bad char
[vg.git] / vg_m.h
diff --git a/vg_m.h b/vg_m.h
index 65426053001da34bf4c1dccb8e90fe7b8fa7cab0..4af60c8c84adc1022d424071ef4438130ab8ee88 100644 (file)
--- a/vg_m.h
+++ b/vg_m.h
@@ -1,7 +1,30 @@
-/* Copyright (C) 2021-2022 Harry Godden (hgn) - All Rights Reserved */
+/* Copyright (C) 2021-2024 Harry Godden (hgn) - All Rights Reserved 
+ *
+ *  0. Misc
+ *  1. Scalar operations
+ *  2. Vectors
+ *    2.a 2D Vectors
+ *    2.b 3D Vectors
+ *    2.c 4D Vectors
+ *  3. Quaternions
+ *  4. Matrices
+ *    4.a 2x2 matrices
+ *    4.b 3x3 matrices
+ *    4.c 4x3 matrices
+ *    4.d 4x4 matrices
+ *  5. Geometry
+ *    5.a Boxes
+ *    5.b Planes
+ *    5.c Closest points
+ *    5.d Raycast & Spherecasts
+ *    5.e Curves
+ *    5.f Volumes
+ *    5.g Inertia tensors
+ *  6. Statistics
+ *    6.a Random numbers
+ */
 
-#ifndef VG_M_H
-#define VG_M_H
+#pragma once
 
 #include "vg_platform.h"
 #include <math.h>
 #define VG_PIf  3.14159265358979323846264338327950288f
 #define VG_TAUf 6.28318530717958647692528676655900576f
 
-static u32 vg_ftu32( float a )
+/*
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 0.                    Misc Operations
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ */
+
+/* get the f32 as the raw bits in a u32 without converting */
+static u32 vg_ftu32( f32 a )
 {
    u32 *ptr = (u32 *)(&a);
    return *ptr;
 }
 
-static int vg_isinff( float a )
+/* check if f32 is infinite */
+static int vg_isinff( f32 a )
 {
    return ((vg_ftu32(a)) & 0x7FFFFFFFU) == 0x7F800000U;
 }
 
-static int vg_isnanf( float a )
+/* check if f32 is not a number */
+static int vg_isnanf( f32 a )
 {
    return !vg_isinff(a) && ((vg_ftu32(a)) & 0x7F800000U) == 0x7F800000U;
 }
 
-static int vg_validf( float a )
+/* check if f32 is a number and is not infinite */
+static int vg_validf( f32 a )
 {
    return ((vg_ftu32(a)) & 0x7F800000U) != 0x7F800000U;
 }
 
-static inline float vg_minf( float a, float b )
-{
-   return a < b? a: b;
+static int v3_valid( v3f a ){
+   for( u32 i=0; i<3; i++ )
+      if( !vg_validf(a[i]) ) return 0;
+   return 1;
 }
 
-static inline float vg_maxf( float a, float b )
-{
-   return a > b? a: b;
-}
+/*
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 1.                   Scalar Operations
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ */
+
+static inline f32 vg_minf( f32 a, f32 b ){ return a < b? a: b; }
+static inline f32 vg_maxf( f32 a, f32 b ){ return a > b? a: b; }
 
-static inline float vg_clampf( float a, float min, float max )
+static inline int vg_min( int a, int b ){ return a < b? a: b; }
+static inline int vg_max( int a, int b ){ return a > b? a: b; }
+
+static inline f32 vg_clampf( f32 a, f32 min, f32 max )
 {
    return vg_minf( max, vg_maxf( a, min ) );
 }
 
-static inline float vg_signf( float a )
+static inline f32 vg_signf( f32 a )
 {
    return a < 0.0f? -1.0f: 1.0f;
 }
 
-static inline float vg_fractf( float a )
+static inline f32 vg_fractf( f32 a )
 {
    return a - floorf( a );
 }
 
-
-__attribute__ ((deprecated))
-static float stable_force( float current, float diff )
-{
-   float fnew = current + diff;
-
-   if( fnew * current < 0.0f )
-      return 0.0f;
-
-   return fnew;
+static inline f64 vg_fractf64( f64 a ){
+   return a - floor( a );
 }
 
-static float vg_cfrictf( float current, float F )
+static f32 vg_cfrictf( f32 velocity, f32 F )
 {
-   return -vg_signf(current) * vg_minf( F, fabsf(current) );
+   return -vg_signf(velocity) * vg_minf( F, fabsf(velocity) );
 }
 
-static inline int vg_min( int a, int b )
+static inline f32 vg_rad( f32 deg )
 {
-   return a < b? a: b;
+   return deg * VG_PIf / 180.0f;
 }
 
-static inline int vg_max( int a, int b )
-{
-   return a > b? a: b;
+/* angle to reach b from a */
+static f32 vg_angle_diff( f32 a, f32 b ){
+   f32 d = fmod(b,VG_TAUf)-fmodf(a,VG_TAUf);
+   if( fabsf(d) > VG_PIf )
+      d = -vg_signf(d) * (VG_TAUf - fabsf(d));
+
+   return d;
 }
 
-static inline float vg_rad( float deg )
-{
-   return deg * VG_PIf / 180.0f;
+/*
+ * quantize float to bit count
+ */
+static u32 vg_quantf( f32 a, u32 bits, f32 min, f32 max ){
+   u32 mask = (0x1 << bits) - 1;
+   return vg_clampf((a - min) * ((f32)mask/(max-min)), 0.0f, mask );
 }
 
 /*
- * Vector 3
+ * un-quantize discreet to float
  */
-static inline void v2_copy( v2f a, v2f b )
-{
-   b[0] = a[0]; b[1] = a[1];
+static f32 vg_dequantf( u32 q, u32 bits, f32 min, f32 max ){
+   u32 mask = (0x1 << bits) - 1;
+   return min + (f32)q * ((max-min) / (f32)mask);
 }
 
-static inline void v2_zero( v2f a )
-{
-   a[0] = 0.f; a[1] = 0.f;
+/* https://iquilezles.org/articles/functions/ 
+ *
+ * Use k to control the stretching of the function. Its maximum, which is 1, 
+ * happens at exactly x = 1/k. 
+ */
+static f32 vg_exp_impulse( f32 x, f32 k ){
+    f32 h = k*x;
+    return h*expf(1.0f-h);
 }
 
-static inline void v2i_copy( v2i a, v2i b )
+/*
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 2.a                   2D Vectors
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ */
+
+static inline void v2_copy( v2f a, v2f d )
 {
-   b[0] = a[0]; b[1] = a[1];
+   d[0] = a[0]; d[1] = a[1];
 }
 
-static inline int v2i_eq( v2i a, v2i b )
+static inline void v2_zero( v2f a )
 {
-   return ((a[0] == b[0]) && (a[1] == b[1]));
+   a[0] = 0.f; a[1] = 0.f;
 }
 
-static inline void v2i_add( v2i a, v2i b, v2i d )
+static inline void v2_add( v2f a, v2f b, v2f d )
 {
    d[0] = a[0]+b[0]; d[1] = a[1]+b[1];
 }
 
-static inline void v2i_sub( v2i a, v2i b, v2i d )
+static inline void v2_sub( v2f a, v2f b, v2f d )
 {
    d[0] = a[0]-b[0]; d[1] = a[1]-b[1];
 }
@@ -133,38 +184,28 @@ static inline void v2_maxv( v2f a, v2f b, v2f dest )
    dest[1] = vg_maxf(a[1], b[1]);
 }
 
-static inline void v2_sub( v2f a, v2f b, v2f d )
-{
-   d[0] = a[0]-b[0]; d[1] = a[1]-b[1];
-}
-
-static inline float v2_dot( v2f a, v2f b )
+static inline f32 v2_dot( v2f a, v2f b )
 {
    return a[0] * b[0] + a[1] * b[1];
 }
 
-static inline float v2_cross( v2f a, v2f b )
+static inline f32 v2_cross( v2f a, v2f b )
 {
    return a[0]*b[1] - a[1]*b[0];
 }
 
-static inline void v2_add( v2f a, v2f b, v2f d )
-{
-   d[0] = a[0]+b[0]; d[1] = a[1]+b[1];
-}
-
 static inline void v2_abs( v2f a, v2f d )
 {
    d[0] = fabsf( a[0] );
    d[1] = fabsf( a[1] );
 }
 
-static inline void v2_muls( v2f a, float s, v2f d )
+static inline void v2_muls( v2f a, f32 s, v2f d )
 {
    d[0] = a[0]*s; d[1] = a[1]*s;
 }
 
-static inline void v2_divs( v2f a, float s, v2f d )
+static inline void v2_divs( v2f a, f32 s, v2f d )
 {
    d[0] = a[0]/s; d[1] = a[1]/s;
 }
@@ -186,35 +227,35 @@ static inline void v2_muladd( v2f a, v2f b, v2f s, v2f d )
    d[1] = a[1]+b[1]*s[1];
 }
 
-static inline void v2_muladds( v2f a, v2f b, float s, v2f d )
+static inline void v2_muladds( v2f a, v2f b, f32 s, v2f d )
 {
    d[0] = a[0]+b[0]*s; 
    d[1] = a[1]+b[1]*s;
 }
 
-static inline float v2_length2( v2f a )
+static inline f32 v2_length2( v2f a )
 {
    return a[0]*a[0] + a[1]*a[1];
 }
 
-static inline float v2_length( v2f a )
+static inline f32 v2_length( v2f a )
 {
    return sqrtf( v2_length2( a ) );
 }
 
-static inline float v2_dist2( v2f a, v2f b )
+static inline f32 v2_dist2( v2f a, v2f b )
 {
    v2f delta;
    v2_sub( a, b, delta );
    return v2_length2( delta );
 }
 
-static inline float v2_dist( v2f a, v2f b )
+static inline f32 v2_dist( v2f a, v2f b )
 {
    return sqrtf( v2_dist2( a, b ) );
 }
 
-static inline void v2_lerp( v2f a, v2f b, float t, v2f d )
+static inline void v2_lerp( v2f a, v2f b, f32 t, v2f d )
 {
    d[0] = a[0] + t*(b[0]-a[0]);
    d[1] = a[1] + t*(b[1]-a[1]);
@@ -227,7 +268,7 @@ static inline void v2_normalize( v2f a )
 
 static void v2_normalize_clamp( v2f a )
 {
-   float l2 = v2_length2( a );
+   f32 l2 = v2_length2( a );
    if( l2 > 1.0f )
       v2_muls( a, 1.0f/sqrtf(l2), a );
 }
@@ -238,48 +279,65 @@ static inline void v2_floor( v2f a, v2f b )
    b[1] = floorf( a[1] );
 }
 
-static inline void v2_fill( v2f a, float v )
+static inline void v2_fill( v2f a, f32 v )
 {
    a[0] = v;
    a[1] = v;
 }
 
-/* copysign of b to a */
 static inline void v2_copysign( v2f a, v2f b )
 {
    a[0] = copysignf( a[0], b[0] );
    a[1] = copysignf( a[1], b[1] );
 }
 
-/*
- * Vector 3
- */
-static inline void v3_zero( v3f a )
+/* integer variants 
+ * ---------------- */
+
+static inline void v2i_copy( v2i a, v2i b )
 {
-   a[0] = 0.f; a[1] = 0.f; a[2] = 0.f;
+   b[0] = a[0]; b[1] = a[1];
+}
+
+static inline int v2i_eq( v2i a, v2i b )
+{
+   return ((a[0] == b[0]) && (a[1] == b[1]));
+}
+
+static inline void v2i_add( v2i a, v2i b, v2i d )
+{
+   d[0] = a[0]+b[0]; d[1] = a[1]+b[1];
+}
+
+static inline void v2i_sub( v2i a, v2i b, v2i d )
+{
+   d[0] = a[0]-b[0]; d[1] = a[1]-b[1];
 }
 
+/*
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 2.b                   3D Vectors
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ */
+
 static inline void v3_copy( v3f a, v3f b )
 {
    b[0] = a[0]; b[1] = a[1]; b[2] = a[2];
 }
 
