]> icculus.org git repositories - taylor/freespace2.git/blob - include/vecmat.h
ryan's struct patch for gcc 2.95
[taylor/freespace2.git] / include / vecmat.h
1 /*
2  * Copyright (C) Volition, Inc. 1999.  All rights reserved.
3  *
4  * All source code herein is the property of Volition, Inc. You may not sell 
5  * or otherwise commercially exploit the source or things you created based on
6  * the source.
7  */
8
9 /*
10  * $Logfile: /Freespace2/code/Math/VecMat.h $
11  * $Revision$
12  * $Date$
13  * $Author$
14  *
15  * Header file for functions that manipulate vectors and matricies
16  *
17  * $Log$
18  * Revision 1.3  2002/06/17 06:33:08  relnev
19  * ryan's struct patch for gcc 2.95
20  *
21  * Revision 1.2  2002/06/09 04:41:15  relnev
22  * added copyright header
23  *
24  * Revision 1.1.1.1  2002/05/03 03:28:12  root
25  * Initial import.
26  *
27  * 
28  * 6     6/18/99 5:16p Dave
29  * Added real beam weapon lighting. Fixed beam weapon sounds. Added MOTD
30  * dialog to PXO screen.
31  * 
32  * 5     4/28/99 11:13p Dave
33  * Temporary checkin of artillery code.
34  * 
35  * 4     1/24/99 11:37p Dave
36  * First full rev of beam weapons. Very customizable. Removed some bogus
37  * Int3()'s in low level net code.
38  * 
39  * 3     1/12/99 12:53a Dave
40  * More work on beam weapons - made collision detection very efficient -
41  * collide against all object types properly - made 3 movement types
42  * smooth. Put in test code to check for possible non-darkening pixels on
43  * object textures.
44  * 
45  * 2     10/07/98 10:53a Dave
46  * Initial checkin.
47  * 
48  * 1     10/07/98 10:49a Dave
49  * 
50  * 43    9/11/98 10:10a Andsager
51  * Optimize and rename matrix_decomp to vm_matrix_to_rot_axis_and_angle,
52  * rename quatern_rot to vm_quaternion_rotate
53  * 
54  * 42    3/09/98 3:51p Mike
55  * More error checking.
56  * 
57  * 41    12/17/97 5:44p Andsager
58  * Change vm_matrix_interpolate so that it does not overshoot if optional
59  * last parameter is 1
60  * 
61  * 40    9/30/97 8:03p Lawrance
62  * add missing semi-colon to function prototype
63  * 
64  * 39    9/30/97 5:04p Andsager
65  * add vm_estimate_next_orientation
66  * 
67  * 38    9/28/97 2:17p Andsager
68  * added vm_project_point_onto_plane
69  * 
70  * 37    9/25/97 5:57p Andsager
71  * improved function description for matrix interpolate
72  * 
73  * 36    9/09/97 10:15p Andsager
74  * added vm_rotate_vec_to_body() and vm_rotate_vec_to_world()
75  * 
76  * 35    8/20/97 5:33p Andsager
77  * added vm_vec_projection_parallel and vm_vec_projection_onto_surface
78  * 
79  * 34    8/19/97 11:42p Lawrance
80  * use atan2_safe() instead of atan2()
81  * 
82  * 33    8/18/97 4:46p Hoffoss
83  * Added global default axis vector constants.
84  * 
85  * 32    8/03/97 3:54p Lawrance
86  * added vm_find_bounding_sphere()
87  * 
88  * 31    7/30/97 2:20p Dan
89  * from allender: fixed vm_is_vec_nan to work properly with address-of
90  * operator by adding parens around macro variables
91  * 
92  * 30    7/29/97 2:48p Hoffoss
93  * Added vm_is_vec_nan().
94  * 
95  * 29    7/28/97 2:21p John
96  * changed vecmat functions to not return src.  Started putting in code
97  * for inline vector math.    Fixed some bugs with optimizer.
