git.maemo.org Git - opencv/blob - apps/StereoGR/trackball.c

   1 /*\r
   2  * (c) Copyright 1993, 1994, Silicon Graphics, Inc.\r
   3  * ALL RIGHTS RESERVED\r
   4  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software for\r
   5  * any purpose and without fee is hereby granted, provided that the above\r
   6  * copyright notice appear in all copies and that both the copyright notice\r
   7  * and this permission notice appear in supporting documentation, and that\r
   8  * the name of Silicon Graphics, Inc. not be used in advertising\r
   9  * or publicity pertaining to distribution of the software without specific,\r
  10  * written prior permission.\r
  11  *\r
  12  * THE MATERIAL EMBODIED ON THIS SOFTWARE IS PROVIDED TO YOU "AS-IS"\r
  13  * AND WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS, IMPLIED OR OTHERWISE,\r
  14  * INCLUDING WITHOUT LIMITATION, ANY WARRANTY OF MERCHANTABILITY OR\r
  15  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  IN NO EVENT SHALL SILICON\r
  16  * GRAPHICS, INC.  BE LIABLE TO YOU OR ANYONE ELSE FOR ANY DIRECT,\r
  17  * SPECIAL, INCIDENTAL, INDIRECT OR CONSEQUENTIAL DAMAGES OF ANY\r
  18  * KIND, OR ANY DAMAGES WHATSOEVER, INCLUDING WITHOUT LIMITATION,\r
  19  * LOSS OF PROFIT, LOSS OF USE, SAVINGS OR REVENUE, OR THE CLAIMS OF\r
  20  * THIRD PARTIES, WHETHER OR NOT SILICON GRAPHICS, INC.  HAS BEEN\r
  21  * ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH LOSS, HOWEVER CAUSED AND ON\r
  22  * ANY THEORY OF LIABILITY, ARISING OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE\r
  23  * POSSESSION, USE OR PERFORMANCE OF THIS SOFTWARE.\r
  24  *\r
  25  * US Government Users Restricted Rights\r
  26  * Use, duplication, or disclosure by the Government is subject to\r
  27  * restrictions set forth in FAR 52.227.19(c)(2) or subparagraph\r
  28  * (c)(1)(ii) of the Rights in Technical Data and Computer Software\r
  29  * clause at DFARS 252.227-7013 and/or in similar or successor\r
  30  * clauses in the FAR or the DOD or NASA FAR Supplement.\r
  31  * Unpublished-- rights reserved under the copyright laws of the\r
  32  * United States.  Contractor/manufacturer is Silicon Graphics,\r
  33  * Inc., 2011 N.  Shoreline Blvd., Mountain View, CA 94039-7311.\r
  34  *\r
  35  * OpenGL(TM) is a trademark of Silicon Graphics, Inc.\r
  36  */\r
  37 /*\r
  38  * Trackball code:\r
  39  *\r
  40  * Implementation of a virtual trackball.\r
  41  * Implemented by Gavin Bell, lots of ideas from Thant Tessman and\r
  42  *   the August '88 issue of Siggraph's "Computer Graphics," pp. 121-129.\r
  43  *\r
  44  * Vector manip code:\r
  45  *\r
  46  * Original code from:\r
  47  * David M. Ciemiewicz, Mark Grossman, Henry Moreton, and Paul Haeberli\r
  48  *\r
  49  * Much mucking with by:\r
  50  * Gavin Bell\r
  51  */\r
  52 #if defined(WIN32)\r
  53 #pragma warning (disable:4244)          /* disable bogus conversion warnings */\r
  54 #endif\r
  55 #include <math.h>\r
  56 #include "trackball.h"\r
  57 \r
  58 /*\r
  59  * This size should really be based on the distance from the center of\r
  60  * rotation to the point on the object underneath the mouse.  That\r
  61  * point would then track the mouse as closely as possible.  This is a\r
  62  * simple example, though, so that is left as an Exercise for the\r
  63  * Programmer.\r
  64  */\r
  65 #define TRACKBALLSIZE  (0.8)\r
  66 \r
  67 /*\r
  68  * Local function prototypes (not defined in trackball.h)\r
  69  */\r
  70 static float tb_project_to_sphere(float, float, float);\r
  71 static void normalize_quat(float [4]);\r
  72 \r
  73 void\r
  74 vzero(float *v)\r
  75 {\r
