dead
[carveJwlIkooP6JGAAIwe30JlM.git] / rigidbody.h
index f4d6ef9ccf0e1c5336087ba135b7fcde726118b6..3cb601dd705e3ad6e4bb5cf980e9dc22bdd3c5ac 100644 (file)
@@ -16,6 +16,8 @@
 VG_STATIC void rb_tangent_basis( v3f n, v3f tx, v3f ty );
 VG_STATIC bh_system bh_system_rigidbodies;
 
+
+
 #ifndef RIGIDBODY_H
 #define RIGIDBODY_H
 
@@ -33,7 +35,8 @@ VG_STATIC const float
    k_damp_angular     = 0.1f,                /* scale angular  1/(1+x) */
    k_penetration_slop = 0.01f,
    k_inertia_scale    = 8.0f,
-   k_phys_baumgarte   = 0.2f;
+   k_phys_baumgarte   = 0.2f,
+   k_gravity          = 9.6f;
 
 VG_STATIC float
    k_limit_bias       = 0.02f,
@@ -43,24 +46,24 @@ VG_STATIC float
 
 VG_STATIC void rb_register_cvar(void)
 {
-   vg_convar_push( (struct vg_convar){
+   vg_var_push( (struct vg_var){
       .name = "k_limit_bias", .data = &k_limit_bias,
-      .data_type = k_convar_dtype_f32, .opt_f32 = {.clamp = 0}, .persistent = 1
+      .data_type = k_var_dtype_f32, .opt_f32 = {.clamp = 0}, .persistent = 1
    });
 
-   vg_convar_push( (struct vg_convar){
+   vg_var_push( (struct vg_var){
       .name = "k_joint_bias", .data = &k_joint_bias,
-      .data_type = k_convar_dtype_f32, .opt_f32 = {.clamp = 0}, .persistent = 1
+      .data_type = k_var_dtype_f32, .opt_f32 = {.clamp = 0}, .persistent = 1
    });
 
-   vg_convar_push( (struct vg_convar){
+   vg_var_push( (struct vg_var){
       .name = "k_joint_correction", .data = &k_joint_correction,
-      .data_type = k_convar_dtype_f32, .opt_f32 = {.clamp = 0}, .persistent = 1
+      .data_type = k_var_dtype_f32, .opt_f32 = {.clamp = 0}, .persistent = 1
    });
 
-   vg_convar_push( (struct vg_convar){
+   vg_var_push( (struct vg_var){
       .name = "k_joint_impulse", .data = &k_joint_impulse,
-      .data_type = k_convar_dtype_f32, .opt_f32 = {.clamp = 0}, .persistent = 1
+      .data_type = k_var_dtype_f32, .opt_f32 = {.clamp = 0}, .persistent = 1
    });
 }
 
@@ -72,6 +75,24 @@ VG_STATIC void rb_register_cvar(void)
 
 typedef struct rigidbody rigidbody;
 typedef struct contact rb_ct;
+typedef struct rb_sphere rb_sphere;
+typedef struct rb_capsule rb_capsule;
+typedef struct rb_scene rb_scene;
+
+struct rb_sphere
+{
+   float radius;
+};
+
+struct rb_capsule
+{
+   float height, radius;
+};
+
+struct rb_scene
+{
+   bh_tree *bh_scene;
+};
 
 struct rigidbody
 {
@@ -89,23 +110,9 @@ struct rigidbody
    
    union
    {
-      struct rb_sphere
-      {
-         float radius;
-      }
-      sphere;
-
-      struct rb_capsule
-      {
-         float height, radius;
-      } 
-      capsule;
-
-      struct rb_scene
-      {
-         bh_tree *bh_scene;
-      }
-      scene;
+      struct rb_sphere sphere;
+      struct rb_capsule capsule;
+      struct rb_scene scene;
    }
    inf;
 
@@ -162,6 +169,11 @@ struct rb_constr_swingtwist
    float tangent_mass, axis_mass;
 };
 
