -MAT(in,2,0) * MAT(in,1,1) * MAT(in,0,2);
392
 
   if (t >= 0.0F) pos += t; else neg += t;
393
 
 
394
 
   t = -MAT(in,1,0) * MAT(in,0,1) * MAT(in,2,2);
395
 
   if (t >= 0.0F) pos += t; else neg += t;
396
 
 
397
 
   t = -MAT(in,0,0) * MAT(in,2,1) * MAT(in,1,2);
398
 
   if (t >= 0.0F) pos += t; else neg += t;
399
 
 
400
 
   det = pos + neg;
401
 
 
402
 
   if (fabsf(det) < 1e-25F)
403
 
      return GL_FALSE;
404
 
 
405
 
   det = 1.0F / det;
406
 
   MAT(out,0,0) = (  (MAT(in,1,1)*MAT(in,2,2) - MAT(in,2,1)*MAT(in,1,2) )*det);
407
 
   MAT(out,0,1) = (- (MAT(in,0,1)*MAT(in,2,2) - MAT(in,2,1)*MAT(in,0,2) )*det);
408
 
   MAT(out,0,2) = (  (MAT(in,0,1)*MAT(in,1,2) - MAT(in,1,1)*MAT(in,0,2) )*det);
409
 
   MAT(out,1,0) = (- (MAT(in,1,0)*MAT(in,2,2) - MAT(in,2,0)*MAT(in,1,2) )*det);
410
 
   MAT(out,1,1) = (  (MAT(in,0,0)*MAT(in,2,2) - MAT(in,2,0)*MAT(in,0,2) )*det);
411
 
   MAT(out,1,2) = (- (MAT(in,0,0)*MAT(in,1,2) - MAT(in,1,0)*MAT(in,0,2) )*det);
412
 
   MAT(out,2,0) = (  (MAT(in,1,0)*MAT(in,2,1) - MAT(in,2,0)*MAT(in,1,1) )*det);
413
 
   MAT(out,2,1) = (- (MAT(in,0,0)*MAT(in,2,1) - MAT(in,2,0)*MAT(in,0,1) )*det);
414
 
   MAT(out,2,2) = (  (MAT(in,0,0)*MAT(in,1,1) - MAT(in,1,0)*MAT(in,0,1) )*det);
415
 
 
416
 
   /* Do the translation part */
417
 
   MAT(out,0,3) = - (MAT(in,0,3) * MAT(out,0,0) +
418
 
                     MAT(in,1,3) * MAT(out,0,1) +
419
 
                     MAT(in,2,3) * MAT(out,0,2) );
420
 
   MAT(out,1,3) = - (MAT(in,0,3) * MAT(out,1,0) +
421
 
                     MAT(in,1,3) * MAT(out,1,1) +
422
 
                     MAT(in,2,3) * MAT(out,1,2) );
423
 
   MAT(out,2,3) = - (MAT(in,0,3) * MAT(out,2,0) +
424
 
                     MAT(in,1,3) * MAT(out,2,1) +
425
 
                     MAT(in,2,3) * MAT(out,2,2) );
426
 
 
427
 
   return GL_TRUE;
428
 
}
429
 
 
430
 
/**
431
 
 * Compute inverse of a 3d transformation matrix.
432
 
 *
433
 
 * \param mat pointer to a GLmatrix structure. The matrix inverse will be
434
 
 * stored in the GLmatrix::inv attribute.
435
 
 *
436
 
 * \return GL_TRUE for success, GL_FALSE for failure (\p singular matrix).
437
 
 *
438
 
 * If the matrix is not an angle preserving matrix then calls
439
 
 * invert_matrix_3d_general for the actual calculation. Otherwise calculates
440
 
 * the inverse matrix analyzing and inverting each of the scaling, rotation and
441
 
