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13 KiB
C++
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C++
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// Copyright (c) 2014 The ANGLE Project Authors. All rights reserved.
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// Use of this source code is governed by a BSD-style license that can be
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// found in the LICENSE file.
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#include "Matrix.h"
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#define _USE_MATH_DEFINES
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#include <math.h>
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#include <cstddef>
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|
Matrix4::Matrix4()
|
|
{
|
|
data[ 0] = 1.0f; data[ 4] = 0.0f; data[ 8] = 0.0f; data[12] = 0.0f;
|
|
data[ 1] = 0.0f; data[ 5] = 1.0f; data[ 9] = 0.0f; data[13] = 0.0f;
|
|
data[ 2] = 0.0f; data[ 6] = 0.0f; data[10] = 1.0f; data[14] = 0.0f;
|
|
data[ 3] = 0.0f; data[ 7] = 0.0f; data[11] = 0.0f; data[15] = 1.0f;
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4::Matrix4(float m00, float m01, float m02, float m03,
|
|
float m10, float m11, float m12, float m13,
|
|
float m20, float m21, float m22, float m23,
|
|
float m30, float m31, float m32, float m33)
|
|
{
|
|
data[ 0] = m00; data[ 4] = m01; data[ 8] = m02; data[12] = m03;
|
|
data[ 1] = m10; data[ 5] = m11; data[ 9] = m12; data[13] = m13;
|
|
data[ 2] = m20; data[ 6] = m21; data[10] = m22; data[14] = m23;
|
|
data[ 3] = m30; data[ 7] = m31; data[11] = m32; data[15] = m33;
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 Matrix4::identity()
|
|
{
|
|
return Matrix4(1.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
|
|
0.0f, 1.0f, 0.0f, 0.0f,
|
|
0.0f, 0.0f, 1.0f, 0.0f,
|
|
0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 Matrix4::rotate(float angle, const Vector3 &p)
|
|
{
|
|
Vector3 u = Vector3::normalize(p);
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|
float theta = static_cast<float>(angle * (M_PI / 180.0f));
|
|
float cos_t = cosf(theta);
|
|
float sin_t = sinf(theta);
|
|
|
|
return Matrix4( cos_t + (u.x * u.x * (1.0f - cos_t)), (u.x * u.y * (1.0f - cos_t)) - (u.z * sin_t), (u.x * u.z * (1.0f - cos_t)) + (u.y * sin_t), 0.0f,
|
|
(u.y * u.x * (1.0f - cos_t)) + (u.z * sin_t), cos_t + (u.y * u.y * (1.0f - cos_t)), (u.y * u.z * (1.0f - cos_t)) - (u.x * sin_t), 0.0f,
|
|
(u.z * u.x * (1.0f - cos_t)) - (u.y * sin_t), (u.z * u.y * (1.0f - cos_t)) + (u.x * sin_t), cos_t + (u.z * u.z * (1.0f - cos_t)), 0.0f,
|
|
0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 Matrix4::translate(const Vector3 &t)
|
|
{
|
|
return Matrix4(1.0f, 0.0f, 0.0f, t.x,
|
|
0.0f, 1.0f, 0.0f, t.y,
|
|
0.0f, 0.0f, 1.0f, t.z,
|
|
0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 Matrix4::scale(const Vector3 &s)
|
|
{
|
|
return Matrix4( s.x, 0.0f, 0.0f, 0.0f,
|
|
0.0f, s.y, 0.0f, 0.0f,
|
|
0.0f, 0.0f, s.z, 0.0f,
|
|
0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 Matrix4::frustum(float l, float r, float b, float t, float n, float f)
|
|
{
|
|
return Matrix4((2.0f * n) / (r - l), 0.0f, (r + l) / (r - l), 0.0f,