98  * 
99  * 28    7/28/97 3:25p Andsager
100  * 
101  * 27    7/28/97 2:41p Mike
102  * Replace vm_forward_interpolate().
103  * 
104  * 26    7/28/97 1:18p Andsager
105  * implement vm_fvec_matrix_interpolate(), which interpolates matrices on
106  * xy and then z
107  * 
108  * 25    7/24/97 5:24p Andsager
109  * implement forward vector interpolation
110  * 
111  * 24    7/02/97 4:25p Mike
112  * Add matrix_interpolate(), but don't call it.
113  * 
114  * 23    7/01/97 3:27p Mike
115  * Improve skill level support.
116  * 
117  * 22    6/25/97 12:27p Hoffoss
118  * Added some functions I needed for Fred.
119  * 
120  * 21    5/21/97 8:49a Lawrance
121  * added vm_vec_same()
122  * 
123  * 20    4/15/97 4:00p Mike
124  * Intermediate checkin caused by getting other files.  Working on camera
125  * slewing system.
126  * 
127  * 19    3/17/97 1:55p Hoffoss
128  * Added function for error checking matrices.
129  * 
130  * 18    3/06/97 10:56a Mike
131  * Write error checking version of vm_vec_normalize().
132  * Fix resultant problems.
133  * 
134  * 17    3/04/97 3:30p John
135  * added function to interpolate an angle.
136  * 
137  * 16    2/25/97 5:12p John
138  * Added functions to see if two matrices or vectors are close.
139  * 
140  * 15    2/03/97 1:30p John
141  * Put a clearer comment in for vm_vec_unrotate
142  * 
143  * 14    2/03/97 1:14p John
144  * Added vm_vec_unrotate function
145  * 
146  * 13    1/27/97 11:57a John
147  * added a function to rotate a point around an arbritary line.
148  * 
149  * 12    11/26/96 12:18p Hoffoss
150  * Added the vm_vec_dist_squared() function.
151  * 
152  * 11    11/16/96 2:38p Mike
153  * Waypoint code, under construction and a painful mess.
154  * 
155  * 10    11/05/96 3:42p Mike
156  * Make AI use accuracy parameter, though not yet specified in ships.tbl
157  * or *.fsm.
158  * 
159  * Add vm_vec_rand_vec_quick.
160  * 
161  * Add frand() which returns a rand in 0.0..1.0.
162  * 
163  * 9     10/30/96 2:35p Mike
164  * Docking behavior.
165  * Changed quick versions of vecmat routines to not return 1/mag.  They
166  * return mag, just like non-quick versions.
167  * 
168  * 8     10/24/96 10:17a Hoffoss
169  * Moved function 'compute_point_on_plane()' to vecmat.
170  * 
171  * 7     10/23/96 10:32p Lawrance
172  * added function vm_vect_mag_squared()
173  *
174  * $NoKeywords: $
175  *
176 */
177
178 #ifndef _VECMAT_H
179 #define _VECMAT_H
180
181 #include <float.h>
182 #include "pstypes.h"
183
184 //#define _INLINE_VECMAT
185
186 #define vm_is_vec_nan(v) (_isnan((v)->xyz.x) || _isnan((v)->xyz.y) || _isnan((v)->xyz.z))
187
188 //Macros/functions to fill in fields of structures
189
190 //macro to check if vector is zero
191 #define IS_VEC_NULL(v) (((v)->xyz.x == (float)0.0) && ((v)->xyz.y == (float)0.0) && ((v)->xyz.z == (float)0.0))
192
193 //macro to set a vector to zero.  we could do this with an in-line assembly
194 //macro, but it's probably better to let the compiler optimize it.