 * translation parts.
442
 
 */
443
 
static GLboolean invert_matrix_3d( GLmatrix *mat )
444
 
{
445
 
   const GLfloat *in = mat->m;
446
 
   GLfloat *out = mat->inv;
447
 
 
448
 
   if (!TEST_MAT_FLAGS(mat, MAT_FLAGS_ANGLE_PRESERVING)) {
449
 
      return invert_matrix_3d_general( mat );
450
 
   }
451
 
 
452
 
   if (mat->flags & MAT_FLAG_UNIFORM_SCALE) {
453
 
      GLfloat scale = (MAT(in,0,0) * MAT(in,0,0) +
454
 
                       MAT(in,0,1) * MAT(in,0,1) +
455
 
                       MAT(in,0,2) * MAT(in,0,2));
456
 
 
457
 
      if (scale == 0.0F)
458
 
         return GL_FALSE;
459
 
 
460
 
      scale = 1.0F / scale;
461
 
 
462
 
      /* Transpose and scale the 3 by 3 upper-left submatrix. */
463
 
      MAT(out,0,0) = scale * MAT(in,0,0);
464
 
      MAT(out,1,0) = scale * MAT(in,0,1);
465
 
      MAT(out,2,0) = scale * MAT(in,0,2);
466
 
      MAT(out,0,1) = scale * MAT(in,1,0);
467
 
      MAT(out,1,1) = scale * MAT(in,1,1);
468
 
      MAT(out,2,1) = scale * MAT(in,1,2);
469
 
      MAT(out,0,2) = scale * MAT(in,2,0);
470
 
      MAT(out,1,2) = scale * MAT(in,2,1);
471
 
      MAT(out,2,2) = scale * MAT(in,2,2);
472
 
   }
473
 
   else if (mat->flags & MAT_FLAG_ROTATION) {
474
 
      /* Transpose the 3 by 3 upper-left submatrix. */
475
 
      MAT(out,0,0) = MAT(in,0,0);
476
 
      MAT(out,1,0) = MAT(in,0,1);
477
 
      MAT(out,2,0) = MAT(in,0,2);
478
 
      MAT(out,0,1) = MAT(in,1,0);
479
 
      MAT(out,1,1) = MAT(in,1,1);
480
 
      MAT(out,2,1) = MAT(in,1,2);
481
 
      MAT(out,0,2) = MAT(in,2,0);
482
 
      MAT(out,1,2) = MAT(in,2,1);
483
 
      MAT(out,2,2) = MAT(in,2,2);
484
 
   }
485
 
   else {
486
 
      /* pure translation */
487
 
      memcpy( out, Identity, sizeof(Identity) );
488
 
      MAT(out,0,3) = - MAT(in,0,3);
489
 
      MAT(out,1,3) = - MAT(in,1,3);
490
 
      MAT(out,2,3) = - MAT(in,2,3);
491
 
      return GL_TRUE;
492
 
   }
493
 
 
494
 
   if (mat->flags & MAT_FLAG_TRANSLATION) {
495
 
      /* Do the translation part */
496
 
      MAT(out,0,3) = - (MAT(in,0,3) * MAT(out,0,0) +
497
 
                        MAT(in,1,3) * MAT(out,0,1) +
498
 
                        MAT(in,2,3) * MAT(out,0,2) );
499
 
      MAT(out,1,3) = - (MAT(in,0,3) * MAT(out,1,0) +
500
 
                        MAT(in,1,3) * MAT(out,1,1) +
501
 
                        MAT(in,2,3) * MAT(out,1,2) );
502
 
      MAT(out,2,3) = - (MAT(in,0,3) * MAT(out,2,0) +
503
 
                        MAT(in,1,3) * MAT(out,2,1) +
504
 
                        MAT(in,2,3) * MAT(out,2,2) );
505
 
   }
506
 
   else {
507
 
      MAT(out,0,3) = MAT(out,1,3) = MAT(out,2,3) = 0.0;
508
 
   }
509
 
 
510
 
   return GL_TRUE;
511
 
}
512
 
 
513
 
/**
514
 
 * Compute inverse of an identity transformation matrix.
515
 
 *
516
 
 * \param mat pointer to a GLmatrix structure. The matrix inverse will be
517
 
 * stored in the GLmatrix::inv attribute.
518
 
 *
519
 
 * \return always GL_TRUE.
520
 
 *
521
 
 * Simply copies Identity into GLmatrix::inv.
522
 
 */
523
 
static GLboolean invert_matrix_identity( GLmatrix *mat )
524
 
{
525
 
   memcpy( mat->inv, Identity, sizeof(Identity) );
526
 
   return GL_TRUE;
527
 
}
528
 
 
529
 
/**
530
 
 * Compute inverse of a no-rotation 3d transformation matrix.
531
 
 *
532
 
 * \param mat pointer to a GLmatrix structure. The matrix inverse will be
533
 
 * stored in the GLmatrix::inv attribute.
534
 
 *
535
 
 * \return GL_TRUE for success, GL_FALSE for failure (\p singular matrix).
536
 
 *
537
 
 * Calculates the
538
 
 */
539
 
static GLboolean invert_matrix_3d_no_rot( GLmatrix *mat )
540
 
{
541
 
   const GLfloat *in = mat->m;
542
 
   GLfloat *out = mat->inv;
543
 
 
544
 
   if (MAT(in,0,0) == 0 || MAT(in,1,1) == 0 || MAT(in,2,2) == 0 )
545
 
      return GL_FALSE;
546
 
 
547
 
   memcpy( out, Identity, sizeof(Identity) );
548
 
   MAT(out,0,0) = 1.0F / MAT(in,0,0);
549
 
   MAT(out,1,1) = 1.0F / MAT(in,1,1);
550
 
   MAT(out,2,2) = 1.0F / MAT(in,2,2);
551
 
 
552
 
   if (mat->flags & MAT_FLAG_TRANSLATION) {
553
 
      MAT(out,0,3) = - (MAT(in,0,3) * MAT(out,0,0));
554
 
      MAT(out,1,3) = - (MAT(in,1,3) * MAT(out,1,1));
555
 
      MAT(out,2,3) = - (MAT(in,2,3) * MAT(out,2,2));
556
 
   }
557
 
 
558
 
   return GL_TRUE;
559
 
}
560
 
 
561
 
/**
562
 
 * Compute inverse of a no-rotation 2d transformation matrix.
563
 
 *
564
 
 * \param mat pointer to a GLmatrix structure. The matrix inverse will be
565
 
 * stored in the GLmatrix::inv attribute.
566
 
 *
567
 
 * \return GL_TRUE for success, GL_FALSE for failure (\p singular matrix).
568
 
 *
569
 
 * Calculates the inverse matrix by applying the inverse scaling and
570
 
 * translation to the identity matrix.
571
 
 */
572
 
static GLboolean invert_matrix_2d_no_rot( GLmatrix *mat )
573
 
{
574
 
   const GLfloat *in = mat->m;
575
 
   GLfloat *out = mat->inv;
576
 
 
577
 
   if (MAT(in,0,0) == 0 || MAT(in,1,1) == 0)
578
 
      return GL_FALSE;
579
 
 
580
 
   memcpy( out, Identity, sizeof(Identity) );
581
 
   MAT(out,0,0) = 1.0F / MAT(in,0,0);
582
 
   MAT(out,1,1) = 1.0F / MAT(in,1,1);
583
 
 
584
 
   if (mat->flags & MAT_FLAG_TRANSLATION) {
585
 
      MAT(out,0,3) = - (MAT(in,0,3) * MAT(out,0,0));
586
 
      MAT(out,1,3) = - (MAT(in,1,3) * MAT(out,1,1));
587
 
   }
588
 
 
589
 
   return GL_TRUE;
590
 
}
591
 
 
592
 
#if 0
593
 
/* broken */
594
 
static GLboolean invert_matrix_perspective( GLmatrix *mat )
595
 
{
596
 
   const GLfloat *in = mat->m;
597
 
   GLfloat *out = mat->inv;
598
 
 
599
 
   if (MAT(in,2,3) == 0)
600
 
      return GL_FALSE;
601
 
 
602
 
   memcpy( out, Identity, sizeof(Identity) );
603
 
 
604
 
   MAT(out,0,0) = 1.0F / MAT(in,0,0);
605
 
   MAT(out,1,1) = 1.0F / MAT(in,1,1);
606
 
 
607
 
   MAT(out,0,3) = MAT(in,0,2);
608
 
   MAT(out,1,3) = MAT(in,1,2);
609
 
 
610
 
   MAT(out,2,2) = 0;
611
 
   MAT(out,2,3) = -1;
612
 
 
613
 
   MAT(out,3,2) = 1.0F / MAT(in,2,3);
614
 
   MAT(out,3,3) = MAT(in,2,2) * MAT(out,3,2);
615
 
 
616
 
   return GL_TRUE;
617
 
}
618
 
#endif
619
 
 
620
 
/**
621
 
 * Matrix inversion function pointer type.
622
 
 */
623
 
typedef GLboolean (*inv_mat_func)( GLmatrix *mat );
624
 
 
625
 
/**
626
 
 * Table of the matrix inversion functions according to the matrix type.
627
 
 */
628
 
static inv_mat_func inv_mat_tab[7] = {
629
 
   invert_matrix_general,
630
 
   invert_matrix_identity,
631
 
   invert_matrix_3d_no_rot,
632
 
#if 0
633
 
   /* Don't use this function for now - it fails when the projection matrix
634
 
    * is premultiplied by a translation (ala Chromium's tilesort SPU).
635
 
    */
636
 
   invert_matrix_perspective,
637
 
#else
638
 
   invert_matrix_general,
639
 
#endif
640
 
   invert_matrix_3d,            /* lazy! */
641
 
   invert_matrix_2d_no_rot,
642
 
   invert_matrix_3d
643
 
};
644
 
 
645
 
/**
646
 
 * Compute inverse of a transformation matrix.
647
 
 *
648
 
 * \param mat pointer to a GLmatrix structure. The matrix inverse will be
649
 
 * stored in the GLmatrix::inv attribute.
650
 
 *
651
 
 * \return GL_TRUE for success, GL_FALSE for failure (\p singular matrix).
652
 
 *
653
 
 * Calls the matrix inversion function in inv_mat_tab corresponding to the
654
 
 * given matrix type.  In case of failure, updates the MAT_FLAG_SINGULAR flag,
655
 