|
|
0.0f, (2.0f * n) / (t - b), (t + b) / (t - b), 0.0f,
|
|
0.0f, 0.0f, -(f + n) / (f - n), -(2.0f * f * n) / (f - n),
|
|
0.0f, 0.0f, -1.0f, 0.0f);
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 Matrix4::perspective(float fovY, float aspectRatio, float nearZ, float farZ)
|
|
{
|
|
const float frustumHeight = tanf(static_cast<float>(fovY / 360.0f * M_PI)) * nearZ;
|
|
const float frustumWidth = frustumHeight * aspectRatio;
|
|
return frustum(-frustumWidth, frustumWidth, -frustumHeight, frustumHeight, nearZ, farZ);
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 Matrix4::ortho(float l, float r, float b, float t, float n, float f)
|
|
{
|
|
return Matrix4(2.0f / (r - l), 0.0f, 0.0f, -(r + l) / (r - l),
|
|
0.0f, 2.0f / (t - b), 0.0f, -(t + b) / (t - b),
|
|
0.0f, 0.0f, -2.0f / (f - n), -(f + n) / (f - n),
|
|
0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 Matrix4::rollPitchYaw(float roll, float pitch, float yaw)
|
|
{
|
|
return rotate(yaw, Vector3(0, 0, 1)) *
|
|
rotate(pitch, Vector3(0, 1, 0)) *
|
|
rotate(roll, Vector3(1, 0, 0));
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 Matrix4::invert(const Matrix4 &mat)
|
|
{
|
|
Matrix4 inverted( mat.data[ 5] * mat.data[10] * mat.data[15] - mat.data[5] * mat.data[11] * mat.data[14] - mat.data[ 9] * mat.data[ 6] * mat.data[15] + mat.data[ 9] * mat.data[ 7] * mat.data[14] + mat.data[13] * mat.data[ 6] * mat.data[11] - mat.data[13] * mat.data[ 7] * mat.data[10],
|
|
-mat.data[ 4] * mat.data[10] * mat.data[15] + mat.data[4] * mat.data[11] * mat.data[14] + mat.data[ 8] * mat.data[ 6] * mat.data[15] - mat.data[ 8] * mat.data[ 7] * mat.data[14] - mat.data[12] * mat.data[ 6] * mat.data[11] + mat.data[12] * mat.data[ 7] * mat.data[10],
|
|
mat.data[ 4] * mat.data[ 9] * mat.data[15] - mat.data[4] * mat.data[11] * mat.data[13] - mat.data[ 8] * mat.data[ 5] * mat.data[15] + mat.data[ 8] * mat.data[ 7] * mat.data[13] + mat.data[12] * mat.data[ 5] * mat.data[11] - mat.data[12] * mat.data[ 7] * mat.data[ 9],
|
|
-mat.data[ 4] * mat.data[ 9] * mat.data[14] + mat.data[4] * mat.data[10] * mat.data[13] + mat.data[ 8] * mat.data[ 5] * mat.data[14] - mat.data[ 8] * mat.data[ 6] * mat.data[13] - mat.data[12] * mat.data[ 5] * mat.data[10] + mat.data[12] * mat.data[ 6] * mat.data[ 9],
|
|
-mat.data[ 1] * mat.data[10] * mat.data[15] + mat.data[1] * mat.data[11] * mat.data[14] + mat.data[ 9] * mat.data[ 2] * mat.data[15] - mat.data[ 9] * mat.data[ 3] * mat.data[14] - mat.data[13] * mat.data[ 2] * mat.data[11] + mat.data[13] * mat.data[ 3] * mat.data[10],
|
|
mat.data[ 0] * mat.data[10] * mat.data[15] - mat.data[0] * mat.data[11] * mat.data[14] - mat.data[ 8] * mat.data[ 2] * mat.data[15] + mat.data[ 8] * mat.data[ 3] * mat.data[14] + mat.data[12] * mat.data[ 2] * mat.data[11] - mat.data[12] * mat.data[ 3] * mat.data[10],
|
|
-mat.data[ 0] * mat.data[ 9] * mat.data[15] + mat.data[0] * mat.data[11] * mat.data[13] + mat.data[ 8] * mat.data[ 1] * mat.data[15] - mat.data[ 8] * mat.data[ 3] * mat.data[13] - mat.data[12] * mat.data[ 1] * mat.data[11] + mat.data[12] * mat.data[ 3] * mat.data[ 9],
|
|