195 //Note: NO RETURN VALUE
196 #define vm_vec_zero(v) (v)->xyz.x=(v)->xyz.y=(v)->xyz.z=(float)0.0
197
198 /*
199 //macro set set a matrix to the identity. Note: NO RETURN VALUE
200 #define vm_set_identity(m) do {m->rvec.x = m->uvec.y = m->fvec.z = (float)1.0;  \
201                                                                                 m->rvec.xyz.y = m->rvec.xyz.z = \
202                                                                                 m->uvec.xyz.x = m->uvec.xyz.z = \
203                                                                                 m->fvec.xyz.x = m->fvec.xyz.y = (float)0.0;} while (0)
204 */
205 extern void vm_set_identity(matrix *m);
206
207 #define vm_vec_make(v,_x,_y,_z) (((v)->xyz.x=(_x), (v)->xyz.y=(_y), (v)->xyz.z=(_z)), (v))
208
209 //Global constants
210
211 extern vector vmd_zero_vector;
212 extern vector vmd_x_vector;
213 extern vector vmd_y_vector;
214 extern vector vmd_z_vector;
215 extern matrix vmd_identity_matrix;
216
217 //Here's a handy constant
218
219 #define ZERO_VECTOR {(float)0.0,(float)0.0,(float)0.0}
220 #define IDENTITY_MATRIX {(float)1.0,(float)0.0,(float)0.0,      \
221                          (float)0.0,(float)1.0,(float)0.0,      \
222                          (float)0.0,(float)0.0,(float)1.0 }
223
224 //fills in fields of an angle vector
225 #define vm_angvec_make(v,_p,_b,_h) (((v)->p=(_p), (v)->b=(_b), (v)->h=(_h)), (v))
226
227 //negate a vector
228 #define vm_vec_negate(v) do {(v)->xyz.x = - (v)->xyz.x; (v)->xyz.y = - (v)->xyz.y; (v)->xyz.z = - (v)->xyz.z;} while (0);
229
230 typedef struct plane {
231         float   A, B, C, D;
232 } plane;
233
234 //Functions in library
235
236 //adds two vectors, fills in dest, returns ptr to dest
237 //ok for dest to equal either source, but should use vm_vec_add2() if so
238 #ifdef _INLINE_VECMAT
239 #define vm_vec_add( dst, src0, src1 ) do {      \
240         (dst)->xyz.x = (src0)->xyz.x + (src1)->xyz.x;                                   \
241         (dst)->xyz.y = (src0)->xyz.y + (src1)->xyz.y;                                   \
242         (dst)->xyz.z = (src0)->xyz.z + (src1)->xyz.z;                                   \
243 } while(0) 
244 #else
245 void vm_vec_add(vector *dest,vector *src0,vector *src1);
246 #endif
247
248 //adds src onto dest vector, returns ptr to dest
249 #ifdef _INLINE_VECMAT
250 #define vm_vec_add2( dst, src ) do {    \
251         (dst)->xyz.x += (src)->xyz.x;                                   \
252         (dst)->xyz.y += (src)->xyz.y;                                   \
253         (dst)->xyz.z += (src)->xyz.z;                                   \
254 } while(0) 
255 #else
256 void vm_vec_add2(vector *dest,vector *src);
257 #endif
258
259
260 //scales a vector and subs from to another
261 //dest -= k * src
262 #ifdef _INLINE_VECMAT
263 #define vm_vec_scale_sub2( dst, src, k ) do {   \
264         float tmp_k = (k);                                                              \
265         (dst)->xyz.x -= (src)->xyz.x*tmp_k;                                     \
266         (dst)->xyz.y -= (src)->xyz.y*tmp_k;                                     \
267         (dst)->xyz.z -= (src)->xyz.z*tmp_k;                                     \
268 } while(0) 
269 #else
270 void vm_vec_scale_sub2(vector *dest,vector *src, float k);
271 #endif
272
273 //subs two vectors, fills in dest, returns ptr to dest
274 //ok for dest to equal either source, but should use vm_vec_sub2() if so
275 #ifdef _INLINE_VECMAT
276 #define vm_vec_sub( dst, src0, src1 ) do {      \
277         (dst)->xyz.x = (src0)->xyz.x - (src1)->xyz.x;                                   \