+struct rb_constr_spring
+{
+   int nothing;
+};
+
 /*
  * -----------------------------------------------------------------------------
  *                               Math Utils
@@ -206,7 +218,7 @@ VG_STATIC void rb_debug_contact( rb_ct *ct )
    {
       v3f p1;
       v3_muladds( ct->co, ct->n, 0.05f, p1 );
-      vg_line_pt3( ct->co, 0.0025f, 0xff0000ff );
+      vg_line_pt3( ct->co, 0.0125f, 0xff0000ff );
       vg_line( ct->co, p1, 0xffffffff );
    }
 }
@@ -392,6 +404,7 @@ VG_STATIC void rb_update_transform( rigidbody *rb )
  * Extrapolate rigidbody into a transform based on vg accumulator.
  * Useful for rendering
  */
+__attribute__ ((deprecated))
 VG_STATIC void rb_extrapolate_transform( rigidbody *rb, m4x3f transform )
 {
    float substep = vg_clampf( vg.accumulator / k_rb_delta, 0.0f, 1.0f );
@@ -422,6 +435,30 @@ VG_STATIC void rb_extrapolate_transform( rigidbody *rb, m4x3f transform )
    v3_copy( co, transform[3] );
 }
 
+VG_STATIC void rb_extrapolate( rigidbody *rb, v3f co, v4f q )
+{
+   float substep = vg_clampf( vg.accumulator / k_rb_delta, 0.0f, 1.0f );
+
+   v3_muladds( rb->co, rb->v, k_rb_delta*substep, co );
+
+   if( v3_length2( rb->w ) > 0.0f )
+   {
+      v4f rotation;
+      v3f axis;
+      v3_copy( rb->w, axis );
+      
+      float mag = v3_length( axis );
+      v3_divs( axis, mag, axis );
+      q_axis_angle( rotation, axis, mag*k_rb_delta*substep );
+      q_mul( rotation, rb->q, q );
+      q_normalize( q );
+   }
+   else
+   {
+      v4_copy( rb->q, q );
+   }
+}
+
 /*
  * Initialize rigidbody and calculate masses, inertia
  */
@@ -857,6 +894,7 @@ VG_STATIC void rb_capsule_manifold_init( capsule_manifold *manifold )
    manifold->t1 = -INFINITY;
 }
 
+__attribute__ ((deprecated))
 VG_STATIC int rb_capsule_manifold_done( rigidbody *rba, rigidbody *rbb, 
                                      capsule_manifold *manifold, rb_ct *buf )
 {
@@ -918,6 +956,60 @@ VG_STATIC int rb_capsule_manifold_done( rigidbody *rba, rigidbody *rbb,
    return count;
 }
 
+VG_STATIC int rb_capsule__manifold_done( m4x3f mtx, rb_capsule *c,
+                                         capsule_manifold *manifold,
+                                         rb_ct *buf )
+{
+   v3f p0, p1;
+   v3_muladds( mtx[3], mtx[1], -c->height*0.5f+c->radius, p0 );
+   v3_muladds( mtx[3], mtx[1],  c->height*0.5f-c->radius, p1 );
+
+   int count = 0;
+   if( manifold->t0 <= 1.0f )
+   {
+      rb_ct *ct = buf;
+
+      v3f pa;
+      v3_muls( p0, 1.0f-manifold->t0, pa );
+      v3_muladds( pa, p1, manifold->t0, pa );
+
+      float d = v3_length( manifold->d0 );
+      v3_muls( manifold->d0, 1.0f/d, ct->n );
+      v3_muladds( pa, ct->n, -c->radius, ct->co );
+
+      ct->p = manifold->r0 - d;
+      ct->type = k_contact_type_default;
+      count ++;
+   }
+
+   if( (manifold->t1 >= 0.0f) && (manifold->t0 != manifold->t1) )
+   {
+      rb_ct *ct = buf+count;
+
+      v3f pa;
+      v3_muls( p0, 1.0f-manifold->t1, pa );
+      v3_muladds( pa, p1, manifold->t1, pa );
+
+      float d = v3_length( manifold->d1 );
+      v3_muls( manifold->d1, 1.0f/d, ct->n );
+      v3_muladds( pa, ct->n, -c->radius, ct->co );
+
+      ct->p = manifold->r1 - d;
+      ct->type = k_contact_type_default;
+
+      count ++;
+   }
+
+   /*
+    * Debugging
+    */
+
+   if( count == 2 )
+      vg_line( buf[0].co, buf[1].co, 0xff0000ff );
+
+   return count;
+}
+
 VG_STATIC int rb_capsule_sphere( rigidbody *rba, rigidbody *rbb, rb_ct *buf )
 {
    float h = rba->inf.capsule.height,
@@ -1214,6 +1306,7 @@ VG_STATIC int rb_sphere_sphere( rigidbody *rba, rigidbody *rbb, rb_ct *buf )
 