 * and copies the identity matrix into GLmatrix::inv.
656
 
 */
657
 
static GLboolean matrix_invert( GLmatrix *mat )
658
 
{
659
 
   if (inv_mat_tab[mat->type](mat)) {
660
 
      mat->flags &= ~MAT_FLAG_SINGULAR;
661
 
      return GL_TRUE;
662
 
   } else {
663
 
      mat->flags |= MAT_FLAG_SINGULAR;
664
 
      memcpy( mat->inv, Identity, sizeof(Identity) );
665
 
      return GL_FALSE;
666
 
   }
667
 
}
668
 
 
669
 
/*@}*/
670
 
 
671
 
 
672
 
/**********************************************************************/
673
 
/** \name Matrix generation */
674
 
/*@{*/
675
 
 
676
 
/**
677
 
 * Generate a 4x4 transformation matrix from glRotate parameters, and
678
 
 * post-multiply the input matrix by it.
679
 
 *
680
 
 * \author
681
 
 * This function was contributed by Erich Boleyn (erich@uruk.org).
682
 
 * Optimizations contributed by Rudolf Opalla (rudi@khm.de).
683
 
 */
684
 
void
685
 
_math_matrix_rotate( GLmatrix *mat,
686
 
                     GLfloat angle, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z )
687
 
{
688
 
   GLfloat xx, yy, zz, xy, yz, zx, xs, ys, zs, one_c, s, c;
689
 
   GLfloat m[16];
690
 
   GLboolean optimized;
691
 
 
692
 
   s = sinf( angle * M_PI / 180.0 );
693
 
   c = cosf( angle * M_PI / 180.0 );
694
 
 
695
 
   memcpy(m, Identity, sizeof(Identity));
696
 
   optimized = GL_FALSE;
697
 
 
698
 
#define M(row,col)  m[col*4+row]
699
 
 
700
 
   if (x == 0.0F) {
701
 
      if (y == 0.0F) {
702
 
         if (z != 0.0F) {
703
 
            optimized = GL_TRUE;
704
 
            /* rotate only around z-axis */
705
 
            M(0,0) = c;
706
 
            M(1,1) = c;
707
 
            if (z < 0.0F) {
708
 
               M(0,1) = s;
709
 
               M(1,0) = -s;
710
 
            }
711
 
            else {
712
 
               M(0,1) = -s;
713
 
               M(1,0) = s;
714
 
            }
715
 
         }
716
 
      }
717
 
      else if (z == 0.0F) {
718
 
         optimized = GL_TRUE;
719
 
         /* rotate only around y-axis */
720
 
         M(0,0) = c;
721
 
         M(2,2) = c;
722
 
         if (y < 0.0F) {
723
 
            M(0,2) = -s;
724
 
            M(2,0) = s;
725
 
         }
726
 
         else {
727
 
            M(0,2) = s;
728
 
            M(2,0) = -s;
729
 
         }
730
 
      }
731
 
   }
732
 
   else if (y == 0.0F) {
733
 
      if (z == 0.0F) {
734
 
         optimized = GL_TRUE;
735
 
         /* rotate only around x-axis */
736
 
         M(1,1) = c;
737
 
         M(2,2) = c;
738
 
         if (x < 0.0F) {
739
 
            M(1,2) = s;
740
 
            M(2,1) = -s;
741
 
         }
742
 
         else {
743
 
            M(1,2) = -s;
744
 
            M(2,1) = s;
745
 
         }
746
 
      }
747
 
   }
748
 
 
749
 
   if (!optimized) {
750
 
      const GLfloat mag = sqrtf(x * x + y * y + z * z);
751
 
 
752
 
      if (mag <= 1.0e-4F) {
753
 
         /* no rotation, leave mat as-is */
754
 
         return;
755
 
      }
756
 
 
757
 
      x /= mag;
758
 
      y /= mag;
759
 
      z /= mag;
760
 
 
761
 
 
762
 
      /*
763
 
       *     Arbitrary axis rotation matrix.
764
 
       *
765
 
       *  This is composed of 5 matrices, Rz, Ry, T, Ry', Rz', multiplied
766
 
       *  like so:  Rz * Ry * T * Ry' * Rz'.  T is the final rotation
767
 
       *  (which is about the X-axis), and the two composite transforms
768
 
       *  Ry' * Rz' and Rz * Ry are (respectively) the rotations necessary
769
 
       *  from the arbitrary axis to the X-axis then back.  They are
770
 
       *  all elementary rotations.
771
 
       *
772
 
       *  Rz' is a rotation about the Z-axis, to bring the axis vector
773
 
       *  into the x-z plane.  Then Ry' is applied, rotating about the
774
 
       *  Y-axis to bring the axis vector parallel with the X-axis.  The
775
 
       *  rotation about the X-axis is then performed.  Ry and Rz are
776
 
       *  simply the respective inverse transforms to bring the arbitrary
777
 
       *  axis back to its original orientation.  The first transforms
778
 
       *  Rz' and Ry' are considered inverses, since the data from the
779
 
       *  arbitrary axis gives you info on how to get to it, not how
780
 
       *  to get away from it, and an inverse must be applied.
781
 
       *
782
 
       *  The basic calculation used is to recognize that the arbitrary
783
 
       *  axis vector (x, y, z), since it is of unit length, actually
784
 
       *  represents the sines and cosines of the angles to rotate the
785
 
       *  X-axis to the same orientation, with theta being the angle about
786
 
       *  Z and phi the angle about Y (in the order described above)
787
 
       *  as follows:
788
 
       *
789
 
       *  cos ( theta ) = x / sqrt ( 1 - z^2 )
790
 
       *  sin ( theta ) = y / sqrt ( 1 - z^2 )
791
 
       *
792
 
       *  cos ( phi ) = sqrt ( 1 - z^2 )
793
 
       *  sin ( phi ) = z
794
 
       *
795
 
       *  Note that cos ( phi ) can further be inserted to the above
796
 
       *  formulas:
797
 
       *
798
 
       *  cos ( theta ) = x / cos ( phi )
799
 
       *  sin ( theta ) = y / sin ( phi )
800
 
       *
801
 
       *  ...etc.  Because of those relations and the standard trigonometric
802
 
       *  relations, it is pssible to reduce the transforms down to what
803
 
       *  is used below.  It may be that any primary axis chosen will give the
804
 
       *  same results (modulo a sign convention) using thie method.
805
 
       *
806
 
       *  Particularly nice is to notice that all divisions that might
807
 
       *  have caused trouble when parallel to certain planes or
808
 
       *  axis go away with care paid to reducing the expressions.
809
 
       *  After checking, it does perform correctly under all cases, since