mat.data[ 0] * mat.data[ 9] * mat.data[14] - mat.data[0] * mat.data[10] * mat.data[13] - mat.data[ 8] * mat.data[ 1] * mat.data[14] + mat.data[ 8] * mat.data[ 2] * mat.data[13] + mat.data[12] * mat.data[ 1] * mat.data[10] - mat.data[12] * mat.data[ 2] * mat.data[ 9],
|
|
mat.data[ 1] * mat.data[ 6] * mat.data[15] - mat.data[1] * mat.data[ 7] * mat.data[14] - mat.data[ 5] * mat.data[ 2] * mat.data[15] + mat.data[ 5] * mat.data[ 3] * mat.data[14] + mat.data[13] * mat.data[ 2] * mat.data[ 7] - mat.data[13] * mat.data[ 3] * mat.data[ 6],
|
|
-mat.data[ 0] * mat.data[ 6] * mat.data[15] + mat.data[0] * mat.data[ 7] * mat.data[14] + mat.data[ 4] * mat.data[ 2] * mat.data[15] - mat.data[ 4] * mat.data[ 3] * mat.data[14] - mat.data[12] * mat.data[ 2] * mat.data[ 7] + mat.data[12] * mat.data[ 3] * mat.data[ 6],
|
|
mat.data[ 0] * mat.data[ 5] * mat.data[15] - mat.data[0] * mat.data[ 7] * mat.data[13] - mat.data[ 4] * mat.data[ 1] * mat.data[15] + mat.data[ 4] * mat.data[ 3] * mat.data[13] + mat.data[12] * mat.data[ 1] * mat.data[ 7] - mat.data[12] * mat.data[ 3] * mat.data[ 5],
|
|
-mat.data[ 0] * mat.data[ 5] * mat.data[14] + mat.data[0] * mat.data[ 6] * mat.data[13] + mat.data[ 4] * mat.data[ 1] * mat.data[14] - mat.data[ 4] * mat.data[ 2] * mat.data[13] - mat.data[12] * mat.data[ 1] * mat.data[ 6] + mat.data[12] * mat.data[ 2] * mat.data[ 5],
|
|
-mat.data[ 1] * mat.data[ 6] * mat.data[11] + mat.data[1] * mat.data[ 7] * mat.data[10] + mat.data[ 5] * mat.data[ 2] * mat.data[11] - mat.data[ 5] * mat.data[ 3] * mat.data[10] - mat.data[ 9] * mat.data[ 2] * mat.data[ 7] + mat.data[ 9] * mat.data[ 3] * mat.data[ 6],
|
|
mat.data[ 0] * mat.data[ 6] * mat.data[11] - mat.data[0] * mat.data[ 7] * mat.data[10] - mat.data[ 4] * mat.data[ 2] * mat.data[11] + mat.data[ 4] * mat.data[ 3] * mat.data[10] + mat.data[ 8] * mat.data[ 2] * mat.data[ 7] - mat.data[ 8] * mat.data[ 3] * mat.data[ 6],
|
|
-mat.data[ 0] * mat.data[ 5] * mat.data[11] + mat.data[0] * mat.data[ 7] * mat.data[ 9] + mat.data[ 4] * mat.data[ 1] * mat.data[11] - mat.data[ 4] * mat.data[ 3] * mat.data[ 9] - mat.data[ 8] * mat.data[ 1] * mat.data[ 7] + mat.data[ 8] * mat.data[ 3] * mat.data[ 5],
|
|
mat.data[ 0] * mat.data[ 5] * mat.data[10] - mat.data[0] * mat.data[ 6] * mat.data[ 9] - mat.data[ 4] * mat.data[ 1] * mat.data[10] + mat.data[ 4] * mat.data[ 2] * mat.data[ 9] + mat.data[ 8] * mat.data[ 1] * mat.data[ 6] - mat.data[ 8] * mat.data[ 2] * mat.data[ 5]);
|
|
|
|
float determinant = mat.data[0] * inverted.data[0] + mat.data[1] * inverted.data[4] + mat.data[2] * inverted.data[8] + mat.data[3] * inverted.data[12];
|
|
|
|
if (determinant != 0.0f)
|
|
{
|
|
inverted *= 1.0f / determinant;
|
|
}
|
|
else
|
|
{
|
|
inverted = identity();
|
|
}
|
|
|
|
return inverted;
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 Matrix4::transpose(const Matrix4 &mat)
|
|
{
|
|
return Matrix4(mat.data[ 0], mat.data[ 1], mat.data[ 2], mat.data[ 3],
|
|
mat.data[ 4], mat.data[ 5], mat.data[ 6], mat.data[ 7],
|
|
mat.data[ 8], mat.data[ 9], mat.data[10], mat.data[11],
|
|
mat.data[12], mat.data[13], mat.data[14], mat.data[15]);
|
|
}
|
|
|
|
Vector3 Matrix4::transform(const Matrix4 &mat, const Vector3 &pt)
|
|
{
|
|
Vector4 transformed = Vector4::normalize(mat * Vector4(pt.x, pt.y, pt.z, 1.0f));
|
|
return Vector3(transformed.x, transformed.y, transformed.z);