  76     v[0] = 0.0;\r
  77     v[1] = 0.0;\r
  78     v[2] = 0.0;\r
  79 }\r
  80 \r
  81 void\r
  82 vset(float *v, float x, float y, float z)\r
  83 {\r
  84     v[0] = x;\r
  85     v[1] = y;\r
  86     v[2] = z;\r
  87 }\r
  88 \r
  89 void\r
  90 vsub(const float *src1, const float *src2, float *dst)\r
  91 {\r
  92     dst[0] = src1[0] - src2[0];\r
  93     dst[1] = src1[1] - src2[1];\r
  94     dst[2] = src1[2] - src2[2];\r
  95 }\r
  96 \r
  97 void\r
  98 vcopy(const float *v1, float *v2)\r
  99 {\r
 100     register int i;\r
 101     for (i = 0 ; i < 3 ; i++)\r
 102         v2[i] = v1[i];\r
 103 }\r
 104 \r
 105 void\r
 106 vcross(const float *v1, const float *v2, float *cross)\r
 107 {\r
 108     float temp[3];\r
 109 \r
 110     temp[0] = (v1[1] * v2[2]) - (v1[2] * v2[1]);\r
 111     temp[1] = (v1[2] * v2[0]) - (v1[0] * v2[2]);\r
 112     temp[2] = (v1[0] * v2[1]) - (v1[1] * v2[0]);\r
 113     vcopy(temp, cross);\r
 114 }\r
 115 \r
 116 float\r
 117 vlength(const float *v)\r
 118 {\r
 119     return sqrt(v[0] * v[0] + v[1] * v[1] + v[2] * v[2]);\r
 120 }\r
 121 \r
 122 void\r
 123 vscale(float *v, float div)\r
 124 {\r
 125     v[0] *= div;\r
 126     v[1] *= div;\r
 127     v[2] *= div;\r
 128 }\r
 129 \r
 130 void\r
 131 vnormal(float *v)\r
 132 {\r
 133     vscale(v,1.0/vlength(v));\r
 134 }\r
 135 \r
 136 float\r
 137 vdot(const float *v1, const float *v2)\r
 138 {\r
 139     return v1[0]*v2[0] + v1[1]*v2[1] + v1[2]*v2[2];\r
 140 }\r
 141 \r
 142 void\r
 143 vadd(const float *src1, const float *src2, float *dst)\r
 144 {\r
 145     dst[0] = src1[0] + src2[0];\r
 146     dst[1] = src1[1] + src2[1];\r
 147     dst[2] = src1[2] + src2[2];\r
 148 }\r
 149 \r
 150 /*\r
 151  * Ok, simulate a track-ball.  Project the points onto the virtual\r
 152  * trackball, then figure out the axis of rotation, which is the cross\r
 153  * product of P1 P2 and O P1 (O is the center of the ball, 0,0,0)\r
 154  * Note:  This is a deformed trackball-- is a trackball in the center,\r
 155  * but is deformed into a hyperbolic sheet of rotation away from the\r
 156  * center.  This particular function was chosen after trying out\r
 157  * several variations.\r
 158  *\r
 159  * It is assumed that the arguments to this routine are in the range\r
 160  * (-1.0 ... 1.0)\r
 161  */\r
 162 void\r
 163 trackball(float q[4], float p1x, float p1y, float p2x, float p2y)\r
 164 {\r
 165     float a[3]; /* Axis of rotation */\r
 166     float phi;  /* how much to rotate about axis */\r
 167     float p1[3], p2[3], d[3];\r
 168     float t;\r
 169 \r
 170     if (p1x == p2x && p1y == p2y) {\r
 171         /* Zero rotation */\r
 172         vzero(q);\r
 173         q[3] = 1.0;\r
 174         return;\r
 175     }\r
 176 \r
 177     /*\r
 178      * First, figure out z-coordinates for projection of P1 and P2 to\r
 179      * deformed sphere\r
 180      */\r
 181     vset(p1,p1x,p1y,tb_project_to_sphere(TRACKBALLSIZE,p1x,p1y));\r
 182     vset(p2,p2x,p2y,tb_project_to_sphere(TRACKBALLSIZE,p2x,p2y));\r
 183 \r
 184     /*\r
 185      *  Now, we want the cross product of P1 and P2\r
 186      */\r
 187     vcross(p2,p1,a);\r
 188 \r
 189     /*\r
 190      *  Figure out how much to rotate around that axis.\r
 191      */\r
 192     vsub(p1,p2,d);\r
 193     t = vlength(d) / (2.0*TRACKBALLSIZE);\r
 194 \r
 195     /*\r
 196      * Avoid problems with out-of-control values...\r
 197      */\r
 198     if (t > 1.0) t = 1.0;\r
 199     if (t < -1.0) t = -1.0;\r
 200     phi = 2.0 * asin(t);\r
 201 \r
 202     axis_to_quat(a,phi,q);\r
 203 }\r
 204 \r
 205 /*\r
 206  *  Given an axis and angle, compute quaternion.\r
 207  */\r
 208 void\r