278         (dst)->xyz.y = (src0)->xyz.y - (src1)->xyz.y;                                   \
279         (dst)->xyz.z = (src0)->xyz.z - (src1)->xyz.z;                                   \
280 } while(0) 
281 #else
282 void vm_vec_sub(vector *dest,vector *src0,vector *src1);
283 #endif
284
285
286 //subs one vector from another, returns ptr to dest
287 //dest can equal source
288 #ifdef _INLINE_VECMAT
289 #define vm_vec_sub2( dst, src ) do {    \
290         (dst)->xyz.x -= (src)->xyz.x;                                   \
291         (dst)->xyz.y -= (src)->xyz.y;                                   \
292         (dst)->xyz.z -= (src)->xyz.z;                                   \
293 } while(0) 
294 #else
295 void vm_vec_sub2(vector *dest,vector *src);
296 #endif
297
298
299 //averages two vectors. returns ptr to dest
300 //dest can equal either source
301 vector *vm_vec_avg(vector *dest,vector *src0,vector *src1);
302
303 //averages four vectors. returns ptr to dest
304 //dest can equal any source
305 vector *vm_vec_avg4(vector *dest,vector *src0,vector *src1,vector *src2,vector *src3);
306
307 //scales a vector in place.  returns ptr to vector
308 #ifdef _INLINE_VECMAT
309 #define vm_vec_scale( dst, k ) do {     \
310         float tmp_k = (k);                                                              \
311         (dst)->xyz.x *= tmp_k;                                  \
312         (dst)->xyz.y *= tmp_k;                                  \
313         (dst)->xyz.z *= tmp_k;                                  \
314 } while(0) 
315 #else
316 void vm_vec_scale(vector *dest,float s);
317 #endif
318
319 //scales and copies a vector.  returns ptr to dest
320 #ifdef _INLINE_VECMAT
321 #define vm_vec_copy_scale( dst, src, k ) do {   \
322         float tmp_k = (k);                                                              \
323         (dst)->xyz.x = (src)->xyz.x * tmp_k;                                    \
324         (dst)->xyz.y = (src)->xyz.y * tmp_k;                                    \
325         (dst)->xyz.z = (src)->xyz.z * tmp_k;                                    \
326 } while(0) 
327 #else
328 void vm_vec_copy_scale(vector *dest,vector *src,float s);
329 #endif
330
331 //scales a vector, adds it to another, and stores in a 3rd vector
332 //dest = src1 + k * src2
333 #ifdef _INLINE_VECMAT
334 #define vm_vec_scale_add( dst, src1, src2, k ) do {     \
335         float tmp_k = (k);                                                              \
336         (dst)->xyz.x = (src1)->xyz.x + (src2)->xyz.x * tmp_k;                                   \
337         (dst)->xyz.y = (src1)->xyz.y + (src2)->xyz.y * tmp_k;                                   \
338         (dst)->xyz.z = (src1)->xyz.z + (src2)->xyz.z * tmp_k;                                   \
339 } while(0) 
340 #else
341 void vm_vec_scale_add(vector *dest,vector *src1,vector *src2,float k);
342 #endif
343
344
345 //scales a vector and adds it to another
346 //dest += k * src
347 #ifdef _INLINE_VECMAT
348 #define vm_vec_scale_add2( dst, src, k ) do {   \
349         float tmp_k = (k);                                                              \
350         (dst)->xyz.x += (src)->xyz.x * tmp_k;                                   \
351         (dst)->xyz.y += (src)->xyz.y * tmp_k;                                   \
352         (dst)->xyz.z += (src)->xyz.z * tmp_k;                                   \
353 } while(0) 
354 #else
355 void vm_vec_scale_add2(vector *dest,vector *src,float k);
356 #endif
357
358 //scales a vector in place, taking n/d for scale.  returns ptr to vector
359 //dest *= n/d
360 #ifdef _INLINE_VECMAT
361 #define vm_vec_scale2( dst, n, d ) do { \