810
 
       *  in all the cases of division where the denominator would have
811
 
       *  been zero, the numerator would have been zero as well, giving
812
 
       *  the expected result.
813
 
       */
814
 
 
815
 
      xx = x * x;
816
 
      yy = y * y;
817
 
      zz = z * z;
818
 
      xy = x * y;
819
 
      yz = y * z;
820
 
      zx = z * x;
821
 
      xs = x * s;
822
 
      ys = y * s;
823
 
      zs = z * s;
824
 
      one_c = 1.0F - c;
825
 
 
826
 
      /* We already hold the identity-matrix so we can skip some statements */
827
 
      M(0,0) = (one_c * xx) + c;
828
 
      M(0,1) = (one_c * xy) - zs;
829
 
      M(0,2) = (one_c * zx) + ys;
830
 
/*    M(0,3) = 0.0F; */
831
 
 
832
 
      M(1,0) = (one_c * xy) + zs;
833
 
      M(1,1) = (one_c * yy) + c;
834
 
      M(1,2) = (one_c * yz) - xs;
835
 
/*    M(1,3) = 0.0F; */
836
 
 
837
 
      M(2,0) = (one_c * zx) - ys;
838
 
      M(2,1) = (one_c * yz) + xs;
839
 
      M(2,2) = (one_c * zz) + c;
840
 
/*    M(2,3) = 0.0F; */
841
 
 
842
 
/*
843
 
      M(3,0) = 0.0F;
844
 
      M(3,1) = 0.0F;
845
 
      M(3,2) = 0.0F;
846
 
      M(3,3) = 1.0F;
847
 
*/
848
 
   }
849
 
#undef M
850
 
 
851
 
   matrix_multf( mat, m, MAT_FLAG_ROTATION );
852
 
}
853
 
 
854
 
/**
855
 
 * Apply a perspective projection matrix.
856
 
 *
857
 
 * \param mat matrix to apply the projection.
858
 
 * \param left left clipping plane coordinate.
859
 
 * \param right right clipping plane coordinate.
860
 
 * \param bottom bottom clipping plane coordinate.
861
 
 * \param top top clipping plane coordinate.
862
 
 * \param nearval distance to the near clipping plane.
863
 
 * \param farval distance to the far clipping plane.
864
 
 *
865
 
 * Creates the projection matrix and multiplies it with \p mat, marking the
866
 
 * MAT_FLAG_PERSPECTIVE flag.
867
 
 */
868
 
void
869
 
_math_matrix_frustum( GLmatrix *mat,
870
 
                      GLfloat left, GLfloat right,
871
 
                      GLfloat bottom, GLfloat top,
872
 
                      GLfloat nearval, GLfloat farval )
873
 
{
874
 
   GLfloat x, y, a, b, c, d;
875
 
   GLfloat m[16];
876
 
 
877
 
   x = (2.0F*nearval) / (right-left);
878
 
   y = (2.0F*nearval) / (top-bottom);
879
 
   a = (right+left) / (right-left);
880
 
   b = (top+bottom) / (top-bottom);
881
 
   c = -(farval+nearval) / ( farval-nearval);
882
 
   d = -(2.0F*farval*nearval) / (farval-nearval);  /* error? */
883
 
 
884
 
#define M(row,col)  m[col*4+row]
885
 
   M(0,0) = x;     M(0,1) = 0.0F;  M(0,2) = a;      M(0,3) = 0.0F;
886
 
   M(1,0) = 0.0F;  M(1,1) = y;     M(1,2) = b;      M(1,3) = 0.0F;
887
 
   M(2,0) = 0.0F;  M(2,1) = 0.0F;  M(2,2) = c;      M(2,3) = d;
888
 
   M(3,0) = 0.0F;  M(3,1) = 0.0F;  M(3,2) = -1.0F;  M(3,3) = 0.0F;
889
 
#undef M
890
 
 
891
 
   matrix_multf( mat, m, MAT_FLAG_PERSPECTIVE );
892
 
}
893
 
 
894
 
/**
895
 
 * Create an orthographic projection matrix.
896
 
 *
897
 
 * \param m float array in which to store the project matrix
898
 
 * \param left left clipping plane coordinate.
899
 
 * \param right right clipping plane coordinate.
900
 
 * \param bottom bottom clipping plane coordinate.
901
 
 * \param top top clipping plane coordinate.
902
 
 * \param nearval distance to the near clipping plane.
903
 
 * \param farval distance to the far clipping plane.
904
 
 *
905
 
 * Creates the projection matrix and stored the values in \p m.  As with other
906
 
 * OpenGL matrices, the data is stored in column-major ordering.
907
 
 */
908
 
void
909
 
_math_float_ortho(float *m,
910
 
                  float left, float right,
911
 
                  float bottom, float top,
912
 
                  float nearval, float farval)
913
 
{
914
 
#define M(row,col)  m[col*4+row]
915
 
   M(0,0) = 2.0F / (right-left);
916
 
   M(0,1) = 0.0F;
917
 
   M(0,2) = 0.0F;
918
 
   M(0,3) = -(right+left) / (right-left);
919
 
 
920
 
   M(1,0) = 0.0F;
921
 
   M(1,1) = 2.0F / (top-bottom);
922
 
   M(1,2) = 0.0F;
923
 
   M(1,3) = -(top+bottom) / (top-bottom);
924
 
 
925
 
   M(2,0) = 0.0F;
926
 
   M(2,1) = 0.0F;
927
 
   M(2,2) = -2.0F / (farval-nearval);
928
 
   M(2,3) = -(farval+nearval) / (farval-nearval);
929
 
 
930
 
   M(3,0) = 0.0F;
931
 
   M(3,1) = 0.0F;
932
 
   M(3,2) = 0.0F;
933
 
   M(3,3) = 1.0F;
934
 
#undef M
935
 
}
936
 
 
937
 
/**
938
 
 * Apply an orthographic projection matrix.
939
 
 *
940
 
 * \param mat matrix to apply the projection.
941
 
 * \param left left clipping plane coordinate.
942
 
 * \param right right clipping plane coordinate.
943
 
 * \param bottom bottom clipping plane coordinate.
944
 
 * \param top top clipping plane coordinate.
945
 
 * \param nearval distance to the near clipping plane.
946
 
 * \param farval distance to the far clipping plane.
947
 
 *
948
 
 * Creates the projection matrix and multiplies it with \p mat, marking the
949
 
 * MAT_FLAG_GENERAL_SCALE and MAT_FLAG_TRANSLATION flags.
950
 
 */
951
 
void
952
 
_math_matrix_ortho( GLmatrix *mat,
953
 
                    GLfloat left, GLfloat right,
954
 
                    GLfloat bottom, GLfloat top,
955
 
                    GLfloat nearval, GLfloat farval )
956
 
{
957
 
   GLfloat m[16];
958
 
 
959
 
   _math_float_ortho(m, left, right, bottom, top, nearval, farval);
960
 
   matrix_multf( mat, m, (MAT_FLAG_GENERAL_SCALE|MAT_FLAG_TRANSLATION));
961
 
}
962
 
 
963
 
/**
964
 
 * Multiply a matrix with a general scaling matrix.
965
 
 *
966
 
 * \param mat matrix.
967
 
 * \param x x axis scale factor.
968
 
 * \param y y axis scale factor.
969
 
 * \param z z axis scale factor.
970
 
 *
971
 
 * Multiplies in-place the elements of \p mat by the scale factors. Checks if
972
 
 * the scales factors are roughly the same, marking the MAT_FLAG_UNIFORM_SCALE
973
 