-static inline void v3_add( v3f a, v3f b, v3f d )
+static inline void v3_zero( v3f a )
 {
-   d[0] = a[0]+b[0]; d[1] = a[1]+b[1]; d[2] = a[2]+b[2];
+   a[0] = 0.f; a[1] = 0.f; a[2] = 0.f;
 }
 
-static inline void v3i_add( v3i a, v3i b, v3i d )
+static inline void v3_add( v3f a, v3f b, v3f d )
 {
    d[0] = a[0]+b[0]; d[1] = a[1]+b[1]; d[2] = a[2]+b[2];
 }
 
-static inline void v4_add( v4f a, v4f b, v4f d )
+static inline void v3i_add( v3i a, v3i b, v3i d )
 {
-   d[0] = a[0]+b[0]; 
-   d[1] = a[1]+b[1];
-   d[2] = a[2]+b[2];
-   d[3] = a[3]+b[3];
+   d[0] = a[0]+b[0]; d[1] = a[1]+b[1]; d[2] = a[2]+b[2];
 }
 
 static inline void v3_sub( v3f a, v3f b, v3f d )
@@ -304,19 +362,19 @@ static inline void v3_div( v3f a, v3f b, v3f d )
    d[2] = b[2]!=0.0f? a[2]/b[2]: INFINITY;
 }
 
-static inline void v3_muls( v3f a, float s, v3f d )
+static inline void v3_muls( v3f a, f32 s, v3f d )
 {
    d[0] = a[0]*s; d[1] = a[1]*s; d[2] = a[2]*s;
 }
 
-static inline void v3_fill( v3f a, float v )
+static inline void v3_fill( v3f a, f32 v )
 {
    a[0] = v;
    a[1] = v;
    a[2] = v;
 }
 
-static inline void v3_divs( v3f a, float s, v3f d )
+static inline void v3_divs( v3f a, f32 s, v3f d )
 {
    if( s == 0.0f )
       v3_fill( d, INFINITY );
@@ -328,7 +386,7 @@ static inline void v3_divs( v3f a, float s, v3f d )
    }
 }
 
-static inline void v3_muladds( v3f a, v3f b, float s, v3f d )
+static inline void v3_muladds( v3f a, v3f b, f32 s, v3f d )
 {
    d[0] = a[0]+b[0]*s; d[1] = a[1]+b[1]*s; d[2] = a[2]+b[2]*s;
 }
@@ -340,7 +398,7 @@ static inline void v3_muladd( v2f a, v2f b, v2f s, v2f d )
    d[2] = a[2]+b[2]*s[2];
 }
 
-static inline float v3_dot( v3f a, v3f b )
+static inline f32 v3_dot( v3f a, v3f b )
 {
    return a[0] * b[0] + a[1] * b[1] + a[2] * b[2];
 }
@@ -354,24 +412,24 @@ static inline void v3_cross( v3f a, v3f b, v3f dest )
    v3_copy( d, dest );
 }
 
-static inline float v3_length2( v3f a )
+static inline f32 v3_length2( v3f a )
 {
    return v3_dot( a, a );
 }
 
-static inline float v3_length( v3f a )
+static inline f32 v3_length( v3f a )
 {
    return sqrtf( v3_length2( a ) );
 }
 
-static inline float v3_dist2( v3f a, v3f b )
+static inline f32 v3_dist2( v3f a, v3f b )
 {
    v3f delta;
    v3_sub( a, b, delta );
    return v3_length2( delta );
 }
 
-static inline float v3_dist( v3f a, v3f b )
+static inline f32 v3_dist( v3f a, v3f b )
 {
    return sqrtf( v3_dist2( a, b ) );
 }
@@ -381,25 +439,35 @@ static inline void v3_normalize( v3f a )
    v3_muls( a, 1.f / v3_length( a ), a );
 }
 
-static inline float vg_lerpf( float a, float b, float t )
-{
+static inline f32 vg_lerpf( f32 a, f32 b, f32 t ){
    return a + t*(b-a);
 }
 
-static inline double vg_lerp( double a, double b, double t )
+static inline f64 vg_lerp( f64 a, f64 b, f64 t )
 {
    return a + t*(b-a);
 }
 
+static inline void vg_slewf( f32 *a, f32 b, f32 speed ){
+   f32 d = vg_signf( b-*a ),
+       c = *a + d*speed;
+   *a = vg_minf( b*d, c*d ) * d;
+}
+
+static inline f32 vg_smoothstepf( f32 x ){
+   return x*x*(3.0f - 2.0f*x);
+}
+
+
 /* correctly lerp around circular period -pi -> pi */
-static float vg_alerpf( float a, float b, float t )
+static f32 vg_alerpf( f32 a, f32 b, f32 t )
 {
-   float d = fmodf( b-a, VG_TAUf ),
+   f32 d = fmodf( b-a, VG_TAUf ),
          s = fmodf( 2.0f*d, VG_TAUf ) - d;
    return a + s*t;
 }
 
-static inline void v3_lerp( v3f a, v3f b, float t, v3f d )
+static inline void v3_lerp( v3f a, v3f b, f32 t, v3f d )
 {
    d[0] = a[0] + t*(b[0]-a[0]);
    d[1] = a[1] + t*(b[1]-a[1]);
@@ -420,12 +488,12 @@ static inline void v3_maxv( v3f a, v3f b, v3f dest )
    dest[2] = vg_maxf(a[2], b[2]);
 }
 
-static inline float v3_minf( v3f a )
+static inline f32 v3_minf( v3f a )
 {
    return vg_minf( vg_minf( a[0], a[1] ), a[2] );
 }
 
-static inline float v3_maxf( v3f a )
+static inline f32 v3_maxf( v3f a )
 {
    return vg_maxf( vg_maxf( a[0], a[1] ), a[2] );
 }
@@ -451,10 +519,10 @@ static inline void v3_negate( v3f a, v3f b )
    b[2] = -a[2];
 }
 
-static inline void v3_rotate( v3f v, float angle, v3f axis, v3f d ) 
+static inline void v3_rotate( v3f v, f32 angle, v3f axis, v3f d ) 
 {
   v3f v1, v2, k;
-  float c, s;
+  f32 c, s;
 
   c = cosf( angle );
   s = sinf( angle );
@@ -469,20 +537,77 @@ static inline void v3_rotate( v3f v, float angle, v3f axis, v3f d )
   v3_add( v1, v2, d );
 }
 
+static void v3_tangent_basis( v3f n, v3f tx, v3f ty ){
+   /* Compute tangent basis (box2d) */
+   if( fabsf( n[0] ) >= 0.57735027f ){
+      tx[0] =  n[1];
+      tx[1] = -n[0];
+      tx[2] =  0.0f;
+   }
+   else{
+      tx[0] =  0.0f;
+      tx[1] =  n[2];
+      tx[2] = -n[1];
+   }
+
+   v3_normalize( tx );
+   v3_cross( n, tx, ty );
+}
+
+/*
+ * Compute yaw and pitch based of a normalized vector representing forward
+ * forward: -z
+ * result -> (YAW,PITCH,0.0)
+ */
+static void v3_angles( v3f v, v3f out_angles ){
+   float yaw = atan2f( v[0], -v[2] ),
+       pitch = atan2f( 
+                   -v[1], 
+                   sqrtf(
+                     v[0]*v[0] + v[2]*v[2]
+                   )
+               );
+
+   out_angles[0] = yaw;
+   out_angles[1] = pitch;
+   out_angles[2] = 0.0f;
+}
+
+/*
+ * Compute the forward vector from (YAW,PITCH,ROLL)
+ * forward: -z
+ */
+static void v3_angles_vector( v3f angles, v3f out_v ){
+   out_v[0] =  sinf( angles[0] ) * cosf( angles[1] );
+   out_v[1] = -sinf( angles[1] );
+   out_v[2] = -cosf( angles[0] ) * cosf( angles[1] );
+}
+
 /*
- * Vector 4
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 2.c                   4D Vectors
+ * -----------------------------------------------------------------------------
  */
+
 static inline void v4_copy( v4f a, v4f b )
 {
    b[0] = a[0]; b[1] = a[1]; b[2] = a[2]; b[3] = a[3];
 }
 
+static inline void v4_add( v4f a, v4f b, v4f d )
+{
+   d[0] = a[0]+b[0]; 
+   d[1] = a[1]+b[1];
+   d[2] = a[2]+b[2];
+   d[3] = a[3]+b[3];
+}
+
 static inline void v4_zero( v4f a )
 {
    a[0] = 0.f; a[1] = 0.f; a[2] = 0.f; a[3] = 0.f;
 }
 
-static inline void v4_muls( v4f a, float s, v4f d )
+static inline void v4_muls( v4f a, f32 s, v4f d )
 {
    d[0] = a[0]*s; 
    d[1] = a[1]*s;
@@ -490,7 +615,7 @@ static inline void v4_muls( v4f a, float s, v4f d )
    d[3] = a[3]*s;
 }
 
-static inline void v4_muladds( v4f a, v4f b, float s, v4f d )
+static inline void v4_muladds( v4f a, v4f b, f32 s, v4f d )
 {
    d[0] = a[0]+b[0]*s; 
    d[1] = a[1]+b[1]*s;
@@ -498,7 +623,7 @@ static inline void v4_muladds( v4f a, v4f b, float s, v4f d )
    d[3] = a[3]+b[3]*s;
 }
 
-static inline void v4_lerp( v4f a, v4f b, float t, v4f d )
+static inline void v4_lerp( v4f a, v4f b, f32 t, v4f d )
 {
    d[0] = a[0] + t*(b[0]-a[0]);
    d[1] = a[1] + t*(b[1]-a[1]);
@@ -506,25 +631,131 @@ static inline void v4_lerp( v4f a, v4f b, float t, v4f d )
    d[3] = a[3] + t*(b[3]-a[3]);
 }
 
-static inline float v4_dot( v4f a, v4f b )
+static inline f32 v4_dot( v4f a, v4f b )
 {
    return a[0]*b[0] + a[1]*b[1] + a[2]*b[2] + a[3]*b[3];
 }
 
-static inline float v4_length( v4f a )
+static inline f32 v4_length( v4f a )
 {
    return sqrtf( v4_dot(a,a) );
 }
 