362         float tmp_k = (n)/(d);                                                          \
363         (dst)->xyz.x *= tmp_k;                                  \
364         (dst)->xyz.y *= tmp_k;                                  \
365         (dst)->xyz.z *= tmp_k;                                  \
366 } while(0) 
367 #else
368 void vm_vec_scale2(vector *dest,float n,float d);
369 #endif
370
371 // finds the projection of source vector along a unit vector
372 // returns the magnitude of the component
373 float vm_vec_projection_parallel (vector *component, vector *src, vector *unit_vector);
374
375 // finds the projection of source vector onto a surface given by surface normal
376 void vm_vec_projection_onto_plane (vector *projection, vector *src, vector *normal);
377
378 //returns magnitude of a vector
379 float vm_vec_mag(vector *v);
380
381 // returns the square of the magnitude of a vector (useful if comparing distances)
382 float vm_vec_mag_squared(vector* v);
383
384 // returns the square of the distance between two points (fast and exact)
385 float vm_vec_dist_squared(vector *v0, vector *v1);
386
387 //computes the distance between two points. (does sub and mag)
388 float vm_vec_dist(vector *v0,vector *v1);
389
390 //computes an approximation of the magnitude of the vector
391 //uses dist = largest + next_largest*3/8 + smallest*3/16
392 float vm_vec_mag_quick(vector *v);
393
394 //computes an approximation of the distance between two points.
395 //uses dist = largest + next_largest*3/8 + smallest*3/16
396 float vm_vec_dist_quick(vector *v0,vector *v1);
397
398
399 //normalize a vector. returns mag of source vec
400 float vm_vec_copy_normalize(vector *dest,vector *src);
401 float vm_vec_normalize(vector *v);
402
403 //      This version of vector normalize checks for the null vector before normalization.
404 //      If it is detected, it generates a Warning() and returns the vector 1, 0, 0.
405 float vm_vec_normalize_safe(vector *v);
406
407 //normalize a vector. returns mag of source vec. uses approx mag
408 float vm_vec_copy_normalize_quick(vector *dest,vector *src);
409 float vm_vec_normalize_quick(vector *v);
410
411 //normalize a vector. returns mag of source vec. uses approx mag
412 float vm_vec_copy_normalize_quick_mag(vector *dest,vector *src);
413 float vm_vec_normalize_quick_mag(vector *v);
414
415 //return the normalized direction vector between two points
416 //dest = normalized(end - start).  Returns mag of direction vector
417 //NOTE: the order of the parameters matches the vector subtraction
418 float vm_vec_normalized_dir(vector *dest,vector *end,vector *start);
419 float vm_vec_normalized_dir_quick_mag(vector *dest,vector *end,vector *start);
420 // Returns mag of direction vector
421 float vm_vec_normalized_dir_quick(vector *dest,vector *end,vector *start);
422
423 ////returns dot product of two vectors
424 #ifdef _INLINE_VECMAT
425 #define vm_vec_dotprod( v0, v1 ) (((v1)->xyz.x*(v0)->xyz.x)+((v1)->xyz.y*(v0)->xyz.y)+((v1)->xyz.z*(v0)->xyz.z))
426 #define vm_vec_dot( v0, v1 ) (((v1)->xyz.x*(v0)->xyz.x)+((v1)->xyz.y*(v0)->xyz.y)+((v1)->xyz.z*(v0)->xyz.z))
427 #else
428 float vm_vec_dotprod(vector *v0,vector *v1);
429 #define vm_vec_dot vm_vec_dotprod
430 #endif
431
432 #ifdef _INLINE_VECMAT
433 #define vm_vec_dot3( x1, y1, z1, v ) (((x1)*(v)->xyz.x)+((y1)*(v)->xyz.y)+((z1)*(v)->xyz.z))
434 #else
435 float vm_vec_dot3(float x,float y,float z,vector *v);
436 #endif
437
438 //computes cross product of two vectors. returns ptr to dest
439 //dest CANNOT equal either source
440 vector *vm_vec_crossprod(vector *dest,vector *src0,vector *src1);
441 #define vm_vec_cross vm_vec_crossprod
442
443 // test if 2 vectors are parallel or not.