 //#define RIGIDBODY_DYNAMIC_MESH_EDGES
 
+__attribute__ ((deprecated))
 VG_STATIC int rb_sphere_triangle( rigidbody *rba, rigidbody *rbb, 
                                   v3f tri[3], rb_ct *buf )
 {
@@ -1261,6 +1354,45 @@ VG_STATIC int rb_sphere_triangle( rigidbody *rba, rigidbody *rbb,
    return 0;
 }
 
+VG_STATIC int rb_sphere__triangle( m4x3f mtxA, rb_sphere *b,
+                                   v3f tri[3], rb_ct *buf )
+{
+   v3f delta, co;
+   enum contact_type type = closest_on_triangle_1( mtxA[3], tri, co );
+
+   v3_sub( mtxA[3], co, delta );
+
+   float d2 = v3_length2( delta ),
+          r = b->radius;
+
+   if( d2 < r*r )
+   {
+      rb_ct *ct = buf;
+
+      v3f ab, ac, tn;
+      v3_sub( tri[2], tri[0], ab );
+      v3_sub( tri[1], tri[0], ac );
+      v3_cross( ac, ab, tn );
+      v3_copy( tn, ct->n );
+
+      if( v3_length2( ct->n ) <= 0.00001f )
+      {
+         vg_error( "Zero area triangle!\n" );
+         return 0;
+      }
+
+      v3_normalize( ct->n );
+
+      float d = sqrtf(d2);
+
+      v3_copy( co, ct->co );
+      ct->type = type;
+      ct->p = r-d;
+      return 1;
+   }
+
+   return 0;
+}
 
 VG_STATIC void rb_debug_sharp_scene_edges( rigidbody *rbb, float sharp_ang,
                                            boxf box, u32 colour )
@@ -1356,6 +1488,50 @@ VG_STATIC void rb_debug_sharp_scene_edges( rigidbody *rbb, float sharp_ang,
    }
 }
 
+VG_STATIC int rb_sphere__scene( m4x3f mtxA, rb_sphere *b,
+                                m4x3f mtxB, rb_scene *s, rb_ct *buf )
+{
+   scene *sc = s->bh_scene->user;
+
+   bh_iter it;
+   bh_iter_init( 0, &it );
+   int idx;
+
+   int count = 0;
+
+   float r = b->radius;
+   boxf box;
+   v3_sub( mtxA[3], (v3f){ r,r,r }, box[0] );
+   v3_add( mtxA[3], (v3f){ r,r,r }, box[1] );
+   
+   while( bh_next( s->bh_scene, &it, box, &idx ) )
+   {
+      u32 *ptri = &sc->arrindices[ idx*3 ];
+      v3f tri[3];
+
+      for( int j=0; j<3; j++ )
+         v3_copy( sc->arrvertices[ptri[j]].co, tri[j] );
+      
+      buf[ count ].element_id = ptri[0];
+
+      vg_line( tri[0],tri[1],0x70ff6000 );
+      vg_line( tri[1],tri[2],0x70ff6000 );
+      vg_line( tri[2],tri[0],0x70ff6000 );
+
+      int contact = rb_sphere__triangle( mtxA, b, tri, &buf[count] );
+      count += contact;
+
+      if( count == 16 )
+      {
+         vg_warn( "Exceeding sphere_vs_scene capacity. Geometry too dense!\n" );
+         return count;
+      }
+   }
+
+   return count;
+}
+
+__attribute__ ((deprecated))
 VG_STATIC int rb_sphere_scene( rigidbody *rba, rigidbody *rbb, rb_ct *buf )
 {
    scene *sc = rbb->inf.scene.bh_scene->user;
@@ -1536,9 +1712,63 @@ VG_STATIC int rb_box_scene( rigidbody *rba, rigidbody *rbb, rb_ct *buf )
    return count;
 }
 