 /*
- * Matrix 2x2
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 3                   Quaternions
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ */
+
+static inline void q_identity( v4f q )
+{
+   q[0] = 0.0f; q[1] = 0.0f; q[2] = 0.0f; q[3] = 1.0f;
+}
+
+static inline void q_axis_angle( v4f q, v3f axis, f32 angle )
+{
+   f32 a = angle*0.5f,
+         c = cosf(a),
+         s = sinf(a);
+
+   q[0] = s*axis[0];
+   q[1] = s*axis[1];
+   q[2] = s*axis[2];
+   q[3] = c;
+}
+
+static inline void q_mul( v4f q, v4f q1, v4f d )
+{
+   v4f t;
+   t[0] = q[3]*q1[0] + q[0]*q1[3] + q[1]*q1[2] - q[2]*q1[1];
+   t[1] = q[3]*q1[1] - q[0]*q1[2] + q[1]*q1[3] + q[2]*q1[0];
+   t[2] = q[3]*q1[2] + q[0]*q1[1] - q[1]*q1[0] + q[2]*q1[3];
+   t[3] = q[3]*q1[3] - q[0]*q1[0] - q[1]*q1[1] - q[2]*q1[2];
+   v4_copy( t, d );
+}
+
+static inline void q_normalize( v4f q )
+{
+   f32 l2 = v4_dot(q,q);
+   if( l2 < 0.00001f ) q_identity( q );
+   else {
+      f32 s = 1.0f/sqrtf(l2);
+      q[0] *= s;
+      q[1] *= s;
+      q[2] *= s;
+      q[3] *= s;
+   }
+}
+
+static inline void q_inv( v4f q, v4f d )
+{
+   f32 s = 1.0f / v4_dot(q,q);
+   d[0] = -q[0]*s;
+   d[1] = -q[1]*s;
+   d[2] = -q[2]*s;
+   d[3] =  q[3]*s;
+}
+
+static inline void q_nlerp( v4f a, v4f b, f32 t, v4f d ){
+   if( v4_dot(a,b) < 0.0f ){
+      v4f c;
+      v4_muls( b, -1.0f, c );
+      v4_lerp( a, c, t, d );
+   }
+   else
+      v4_lerp( a, b, t, d );
+
+   q_normalize( d );
+}
+
+static inline void q_m3x3( v4f q, m3x3f d )
+{
+   f32
+      l = v4_length(q),
+      s = l > 0.0f? 2.0f/l: 0.0f,
+
+      xx = s*q[0]*q[0], xy = s*q[0]*q[1], wx = s*q[3]*q[0],
+      yy = s*q[1]*q[1], yz = s*q[1]*q[2], wy = s*q[3]*q[1],
+      zz = s*q[2]*q[2], xz = s*q[0]*q[2], wz = s*q[3]*q[2];
+
+   d[0][0] = 1.0f - yy - zz;
+   d[1][1] = 1.0f - xx - zz;
+   d[2][2] = 1.0f - xx - yy;
+   d[0][1] = xy + wz;
+   d[1][2] = yz + wx;
+   d[2][0] = xz + wy;
+   d[1][0] = xy - wz;
+   d[2][1] = yz - wx;
+   d[0][2] = xz - wy;
+}
+
+static void q_mulv( v4f q, v3f v, v3f d )
+{
+   v3f v1, v2;
+
+   v3_muls( q, 2.0f*v3_dot(q,v), v1 );
+   v3_muls( v, q[3]*q[3] - v3_dot(q,q), v2 );
+   v3_add( v1, v2, v1 );
+   v3_cross( q, v, v2 );
+   v3_muls( v2, 2.0f*q[3], v2 );
+   v3_add( v1, v2, d );
+}
+
+static f32 q_dist( v4f q0, v4f q1 ){
+   return acosf( 2.0f * v4_dot(q0,q1) -1.0f );
+}
+
+/*
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 4.a                  2x2 matrices
+ * -----------------------------------------------------------------------------
  */
 
-#define M2X2_INDENTIY    {{1.0f, 0.0f, }, \
-                          { 0.0f, 1.0f, }}
+#define M2X2_INDENTIY {{1.0f, 0.0f, }, \
+                       {0.0f, 1.0f, }}
                           
-#define M2X2_ZERO         {{0.0f, 0.0f, }, \
-                        { 0.0f, 0.0f, }}
+#define M2X2_ZERO     {{0.0f, 0.0f, }, \
+                       {0.0f, 0.0f, }}
 
 static inline void m2x2_copy( m2x2f a, m2x2f b )
 {
@@ -538,9 +769,9 @@ static inline void m2x2_identity( m2x2f a )
    m2x2_copy( id, a );
 }
 
-static inline void m2x2_create_rotation( m2x2f a, float theta )
+static inline void m2x2_create_rotation( m2x2f a, f32 theta )
 {
-   float s, c;
+   f32 s, c;
    
    s = sinf( theta );
    c = cosf( theta );
@@ -551,45 +782,141 @@ static inline void m2x2_create_rotation( m2x2f a, float theta )
    a[1][1] =  c;
 }
 
+static inline void m2x2_mulv( m2x2f m, v2f v, v2f d )
+{
+   v2f res;
+   
+   res[0] = m[0][0]*v[0] + m[1][0]*v[1];
+   res[1] = m[0][1]*v[0] + m[1][1]*v[1];
+   
+   v2_copy( res, d );
+}
+
 /*
- * Matrix 3x3
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 4.b                  3x3 matrices
+ * -----------------------------------------------------------------------------
  */
 
 #define M3X3_IDENTITY   {{1.0f, 0.0f, 0.0f, },\
                         { 0.0f, 1.0f, 0.0f, },\
                         { 0.0f, 0.0f, 1.0f, }}
                         
-#define M3X3_ZERO         {{0.0f, 0.0f, 0.0f, },\
+#define M3X3_ZERO       {{0.0f, 0.0f, 0.0f, },\
                         { 0.0f, 0.0f, 0.0f, },\
                         { 0.0f, 0.0f, 0.0f, }}
 
 
-/* a X b == [b]T a == ...*/
-static void m3x3_skew_symetric( m3x3f a, v3f v )
+static void euler_m3x3( v3f angles, m3x3f d )
 {
-   a[0][0] =  0.0f;
-   a[0][1] =  v[2];
-   a[0][2] = -v[1];
-   a[1][0] = -v[2];
-   a[1][1] =  0.0f;
-   a[1][2] =  v[0];
-   a[2][0] =  v[1];
-   a[2][1] = -v[0];
-   a[2][2] =  0.0f;
-}
+   f32 cosY = cosf( angles[0] ),
+       sinY = sinf( angles[0] ),
+       cosP = cosf( angles[1] ),
+       sinP = sinf( angles[1] ),
+       cosR = cosf( angles[2] ),
+       sinR = sinf( angles[2] );
 
-static void m3x3_add( m3x3f a, m3x3f b, m3x3f d )
-{
-   v3_add( a[0], b[0], d[0] );
-   v3_add( a[1], b[1], d[1] );
-   v3_add( a[2], b[2], d[2] );
-}
+   d[2][0] = -sinY * cosP;
+   d[2][1] =  sinP;
+   d[2][2] =  cosY * cosP;
 
-static inline void m3x3_copy( m3x3f a, m3x3f b )
-{
-   v3_copy( a[0], b[0] );
-   v3_copy( a[1], b[1] );
-   v3_copy( a[2], b[2] );
+   d[0][0] =  cosY * cosR;
+   d[0][1] =  sinR;
+   d[0][2] =  sinY * cosR;
+
+   v3_cross( d[0], d[2], d[1] );
+}
+
+static void m3x3_q( m3x3f m, v4f q )
+{
+   f32 diag, r, rinv;
+
+   diag = m[0][0] + m[1][1] + m[2][2];
+   if( diag >= 0.0f )
+   {
+      r    = sqrtf( 1.0f + diag );
+      rinv = 0.5f / r;
+      q[0] = rinv * (m[1][2] - m[2][1]);
+      q[1] = rinv * (m[2][0] - m[0][2]);
+      q[2] = rinv * (m[0][1] - m[1][0]);
+      q[3] = r    * 0.5f;
+   } 
+   else if( m[0][0] >= m[1][1] && m[0][0] >= m[2][2] )
+   {
+      r    = sqrtf( 1.0f - m[1][1] - m[2][2] + m[0][0] );
+      rinv = 0.5f / r;
+      q[0] = r    * 0.5f;
+      q[1] = rinv * (m[0][1] + m[1][0]);
+      q[2] = rinv * (m[0][2] + m[2][0]);
+      q[3] = rinv * (m[1][2] - m[2][1]);
+   } 
+   else if( m[1][1] >= m[2][2] )
+   {
+      r    = sqrtf( 1.0f - m[0][0] - m[2][2] + m[1][1] );
+      rinv = 0.5f / r;
+      q[0] = rinv * (m[0][1] + m[1][0]);
+      q[1] = r    * 0.5f;
+      q[2] = rinv * (m[1][2] + m[2][1]);
+      q[3] = rinv * (m[2][0] - m[0][2]);
+   } 
+   else 
+   {
+      r    = sqrtf( 1.0f - m[0][0] - m[1][1] + m[2][2] );
+      rinv = 0.5f / r;
+      q[0] = rinv * (m[0][2] + m[2][0]);
+      q[1] = rinv * (m[1][2] + m[2][1]);
+      q[2] = r    * 0.5f;
+      q[3] = rinv * (m[0][1] - m[1][0]);
+   }
+}
+
+/* a X b == [b]T a == ...*/
+static void m3x3_skew_symetric( m3x3f a, v3f v )
+{
+   a[0][0] =  0.0f;
+   a[0][1] =  v[2];
+   a[0][2] = -v[1];
+   a[1][0] = -v[2];
+   a[1][1] =  0.0f;
+   a[1][2] =  v[0];
+   a[2][0] =  v[1];
+   a[2][1] = -v[0];
+   a[2][2] =  0.0f;
+}
+
+/* aka kronecker product */
+static void m3x3_outer_product( m3x3f out_m, v3f a, v3f b )
+{
+   out_m[0][0] = a[0]*b[0];
+   out_m[0][1] = a[0]*b[1];
+   out_m[0][2] = a[0]*b[2];
+   out_m[1][0] = a[1]*b[0];
+   out_m[1][1] = a[1]*b[1];
+   out_m[1][2] = a[1]*b[2];
+   out_m[2][0] = a[2]*b[0];
+   out_m[2][1] = a[2]*b[1];
+   out_m[2][2] = a[2]*b[2];
+}
+
+static void m3x3_add( m3x3f a, m3x3f b, m3x3f d )
+{
+   v3_add( a[0], b[0], d[0] );
+   v3_add( a[1], b[1], d[1] );
+   v3_add( a[2], b[2], d[2] );
+}
+
+static void m3x3_sub( m3x3f a, m3x3f b, m3x3f d )
+{
+   v3_sub( a[0], b[0], d[0] );
+   v3_sub( a[1], b[1], d[1] );
+   v3_sub( a[2], b[2], d[2] );
+}
+
+static inline void m3x3_copy( m3x3f a, m3x3f b )
+{
+   v3_copy( a[0], b[0] );
+   v3_copy( a[1], b[1] );
+   v3_copy( a[2], b[2] );
 }
 
 static inline void m3x3_identity( m3x3f a )
@@ -598,12 +925,19 @@ static inline void m3x3_identity( m3x3f a )
    m3x3_copy( id, a );
 }
 
-static void m3x3_diagonal( m3x3f a, float v )
+static void m3x3_diagonal( m3x3f out_a, f32 v )
 {
-   m3x3_identity( a );
-   a[0][0] = v;
-   a[1][1] = v;
-   a[2][2] = v;
+   m3x3_identity( out_a );
+   out_a[0][0] = v;
+   out_a[1][1] = v;
+   out_a[2][2] = v;
+}
+
+static void m3x3_setdiagonalv3( m3x3f a, v3f v )
+{
+   a[0][0] = v[0];
+   a[1][1] = v[1];
+   a[2][2] = v[2];
 }
 
 static inline void m3x3_zero( m3x3f a )
@@ -614,11 +948,11 @@ static inline void m3x3_zero( m3x3f a )
 
 static inline void m3x3_inv( m3x3f src, m3x3f dest )
 {
-   float a = src[0][0], b = src[0][1], c = src[0][2],
+   f32 a = src[0][0], b = src[0][1], c = src[0][2],
          d = src[1][0], e = src[1][1], f = src[1][2],
          g = src[2][0], h = src[2][1], i = src[2][2];
 
-   float det =    1.f / 
+   f32 det =    1.f / 
                (+a*(e*i-h*f)
                 -b*(d*i-f*g)
                 +c*(d*h-e*g));
@@ -634,7 +968,7 @@ static inline void m3x3_inv( m3x3f src, m3x3f dest )
    dest[2][2] =  (a*e-d*b)*det;
 }
 
-static float m3x3_det( m3x3f m )
+static f32 m3x3_det( m3x3f m )
 {
    return   m[0][0] * (m[1][1] * m[2][2] - m[2][1] * m[1][2])
           - m[0][1] * (m[1][0] * m[2][2] - m[1][2] * m[2][0])
@@ -643,7 +977,7 @@ static float m3x3_det( m3x3f m )
 
 static inline void m3x3_transpose( m3x3f src, m3x3f dest )
 {
-   float a = src[0][0], b = src[0][1], c = src[0][2],
+   f32 a = src[0][0], b = src[0][1], c = src[0][2],
          d = src[1][0], e = src[1][1], f = src[1][2],
          g = src[2][0], h = src[2][1], i = src[2][2];
          
@@ -660,7 +994,7 @@ static inline void m3x3_transpose( m3x3f src, m3x3f dest )
 
 static inline void m3x3_mul( m3x3f a, m3x3f b, m3x3f d )
 {
-   float a00 = a[0][0], a01 = a[0][1], a02 = a[0][2],
+   f32 a00 = a[0][0], a01 = a[0][1], a02 = a[0][2],
          a10 = a[1][0], a11 = a[1][1], a12 = a[1][2],
          a20 = a[2][0], a21 = a[2][1], a22 = a[2][2],
 