444 int vm_test_parallel(vector *src0, vector *src1);
445
446 //computes surface normal from three points. result is normalized
447 //returns ptr to dest
448 //dest CANNOT equal either source
449 vector *vm_vec_normal(vector *dest,vector *p0,vector *p1,vector *p2);
450
451 //computes non-normalized surface normal from three points.
452 //returns ptr to dest
453 //dest CANNOT equal either source
454 vector *vm_vec_perp(vector *dest,vector *p0,vector *p1,vector *p2);
455
456 //computes the delta angle between two vectors.
457 //vectors need not be normalized. if they are, call vm_vec_delta_ang_norm()
458 //the forward vector (third parameter) can be NULL, in which case the absolute
459 //value of the angle in returned.  Otherwise the angle around that vector is
460 //returned.
461 float vm_vec_delta_ang(vector *v0,vector *v1,vector *fvec);
462
463 //computes the delta angle between two normalized vectors.
464 float vm_vec_delta_ang_norm(vector *v0,vector *v1,vector *fvec);
465
466 //computes a matrix from a set of three angles.  returns ptr to matrix
467 matrix *vm_angles_2_matrix(matrix *m,angles *a);
468
469 //      Computes a matrix from a single angle.
470 //      angle_index = 0,1,2 for p,b,h
471 matrix *vm_angle_2_matrix(matrix *m, float a, int angle_index);
472
473 //computes a matrix from a forward vector and an angle
474 matrix *vm_vec_ang_2_matrix(matrix *m,vector *v,float a);
475
476 //computes a matrix from one or more vectors. The forward vector is required,
477 //with the other two being optional.  If both up & right vectors are passed,
478 //the up vector is used.  If only the forward vector is passed, a bank of
479 //zero is assumed
480 //returns ptr to matrix
481 matrix *vm_vector_2_matrix(matrix *m,vector *fvec,vector *uvec,vector *rvec);
482
483 //this version of vector_2_matrix requires that the vectors be more-or-less
484 //normalized and close to perpendicular
485 matrix *vm_vector_2_matrix_norm(matrix *m,vector *fvec,vector *uvec,vector *rvec);
486
487 //rotates a vector through a matrix. returns ptr to dest vector
488 //dest CANNOT equal either source
489 vector *vm_vec_rotate(vector *dest,vector *src,matrix *m);
490
491 //rotates a vector through the transpose of the given matrix. 
492 //returns ptr to dest vector
493 //dest CANNOT equal source
494 // This is a faster replacement for this common code sequence:
495 //    vm_copy_transpose_matrix(&tempm,src_matrix);
496 //    vm_vec_rotate(dst_vec,src_vect,&tempm);
497 // Replace with:
498 //    vm_vec_unrotate(dst_vec,src_vect, src_matrix)
499 //
500 // THIS DOES NOT ACTUALLY TRANSPOSE THE SOURCE MATRIX!!! So if
501 // you need it transposed later on, you should use the 
502 // vm_vec_transpose() / vm_vec_rotate() technique.