 * flag, or MAT_FLAG_GENERAL_SCALE. Marks the MAT_DIRTY_TYPE and
974
 
 * MAT_DIRTY_INVERSE dirty flags.
975
 
 */
976
 
void
977
 
_math_matrix_scale( GLmatrix *mat, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z )
978
 
{
979
 
   GLfloat *m = mat->m;
980
 
   m[0] *= x;   m[4] *= y;   m[8]  *= z;
981
 
   m[1] *= x;   m[5] *= y;   m[9]  *= z;
982
 
   m[2] *= x;   m[6] *= y;   m[10] *= z;
983
 
   m[3] *= x;   m[7] *= y;   m[11] *= z;
984
 
 
985
 
   if (fabsf(x - y) < 1e-8F && fabsf(x - z) < 1e-8F)
986
 
      mat->flags |= MAT_FLAG_UNIFORM_SCALE;
987
 
   else
988
 
      mat->flags |= MAT_FLAG_GENERAL_SCALE;
989
 
 
990
 
   mat->flags |= (MAT_DIRTY_TYPE |
991
 
                  MAT_DIRTY_INVERSE);
992
 
}
993
 
 
994
 
/**
995
 
 * Multiply a matrix with a translation matrix.
996
 
 *
997
 
 * \param mat matrix.
998
 
 * \param x translation vector x coordinate.
999
 
 * \param y translation vector y coordinate.
1000
 
 * \param z translation vector z coordinate.
1001
 
 *
1002
 
 * Adds the translation coordinates to the elements of \p mat in-place.  Marks
1003
 
 * the MAT_FLAG_TRANSLATION flag, and the MAT_DIRTY_TYPE and MAT_DIRTY_INVERSE
1004
 
 * dirty flags.
1005
 
 */
1006
 
void
1007
 
_math_matrix_translate( GLmatrix *mat, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z )
1008
 
{
1009
 
   GLfloat *m = mat->m;
1010
 
   m[12] = m[0] * x + m[4] * y + m[8]  * z + m[12];
1011
 
   m[13] = m[1] * x + m[5] * y + m[9]  * z + m[13];
1012
 
   m[14] = m[2] * x + m[6] * y + m[10] * z + m[14];
1013
 
   m[15] = m[3] * x + m[7] * y + m[11] * z + m[15];
1014
 
 
1015
 
   mat->flags |= (MAT_FLAG_TRANSLATION |
1016
 
                  MAT_DIRTY_TYPE |
1017
 
                  MAT_DIRTY_INVERSE);
1018
 
}
1019
 
 
1020
 
 
1021
 
/**
1022
 
 * Set matrix to do viewport and depthrange mapping.
1023
 
 * Transforms Normalized Device Coords to window/Z values.
1024
 
 */
1025
 
void
1026
 
_math_matrix_viewport(GLmatrix *m, const float scale[3],
1027
 
                      const float translate[3], double depthMax)
1028
 
{
1029
 
   m->m[MAT_SX] = scale[0];
1030
 
   m->m[MAT_TX] = translate[0];
1031
 
   m->m[MAT_SY] = scale[1];
1032
 
   m->m[MAT_TY] = translate[1];
1033
 
   m->m[MAT_SZ] = depthMax*scale[2];
1034
 
   m->m[MAT_TZ] = depthMax*translate[2];
1035
 
   m->flags = MAT_FLAG_GENERAL_SCALE | MAT_FLAG_TRANSLATION;
1036
 
   m->type = MATRIX_3D_NO_ROT;
1037
 
}
1038
 
 
1039
 
 
1040
 
/**
1041
 
 * Set a matrix to the identity matrix.
1042
 
 *
1043
 
 * \param mat matrix.
1044
 
 *
1045
 
 * Copies ::Identity into \p GLmatrix::m, and into GLmatrix::inv if not NULL.
1046
 
