OPCODE/OPC_RayCollider.h

   1 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   2 /*
   3  *      OPCODE - Optimized Collision Detection
   4  *      Copyright (C) 2001 Pierre Terdiman
   5  *      Homepage: http://www.codercorner.com/Opcode.htm
   6  */
   7 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
   8
   9 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  10 /**
  11  *      Contains code for a ray collider.
  12  *      \file           OPC_RayCollider.h
  13  *      \author         Pierre Terdiman
  14  *      \date           June, 2, 2001
  15  */
  16 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  17
  18 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  19 // Include Guard
  20 #ifndef __OPC_RAYCOLLIDER_H__
  21 #define __OPC_RAYCOLLIDER_H__
  22
  23         class OPCODE_API CollisionFace
  24         {
  25                 public:
  26                 //! Constructor
  27                 inline_                         CollisionFace()                 {}
  28                 //! Destructor
  29                 inline_                         ~CollisionFace()                {}
  30
  31                                 udword          mFaceID;                                //!< Index of touched face
  32                                 float           mDistance;                              //!< Distance from collider to hitpoint
  33                                 float           mU, mV;                                 //!< Impact barycentric coordinates
  34         };
  35
  36         class OPCODE_API CollisionFaces : public Container
  37         {
  38                 public:
  39                 //! Constructor
  40                                                                                 CollisionFaces()                                                {}
  41                 //! Destructor
  42                                                                                 ~CollisionFaces()                                               {}
  43
  44                 inline_ udword                                  GetNbFaces()                                    const   { return GetNbEntries()>>2;                                             }
  45                 inline_ const CollisionFace*    GetFaces()                                              const   { return (const CollisionFace*)GetEntries();    }
  46
  47                 inline_ void                                    Reset()                                                                 { Container::Reset();                                                   }
  48
  49                 inline_ void                                    AddFace(const CollisionFace& face)              { Add(face.mFaceID).Add(face.mDistance).Add(face.mU).Add(face.mV);      }
  50         };
  51
  52 #ifdef OPC_RAYHIT_CALLBACK
  53         ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  54         /**
  55          *      User-callback, called by OPCODE to record a hit.
  56          *      \param          hit                     [in] current hit
  57          *      \param          user_data       [in] user-defined data from SetCallback()
  58          */
  59         ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  60         typedef void    (*HitCallback)  (const CollisionFace& hit, void* user_data);
  61 #endif
  62
  63         class OPCODE_API RayCollider : public Collider
  64         {
  65                 public:
  66                 // Constructor / Destructor
  67                                                                                         RayCollider();
  68                 virtual                                                         ~RayCollider();
  69
  70                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  71                 /**
  72                  *      Generic stabbing query for generic OPCODE models. After the call, access the results:
  73                  *      - with GetContactStatus()
  74                  *      - in the user-provided destination array
  75                  *
  76                  *      \param          world_ray               [in] stabbing ray in world space
  77                  *      \param          model                   [in] Opcode model to collide with
  78                  *      \param          world                   [in] model's world matrix, or null
  79                  *      \param          cache                   [in] a possibly cached face index, or null
  80                  *      \return         true if success
  81                  *      \warning        SCALE NOT SUPPORTED. The matrices must contain rotation & translation parts only.
  82                  */
  83                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  84                                                         bool                    Collide(const Ray& world_ray, const Model& model, const Matrix4x4* world=null, udword* cache=null);
  85                 //
  86                                                         bool                    Collide(const Ray& world_ray, const AABBTree* tree, Container& box_indices);
  87                 // Settings
  88
  89 #ifndef OPC_RAYHIT_CALLBACK
  90                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  91                 /**
  92                  *      Settings: enable or disable "closest hit" mode.
  93                  *      \param          flag            [in] true to report closest hit only
  94                  *      \see            SetCulling(bool flag)
  95                  *      \see            SetMaxDist(float max_dist)
  96                  *      \see            SetDestination(StabbedFaces* sf)
  97                  */
  98                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
  99                 inline_                         void                    SetClosestHit(bool flag)                                { mClosestHit   = flag;         }
 100 #endif
 101                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 102                 /**
 103                  *      Settings: enable or disable backface culling.
 104                  *      \param          flag            [in] true to enable backface culling
 105                  *      \see            SetClosestHit(bool flag)
 106                  *      \see            SetMaxDist(float max_dist)
 107                  *      \see            SetDestination(StabbedFaces* sf)
 108                  */
 109                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 110                 inline_                         void                    SetCulling(bool flag)                                   { mCulling              = flag;         }
 111
 112                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 113                 /**
 114                  *      Settings: sets the higher distance bound.
 115                  *      \param          max_dist        [in] higher distance bound. Default = maximal value, for ray queries (else segment)
 116                  *      \see            SetClosestHit(bool flag)
 117                  *      \see            SetCulling(bool flag)
 118                  *      \see            SetDestination(StabbedFaces* sf)
 119                  */
 120                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 121                 inline_                         void                    SetMaxDist(float max_dist=MAX_FLOAT)    { mMaxDist              = max_dist;     }
 122
 123 #ifdef OPC_RAYHIT_CALLBACK
 124                 inline_                         void                    SetHitCallback(HitCallback cb)                  { mHitCallback  = cb;                   }
 125                 inline_                         void                    SetUserData(void* user_data)                    { mUserData             = user_data;    }
 126 #else
 127                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 128                 /**
 129                  *      Settings: sets the destination array for stabbed faces.