503 vector *vm_vec_unrotate(vector *dest,vector *src,matrix *m);
504
505 //transpose a matrix in place. returns ptr to matrix
506 matrix *vm_transpose_matrix(matrix *m);
507 #define vm_transpose(m) vm_transpose_matrix(m)
508
509 //copy and transpose a matrix. returns ptr to matrix
510 //dest CANNOT equal source. use vm_transpose_matrix() if this is the case
511 matrix *vm_copy_transpose_matrix(matrix *dest,matrix *src);
512 #define vm_copy_transpose(dest,src) vm_copy_transpose_matrix((dest),(src))
513
514 //mulitply 2 matrices, fill in dest.  returns ptr to dest
515 //dest CANNOT equal either source
516 matrix *vm_matrix_x_matrix(matrix *dest,matrix *src0,matrix *src1);
517
518 //extract angles from a matrix
519 angles *vm_extract_angles_matrix(angles *a,matrix *m);
520
521 //extract heading and pitch from a vector, assuming bank==0
522 angles *vm_extract_angles_vector(angles *a,vector *v);
523
524 //make sure matrix is orthogonal
525 void vm_orthogonalize_matrix(matrix *m_src);
526
527 // like vm_orthogonalize_matrix(), except that zero vectors can exist within the
528 // matrix without causing problems.  Valid vectors will be created where needed.
529 void vm_fix_matrix(matrix *m);
530
531 //Rotates the orient matrix by the angles in tangles and then
532 //makes sure that the matrix is orthogonal.
533 void vm_rotate_matrix_by_angles( matrix *orient, angles *tangles );
534
535 //compute the distance from a point to a plane.  takes the normalized normal
536 //of the plane (ebx), a point on the plane (edi), and the point to check (esi).
537 //returns distance in eax
538 //distance is signed, so negative dist is on the back of the plane
539 float vm_dist_to_plane(vector *checkp,vector *norm,vector *planep);
540
541 // Given mouse movement in dx, dy, returns a 3x3 rotation matrix in RotMat.
542 // Taken from Graphics Gems III, page 51, "The Rolling Ball"
543 // Example:
544 //if ( (Mouse.dx!=0) || (Mouse.dy!=0) ) {
545 //   vm_trackball( Mouse.dx, Mouse.dy, &MouseRotMat );
546 //   vm_matrix_x_matrix(&tempm,&LargeView.ev_matrix,&MouseRotMat);
547 //   LargeView.ev_matrix = tempm;
548 //}
549 void vm_trackball( int idx, int idy, matrix * RotMat );
550
551 //      Find the point on the line between p0 and p1 that is nearest to int_pnt.
552 //      Stuff result in nearest_point.
553 //      Return value indicated where on the line *nearest_point lies.  Between 0.0f and 1.0f means it's
554 //      in the line segment.  Positive means beyond *p1, negative means before *p0.  2.0f means it's
555 //      beyond *p1 by 2x.
556 float find_nearest_point_on_line(vector *nearest_point, vector *p0, vector *p1, vector *int_pnt);
557
558 float vm_vec_dot_to_point(vector *dir, vector *p1, vector *p2);
559
560 void compute_point_on_plane(vector *q, plane *planep, vector *p);
561
562 // ----------------------------------------------------------------------------
563 // computes the point on a plane closest to a given point (which may be on the plane)
564 // 
565 //              inputs:         new_point               =>              point on the plane [result]
566 //                                              point                           =>              point to compute closest plane point
567 //                                              plane_normal    =>              plane normal
568 //                                              plane_point             =>              plane point
569 void vm_project_point_onto_plane(vector *new_point, vector *point, vector *plane_normal, vector *plane_point);
570
571
572 //      Returns fairly random vector, "quick" normalized
573 void vm_vec_rand_vec_quick(vector *rvec);
574
575 // Given an point "in" rotate it by "angle" around an
576 // arbritary line defined by a point on the line "line_point" 
577 // and the normalized line direction, "line_dir"
578 // Returns the rotated point in "out".
579 void vm_rot_point_around_line(vector *out, vector *in, float angle, vector *line_point, vector *line_dir);
580
581 // Given two position vectors, return 0 if the same, else non-zero.
582 int vm_vec_cmp( vector * a, vector * b );
583
584 // Given two orientation matrices, return 0 if the same, else non-zero.