|
|
}
|
|
|
|
Vector3 Matrix4::transform(const Matrix4 &mat, const Vector4 &pt)
|
|
{
|
|
Vector4 transformed = Vector4::normalize(mat * pt);
|
|
return Vector3(transformed.x, transformed.y, transformed.z);
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 operator*(const Matrix4 &a, const Matrix4 &b)
|
|
{
|
|
return Matrix4(a.data[ 0] * b.data[ 0] + a.data[ 4] * b.data[ 1] + a.data[ 8] * b.data[ 2] + a.data[12] * b.data[ 3],
|
|
a.data[ 0] * b.data[ 4] + a.data[ 4] * b.data[ 5] + a.data[ 8] * b.data[ 6] + a.data[12] * b.data[ 7],
|
|
a.data[ 0] * b.data[ 8] + a.data[ 4] * b.data[ 9] + a.data[ 8] * b.data[10] + a.data[12] * b.data[11],
|
|
a.data[ 0] * b.data[12] + a.data[ 4] * b.data[13] + a.data[ 8] * b.data[14] + a.data[12] * b.data[15],
|
|
a.data[ 1] * b.data[ 0] + a.data[ 5] * b.data[ 1] + a.data[ 9] * b.data[ 2] + a.data[13] * b.data[ 3],
|
|
a.data[ 1] * b.data[ 4] + a.data[ 5] * b.data[ 5] + a.data[ 9] * b.data[ 6] + a.data[13] * b.data[ 7],
|
|
a.data[ 1] * b.data[ 8] + a.data[ 5] * b.data[ 9] + a.data[ 9] * b.data[10] + a.data[13] * b.data[11],
|
|
a.data[ 1] * b.data[12] + a.data[ 5] * b.data[13] + a.data[ 9] * b.data[14] + a.data[13] * b.data[15],
|
|
a.data[ 2] * b.data[ 0] + a.data[ 6] * b.data[ 1] + a.data[10] * b.data[ 2] + a.data[14] * b.data[ 3],
|
|
a.data[ 2] * b.data[ 4] + a.data[ 6] * b.data[ 5] + a.data[10] * b.data[ 6] + a.data[14] * b.data[ 7],
|
|
a.data[ 2] * b.data[ 8] + a.data[ 6] * b.data[ 9] + a.data[10] * b.data[10] + a.data[14] * b.data[11],
|
|
a.data[ 2] * b.data[12] + a.data[ 6] * b.data[13] + a.data[10] * b.data[14] + a.data[14] * b.data[15],
|
|
a.data[ 3] * b.data[ 0] + a.data[ 7] * b.data[ 1] + a.data[11] * b.data[ 2] + a.data[15] * b.data[ 3],
|
|
a.data[ 3] * b.data[ 4] + a.data[ 7] * b.data[ 5] + a.data[11] * b.data[ 6] + a.data[15] * b.data[ 7],
|
|
a.data[ 3] * b.data[ 8] + a.data[ 7] * b.data[ 9] + a.data[11] * b.data[10] + a.data[15] * b.data[11],
|
|
a.data[ 3] * b.data[12] + a.data[ 7] * b.data[13] + a.data[11] * b.data[14] + a.data[15] * b.data[15]);
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 &operator*=(Matrix4 &a, const Matrix4 &b)
|
|
{
|
|
a = a * b;
|
|
return a;
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 operator*(const Matrix4 &a, float b)
|
|
{
|
|
Matrix4 ret(a);
|
|
for (size_t i = 0; i < 16; i++)
|
|
{
|
|
ret.data[i] *= b;
|
|
}
|
|
return ret;
|
|
}
|
|
|
|
Matrix4 &operator*=(Matrix4 &a, float b)
|
|
{
|
|
for (size_t i = 0; i < 16; i++)
|
|
{
|
|
a.data[i] *= b;
|
|
}
|
|
return a;
|
|
}
|
|
|
|
Vector4 operator*(const Matrix4 &a, const Vector4 &b)
|
|
{
|
|
return Vector4(a.data[ 0] * b.x + a.data[ 4] * b.y + a.data[ 8] * b.z + a.data[12] * b.w,
|
|
a.data[ 1] * b.x + a.data[ 5] * b.y + a.data[ 9] * b.z + a.data[13] * b.w,
|
|
a.data[ 2] * b.x + a.data[ 6] * b.y + a.data[10] * b.z + a.data[14] * b.w,
|
|
a.data[ 3] * b.x + a.data[ 7] * b.y + a.data[11] * b.z + a.data[15] * b.w);
|
|
}
|
|
|
|
bool operator==(const Matrix4 &a, const Matrix4 &b)
|
|
{
|
|
for (size_t i = 0; i < 16; i++)
|
|
{
|
|
if (a.data[i] != b.data[i])
|
|
{
|
|
return false;
|
|
}
|
|
}
|
|
return true;
|
|
}
|
|
|
|
bool operator!=(const Matrix4 &a, const Matrix4 &b)
|
|
{
|
|
return !(a == b);
|
|
}
|