@@ -691,9 +1025,9 @@ static inline void m3x3_mulv( m3x3f m, v3f v, v3f d )
 }
 
 static inline void m3x3_projection( m3x3f dst, 
-      float const left, float const right, float const bottom, float const top )
+      f32 const left, f32 const right, f32 const bottom, f32 const top )
 {
-   float rl, tb;
+   f32 rl, tb;
    
    m3x3_zero( dst );
 
@@ -714,21 +1048,24 @@ static inline void m3x3_translate( m3x3f m, v3f v )
 
 static inline void m3x3_scale( m3x3f m, v3f v )
 {
-   m[0][0] = m[0][0] * v[0];
-   m[0][1] = m[0][1] * v[0];
-   m[0][2] = m[0][2] * v[0];
+   v3_muls( m[0], v[0], m[0] );
+   v3_muls( m[1], v[1], m[1] );
+   v3_muls( m[2], v[2], m[2] );
+}
 
-   m[1][0] = m[1][0] * v[1];
-   m[1][1] = m[1][1] * v[1];
-   m[1][2] = m[1][2] * v[1];
+static inline void m3x3_scalef( m3x3f m, f32 f )
+{
+   v3f v;
+   v3_fill( v, f );
+   m3x3_scale( m, v );
 }
 
-static inline void m3x3_rotate( m3x3f m, float angle )
+static inline void m3x3_rotate( m3x3f m, f32 angle )
 {
-   float m00 = m[0][0], m10 = m[1][0],
+   f32 m00 = m[0][0], m10 = m[1][0],
          m01 = m[0][1], m11 = m[1][1],
          m02 = m[0][2], m12 = m[1][2];
-   float c, s;
+   f32 c, s;
 
    s = sinf( angle );
    c = cosf( angle );
@@ -743,7 +1080,9 @@ static inline void m3x3_rotate( m3x3f m, float angle )
 }
 
 /*
- * Matrix 4x3
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 4.c                  4x3 matrices
+ * -----------------------------------------------------------------------------
  */
 
 #define M4X3_IDENTITY   {{1.0f, 0.0f, 0.0f, },\
@@ -767,7 +1106,7 @@ static inline void m4x3_invert_affine( m4x3f a, m4x3f b )
 
 static void m4x3_invert_full( m4x3f src, m4x3f dst )
 {
-  float t2, t4, t5,
+  f32 t2, t4, t5,
         det,
         a = src[0][0], b = src[0][1], c = src[0][2],
         e = src[1][0], f = src[1][1], g = src[1][2],
@@ -818,9 +1157,9 @@ static inline void m4x3_identity( m4x3f a )
    m4x3_copy( id, a );
 }
 
-static inline void m4x3_mul( m4x3f a, m4x3f b, m4x3f d ) 
+static void m4x3_mul( m4x3f a, m4x3f b, m4x3f d ) 
 {
-   float 
+   f32 
    a00 = a[0][0], a01 = a[0][1], a02 = a[0][2],
    a10 = a[1][0], a11 = a[1][1], a12 = a[1][2],
    a20 = a[2][0], a21 = a[2][1], a22 = a[2][2],
@@ -844,7 +1183,10 @@ static inline void m4x3_mul( m4x3f a, m4x3f b, m4x3f d )
    d[3][2] = a02*b30 + a12*b31 + a22*b32 + a32;
 }
 
-static inline void m4x3_mulv( m4x3f m, v3f v, v3f d ) 
+#if 0 /* shat appf mingw wstringop-overflow */
+inline
+#endif
+static void m4x3_mulv( m4x3f m, v3f v, v3f d ) 
 {
    v3f res;
   
@@ -858,7 +1200,7 @@ static inline void m4x3_mulv( m4x3f m, v3f v, v3f d )
 /* 
  * Transform plane ( xyz, distance )
  */
-static inline void m4x3_mulp( m4x3f m, v4f p, v4f d )
+static void m4x3_mulp( m4x3f m, v4f p, v4f d )
 {
    v3f o;
 
@@ -873,31 +1215,17 @@ static inline void m4x3_mulp( m4x3f m, v4f p, v4f d )
  * Affine transforms
  */
 
-static inline void m4x3_translate( m4x3f m, v3f v )
+static void m4x3_translate( m4x3f m, v3f v )
 {
    v3_muladds( m[3], m[0], v[0], m[3] );
    v3_muladds( m[3], m[1], v[1], m[3] );
    v3_muladds( m[3], m[2], v[2], m[3] );
 }
 
-static inline void m4x3_scale( m4x3f m, float s )
-{
-   v3_muls( m[0], s, m[0] );
-   v3_muls( m[1], s, m[1] );
-   v3_muls( m[2], s, m[2] );
-}
-
-static inline void m4x3_scalev( m4x3f m, v3f v )
-{
-   v3_muls(m[0], v[0], m[0]);
-   v3_muls(m[1], v[1], m[1]);
-   v3_muls(m[2], v[2], m[2]);
-}
-
-static inline void m4x3_rotate_x( m4x3f m, float angle )
+static void m4x3_rotate_x( m4x3f m, f32 angle )
 {
    m4x3f t = M4X3_IDENTITY;
-   float c, s;
+   f32 c, s;
 
    c = cosf( angle );
    s = sinf( angle );
@@ -910,10 +1238,10 @@ static inline void m4x3_rotate_x( m4x3f m, float angle )
    m4x3_mul( m, t, m );
 }
 
-static inline void m4x3_rotate_y( m4x3f m, float angle )
+static void m4x3_rotate_y( m4x3f m, f32 angle )
 {
    m4x3f t = M4X3_IDENTITY;
-   float c, s;
+   f32 c, s;
 
    c = cosf( angle );
    s = sinf( angle );
@@ -926,10 +1254,10 @@ static inline void m4x3_rotate_y( m4x3f m, float angle )
    m4x3_mul( m, t, m );
 }
 
-static inline void m4x3_rotate_z( m4x3f m, float angle )
+static void m4x3_rotate_z( m4x3f m, f32 angle )
 {
    m4x3f t = M4X3_IDENTITY;
-   float c, s;
+   f32 c, s;
 
    c = cosf( angle );
    s = sinf( angle );
@@ -942,7 +1270,7 @@ static inline void m4x3_rotate_z( m4x3f m, float angle )
    m4x3_mul( m, t, m );
 }
 
-static inline void m4x3_expand( m4x3f m, m4x4f d )
+static void m4x3_expand( m4x3f m, m4x4f d )
 {
    v3_copy( m[0], d[0] );
    v3_copy( m[1], d[1] );
@@ -954,104 +1282,42 @@ static inline void m4x3_expand( m4x3f m, m4x4f d )
    d[3][3] = 1.0f;
 }
 
-static inline void m4x3_expand_aabb_point( m4x3f m, boxf box, v3f point )
-{
-   v3f v;
-   m4x3_mulv( m, point, v );
-
-   v3_minv( box[0], v, box[0] );
-   v3_maxv( box[1], v, box[1] );
-}
-
-static inline void box_addpt( boxf a, v3f pt )
-{
-   v3_minv( a[0], pt, a[0] );
-   v3_maxv( a[1], pt, a[1] );
-}
-
-static inline void box_concat( boxf a, boxf b )
+static void m4x3_decompose( m4x3f m, v3f co, v4f q, v3f s )
 {
-   v3_minv( a[0], b[0], a[0] );
-   v3_maxv( a[1], b[1], a[1] );
-}
+   v3_copy( m[3], co );
+   s[0] = v3_length(m[0]);
+   s[1] = v3_length(m[1]);
+   s[2] = v3_length(m[2]);
 
-static inline void box_copy( boxf a, boxf b )
-{
-   v3_copy( a[0], b[0] );
-   v3_copy( a[1], b[1] );
-}
+   m3x3f rot;
+   v3_divs( m[0], s[0], rot[0] );
+   v3_divs( m[1], s[1], rot[1] );
+   v3_divs( m[2], s[2], rot[2] );
 
-static inline int box_overlap( boxf a, boxf b )
-{
-   return
-   ( a[0][0] <= b[1][0] && a[1][0] >= b[0][0] ) &&
-   ( a[0][1] <= b[1][1] && a[1][1] >= b[0][1] ) &&
-   ( a[0][2] <= b[1][2] && a[1][2] >= b[0][2] )
-   ;
+   m3x3_q( rot, q );
 }
 
-static int box_within( boxf greater, boxf lesser )
-{
-   v3f a, b;
-   v3_sub( lesser[0], greater[0], a );
-   v3_sub( lesser[1], greater[1], b );
-
-   if( (a[0] >= 0.0f) && (a[1] >= 0.0f) && (a[2] >= 0.0f) &&
-       (b[0] <= 0.0f) && (b[1] <= 0.0f) && (b[2] <= 0.0f) )
-   {
-      return 1;
-   }
-
-   return 0;
-}
+static void m4x3_expand_aabb_point( m4x3f m, boxf box, v3f point ){
+   v3f v;
+   m4x3_mulv( m, point, v );
 
-static inline void box_init_inf( boxf box )
-{
-   v3_fill( box[0],  INFINITY );
-   v3_fill( box[1], -INFINITY );
+   v3_minv( box[0], v, box[0] );
+   v3_maxv( box[1], v, box[1] );
 }
 
-static inline void m4x3_transform_aabb( m4x3f m, boxf box )
-{
+static void m4x3_expand_aabb_aabb( m4x3f m, boxf boxa, boxf boxb ){
    v3f a; v3f b;
-   
-   v3_copy( box[0], a );
-   v3_copy( box[1], b );
-   v3_fill( box[0],  INFINITY );
-   v3_fill( box[1], -INFINITY );
-
-   m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ a[0], a[1], a[2] } );
-   m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ a[0], b[1], a[2] } );
-   m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ b[0], b[1], a[2] } );
-   m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ b[0], a[1], a[2] } );
-
-   m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ a[0], a[1], b[2] } );
-   m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ a[0], b[1], b[2] } );
-   m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ b[0], b[1], b[2] } );
-   m4x3_expand_aabb_point( m, box, (v3f){ b[0], a[1], b[2] } );
+   v3_copy( boxb[0], a );
+   v3_copy( boxb[1], b );
+   m4x3_expand_aabb_point( m, boxa, (v3f){ a[0], a[1], a[2] } );
+   m4x3_expand_aabb_point( m, boxa, (v3f){ a[0], b[1], a[2] } );
+   m4x3_expand_aabb_point( m, boxa, (v3f){ b[0], b[1], a[2] } );
+   m4x3_expand_aabb_point( m, boxa, (v3f){ b[0], a[1], a[2] } );
+   m4x3_expand_aabb_point( m, boxa, (v3f){ a[0], a[1], b[2] } );
+   m4x3_expand_aabb_point( m, boxa, (v3f){ a[0], b[1], b[2] } );
+   m4x3_expand_aabb_point( m, boxa, (v3f){ b[0], b[1], b[2] } );
+   m4x3_expand_aabb_point( m, boxa, (v3f){ b[0], a[1], b[2] } );
 }
-
-int ray_aabb1( boxf box, v3f co, v3f dir_inv, float dist )
-{
-   v3f v0, v1;
-   float tmin, tmax;
-
-   v3_sub( box[0], co, v0 );
-   v3_sub( box[1], co, v1 );
-
-   v3_mul( v0, dir_inv, v0 );
-   v3_mul( v1, dir_inv, v1 );
-   
-   tmin = vg_minf( v0[0], v1[0] );
-   tmax = vg_maxf( v0[0], v1[0] );
-   tmin = vg_maxf( tmin, vg_minf( v0[1], v1[1] ));
-   tmax = vg_minf( tmax, vg_maxf( v0[1], v1[1] ));
-   tmin = vg_maxf( tmin, vg_minf( v0[2], v1[2] ));
-   tmax = vg_minf( tmax, vg_maxf( v0[2], v1[2] ));
-
-   return (tmax >= tmin) && (tmin <= dist) && (tmax >= 0.0f);
-}
-
 static inline void m4x3_lookat( m4x3f m, v3f pos, v3f target, v3f up )
 {
    v3f dir;
@@ -1068,22 +1334,24 @@ static inline void m4x3_lookat( m4x3f m, v3f pos, v3f target, v3f up )
 }
 