 * Sets the matrix type to identity, and clear the dirty flags.
1047
 
 */
1048
 
void
1049
 
_math_matrix_set_identity( GLmatrix *mat )
1050
 
{
1051
 
   STATIC_ASSERT(MATRIX_M == offsetof(GLmatrix, m));
1052
 
   STATIC_ASSERT(MATRIX_INV == offsetof(GLmatrix, inv));
1053
 
 
1054
 
   memcpy( mat->m, Identity, sizeof(Identity) );
1055
 
   memcpy( mat->inv, Identity, sizeof(Identity) );
1056
 
 
1057
 
   mat->type = MATRIX_IDENTITY;
1058
 
   mat->flags &= ~(MAT_DIRTY_FLAGS|
1059
 
                   MAT_DIRTY_TYPE|
1060
 
                   MAT_DIRTY_INVERSE);
1061
 
}
1062
 
 
1063
 
/*@}*/
1064
 
 
1065
 
 
1066
 
/**********************************************************************/
1067
 
/** \name Matrix analysis */
1068
 
/*@{*/
1069
 
 
1070
 
#define ZERO(x) (1<<x)
1071
 
#define ONE(x)  (1<<(x+16))
1072
 
 
1073
 
#define MASK_NO_TRX      (ZERO(12) | ZERO(13) | ZERO(14))
1074
 
#define MASK_NO_2D_SCALE ( ONE(0)  | ONE(5))
1075
 
 
1076
 
#define MASK_IDENTITY    ( ONE(0)  | ZERO(4)  | ZERO(8)  | ZERO(12) |\
1077
 
                          ZERO(1)  |  ONE(5)  | ZERO(9)  | ZERO(13) |\
1078
 
                          ZERO(2)  | ZERO(6)  |  ONE(10) | ZERO(14) |\
1079
 
                          ZERO(3)  | ZERO(7)  | ZERO(11) |  ONE(15) )
1080
 
 
1081
 
#define MASK_2D_NO_ROT   (           ZERO(4)  | ZERO(8)  |           \
1082
 
                          ZERO(1)  |            ZERO(9)  |           \
1083
 
                          ZERO(2)  | ZERO(6)  |  ONE(10) | ZERO(14) |\
1084
 
                          ZERO(3)  | ZERO(7)  | ZERO(11) |  ONE(15) )
1085
 
 
1086
 
#define MASK_2D          (                      ZERO(8)  |           \
1087
 
                                                ZERO(9)  |           \
1088
 
                          ZERO(2)  | ZERO(6)  |  ONE(10) | ZERO(14) |\
1089
 
                          ZERO(3)  | ZERO(7)  | ZERO(11) |  ONE(15) )
1090
 
 
1091
 
 
1092
 
#define MASK_3D_NO_ROT   (           ZERO(4)  | ZERO(8)  |           \
1093
 
                          ZERO(1)  |            ZERO(9)  |           \
1094
 
                          ZERO(2)  | ZERO(6)  |                      \
1095
 
                          ZERO(3)  | ZERO(7)  | ZERO(11) |  ONE(15) )
1096
 
 
1097
 
#define MASK_3D          (                                           \
1098
 
                                                                     \
1099
 
                                                                     \
1100
 
                          ZERO(3)  | ZERO(7)  | ZERO(11) |  ONE(15) )
1101
 
 
1102
 
 
1103
 
#define MASK_PERSPECTIVE (           ZERO(4)  |            ZERO(12) |\
1104
 
                          ZERO(1)  |                       ZERO(13) |\
1105
 
                          ZERO(2)  | ZERO(6)  |                      \
1106
 
                          ZERO(3)  | ZERO(7)  |            ZERO(15) )
1107
 
 
1108
 
#define SQ(x) ((x)*(x))
1109
 
 
1110
 
/**
1111
 
 * Determine type and flags from scratch.
1112
 
 *
1113
 
 * \param mat matrix.
1114
 
 *
1115
 
 * This is expensive enough to only want to do it once.
1116
 
 */
1117
 
static void analyse_from_scratch( GLmatrix *mat )
1118
 
{
1119
 
   const GLfloat *m = mat->m;
1120
 
   GLuint mask = 0;
1121
 
   GLuint i;
1122
 
 
1123
 
   for (i = 0 ; i < 16 ; i++) {
1124
 
      if (m[i] == 0.0F) mask |= (1<<i);
1125
 
   }
1126
 
 
1127
 
   if (m[0] == 1.0F) mask |= (1<<16);
1128
 
   if (m[5] == 1.0F) mask |= (1<<21);
1129
 
   if (m[10] == 1.0F) mask |= (1<<26);
1130
 
   if (m[15] == 1.0F) mask |= (1<<31);
1131
 
 
1132
 
   mat->flags &= ~MAT_FLAGS_GEOMETRY;
1133
 
 
1134
 
   /* Check for translation - no-one really cares
1135
 
    */
1136
 
   if ((mask & MASK_NO_TRX) != MASK_NO_TRX)
1137
 
      mat->flags |= MAT_FLAG_TRANSLATION;
1138
 
 
1139
 
   /* Do the real work
1140
 
    */
1141
 
   if (mask == (GLuint) MASK_IDENTITY) {
1142
 
      mat->type = MATRIX_IDENTITY;
1143
 
   }
1144
 
   else if ((mask & MASK_2D_NO_ROT) == (GLuint) MASK_2D_NO_ROT) {
1145
 
      mat->type = MATRIX_2D_NO_ROT;
1146
 
 
1147
 
      if ((mask & MASK_NO_2D_SCALE) != MASK_NO_2D_SCALE)
1148
 
         mat->flags |= MAT_FLAG_GENERAL_SCALE;
1149
 
   }
1150
 
   else if ((mask & MASK_2D) == (GLuint) MASK_2D) {
1151
 
      GLfloat mm = DOT2(m, m);
1152
 
      GLfloat m4m4 = DOT2(m+4,m+4);
1153
 
      GLfloat mm4 = DOT2(m,m+4);
1154
 
 
1155
 
      mat->type = MATRIX_2D;
1156
 
 
1157
 
      /* Check for scale */
1158
 
      if (SQ(mm-1) > SQ(1e-6F) ||
1159
 
          SQ(m4m4-1) > SQ(1e-6F))
1160
 
         mat->flags |= MAT_FLAG_GENERAL_SCALE;
1161
 
 
1162
 
      /* Check for rotation */
1163
 
      if (SQ(mm4) > SQ(1e-6F))
1164
 
         mat->flags |= MAT_FLAG_GENERAL_3D;
1165
 
      else
1166
 
         mat->flags |= MAT_FLAG_ROTATION;
1167
 
 
1168
 
   }
1169
 
   else if ((mask & MASK_3D_NO_ROT) == (GLuint) MASK_3D_NO_ROT) {
1170
 
      mat->type = MATRIX_3D_NO_ROT;
1171
 
 
1172
 
      /* Check for scale */
1173
 
      if (SQ(m[0]-m[5]) < SQ(1e-6F) &&
1174
 
          SQ(m[0]-m[10]) < SQ(1e-6F)) {
1175
 
         if (SQ(m[0]-1.0F) > SQ(1e-6F)) {
1176
 
            mat->flags |= MAT_FLAG_UNIFORM_SCALE;
1177
 
         }
1178
 
      }
1179
 
      else {
1180
 
         mat->flags |= MAT_FLAG_GENERAL_SCALE;
1181
 
      }
1182
 
   }
1183
 
   else if ((mask & MASK_3D) == (GLuint) MASK_3D) {
1184
 
      GLfloat c1 = DOT3(m,m);
1185
 
      GLfloat c2 = DOT3(m+4,m+4);
1186
 
      GLfloat c3 = DOT3(m+8,m+8);
1187
 
      GLfloat d1 = DOT3(m, m+4);
1188
 
      GLfloat cp[3];
1189
 
 
1190
 
      mat->type = MATRIX_3D;
1191
 
 
1192
 
      /* Check for scale */
1193
 
      if (SQ(c1-c2) < SQ(1e-6F) && SQ(c1-c3) < SQ(1e-6F)) {
1194
 
         if (SQ(c1-1.0F) > SQ(1e-6F))