+VG_STATIC int rb_capsule__triangle( m4x3f mtxA, rb_capsule *c,
+                                    v3f tri[3], rb_ct *buf )
+{
+   v3f pc, p0w, p1w;
+   v3_muladds( mtxA[3], mtxA[1], -c->height*0.5f+c->radius, p0w );
+   v3_muladds( mtxA[3], mtxA[1],  c->height*0.5f-c->radius, p1w );
+
+   capsule_manifold manifold;
+   rb_capsule_manifold_init( &manifold );
+   
+   v3f c0, c1;
+   closest_on_triangle_1( p0w, tri, c0 );
+   closest_on_triangle_1( p1w, tri, c1 );
+
+   v3f d0, d1, da;
+   v3_sub( c0, p0w, d0 );
+   v3_sub( c1, p1w, d1 );
+   v3_sub( p1w, p0w, da );
+   
+   v3_normalize(d0);
+   v3_normalize(d1);
+   v3_normalize(da);
+
+   if( v3_dot( da, d0 ) <= 0.01f )
+      rb_capsule_manifold( p0w, c0, 0.0f, c->radius, &manifold );
+
+   if( v3_dot( da, d1 ) >= -0.01f )
+      rb_capsule_manifold( p1w, c1, 1.0f, c->radius, &manifold );
+
+   for( int i=0; i<3; i++ )
+   {
+      int i0 = i,
+          i1 = (i+1)%3;
+
+      v3f ca, cb;
+      float ta, tb;
+      closest_segment_segment( p0w, p1w, tri[i0], tri[i1], &ta, &tb, ca, cb );
+      rb_capsule_manifold( ca, cb, ta, c->radius, &manifold );
+   }
+
+   v3f v0, v1, n;
+   v3_sub( tri[1], tri[0], v0 );
+   v3_sub( tri[2], tri[0], v1 );
+   v3_cross( v0, v1, n );
+   v3_normalize( n );
+
+   int count = rb_capsule__manifold_done( mtxA, c, &manifold, buf );
+   for( int i=0; i<count; i++ )
+      v3_copy( n, buf[i].n );
+
+   return count;
+}
+
 /*
  * Generates up to two contacts; optimised for the most stable manifold
  */
+__attribute__ ((deprecated))
 VG_STATIC int rb_capsule_triangle( rigidbody *rba, rigidbody *rbb, 
                                    v3f tri[3], rb_ct *buf )
 {
@@ -1595,39 +1825,48 @@ VG_STATIC int rb_capsule_triangle( rigidbody *rba, rigidbody *rbb,
    return count;
 }
 
-VG_STATIC int rb_capsule_scene( rigidbody *rba, rigidbody *rbb, rb_ct *buf )
+/* mtxB is defined only for tradition; it is not used currently */
+VG_STATIC int rb_capsule__scene( m4x3f mtxA, rb_capsule *c,
+                                 m4x3f mtxB, rb_scene *s, 
+                                 rb_ct *buf )
 {
-#if 0
-   float h = rba->inf.capsule.height,
-         r = rba->inf.capsule.radius,
-         g = 90.8f;
+   bh_iter it;
+   bh_iter_init( 0, &it );
+   int idx;
+   int count = 0;
+
+   boxf bbx;
+   v3_sub( mtxA[3], (v3f){ c->height, c->height, c->height }, bbx[0] );
+   v3_add( mtxA[3], (v3f){ c->height, c->height, c->height }, bbx[1] );
    
-   v3f p[2];
-   v3_muladds( rba->co, rba->up, -h*0.5f+r, p[0] );
-   v3_muladds( rba->co, rba->up,  h*0.5f-r, p[1] );
+   scene *sc = s->bh_scene->user;
+   
+   while( bh_next( s->bh_scene, &it, bbx, &idx ) )
+   {
+      u32 *ptri = &sc->arrindices[ idx*3 ];
+      v3f tri[3];
 