 /*
- * Matrix 4x4
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 4.d                  4x4 matrices
+ * -----------------------------------------------------------------------------
  */
 
 #define M4X4_IDENTITY   {{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 }}
-#define M4X4_ZERO         {{0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f },\
+#define M4X4_ZERO       {{0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f },\
                         { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f },\
                         { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f },\
                         { 0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f }}
 
-static void m4x4_projection( m4x4f m, float angle,
-                             float ratio, float fnear, float ffar )
+static void m4x4_projection( m4x4f m, f32 angle,
+                             f32 ratio, f32 fnear, f32 ffar )
 {
-   float scale = tanf( angle * 0.5f * VG_PIf / 180.0f ) * fnear,
+   f32 scale = tanf( angle * 0.5f * VG_PIf / 180.0f ) * fnear,
          r = ratio * scale,
          l = -r,
          t = scale,
@@ -1139,7 +1407,7 @@ static inline void m4x4_zero( m4x4f a )
 
 static inline void m4x4_mul( m4x4f a, m4x4f b, m4x4f d )
 {
-   float a00 = a[0][0], a01 = a[0][1], a02 = a[0][2], a03 = a[0][3],
+   f32 a00 = a[0][0], a01 = a[0][1], a02 = a[0][2], a03 = a[0][3],
          a10 = a[1][0], a11 = a[1][1], a12 = a[1][2], a13 = a[1][3],
          a20 = a[2][0], a21 = a[2][1], a22 = a[2][2], a23 = a[2][3],
          a30 = a[3][0], a31 = a[3][1], a32 = a[3][2], a33 = a[3][3],
@@ -1181,7 +1449,7 @@ static inline void m4x4_mulv( m4x4f m, v4f v, v4f d )
 
 static inline void m4x4_inv( m4x4f a, m4x4f d )
 {
-   float a00 = a[0][0], a01 = a[0][1], a02 = a[0][2], a03 = a[0][3],
+   f32 a00 = a[0][0], a01 = a[0][1], a02 = a[0][2], a03 = a[0][3],
          a10 = a[1][0], a11 = a[1][1], a12 = a[1][2], a13 = a[1][3],
          a20 = a[2][0], a21 = a[2][1], a22 = a[2][2], a23 = a[2][3],
          a30 = a[3][0], a31 = a[3][1], a32 = a[3][2], a33 = a[3][3],
@@ -1236,15 +1504,101 @@ static inline void m4x4_inv( m4x4f a, m4x4f d )
    v4_muls( d[3], det, d[3] );
 }
 
+/* 
+ * http://www.terathon.com/lengyel/Lengyel-Oblique.pdf 
+ */
+static void m4x4_clip_projection( m4x4f mat, v4f plane ){
+   v4f c = 
+   {
+      (vg_signf(plane[0]) + mat[2][0]) / mat[0][0],
+      (vg_signf(plane[1]) + mat[2][1]) / mat[1][1],
+      -1.0f,
+      (1.0f + mat[2][2]) / mat[3][2]
+   };
+
+   v4_muls( plane, 2.0f / v4_dot(plane,c), c );
+
+   mat[0][2] = c[0];
+   mat[1][2] = c[1];
+   mat[2][2] = c[2] + 1.0f;
+   mat[3][2] = c[3];
+}
+
+/*
+ * Undoes the above operation
+ */
+static void m4x4_reset_clipping( m4x4f mat, float ffar, float fnear ){
+   mat[0][2] = 0.0f; 
+   mat[1][2] = 0.0f; 
+   mat[2][2] = -(ffar + fnear) / (ffar - fnear); 
+   mat[3][2] = -2.0f * ffar * fnear / (ffar - fnear); 
+}
+
 /*
- * Planes (double precision)
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 5.a                       Boxes
+ * -----------------------------------------------------------------------------
  */
-static inline void tri_to_plane( double a[3], double b[3], 
-      double c[3], double p[4] )
+
+static inline void box_addpt( boxf a, v3f pt )
+{
+   v3_minv( a[0], pt, a[0] );
+   v3_maxv( a[1], pt, a[1] );
+}
+
+static inline void box_concat( boxf a, boxf b )
+{
+   v3_minv( a[0], b[0], a[0] );
+   v3_maxv( a[1], b[1], a[1] );
+}
+
+static inline void box_copy( boxf a, boxf b )
+{
+   v3_copy( a[0], b[0] );
+   v3_copy( a[1], b[1] );
+}
+
+static inline int box_overlap( boxf a, boxf b )
+{
+   return
+   ( a[0][0] <= b[1][0] && a[1][0] >= b[0][0] ) &&
+   ( a[0][1] <= b[1][1] && a[1][1] >= b[0][1] ) &&
+   ( a[0][2] <= b[1][2] && a[1][2] >= b[0][2] )
+   ;
+}
+
+static int box_within( boxf greater, boxf lesser )
 {
-   double edge0[3];
-   double edge1[3];
-   double l;
+   v3f a, b;
+   v3_sub( lesser[0], greater[0], a );
+   v3_sub( lesser[1], greater[1], b );
+
+   if( (a[0] >= 0.0f) && (a[1] >= 0.0f) && (a[2] >= 0.0f) &&
+       (b[0] <= 0.0f) && (b[1] <= 0.0f) && (b[2] <= 0.0f) )
+   {
+      return 1;
+   }
+
+   return 0;
+}
+
+static inline void box_init_inf( boxf box ){
+   v3_fill( box[0],  INFINITY );
+   v3_fill( box[1], -INFINITY );
+}
+
+/*
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 5.b                       Planes
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ */
+
+static inline void tri_to_plane( f64 a[3], f64 b[3], 
+      f64 c[3], f64 p[4] )
+{
+   f64 edge0[3];
+   f64 edge1[3];
+   f64 l;
    
    edge0[0] = b[0] - a[0];
    edge0[1] = b[1] - a[1];
@@ -1268,11 +1622,11 @@ static inline void tri_to_plane( double a[3], double b[3],
 
 static int plane_intersect3( v4f a, v4f b, v4f c, v3f p )
 {
-   float const epsilon = 1e-6f;
+   f32 const epsilon = 1e-6f;
    
    v3f x;
    v3_cross( a, b, x );
-   float d = v3_dot( x, c );
+   f32 d = v3_dot( x, c );
    
    if( (d < epsilon) && (d > -epsilon) ) return 0;
 
@@ -1286,223 +1640,71 @@ static int plane_intersect3( v4f a, v4f b, v4f c, v3f p )
    v3_muladds( p, v2, c[3], p );
    v3_divs( p, d, p );
    
-   return 1;
-}
-
-int plane_intersect2( v4f a, v4f b, v3f p, v3f n )
-{
-   float const epsilon = 1e-6f;
-
-   v4f c;
-   v3_cross( a, b, c );
-   float d = v3_length2( c );
-
-   if( (d < epsilon) && (d > -epsilon) ) 
-      return 0;
-
-   v3f v0, v1, vx;
-   v3_cross( c, b, v0 );
-   v3_cross( a, c, v1 );
-
-   v3_muls( v0, a[3], vx );
-   v3_muladds( vx, v1, b[3], vx );
-   v3_divs( vx, d, p );
-   v3_copy( c, n );
-
-   return 1;
-}
-
-static int plane_segment( v4f plane, v3f a, v3f b, v3f co )
-{
-   float d0 = v3_dot( a, plane ) - plane[3],
-         d1 = v3_dot( b, plane ) - plane[3];
-
-   if( d0*d1 < 0.0f )
-   {
-      float tot = 1.0f/( fabsf(d0)+fabsf(d1) );
-
-      v3_muls( a, fabsf(d1) * tot, co );
-      v3_muladds( co, b, fabsf(d0) * tot, co );
-      return 1;
-   }
-
-   return 0;
-}
-
-static inline double plane_polarity( double p[4], double a[3] )
-{
-   return 
-   (a[0] * p[0] + a[1] * p[1] + a[2] * p[2])
-   -(p[0]*p[3] * p[0] + p[1]*p[3] * p[1] + p[2]*p[3] * p[2])
-   ;
-}
-
-/* Quaternions */
-
-static inline void q_identity( v4f q )
-{
-   q[0] = 0.0f; q[1] = 0.0f; q[2] = 0.0f; q[3] = 1.0f;
-}
-
-static inline void q_axis_angle( v4f q, v3f axis, float angle )
-{
-   float a = angle*0.5f,
-         c = cosf(a),
-         s = sinf(a);
-
-   q[0] = s*axis[0];
-   q[1] = s*axis[1];
-   q[2] = s*axis[2];
-   q[3] = c;
-}
-
-static inline void q_mul( v4f q, v4f q1, v4f d )
-{
-   v4f t;
-   t[0] = q[3]*q1[0] + q[0]*q1[3] + q[1]*q1[2] - q[2]*q1[1];
-   t[1] = q[3]*q1[1] - q[0]*q1[2] + q[1]*q1[3] + q[2]*q1[0];
-   t[2] = q[3]*q1[2] + q[0]*q1[1] - q[1]*q1[0] + q[2]*q1[3];
-   t[3] = q[3]*q1[3] - q[0]*q1[0] - q[1]*q1[1] - q[2]*q1[2];
-   v4_copy( t, d );
-}
-
-static inline void q_normalize( v4f q )
-{
-   float s = 1.0f/ sqrtf(v4_dot(q,q));
-   q[0] *= s;
-   q[1] *= s;
-   q[2] *= s;
-   q[3] *= s;
-}
-
-static inline void q_inv( v4f q, v4f d )
-{
-   float s = 1.0f / v4_dot(q,q);
-   d[0] = -q[0]*s;
-   d[1] = -q[1]*s;
-   d[2] = -q[2]*s;
-   d[3] =  q[3]*s;
-}
-
-static inline void q_nlerp( v4f a, v4f b, float t, v4f d )
-{
-   if( v4_dot(a,b) < 0.0f )
-   {
-      v4_muls( b, -1.0f, d );
-      v4_lerp( a, d, t, d );
-   }
-   else
-      v4_lerp( a, b, t, d );
-
-   q_normalize( d );
-}
-
-static void euler_m3x3( v3f angles, m3x3f d )
-{
-   float cosY = cosf( angles[0] ),
-         sinY = sinf( angles[0] ),
-         cosP = cosf( angles[1] ),
-         sinP = sinf( angles[1] ),
-         cosR = cosf( angles[2] ),
-         sinR = sinf( angles[2] );
-
-   d[2][0] = -sinY * cosP;
-   d[2][1] =  sinP;
-   d[2][2] =  cosY * cosP;
-
-   d[0][0] =  cosY * cosR;
-   d[0][1] =  sinR;
-   d[0][2] =  sinY * cosR;
-
-   v3_cross( d[0], d[2], d[1] );
+   return 1;
 }
 
-static inline void q_m3x3( v4f q, m3x3f d )
+static int plane_intersect2( v4f a, v4f b, v3f p, v3f n )
 {
-   float
-      l = v4_length(q),
-      s = l > 0.0f? 2.0f/l: 0.0f,
+   f32 const epsilon = 1e-6f;
 
-      xx = s*q[0]*q[0], xy = s*q[0]*q[1], wx = s*q[3]*q[0],
-      yy = s*q[1]*q[1], yz = s*q[1]*q[2], wy = s*q[3]*q[1],
-      zz = s*q[2]*q[2], xz = s*q[0]*q[2], wz = s*q[3]*q[2];
+   v4f c;
+   v3_cross( a, b, c );
+   f32 d = v3_length2( c );
 