1195
 
            mat->flags |= MAT_FLAG_UNIFORM_SCALE;
1196
 
         /* else no scale at all */
1197
 
      }
1198
 
      else {
1199
 
         mat->flags |= MAT_FLAG_GENERAL_SCALE;
1200
 
      }
1201
 
 
1202
 
      /* Check for rotation */
1203
 
      if (SQ(d1) < SQ(1e-6F)) {
1204
 
         CROSS3( cp, m, m+4 );
1205
 
         SUB_3V( cp, cp, (m+8) );
1206
 
         if (LEN_SQUARED_3FV(cp) < SQ(1e-6F))
1207
 
            mat->flags |= MAT_FLAG_ROTATION;
1208
 
         else
1209
 
            mat->flags |= MAT_FLAG_GENERAL_3D;
1210
 
      }
1211
 
      else {
1212
 
         mat->flags |= MAT_FLAG_GENERAL_3D; /* shear, etc */
1213
 
      }
1214
 
   }
1215
 
   else if ((mask & MASK_PERSPECTIVE) == MASK_PERSPECTIVE && m[11]==-1.0F) {
1216
 
      mat->type = MATRIX_PERSPECTIVE;
1217
 
      mat->flags |= MAT_FLAG_GENERAL;
1218
 
   }
1219
 
   else {
1220
 
      mat->type = MATRIX_GENERAL;
1221
 
      mat->flags |= MAT_FLAG_GENERAL;
1222
 
   }
1223
 
}
1224
 
 
1225
 
/**
1226
 
 * Analyze a matrix given that its flags are accurate.
1227
 
 *
1228
 
 * This is the more common operation, hopefully.
1229
 
 */
1230
 
static void analyse_from_flags( GLmatrix *mat )
1231
 
{
1232
 
   const GLfloat *m = mat->m;
1233
 
 
1234
 
   if (TEST_MAT_FLAGS(mat, 0)) {
1235
 
      mat->type = MATRIX_IDENTITY;
1236
 
   }
1237
 
   else if (TEST_MAT_FLAGS(mat, (MAT_FLAG_TRANSLATION |
1238
 
                                 MAT_FLAG_UNIFORM_SCALE |
1239
 
                                 MAT_FLAG_GENERAL_SCALE))) {
1240
 
      if ( m[10]==1.0F && m[14]==0.0F ) {
1241
 
         mat->type = MATRIX_2D_NO_ROT;
1242
 
      }
1243
 
      else {
1244
 
         mat->type = MATRIX_3D_NO_ROT;
1245
 
      }
1246
 
   }
1247
 
   else if (TEST_MAT_FLAGS(mat, MAT_FLAGS_3D)) {
1248
 
      if (                                 m[ 8]==0.0F
1249
 
            &&                             m[ 9]==0.0F
1250
 
            && m[2]==0.0F && m[6]==0.0F && m[10]==1.0F && m[14]==0.0F) {
1251
 
         mat->type = MATRIX_2D;
1252
 
      }
1253
 
      else {
1254
 
         mat->type = MATRIX_3D;
1255
 
      }
1256
 
   }
1257
 
   else if (                 m[4]==0.0F                 && m[12]==0.0F
1258
 
            && m[1]==0.0F                               && m[13]==0.0F
1259
 
            && m[2]==0.0F && m[6]==0.0F
1260
 
            && m[3]==0.0F && m[7]==0.0F && m[11]==-1.0F && m[15]==0.0F) {
1261
 
      mat->type = MATRIX_PERSPECTIVE;
1262
 
   }
1263
 
   else {
1264
 
      mat->type = MATRIX_GENERAL;
1265
 
   }
1266
 
}
1267
 
 
1268
 
/**
1269
 
 * Analyze and update a matrix.
1270
 
 *
1271
 
 * \param mat matrix.
1272
 
 *
1273
 
 * If the matrix type is dirty then calls either analyse_from_scratch() or
1274
 
 * analyse_from_flags() to determine its type, according to whether the flags
1275
 
 * are dirty or not, respectively. If the matrix has an inverse and it's dirty
1276
 
 * then calls matrix_invert(). Finally clears the dirty flags.
1277
 
 */
1278
 
void
1279
 
_math_matrix_analyse( GLmatrix *mat )
1280
 
{
1281
 
   if (mat->flags & MAT_DIRTY_TYPE) {
1282
 
      if (mat->flags & MAT_DIRTY_FLAGS)
1283
 
         analyse_from_scratch( mat );
1284
 
      else
1285
 
         analyse_from_flags( mat );
1286
 
   }
1287
 
 
1288
 
   if (mat->flags & MAT_DIRTY_INVERSE) {
1289
 
      matrix_invert( mat );
1290
 
      mat->flags &= ~MAT_DIRTY_INVERSE;
1291
 
   }
1292
 
 
1293
 
   mat->flags &= ~(MAT_DIRTY_FLAGS | MAT_DIRTY_TYPE);
1294
 
}
1295
 
 
1296
 
/*@}*/
1297
 
 
1298
 
 
1299
 
/**
1300
 
 * Test if the given matrix preserves vector lengths.
1301
 
 */
1302
 
GLboolean
1303
 
_math_matrix_is_length_preserving( const GLmatrix *m )
1304
 
{
1305
 
   return TEST_MAT_FLAGS( m, MAT_FLAGS_LENGTH_PRESERVING);
1306
 
}
1307
 
 
1308
 
 
1309
 
/**
1310
 
 * Test if the given matrix does any rotation.
1311
 
 * (or perhaps if the upper-left 3x3 is non-identity)
1312
 
 */
1313
 
GLboolean
1314
 
_math_matrix_has_rotation( const GLmatrix *m )
1315
 
{
1316
 
   if (m->flags & (MAT_FLAG_GENERAL |
1317
 
                   MAT_FLAG_ROTATION |
1318
 
                   MAT_FLAG_GENERAL_3D |
1319
 
                   MAT_FLAG_PERSPECTIVE))
1320
 
      return GL_TRUE;
1321
 
   else
1322
 
      return GL_FALSE;
1323
 
}
1324
 
 
1325
 
 
1326
 
GLboolean
1327
 
_math_matrix_is_general_scale( const GLmatrix *m )
1328
 
{
1329
 
   return (m->flags & MAT_FLAG_GENERAL_SCALE) ? GL_TRUE : GL_FALSE;
1330
 
}
1331
 
 
1332
 
 
1333
 
GLboolean
1334
 
_math_matrix_is_dirty( const GLmatrix *m )
1335
 
{
1336
 
   return (m->flags & MAT_DIRTY) ? GL_TRUE : GL_FALSE;
1337
 
}
1338
 
 
1339
 
 
1340
 
/**********************************************************************/
1341
 
/** \name Matrix setup */
1342
 
/*@{*/
1343
 
 
1344
 
/**
1345
 
 * Copy a matrix.
1346
 
 *
1347
 
 * \param to destination matrix.
1348
 
 * \param from source matrix.
1349
 
 *
1350
 
 * Copies all fields in GLmatrix, creating an inverse array if necessary.
1351
 
 */
1352
 
void
1353
 
_math_matrix_copy( GLmatrix *to, const GLmatrix *from )
1354
 
{
1355
 
   memcpy(to->m, from->m, 16 * sizeof(GLfloat));
1356
 
   memcpy(to->inv, from->inv, 16 * sizeof(GLfloat));
1357
 
   to->flags = from->flags;
1358
 
   to->type = from->type;
1359
 
}
1360
 
 
1361
 
/**
1362
 
 * Copy a matrix as part of glPushMatrix.
1363
 
 *
1364
 
 * The makes the source matrix canonical (inverse and flags are up-to-date),
1365
 
 * so that later glPopMatrix is evaluated as a no-op if there is no state
1366
 
 * change.
1367
 
 *
1368
 
 * It this wasn't done, a draw call would canonicalize the matrix, which
1369
 
 * would make it different from the pushed one and so glPopMatrix wouldn't be
1370
 