-   int count = 0;
+      for( int j=0; j<3; j++ )
+         v3_copy( sc->arrvertices[ptri[j]].co, tri[j] );
+      
+      buf[ count ].element_id = ptri[0];
 
+      int contact = rb_capsule__triangle( mtxA, c, tri, &buf[count] );
+      count += contact;
 
-   for( int i=0; i<2; i++ )
-   {
-      if( p[i][1] < g + r )
+      if( count >= 16 )
       {
-         rb_ct *ct = &buf[ count ++ ];
-
-         v3_copy( p[i], ct->co );
-         ct->p = r - (p[i][1]-g);
-         ct->co[1] -= r;
-         v3_copy( (v3f){0.0f,1.0f,0.0f}, ct->n );
-         ct->rba = rba;
-         ct->rbb = rbb;
-         ct->type = k_contact_type_default;
+         vg_warn("Exceeding capsule_vs_scene capacity. Geometry too dense!\n");
+         return count;
       }
    }
 
    return count;
+}
 
-#else
+__attribute__ ((deprecated))
+VG_STATIC int rb_capsule_scene( rigidbody *rba, rigidbody *rbb, rb_ct *buf )
+{
    scene *sc = rbb->inf.scene.bh_scene->user;
 
    bh_iter it;
@@ -1663,7 +1902,6 @@ VG_STATIC int rb_capsule_scene( rigidbody *rba, rigidbody *rbb, rb_ct *buf )
    }
 
    return count;
-#endif
 }
 
 VG_STATIC int rb_scene_capsule( rigidbody *rba, rigidbody *rbb, rb_ct *buf )
@@ -1755,6 +1993,19 @@ VG_STATIC rb_ct *rb_global_ct(void)
    return rb_contact_buffer + rb_contact_count;
 }
 
+VG_STATIC void rb_prepare_contact( rb_ct *ct )
+{
+   ct->bias = -0.2f * k_rb_rate * vg_minf( 0.0f, -ct->p+k_penetration_slop );
+   rb_tangent_basis( ct->n, ct->t[0], ct->t[1] );
+
+#if 0
+   ct->type = k_contact_type_default;
+#endif
+   ct->norm_impulse = 0.0f;
+   ct->tangent_impulse[0] = 0.0f;
+   ct->tangent_impulse[1] = 0.0f;
+}
+
 /*
  * Initializing things like tangent vectors
  */
@@ -1763,16 +2014,7 @@ VG_STATIC void rb_presolve_contacts( rb_ct *buffer, int len )
    for( int i=0; i<len; i++ )
    {
       rb_ct *ct = &buffer[i];
-
-      ct->bias = -0.2f * k_rb_rate * vg_minf( 0.0f, -ct->p+k_penetration_slop );
-      rb_tangent_basis( ct->n, ct->t[0], ct->t[1] );
-
-#if 0
-      ct->type = k_contact_type_default;
-#endif
-      ct->norm_impulse = 0.0f;
-      ct->tangent_impulse[0] = 0.0f;
-      ct->tangent_impulse[1] = 0.0f;
+      rb_prepare_contact( ct );
 
       v3f ra, rb, raCn, rbCn, raCt, rbCt;
       v3_sub( ct->co, ct->rba->co, ra );
@@ -2350,6 +2592,21 @@ VG_STATIC void rb_correct_swingtwist_constraints( rb_constr_swingtwist *buf,
    }
 }
 
+VG_STATIC void rb_correct_contact_constraints( rb_ct *buf, int len, float amt )
+{
+   for( int i=0; i<len; i++ )
+   {
+      rb_ct *ct = &buf[i];
+      rigidbody *rba = ct->rba,
+                *rbb = ct->rbb;
+
+      float mass_total = 1.0f / (rba->inv_mass + rbb->inv_mass);
+
+      v3_muladds( rba->co, ct->n, -mass_total * rba->inv_mass, rba->co );
+      v3_muladds( rbb->co, ct->n,  mass_total * rbb->inv_mass, rbb->co );
+   }
+}
+
 
 /* 
  * Effectors