-   d[0][0] = 1.0f - yy - zz;
-   d[1][1] = 1.0f - xx - zz;
-   d[2][2] = 1.0f - xx - yy;
-   d[0][1] = xy + wz;
-   d[1][2] = yz + wx;
-   d[2][0] = xz + wy;
-   d[1][0] = xy - wz;
-   d[2][1] = yz - wx;
-   d[0][2] = xz - wy;
+   if( (d < epsilon) && (d > -epsilon) ) 
+      return 0;
+
+   v3f v0, v1, vx;
+   v3_cross( c, b, v0 );
+   v3_cross( a, c, v1 );
+
+   v3_muls( v0, a[3], vx );
+   v3_muladds( vx, v1, b[3], vx );
+   v3_divs( vx, d, p );
+   v3_copy( c, n );
+
+   return 1;
 }
 
-static void m3x3_q( m3x3f m, v4f q )
+static int plane_segment( v4f plane, v3f a, v3f b, v3f co )
 {
-   float diag, r, rinv;
+   f32 d0 = v3_dot( a, plane ) - plane[3],
+       d1 = v3_dot( b, plane ) - plane[3];
 
-   diag = m[0][0] + m[1][1] + m[2][2];
-   if( diag >= 0.0f )
-   {
-      r    = sqrtf( 1.0f + diag );
-      rinv = 0.5f / r;
-      q[0] = rinv * (m[1][2] - m[2][1]);
-      q[1] = rinv * (m[2][0] - m[0][2]);
-      q[2] = rinv * (m[0][1] - m[1][0]);
-      q[3] = r    * 0.5f;
-   } 
-   else if( m[0][0] >= m[1][1] && m[0][0] >= m[2][2] )
-   {
-      r    = sqrtf( 1.0f - m[1][1] - m[2][2] + m[0][0] );
-      rinv = 0.5f / r;
-      q[0] = r    * 0.5f;
-      q[1] = rinv * (m[0][1] + m[1][0]);
-      q[2] = rinv * (m[0][2] + m[2][0]);
-      q[3] = rinv * (m[1][2] - m[2][1]);
-   } 
-   else if( m[1][1] >= m[2][2] )
-   {
-      r    = sqrtf( 1.0f - m[0][0] - m[2][2] + m[1][1] );
-      rinv = 0.5f / r;
-      q[0] = rinv * (m[0][1] + m[1][0]);
-      q[1] = r    * 0.5f;
-      q[2] = rinv * (m[1][2] + m[2][1]);
-      q[3] = rinv * (m[2][0] - m[0][2]);
-   } 
-   else 
+   if( d0*d1 < 0.0f )
    {
-      r    = sqrtf( 1.0f - m[0][0] - m[1][1] + m[2][2] );
-      rinv = 0.5f / r;
-      q[0] = rinv * (m[0][2] + m[2][0]);
-      q[1] = rinv * (m[1][2] + m[2][1]);
-      q[2] = r    * 0.5f;
-      q[3] = rinv * (m[0][1] - m[1][0]);
+      f32 tot = 1.0f/( fabsf(d0)+fabsf(d1) );
+
+      v3_muls( a, fabsf(d1) * tot, co );
+      v3_muladds( co, b, fabsf(d0) * tot, co );
+      return 1;
    }
+
+   return 0;
 }
 
-static void q_mulv( v4f q, v3f v, v3f d )
+static inline f64 plane_polarity( f64 p[4], f64 a[3] )
 {
-   v3f v1, v2;
-
-   v3_muls( q, 2.0f*v3_dot(q,v), v1 );
-   v3_muls( v, q[3]*q[3] - v3_dot(q,q), v2 );
-   v3_add( v1, v2, v1 );
-   v3_cross( q, v, v2 );
-   v3_muls( v2, 2.0f*q[3], v2 );
-   v3_add( v1, v2, d );
+   return 
+   (a[0] * p[0] + a[1] * p[1] + a[2] * p[2])
+   -(p[0]*p[3] * p[0] + p[1]*p[3] * p[1] + p[2]*p[3] * p[2])
+   ;
 }
 
-enum contact_type
-{
-   k_contact_type_default,
-   k_contact_type_disabled,
-   k_contact_type_edge
-};
+static f32 ray_plane( v4f plane, v3f co, v3f dir ){
+   f32 d = v3_dot( plane, dir );
+   if( fabsf(d) > 1e-6f ){
+      v3f v0;
+      v3_muls( plane, plane[3], v0 );
+      v3_sub( v0, co, v0 );
+      return v3_dot( v0, plane ) / d;
+   }
+   else return INFINITY;
+}
 
 /*
  * -----------------------------------------------------------------------------
- *                        Closest point functions
+ * Section 5.c            Closest point functions
  * -----------------------------------------------------------------------------
  */
 
@@ -1510,19 +1712,19 @@ enum contact_type
  * These closest point tests were learned from Real-Time Collision Detection by 
  * Christer Ericson 
  */
-VG_STATIC float closest_segment_segment( v3f p1, v3f q1, v3f p2, v3f q2, 
-   float *s, float *t, v3f c1, v3f c2)
+static f32 closest_segment_segment( v3f p1, v3f q1, v3f p2, v3f q2, 
+   f32 *s, f32 *t, v3f c1, v3f c2)
 {
    v3f d1,d2,r;
    v3_sub( q1, p1, d1 );
    v3_sub( q2, p2, d2 );
    v3_sub( p1, p2, r );
 
-   float a = v3_length2( d1 ),
+   f32 a = v3_length2( d1 ),
          e = v3_length2( d2 ),
          f = v3_dot( d2, r );
 
-   const float kEpsilon = 0.0001f;
+   const f32 kEpsilon = 0.0001f;
 
    if( a <= kEpsilon && e <= kEpsilon )
    {
@@ -1544,7 +1746,7 @@ VG_STATIC float closest_segment_segment( v3f p1, v3f q1, v3f p2, v3f q2,
    }
    else
    {
-      float c = v3_dot( d1, r );
+      f32 c = v3_dot( d1, r );
       if( e <= kEpsilon )
       {
          *t = 0.0f;
@@ -1552,7 +1754,7 @@ VG_STATIC float closest_segment_segment( v3f p1, v3f q1, v3f p2, v3f q2,
       }
       else
       {
-         float b = v3_dot(d1,d2),
+         f32 b = v3_dot(d1,d2),
                d = a*e-b*b;
 
          if( d != 0.0f )
@@ -1587,7 +1789,7 @@ VG_STATIC float closest_segment_segment( v3f p1, v3f q1, v3f p2, v3f q2,
    return v3_length2( v0 );
 }
 
-VG_STATIC int point_inside_aabb( boxf box, v3f point )
+static int point_inside_aabb( boxf box, v3f point )
 {
    if((point[0]<=box[1][0]) && (point[1]<=box[1][1]) && (point[2]<=box[1][2]) &&
       (point[0]>=box[0][0]) && (point[1]>=box[0][1]) && (point[2]>=box[0][2]) )
@@ -1596,13 +1798,13 @@ VG_STATIC int point_inside_aabb( boxf box, v3f point )
       return 0;
 }
 
-VG_STATIC void closest_point_aabb( v3f p, boxf box, v3f dest )
+static void closest_point_aabb( v3f p, boxf box, v3f dest )
 {
    v3_maxv( p, box[0], dest );
    v3_minv( dest, box[1], dest );
 }
 
-VG_STATIC void closest_point_obb( v3f p, boxf box, 
+static void closest_point_obb( v3f p, boxf box, 
                                   m4x3f mtx, m4x3f inv_mtx, v3f dest )
 {
    v3f local;
@@ -1611,22 +1813,22 @@ VG_STATIC void closest_point_obb( v3f p, boxf box,
    m4x3_mulv( mtx, local, dest );
 }
 
-VG_STATIC float closest_point_segment( v3f a, v3f b, v3f point, v3f dest )
+static f32 closest_point_segment( v3f a, v3f b, v3f point, v3f dest )
 {
    v3f v0, v1;
    v3_sub( b, a, v0 );
    v3_sub( point, a, v1 );
 
-   float t = v3_dot( v1, v0 ) / v3_length2(v0);
+   f32 t = v3_dot( v1, v0 ) / v3_length2(v0);
    t = vg_clampf(t,0.0f,1.0f);
    v3_muladds( a, v0, t, dest );
    return t;
 }
 
-VG_STATIC void closest_on_triangle( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
+static void closest_on_triangle( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
 {
    v3f ab, ac, ap;
-   float d1, d2;
+   f32 d1, d2;
 
    /* Region outside A */
    v3_sub( tri[1], tri[0], ab );
@@ -1644,7 +1846,7 @@ VG_STATIC void closest_on_triangle( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
 
    /* Region outside B */
    v3f bp;
-   float d3, d4;
+   f32 d3, d4;
 
    v3_sub( p, tri[1], bp );
    d3 = v3_dot( ab, bp );
@@ -1658,10 +1860,10 @@ VG_STATIC void closest_on_triangle( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
    }
    
    /* Edge region of AB */
-   float vc = d1*d4 - d3*d2;
+   f32 vc = d1*d4 - d3*d2;
    if( vc <= 0.0f && d1 >= 0.0f && d3 <= 0.0f )
    {
-      float v = d1 / (d1-d3);
+      f32 v = d1 / (d1-d3);
       v3_muladds( tri[0], ab, v, dest );
       v3_copy( (v3f){INFINITY,INFINITY,INFINITY}, dest );
       return;
@@ -1669,7 +1871,7 @@ VG_STATIC void closest_on_triangle( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
 
    /* Region outside C */
    v3f cp;
-   float d5, d6;
+   f32 d5, d6;
    v3_sub( p, tri[2], cp );
    d5 = v3_dot(ab, cp);
    d6 = v3_dot(ac, cp);
@@ -1682,20 +1884,20 @@ VG_STATIC void closest_on_triangle( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
    }
 
    /* Region of AC */
-   float vb = d5*d2 - d1*d6;
+   f32 vb = d5*d2 - d1*d6;
    if( vb <= 0.0f && d2 >= 0.0f && d6 <= 0.0f )
    {
-      float w = d2 / (d2-d6);
+      f32 w = d2 / (d2-d6);
       v3_muladds( tri[0], ac, w, dest );
       v3_copy( (v3f){INFINITY,INFINITY,INFINITY}, dest );
       return;
    }
 
    /* Region of BC */
-   float va = d3*d6 - d5*d4;
+   f32 va = d3*d6 - d5*d4;
    if( va <= 0.0f && (d4-d3) >= 0.0f && (d5-d6) >= 0.0f )
    {
-      float w = (d4-d3) / ((d4-d3) + (d5-d6));
+      f32 w = (d4-d3) / ((d4-d3) + (d5-d6));
       v3f bc;
       v3_sub( tri[2], tri[1], bc );
       v3_muladds( tri[1], bc, w, dest );
@@ -1704,7 +1906,7 @@ VG_STATIC void closest_on_triangle( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
    }
 
    /* P inside region, Q via barycentric coordinates uvw */
-   float d = 1.0f/(va+vb+vc),
+   f32 d = 1.0f/(va+vb+vc),
          v = vb*d,
          w = vc*d;
 
@@ -1712,10 +1914,17 @@ VG_STATIC void closest_on_triangle( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
    v3_muladds( dest, ac, w, dest );
 }
 
-VG_STATIC enum contact_type closest_on_triangle_1( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
+enum contact_type
+{
+   k_contact_type_default,
+   k_contact_type_disabled,
+   k_contact_type_edge
+};
+
+static enum contact_type closest_on_triangle_1( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
 {
    v3f ab, ac, ap;
-   float d1, d2;
+   f32 d1, d2;
 
    /* Region outside A */
    v3_sub( tri[1], tri[0], ab );
@@ -1732,7 +1941,7 @@ VG_STATIC enum contact_type closest_on_triangle_1( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
 
    /* Region outside B */
    v3f bp;
-   float d3, d4;
+   f32 d3, d4;
 
    v3_sub( p, tri[1], bp );
    d3 = v3_dot( ab, bp );
@@ -1745,17 +1954,17 @@ VG_STATIC enum contact_type closest_on_triangle_1( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
    }
    