 * recognized as a no-op.
1371
 
 */
1372
 
void
1373
 
_math_matrix_push_copy(GLmatrix *to, GLmatrix *from)
1374
 
{
1375
 
   if (from->flags & MAT_DIRTY)
1376
 
      _math_matrix_analyse(from);
1377
 
 
1378
 
   _math_matrix_copy(to, from);
1379
 
}
1380
 
 
1381
 
/**
1382
 
 * Loads a matrix array into GLmatrix.
1383
 
 *
1384
 
 * \param m matrix array.
1385
 
 * \param mat matrix.
1386
 
 *
1387
 
 * Copies \p m into GLmatrix::m and marks the MAT_FLAG_GENERAL and MAT_DIRTY
1388
 
 * flags.
1389
 
 */
1390
 
void
1391
 
_math_matrix_loadf( GLmatrix *mat, const GLfloat *m )
1392
 
{
1393
 
   memcpy( mat->m, m, 16*sizeof(GLfloat) );
1394
 
   mat->flags = (MAT_FLAG_GENERAL | MAT_DIRTY);
1395
 
}
1396
 
 
1397
 
/**
1398
 
 * Matrix constructor.
1399
 
 *
1400
 
 * \param m matrix.
1401
 
 *
1402
 
 * Initialize the GLmatrix fields.
1403
 
 */
1404
 
void
1405
 
_math_matrix_ctr( GLmatrix *m )
1406
 
{
1407
 
   memset(m, 0, sizeof(*m));
1408
 
   memcpy( m->m, Identity, sizeof(Identity) );
1409
 
   memcpy( m->inv, Identity, sizeof(Identity) );
1410
 
   m->type = MATRIX_IDENTITY;
1411
 
   m->flags = 0;
1412
 
}
1413
 
 
1414
 
/*@}*/
1415
 
 
1416
 
 
1417
 
/**********************************************************************/
1418
 
/** \name Matrix transpose */
1419
 
/*@{*/
1420
 
 
1421
 
/**
1422
 
 * Transpose a GLfloat matrix.
1423
 
 *
1424
 
 * \param to destination array.
1425
 
 * \param from source array.
1426
 
 */
1427
 
void
1428
 
_math_transposef( GLfloat to[16], const GLfloat from[16] )
1429
 
{
1430
 
   to[0] = from[0];
1431
 
   to[1] = from[4];
1432
 
   to[2] = from[8];
1433
 
   to[3] = from[12];
1434
 
   to[4] = from[1];
1435
 
   to[5] = from[5];
1436
 
   to[6] = from[9];
1437
 
   to[7] = from[13];
1438
 
   to[8] = from[2];
1439
 
   to[9] = from[6];
1440
 
   to[10] = from[10];
1441
 
   to[11] = from[14];
1442
 
   to[12] = from[3];
1443
 
   to[13] = from[7];
1444
 
   to[14] = from[11];
1445
 
   to[15] = from[15];
1446
 
}
1447
 
 
1448
 
/**
1449
 
 * Transpose a GLdouble matrix.
1450
 
 *
1451
 
 * \param to destination array.
1452
 
 * \param from source array.
1453
 
 */
1454
 
void
1455
 
_math_transposed( GLdouble to[16], const GLdouble from[16] )
1456
 
{
1457
 
   to[0] = from[0];
1458
 
   to[1] = from[4];
1459
 
   to[2] = from[8];
1460
 
   to[3] = from[12];
1461
 
   to[4] = from[1];
1462
 
   to[5] = from[5];
1463
 
   to[6] = from[9];
1464
 
   to[7] = from[13];
1465
 
   to[8] = from[2];
1466
 
   to[9] = from[6];
1467
 
   to[10] = from[10];
1468
 
   to[11] = from[14];
1469
 
   to[12] = from[3];
1470
 
   to[13] = from[7];
1471
 
   to[14] = from[11];
1472
 
   to[15] = from[15];
1473
 
}
1474
 
 
1475
 
/**
1476
 
 * Transpose a GLdouble matrix and convert to GLfloat.
1477
 
 *
1478
 
 * \param to destination array.
1479
 
 * \param from source array.
1480
 
 */
1481
 
void
1482
 
_math_transposefd( GLfloat to[16], const GLdouble from[16] )
1483
 
{
1484
 
   to[0] = (GLfloat) from[0];
1485
 
   to[1] = (GLfloat) from[4];
1486
 
   to[2] = (GLfloat) from[8];
1487
 
   to[3] = (GLfloat) from[12];
1488
 
   to[4] = (GLfloat) from[1];
1489
 
   to[5] = (GLfloat) from[5];
1490
 
   to[6] = (GLfloat) from[9];
1491
 
   to[7] = (GLfloat) from[13];
1492
 
   to[8] = (GLfloat) from[2];
1493
 
   to[9] = (GLfloat) from[6];
1494
 
   to[10] = (GLfloat) from[10];
1495
 
   to[11] = (GLfloat) from[14];
1496
 
   to[12] = (GLfloat) from[3];
1497
 
   to[13] = (GLfloat) from[7];
1498
 
   to[14] = (GLfloat) from[11];
1499
 
   to[15] = (GLfloat) from[15];
1500
 
}
1501
 
 
1502
 
/*@}*/
1503
 
 
1504
 
 
1505
 
/**
1506
 
 * Transform a 4-element row vector (1x4 matrix) by a 4x4 matrix.  This
1507
 
 * function is used for transforming clipping plane equations and spotlight
1508
 
 * directions.
1509
 
 * Mathematically,  u = v * m.
1510
 
 * Input:  v - input vector
1511
 
 *         m - transformation matrix
1512
 
 * Output:  u - transformed vector
1513
 
 */
1514
 
void
1515
 
_mesa_transform_vector( GLfloat u[4], const GLfloat v[4], const GLfloat m[16] )
1516
 
{
1517
 
   const GLfloat v0 = v[0], v1 = v[1], v2 = v[2], v3 = v[3];
1518
 
#define M(row,col)  m[row + col*4]
1519
 
   u[0] = v0 * M(0,0) + v1 * M(1,0) + v2 * M(2,0) + v3 * M(3,0);
1520
 
   u[1] = v0 * M(0,1) + v1 * M(1,1) + v2 * M(2,1) + v3 * M(3,1);
1521
 
   u[2] = v0 * M(0,2) + v1 * M(1,2) + v2 * M(2,2) + v3 * M(3,2);
1522
 
   u[3] = v0 * M(0,3) + v1 * M(1,3) + v2 * M(2,3) + v3 * M(3,3);
1523
 
#undef M
1524
 
}