 130                  *      \param          cf                      [in] destination array, filled during queries
 131                  *      \see            SetClosestHit(bool flag)
 132                  *      \see            SetCulling(bool flag)
 133                  *      \see            SetMaxDist(float max_dist)
 134                  */
 135                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 136                 inline_                         void                    SetDestination(CollisionFaces* cf)              { mStabbedFaces = cf;           }
 137 #endif
 138                 // Stats
 139                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 140                 /**
 141                  *      Stats: gets the number of Ray-BV overlap tests after a collision query.
 142                  *      \see            GetNbRayPrimTests()
 143                  *      \see            GetNbIntersections()
 144                  *      \return         the number of Ray-BV tests performed during last query
 145                  */
 146                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 147                 inline_                         udword                  GetNbRayBVTests()                               const   { return mNbRayBVTests;         }
 148
 149                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 150                 /**
 151                  *      Stats: gets the number of Ray-Triangle overlap tests after a collision query.
 152                  *      \see            GetNbRayBVTests()
 153                  *      \see            GetNbIntersections()
 154                  *      \return         the number of Ray-Triangle tests performed during last query
 155                  */
 156                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 157                 inline_                         udword                  GetNbRayPrimTests()                             const   { return mNbRayPrimTests;       }
 158
 159                 // In-out test
 160                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 161                 /**
 162                  *      Stats: gets the number of intersection found after a collision query. Can be used for in/out tests.
 163                  *      \see            GetNbRayBVTests()
 164                  *      \see            GetNbRayPrimTests()
 165                  *      \return         the number of valid intersections during last query
 166                  */
 167                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 168                 inline_                         udword                  GetNbIntersections()                    const   { return mNbIntersections;      }
 169
 170                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 171                 /**
 172                  *      Validates current settings. You should call this method after all the settings and callbacks have been defined for a collider.
 173                  *      \return         null if everything is ok, else a string describing the problem
 174                  */
 175                 ///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 176                 override(Collider)      const char*             ValidateSettings();
 177
 178                 protected:
 179                 // Ray in local space
 180                                                         Point                   mOrigin;                        //!< Ray origin
 181                                                         Point                   mDir;                           //!< Ray direction (normalized)
 182                                                         Point                   mFDir;                          //!< fabsf(mDir)
 183                                                         Point                   mData, mData2;
 184                 // Stabbed faces
 185                                                         CollisionFace   mStabbedFace;           //!< Current stabbed face
 186 #ifdef OPC_RAYHIT_CALLBACK
 187                                                         HitCallback             mHitCallback;           //!< Callback used to record a hit
 188                                                         void*                   mUserData;                      //!< User-defined data
 189 #else
 190                                                         CollisionFaces* mStabbedFaces;          //!< List of stabbed faces
 191                                                         bool                    mClosestHit;            //!< Report closest hit only
 192 #endif
 193                 // Stats
 194                                                         udword                  mNbRayBVTests;          //!< Number of Ray-BV tests
 195                                                         udword                  mNbRayPrimTests;        //!< Number of Ray-Primitive tests
 196                 // In-out test
 197                                                         udword                  mNbIntersections;       //!< Number of valid intersections
 198                 // Dequantization coeffs
 199                                                         Point                   mCenterCoeff;
 200                                                         Point                   mExtentsCoeff;
 201                 // Settings
 202                                                         float                   mMaxDist;                       //!< Valid segment on the ray
 203
 204                                                         bool                    mCulling;                       //!< Stab culled faces or not
 205                 // Internal methods
 206                                                         void                    _SegmentStab(const AABBCollisionNode* node);
 207                                                         void                    _SegmentStab(const AABBNoLeafNode* node);
 208                                                         void                    _SegmentStab(const AABBQuantizedNode* node);
 209                                                         void                    _SegmentStab(const AABBQuantizedNoLeafNode* node);
 210                                                         void                    _SegmentStab(const AABBTreeNode* node, Container& box_indices);
 211                                                         void                    _RayStab(const AABBCollisionNode* node);
 212                                                         void                    _RayStab(const AABBNoLeafNode* node);
 213                                                         void                    _RayStab(const AABBQuantizedNode* node);
 214                                                         void                    _RayStab(const AABBQuantizedNoLeafNode* node);
 215                                                         void                    _RayStab(const AABBTreeNode* node, Container& box_indices);
 216                         // Overlap tests
 217                 inline_                         BOOL                    RayAABBOverlap(const Point& center, const Point& extents);
 218                 inline_                         BOOL                    SegmentAABBOverlap(const Point& center, const Point& extents);
 219                 inline_                         BOOL                    RayTriOverlap(const Point& vert0, const Point& vert1, const Point& vert2);
 220                         // Init methods
 221                                                         BOOL                    InitQuery(const Ray& world_ray, const Matrix4x4* world=null, udword* face_id=null);
 222         };
 223
 224 #endif // __OPC_RAYCOLLIDER_H__