    /* Edge region of AB */
-   float vc = d1*d4 - d3*d2;
+   f32 vc = d1*d4 - d3*d2;
    if( vc <= 0.0f && d1 >= 0.0f && d3 <= 0.0f )
    {
-      float v = d1 / (d1-d3);
+      f32 v = d1 / (d1-d3);
       v3_muladds( tri[0], ab, v, dest );
       return k_contact_type_edge;
    }
 
    /* Region outside C */
    v3f cp;
-   float d5, d6;
+   f32 d5, d6;
    v3_sub( p, tri[2], cp );
    d5 = v3_dot(ab, cp);
    d6 = v3_dot(ac, cp);
@@ -1767,19 +1976,19 @@ VG_STATIC enum contact_type closest_on_triangle_1( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
    }
 
    /* Region of AC */
-   float vb = d5*d2 - d1*d6;
+   f32 vb = d5*d2 - d1*d6;
    if( vb <= 0.0f && d2 >= 0.0f && d6 <= 0.0f )
    {
-      float w = d2 / (d2-d6);
+      f32 w = d2 / (d2-d6);
       v3_muladds( tri[0], ac, w, dest );
       return k_contact_type_edge;
    }
 
    /* Region of BC */
-   float va = d3*d6 - d5*d4;
+   f32 va = d3*d6 - d5*d4;
    if( va <= 0.0f && (d4-d3) >= 0.0f && (d5-d6) >= 0.0f )
    {
-      float w = (d4-d3) / ((d4-d3) + (d5-d6));
+      f32 w = (d4-d3) / ((d4-d3) + (d5-d6));
       v3f bc;
       v3_sub( tri[2], tri[1], bc );
       v3_muladds( tri[1], bc, w, dest );
@@ -1787,7 +1996,7 @@ VG_STATIC enum contact_type closest_on_triangle_1( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
    }
 
    /* P inside region, Q via barycentric coordinates uvw */
-   float d = 1.0f/(va+vb+vc),
+   f32 d = 1.0f/(va+vb+vc),
          v = vb*d,
          w = vc*d;
 
@@ -1797,7 +2006,6 @@ VG_STATIC enum contact_type closest_on_triangle_1( v3f p, v3f tri[3], v3f dest )
    return k_contact_type_default;
 }
 
-
 static void closest_point_elipse( v2f p, v2f e, v2f o )
 {
    v2f pabs, ei, e2, ve, t;
@@ -1809,8 +2017,7 @@ static void closest_point_elipse( v2f p, v2f e, v2f o )
 
    v2_fill( t, 0.70710678118654752f );
 
-   for( int i=0; i<3; i++ )
-   {
+   for( int i=0; i<3; i++ ){
       v2f v, u, ud, w;
 
       v2_mul( ve, t, v );  /* ve*t*t*t */
@@ -1837,19 +2044,42 @@ static void closest_point_elipse( v2f p, v2f e, v2f o )
 }
 
 /*
- * Raycasts
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 5.d               Raycasts & Spherecasts
+ * -----------------------------------------------------------------------------
  */
 
+static int ray_aabb1( boxf box, v3f co, v3f dir_inv, f32 dist )
+{
+   v3f v0, v1;
+   f32 tmin, tmax;
+
+   v3_sub( box[0], co, v0 );
+   v3_sub( box[1], co, v1 );
+
+   v3_mul( v0, dir_inv, v0 );
+   v3_mul( v1, dir_inv, v1 );
+   
+   tmin = vg_minf( v0[0], v1[0] );
+   tmax = vg_maxf( v0[0], v1[0] );
+   tmin = vg_maxf( tmin, vg_minf( v0[1], v1[1] ));
+   tmax = vg_minf( tmax, vg_maxf( v0[1], v1[1] ));
+   tmin = vg_maxf( tmin, vg_minf( v0[2], v1[2] ));
+   tmax = vg_minf( tmax, vg_maxf( v0[2], v1[2] ));
+
+   return (tmax >= tmin) && (tmin <= dist) && (tmax >= 0.0f);
+}
+
 /* Time of intersection with ray vs triangle */
 static int ray_tri( v3f tri[3], v3f co, 
-                    v3f dir, float *dist )
+                    v3f dir, f32 *dist, int backfaces )
 {
-   float const kEpsilon = 0.00001f;
+   f32 const kEpsilon = 0.00001f;
 
    v3f v0, v1, h, s, q, n;
-   float a,f,u,v,t;
+   f32 a,f,u,v,t;
 
-   float *pa = tri[0],
+   f32 *pa = tri[0],
          *pb = tri[1],
          *pc = tri[2];
 
@@ -1858,7 +2088,7 @@ static int ray_tri( v3f tri[3], v3f co,
    v3_cross( dir, v1, h );
    v3_cross( v0, v1, n );
 
-   if( v3_dot( n, dir ) > 0.0f ) /* Backface culling */
+   if( (v3_dot( n, dir ) > 0.0f) && !backfaces ) /* Backface culling */
       return 0;
    
    /* Parralel */
@@ -1889,20 +2119,20 @@ static int ray_tri( v3f tri[3], v3f co,
 }
 
 /* time of intersection with ray vs sphere */
-static int ray_sphere( v3f c, float r, 
-                       v3f co, v3f dir, float *t )
+static int ray_sphere( v3f c, f32 r, 
+                       v3f co, v3f dir, f32 *t )
 {
    v3f m;
    v3_sub( co, c, m );
 
-   float b  = v3_dot( m, dir ),
+   f32 b  = v3_dot( m, dir ),
          c1 = v3_dot( m, m ) - r*r;
 
    /* Exit if r’s origin outside s (c > 0) and r pointing away from s (b > 0) */
    if( c1 > 0.0f && b > 0.0f ) 
       return 0;
    
-   float discr = b*b - c1;
+   f32 discr = b*b - c1;
 
    /* A negative discriminant corresponds to ray missing sphere */
    if( discr < 0.0f )
@@ -1928,8 +2158,8 @@ static int ray_sphere( v3f c, float r,
  * Heavily adapted from regular segment vs cylinder from:
  *    Real-Time Collision Detection
  */
-static int ray_uncapped_finite_cylinder( v3f q, v3f p, float r, 
-                                         v3f co, v3f dir, float *t )
+static int ray_uncapped_finite_cylinder( v3f q, v3f p, f32 r, 
+                                         v3f co, v3f dir, f32 *t )
 {
    v3f d, m, n, sb;
    v3_muladds( co, dir, 1.0f, sb );
@@ -1938,7 +2168,7 @@ static int ray_uncapped_finite_cylinder( v3f q, v3f p, float r,
    v3_sub( co, p, m );
    v3_sub( sb, co, n );
    
-   float md = v3_dot( m, d ),
+   f32 md = v3_dot( m, d ),
          nd = v3_dot( n, d ),
          dd = v3_dot( d, d ),
          nn = v3_dot( n, n ),
@@ -1953,7 +2183,7 @@ static int ray_uncapped_finite_cylinder( v3f q, v3f p, float r,
       return 0;
    }
 
-   float b     = dd*mn - nd*md,
+   f32 b     = dd*mn - nd*md,
          discr = b*b - a*c;
 
    if( discr < 0.0f ) 
@@ -1979,7 +2209,7 @@ static int ray_uncapped_finite_cylinder( v3f q, v3f p, float r,
  * colliding area. This is a fairly long procedure.
  */
 static int spherecast_triangle( v3f tri[3],
-                                v3f co, v3f dir, float r, float *t, v3f n )
+                                v3f co, v3f dir, f32 r, f32 *t, v3f n )
 {
    v3f sum[3];
    v3f v0, v1;
@@ -1993,11 +2223,10 @@ static int spherecast_triangle( v3f tri[3],
    v3_muladds( tri[2], n, r, sum[2] );
 
    int hit = 0;
-   float t_min = INFINITY,
+   f32 t_min = INFINITY,
          t1;
 
-   if( ray_tri( sum, co, dir, &t1 ) )
-   {
+   if( ray_tri( sum, co, dir, &t1, 0 ) ){
       t_min = vg_minf( t_min, t1 );
       hit = 1;
    }
@@ -2006,25 +2235,20 @@ static int spherecast_triangle( v3f tri[3],
     * Currently disabled; ray_sphere requires |d| = 1. it is not very important.
     */
 #if 0
-   for( int i=0; i<3; i++ )
-   {
-      if( ray_sphere( tri[i], r, co, dir, &t1 ) )
-      {
+   for( int i=0; i<3; i++ ){
+      if( ray_sphere( tri[i], r, co, dir, &t1 ) ){
          t_min = vg_minf( t_min, t1 );
          hit = 1;
       }
    }
 #endif
 
-   for( int i=0; i<3; i++ )
-   {
+   for( int i=0; i<3; i++ ){
       int i0 =  i,
           i1 = (i+1)%3;
 
-      if( ray_uncapped_finite_cylinder( tri[i0], tri[i1], r, co, dir, &t1 ) )
-      {
-         if( t1 < t_min )
-         {
+      if( ray_uncapped_finite_cylinder( tri[i0], tri[i1], r, co, dir, &t1 ) ){
+         if( t1 < t_min ){
             t_min = t1;
             
             v3f co1, ct, cx;
@@ -2044,16 +2268,270 @@ static int spherecast_triangle( v3f tri[3],
    return hit;
 }
 
-static inline float vg_randf(void)
+/*
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 5.e                       Curves
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ */
+
+static void eval_bezier_time( v3f p0, v3f p1, v3f h0, v3f h1, f32 t, v3f p )
 {
-   return (float)rand()/(float)(RAND_MAX);
+   f32 tt = t*t,
+         ttt = tt*t;
+
+   v3_muls( p1, ttt, p );
+   v3_muladds( p, h1, 3.0f*tt  -3.0f*ttt, p );
+   v3_muladds( p, h0, 3.0f*ttt -6.0f*tt  +3.0f*t, p );
+   v3_muladds( p, p0, 3.0f*tt  -ttt -3.0f*t +1.0f, p );
 }
 