 209 axis_to_quat(float a[3], float phi, float q[4])\r
 210 {\r
 211     vnormal(a);\r
 212     vcopy(a,q);\r
 213     vscale(q,sin(phi/2.0));\r
 214     q[3] = cos(phi/2.0);\r
 215 }\r
 216 \r
 217 /*\r
 218  * Project an x,y pair onto a sphere of radius r OR a hyperbolic sheet\r
 219  * if we are away from the center of the sphere.\r
 220  */\r
 221 static float\r
 222 tb_project_to_sphere(float r, float x, float y)\r
 223 {\r
 224     float d, t, z;\r
 225 \r
 226     d = sqrt(x*x + y*y);\r
 227     if (d < r * 0.70710678118654752440) {    /* Inside sphere */\r
 228         z = sqrt(r*r - d*d);\r
 229     } else {           /* On hyperbola */\r
 230         t = r / 1.41421356237309504880;\r
 231         z = t*t / d;\r
 232     }\r
 233     return z;\r
 234 }\r
 235 \r
 236 /*\r
 237  * Given two rotations, e1 and e2, expressed as quaternion rotations,\r
 238  * figure out the equivalent single rotation and stuff it into dest.\r
 239  *\r
 240  * This routine also normalizes the result every RENORMCOUNT times it is\r
 241  * called, to keep error from creeping in.\r
 242  *\r
 243  * NOTE: This routine is written so that q1 or q2 may be the same\r
 244  * as dest (or each other).\r
 245  */\r
 246 \r
 247 #define RENORMCOUNT 97\r
 248 \r
 249 void\r
 250 add_quats(float q1[4], float q2[4], float dest[4])\r
 251 {\r
 252     static int count=0;\r
 253     float t1[4], t2[4], t3[4];\r
 254     float tf[4];\r
 255 \r
 256     vcopy(q1,t1);\r
 257     vscale(t1,q2[3]);\r
 258 \r
 259     vcopy(q2,t2);\r
 260     vscale(t2,q1[3]);\r
 261 \r
 262     vcross(q2,q1,t3);\r
 263     vadd(t1,t2,tf);\r
 264     vadd(t3,tf,tf);\r
 265     tf[3] = q1[3] * q2[3] - vdot(q1,q2);\r
 266 \r
 267     dest[0] = tf[0];\r
 268     dest[1] = tf[1];\r
 269     dest[2] = tf[2];\r
 270     dest[3] = tf[3];\r
 271 \r
 272     if (++count > RENORMCOUNT) {\r
 273         count = 0;\r
 274         normalize_quat(dest);\r
 275     }\r
 276 }\r
 277 \r
 278 /*\r
 279  * Quaternions always obey:  a^2 + b^2 + c^2 + d^2 = 1.0\r
 280  * If they don't add up to 1.0, dividing by their magnitued will\r
 281  * renormalize them.\r
 282  *\r
 283  * Note: See the following for more information on quaternions:\r
 284  *\r
 285  * - Shoemake, K., Animating rotation with quaternion curves, Computer\r
 286  *   Graphics 19, No 3 (Proc. SIGGRAPH'85), 245-254, 1985.\r
 287  * - Pletinckx, D., Quaternion calculus as a basic tool in computer\r
 288  *   graphics, The Visual Computer 5, 2-13, 1989.\r
 289  */\r
 290 static void\r
 291 normalize_quat(float q[4])\r
 292 {\r
 293     int i;\r
 294     float mag;\r
 295 \r
 296     mag = (q[0]*q[0] + q[1]*q[1] + q[2]*q[2] + q[3]*q[3]);\r
 297     for (i = 0; i < 4; i++) q[i] /= mag;\r
 298 }\r
 299 \r
 300 /*\r
 301  * Build a rotation matrix, given a quaternion rotation.\r
 302  *\r
 303  */\r
 304 void\r
 305 build_rotmatrix(float m[4][4], float q[4])\r
 306 {\r
 307     m[0][0] = 1.0 - 2.0 * (q[1] * q[1] + q[2] * q[2]);\r
 308     m[0][1] = 2.0 * (q[0] * q[1] - q[2] * q[3]);\r
 309     m[0][2] = 2.0 * (q[2] * q[0] + q[1] * q[3]);\r
 310     m[0][3] = 0.0;\r
 311 \r
 312     m[1][0] = 2.0 * (q[0] * q[1] + q[2] * q[3]);\r
 313     m[1][1]= 1.0 - 2.0 * (q[2] * q[2] + q[0] * q[0]);\r
 314     m[1][2] = 2.0 * (q[1] * q[2] - q[0] * q[3]);\r
 315     m[1][3] = 0.0;\r
 316 \r
 317     m[2][0] = 2.0 * (q[2] * q[0] - q[1] * q[3]);\r
 318     m[2][1] = 2.0 * (q[1] * q[2] + q[0] * q[3]);\r
 319     m[2][2] = 1.0 - 2.0 * (q[1] * q[1] + q[0] * q[0]);\r
 320     m[2][3] = 0.0;\r
 321 \r
 322     m[3][0] = 0.0;\r
 323     m[3][1] = 0.0;\r
 324     m[3][2] = 0.0;\r
 325     m[3][3] = 1.0;\r
 326 }\r
 327 \r