585 int vm_matrix_cmp( matrix * a, matrix * b );
586
587 // Moves angle 'h' towards 'desired_angle', taking the shortest
588 // route possible.   It will move a maximum of 'step_size' radians
589 // each call.   All angles in radians.
590 void vm_interp_angle( float *h, float desired_angle, float step_size );
591
592 // check a matrix for zero rows and columns
593 int vm_check_matrix_for_zeros(matrix *m);
594
595 // see if two vectors are identical
596 int vm_vec_same(vector *v1, vector *v2);
597
598 //      Interpolate from a start matrix toward a goal matrix, minimizing time between orientations.
599 // Moves at maximum rotational acceleration toward the goal when far and then max deceleration when close.
600 // Subject to constaints on rotational velocity and angular accleleration.
601 // Returns next_orientation valid at time delta_t.
602 void vm_matrix_interpolate(matrix *goal_orient, matrix *start_orient, vector *rotvel_in, float delta_t, 
603                 matrix *next_orient, vector *rotvel_out, vector *rotvel_limit, vector *acc_limit, int no_overshoot=0);
604
605 //      Interpolate from a start forward vec toward a goal forward vec, minimizing time between orientations.
606 // Moves at maximum rotational acceleration toward the goal when far and then max deceleration when close.
607 // Subject to constaints on rotational velocity and angular accleleration.
608 // Returns next forward vec valid at time delta_t.
609 void vm_forward_interpolate(vector *goal_fvec, matrix *orient, vector *rotvel_in, float delta_t, float delta_bank,
610                 matrix *next_orient, vector *rotvel_out, vector *vel_limit, vector *acc_limit, int no_overshoot=0);
611
612 // Find the bounding sphere for a set of points (center and radius are output parameters)
613 void vm_find_bounding_sphere(vector *pnts, int num_pnts, vector *center, float *radius);
614
615 // Version of atan2() that is safe for optimized builds
616 float atan2_safe(float x, float y);
617
618 // Translates from world coordinates to body coordinates
619 vector* vm_rotate_vec_to_body(vector *body_vec, vector *world_vec, matrix *orient);
620
621 // Translates from body coordinates to world coordiantes
622 vector* vm_rotate_vec_to_world(vector *world_vec, vector *body_vec, matrix *orient);
623
624 // estimate next orientation matrix as extrapolation of last and current
625 void vm_estimate_next_orientation(matrix *last_orient, matrix *current_orient, matrix *next_orient);
626
627 //      Return true if all elements of *vec are legal, that is, not a NAN.
628 int is_valid_vec(vector *vec);
629
630 //      Return true if all elements of *m are legal, that is, not a NAN.
631 int is_valid_matrix(matrix *m);
632
633 // Finds the rotation matrix corresponding to a rotation of theta about axis u
634 void vm_quaternion_rotate(matrix *m, float theta, vector *u);
635
636 // Takes a rotation matrix and returns the axis and angle needed to generate it
637 void vm_matrix_to_rot_axis_and_angle(matrix *m, float *theta, vector *rot_axis);
638
639 // interpolate between 2 vectors. t goes from 0.0 to 1.0. at
640 void vm_vec_interp_constant(vector *out, vector *v1, vector *v2, float t);
641
642 // randomly perturb a vector around a given (normalized vector) or optional orientation matrix
643 void vm_vec_random_cone(vector *out, vector *in, float max_angle, matrix *orient = NULL);
644
645 // given a start vector, an orientation and a radius, give a point on the plane of the circle
646 // if on_edge is 1, the point is on the very edge of the circle
647 void vm_vec_random_in_circle(vector *out, vector *in, matrix *orient, float radius, int on_edge);
648
649 // find the nearest point on the line to p. if dist is non-NULL, it is filled in
650 // returns 0 if the point is inside the line segment, -1 if "before" the line segment and 1 ir "after" the line segment
651 int vm_vec_dist_to_line(vector *p, vector *l0, vector *l1, vector *nearest, float *dist);
652
653 #endif
654