-static inline void vg_rand_dir(v3f dir)
+static void eval_bezier3( v3f p0, v3f p1, v3f p2, f32 t, v3f p )
 {
-   dir[0] = vg_randf();
-   dir[1] = vg_randf();
-   dir[2] = vg_randf();
+   f32 u = 1.0f-t;
+
+   v3_muls( p0, u*u, p );
+   v3_muladds( p, p1, 2.0f*u*t, p );
+   v3_muladds( p, p2, t*t, p );
+}
+
+/*
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 5.f                      Volumes
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ */
+
+static f32 vg_sphere_volume( f32 r ){
+   return (4.0f/3.0f) * VG_PIf * r*r*r;
+}
+
+static f32 vg_box_volume( boxf box ){
+   v3f e;
+   v3_sub( box[1], box[0], e );
+   return e[0]*e[1]*e[2];
+}
+
+static f32 vg_cylinder_volume( f32 r, f32 h ){
+   return VG_PIf * r*r * h;
+}
+
+static f32 vg_capsule_volume( f32 r, f32 h ){
+   return vg_sphere_volume( r ) + vg_cylinder_volume( r, h-r*2.0f );
+}
+
+static void vg_sphere_bound( f32 r, boxf out_box ){
+   v3_fill( out_box[0], -r );
+   v3_fill( out_box[1],  r );
+}
+
+static void vg_capsule_bound( f32 r, f32 h, boxf out_box ){
+   v3_copy( (v3f){-r,-h*0.5f,r}, out_box[0] );
+   v3_copy( (v3f){-r, h*0.5f,r}, out_box[1] );
+}
+
+
+/*
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 5.g                  Inertia Tensors
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ */
+
+/*
+ * Translate existing inertia tensor 
+ */
+static void vg_translate_inertia( m3x3f inout_inertia, f32 mass, v3f d ){
+   /* 
+    * I = I_0 + m*[(d.d)E_3 - d(X)d]
+    *
+    * I:   updated tensor
+    * I_0: original tensor
+    * m:   scalar mass
+    * d:   translation vector 
+    * (X): outer product
+    * E_3: identity matrix
+    */
+   m3x3f t, outer, scale;
+   m3x3_diagonal( t, v3_dot(d,d) );
+   m3x3_outer_product( outer, d, d );
+   m3x3_sub( t, outer, t );
+   m3x3_diagonal( scale, mass );
+   m3x3_mul( scale, t, t );
+   m3x3_add( inout_inertia, t, inout_inertia );
+}
+
+/*
+ * Rotate existing inertia tensor 
+ */
+static void vg_rotate_inertia( m3x3f inout_inertia, m3x3f rotation ){
+   /*
+    *  I = R I_0 R^T
+    *
+    *  I:   updated tensor
+    *  I_0: original tensor
+    *  R:   rotation matrix
+    *  R^T: tranposed rotation matrix
+    */
+
+   m3x3f Rt;
+   m3x3_transpose( rotation, Rt );
+   m3x3_mul( rotation, inout_inertia, inout_inertia );
+   m3x3_mul( inout_inertia, Rt, inout_inertia );
+}
+/*
+ * Create inertia tensor for box
+ */
+static void vg_box_inertia( boxf box, f32 mass, m3x3f out_inertia ){
+   v3f e, com;
+   v3_sub( box[1], box[0], e );
+   v3_muladds( box[0], e, 0.5f, com );
+
+   f32 ex2 = e[0]*e[0],
+       ey2 = e[1]*e[1],
+       ez2 = e[2]*e[2],
+       ix  = (ey2+ez2) * mass * (1.0f/12.0f),
+       iy  = (ex2+ez2) * mass * (1.0f/12.0f),
+       iz  = (ex2+ey2) * mass * (1.0f/12.0f);
+
+   m3x3_identity( out_inertia );
+   m3x3_setdiagonalv3( out_inertia, (v3f){ ix, iy, iz } );
+   vg_translate_inertia( out_inertia, mass, com );
+}
+
+/*
+ * Create inertia tensor for sphere
+ */
+static void vg_sphere_inertia( f32 r, f32 mass, m3x3f out_inertia ){
+   f32 ixyz = r*r * mass * (2.0f/5.0f);
+   
+   m3x3_identity( out_inertia );
+   m3x3_setdiagonalv3( out_inertia, (v3f){ ixyz, ixyz, ixyz } );
+}
+
+/*
+ * Create inertia tensor for capsule
+ */
+static void vg_capsule_inertia( f32 r, f32 h, f32 mass, m3x3f out_inertia ){
+   f32 density = mass / vg_capsule_volume( r, h ),
+       ch  = h-r*2.0f, /* cylinder height */
+       cm  = VG_PIf * ch*r*r * density, /* cylinder mass */
+       hm  = VG_TAUf * (1.0f/3.0f) * r*r*r * density, /* hemisphere mass */
+       
+       iy  = r*r*cm * 0.5f,
+       ixz = iy * 0.5f + cm*ch*ch*(1.0f/12.0f),
+
+       aux0= (hm*2.0f*r*r)/5.0f;
+
+   iy += aux0 * 2.0f;
+
+   f32 aux1= ch*0.5f,
+       aux2= aux0 + hm*(aux1*aux1 + 3.0f*(1.0f/8.0f)*ch*r);
+
+   ixz += aux2*2.0f;
+
+   m3x3_identity( out_inertia );
+   m3x3_setdiagonalv3( out_inertia, (v3f){ ixz, iy, ixz } );
+}
+
+/*
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * Section 6.a            PSRNG and some distributions
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ */
+
+/* An implementation of the MT19937 Algorithm for the Mersenne Twister
+ * by Evan Sultanik.  Based upon the pseudocode in: M. Matsumoto and
+ * T. Nishimura, "Mersenne Twister: A 623-dimensionally
+ * equidistributed uniform pseudorandom number generator," ACM
+ * Transactions on Modeling and Computer Simulation Vol. 8, No. 1,
+ * January pp.3-30 1998.
+ *
+ * http://www.sultanik.com/Mersenne_twister
+ * https://github.com/ESultanik/mtwister/blob/master/mtwister.c
+ */
+
+#define MT_UPPER_MASK         0x80000000
+#define MT_LOWER_MASK         0x7fffffff
+#define MT_TEMPERING_MASK_B   0x9d2c5680
+#define MT_TEMPERING_MASK_C   0xefc60000
+
+#define MT_STATE_VECTOR_LENGTH 624
+
+/* changes to STATE_VECTOR_LENGTH also require changes to this */
+#define MT_STATE_VECTOR_M      397 
+
+typedef struct vg_rand vg_rand;
+struct vg_rand {
+  u32 mt[MT_STATE_VECTOR_LENGTH];
+  i32 index;
+};
+
+static void vg_rand_seed( vg_rand *rand, unsigned long seed ) {
+   /* set initial seeds to mt[STATE_VECTOR_LENGTH] using the generator
+    * from Line 25 of Table 1 in: Donald Knuth, "The Art of Computer
+    * Programming," Vol. 2 (2nd Ed.) pp.102.
+    */
+   rand->mt[0] = seed & 0xffffffff;
+   for( rand->index=1; rand->index<MT_STATE_VECTOR_LENGTH; rand->index++){
+      rand->mt[rand->index] = (6069 * rand->mt[rand->index-1]) & 0xffffffff;
+   }
+}
+
+/*
+ * Generates a pseudo-randomly generated long.
+ */
+static u32 vg_randu32( vg_rand *rand ) {
+   u32 y;
+   /* mag[x] = x * 0x9908b0df for x = 0,1 */
+   static u32 mag[2] = {0x0, 0x9908b0df}; 
+   if( rand->index >= MT_STATE_VECTOR_LENGTH || rand->index < 0 ){
+      /* generate STATE_VECTOR_LENGTH words at a time */
+      int kk;
+      if( rand->index >= MT_STATE_VECTOR_LENGTH+1 || rand->index < 0 ){
+         vg_rand_seed( rand, 4357 );
+      }
+      for( kk=0; kk<MT_STATE_VECTOR_LENGTH-MT_STATE_VECTOR_M; kk++ ){
+         y = (rand->mt[kk] & MT_UPPER_MASK) | 
+             (rand->mt[kk+1] & MT_LOWER_MASK);
+         rand->mt[kk] = rand->mt[kk+MT_STATE_VECTOR_M] ^ (y>>1) ^ mag[y & 0x1];
+      }
+      for( ; kk<MT_STATE_VECTOR_LENGTH-1; kk++ ){
+         y = (rand->mt[kk] & MT_UPPER_MASK) | 
+             (rand->mt[kk+1] & MT_LOWER_MASK);
+         rand->mt[kk] = 
+            rand->mt[ kk+(MT_STATE_VECTOR_M-MT_STATE_VECTOR_LENGTH)] ^ 
+                        (y >> 1) ^ mag[y & 0x1];
+      }
+      y = (rand->mt[MT_STATE_VECTOR_LENGTH-1] & MT_UPPER_MASK) | 
+          (rand->mt[0] & MT_LOWER_MASK);
+      rand->mt[MT_STATE_VECTOR_LENGTH-1] = 
+         rand->mt[MT_STATE_VECTOR_M-1] ^ (y >> 1) ^ mag[y & 0x1];
+      rand->index = 0;
+   }
+   y = rand->mt[rand->index++];
+   y ^= (y >> 11);
+   y ^= (y << 7) & MT_TEMPERING_MASK_B;
+   y ^= (y << 15) & MT_TEMPERING_MASK_C;
+   y ^= (y >> 18);
+   return y;
+}
+
+/*
+ * Generates a pseudo-randomly generated f64 in the range [0..1].
+ */
+static inline f64 vg_randf64( vg_rand *rand ){
+   return (f64)vg_randu32(rand)/(f64)0xffffffff;
+}
+
+static inline f64 vg_randf64_range( vg_rand *rand, f64 min, f64 max ){
+   return vg_lerp( min, max, (f64)vg_randf64(rand) );
+}
+
+static inline void vg_rand_dir( vg_rand *rand, v3f dir ){
+   dir[0] = vg_randf64(rand);
+   dir[1] = vg_randf64(rand);
+   dir[2] = vg_randf64(rand);
+
+   /* warning: *could* be 0 length.
+    * very unlikely.. 1 in (2^32)^3. but its mathematically wrong. */
 
    v3_muls( dir, 2.0f, dir );
    v3_sub( dir, (v3f){1.0f,1.0f,1.0f}, dir );
@@ -2061,26 +2539,73 @@ static inline void vg_rand_dir(v3f dir)
    v3_normalize( dir );
 }
 
-static inline void vg_rand_sphere( v3f co )
-{
-   vg_rand_dir(co);
-   v3_muls( co, cbrtf( vg_randf() ), co );
+static inline void vg_rand_sphere( vg_rand *rand, v3f co ){
+   vg_rand_dir(rand,co);
+   v3_muls( co, cbrtf( vg_randf64(rand) ), co );
 }
 
-static inline int vg_randint(int max)
-{
-   return rand()%max;
+static void vg_rand_disc( vg_rand *rand, v2f co ){
+   f32 a = vg_randf64(rand) * VG_TAUf;
+   co[0] = sinf(a);
+   co[1] = cosf(a); 
+   v2_muls( co, sqrtf( vg_randf64(rand) ), co );
 }
 
-static void eval_bezier_time( v3f p0, v3f p1, v3f h0, v3f h1, float t, v3f p )
-{
-   float tt = t*t,
-         ttt = tt*t;
+static void vg_rand_cone( vg_rand *rand, v3f out_dir, f32 angle ){
+   f32 r = sqrtf(vg_randf64(rand)) * angle * 0.5f,
+       a = vg_randf64(rand) * VG_TAUf;
 
-   v3_muls( p1, ttt, p );
-   v3_muladds( p, h1, 3.0f*tt  -3.0f*ttt, p );
-   v3_muladds( p, h0, 3.0f*ttt -6.0f*tt  +3.0f*t, p );
-   v3_muladds( p, p0, 3.0f*tt  -ttt -3.0f*t +1.0f, p );
+   out_dir[0] = sinf(a) * sinf(r);
+   out_dir[1] = cosf(a) * sinf(r);
+   out_dir[2] = cosf(r);
+}
+
+static void vg_hsv_rgb( v3f hsv, v3f rgb ){
+   i32 i = floorf( hsv[0]*6.0f );
+   f32 v = hsv[2],
+       f = hsv[0] * 6.0f - (f32)i,
+       p = v * (1.0f-hsv[1]),
+       q = v * (1.0f-f*hsv[1]),
+       t = v * (1.0f-(1.0f-f)*hsv[1]);
+
+   switch( i % 6 ){
+      case 0: rgb[0] = v; rgb[1] = t; rgb[2] = p; break;
+      case 1: rgb[0] = q; rgb[1] = v; rgb[2] = p; break;
+      case 2: rgb[0] = p; rgb[1] = v; rgb[2] = t; break;
+      case 3: rgb[0] = p; rgb[1] = q; rgb[2] = v; break;
+      case 4: rgb[0] = t; rgb[1] = p; rgb[2] = v; break;
+      case 5: rgb[0] = v; rgb[1] = p; rgb[2] = q; break;
+   }
 }
 
-#endif /* VG_M_H */
+static void vg_rgb_hsv( v3f rgb, v3f hsv ){
+   f32 min = v3_minf( rgb ),
+       max = v3_maxf( rgb ),
+       range = max-min,
+       k_epsilon = 0.00001f;
+
+   hsv[2] = max;
+   if( range < k_epsilon ){
+      hsv[0] = 0.0f;
+      hsv[1] = 0.0f;
+      return;
+   }
+
+   if( max > k_epsilon ){
+      hsv[1] = range/max;
+   }
+   else {
+      hsv[0] = 0.0f;
+      hsv[1] = 0.0f;
+      return;
+   }
+
+   if( rgb[0] >= max )
+      hsv[0] = (rgb[1]-rgb[2])/range;
+   else if( max == rgb[1] )
+      hsv[0] = 2.0f+(rgb[2]-rgb[0])/range;
+   else
+      hsv[0] = 4.0f+(rgb[0]-rgb[1])/range;
+
+   hsv[0] = vg_fractf( hsv[0] * (60.0f/360.0f) );
+}