lib/FrustumCull.h

   1 #include <glm/matrix.hpp>
   2
   3 class Frustum
   4 {
   5 public:
   6         Frustum() {}
   7
   8         // m = ProjectionMatrix * ViewMatrix
   9         Frustum(glm::mat4 m);
  10
  11         // http://iquilezles.org/www/articles/frustumcorrect/frustumcorrect.htm
  12         bool IsBoxVisible(const glm::vec3& minp, const glm::vec3& maxp) const;
  13
  14 private:
  15         enum Planes
  16         {
  17                 Left = 0,
  18                 Right,
  19                 Bottom,
  20                 Top,
  21                 Near,
  22                 Far,
  23                 Count,
  24                 Combinations = Count * (Count - 1) / 2
  25         };
  26
  27         template<Planes i, Planes j>
  28         struct ij2k
  29         {
  30                 enum { k = i * (9 - i) / 2 + j - 1 };
  31         };
  32
  33         template<Planes a, Planes b, Planes c>
  34         glm::vec3 intersection(const glm::vec3* crosses) const;
  35
  36         glm::vec4   m_planes[Count];
  37         glm::vec3   m_points[8];
  38 };
  39
  40 inline Frustum::Frustum(glm::mat4 m)
  41 {
  42         m = glm::transpose(m);
  43         m_planes[Left]   = m[3] + m[0];
  44         m_planes[Right]  = m[3] - m[0];
  45         m_planes[Bottom] = m[3] + m[1];
  46         m_planes[Top]    = m[3] - m[1];
  47         m_planes[Near]   = m[3] + m[2];
  48         m_planes[Far]    = m[3] - m[2];
  49
  50         glm::vec3 crosses[Combinations] = {
  51                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Left]),   glm::vec3(m_planes[Right])),
  52                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Left]),   glm::vec3(m_planes[Bottom])),
  53                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Left]),   glm::vec3(m_planes[Top])),
  54                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Left]),   glm::vec3(m_planes[Near])),
  55                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Left]),   glm::vec3(m_planes[Far])),
  56                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Right]),  glm::vec3(m_planes[Bottom])),
  57                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Right]),  glm::vec3(m_planes[Top])),
  58                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Right]),  glm::vec3(m_planes[Near])),
  59                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Right]),  glm::vec3(m_planes[Far])),
  60                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Bottom]), glm::vec3(m_planes[Top])),
  61                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Bottom]), glm::vec3(m_planes[Near])),
  62                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Bottom]), glm::vec3(m_planes[Far])),
  63                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Top]),    glm::vec3(m_planes[Near])),
  64                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Top]),    glm::vec3(m_planes[Far])),
  65                 glm::cross(glm::vec3(m_planes[Near]),   glm::vec3(m_planes[Far]))
  66         };
  67
  68         m_points[0] = intersection<Left,  Bottom, Near>(crosses);
  69         m_points[1] = intersection<Left,  Top,    Near>(crosses);
  70         m_points[2] = intersection<Right, Bottom, Near>(crosses);
  71         m_points[3] = intersection<Right, Top,    Near>(crosses);
  72         m_points[4] = intersection<Left,  Bottom, Far>(crosses);
  73         m_points[5] = intersection<Left,  Top,    Far>(crosses);
  74         m_points[6] = intersection<Right, Bottom, Far>(crosses);
  75         m_points[7] = intersection<Right, Top,    Far>(crosses);
  76
  77 }
  78
  79 // http://iquilezles.org/www/articles/frustumcorrect/frustumcorrect.htm
  80 inline bool Frustum::IsBoxVisible(const glm::vec3& minp, const glm::vec3& maxp) const
  81 {
  82         // check box outside/inside of frustum
  83         for (int i = 0; i < Count; i++)
  84         {
  85                 if ((glm::dot(m_planes[i], glm::vec4(minp.x, minp.y, minp.z, 1.0f)) < 0.0) &&
  86                         (glm::dot(m_planes[i], glm::vec4(maxp.x, minp.y, minp.z, 1.0f)) < 0.0) &&
  87                         (glm::dot(m_planes[i], glm::vec4(minp.x, maxp.y, minp.z, 1.0f)) < 0.0) &&
  88                         (glm::dot(m_planes[i], glm::vec4(maxp.x, maxp.y, minp.z, 1.0f)) < 0.0) &&
  89                         (glm::dot(m_planes[i], glm::vec4(minp.x, minp.y, maxp.z, 1.0f)) < 0.0) &&
  90                         (glm::dot(m_planes[i], glm::vec4(maxp.x, minp.y, maxp.z, 1.0f)) < 0.0) &&
  91                         (glm::dot(m_planes[i], glm::vec4(minp.x, maxp.y, maxp.z, 1.0f)) < 0.0) &&
  92                         (glm::dot(m_planes[i], glm::vec4(maxp.x, maxp.y, maxp.z, 1.0f)) < 0.0))
  93                 {
  94                         return false;
  95                 }
  96         }
  97
  98         // check frustum outside/inside box
  99         int out;
 100         out = 0; for (int i = 0; i<8; i++) out += ((m_points[i].x > maxp.x) ? 1 : 0); if (out == 8) return false;
 101         out = 0; for (int i = 0; i<8; i++) out += ((m_points[i].x < minp.x) ? 1 : 0); if (out == 8) return false;
 102         out = 0; for (int i = 0; i<8; i++) out += ((m_points[i].y > maxp.y) ? 1 : 0); if (out == 8) return false;
 103         out = 0; for (int i = 0; i<8; i++) out += ((m_points[i].y < minp.y) ? 1 : 0); if (out == 8) return false;
 104         out = 0; for (int i = 0; i<8; i++) out += ((m_points[i].z > maxp.z) ? 1 : 0); if (out == 8) return false;
 105         out = 0; for (int i = 0; i<8; i++) out += ((m_points[i].z < minp.z) ? 1 : 0); if (out == 8) return false;
 106
 107         return true;
 108 }
 109
 110 template<Frustum::Planes a, Frustum::Planes b, Frustum::Planes c>
 111 inline glm::vec3 Frustum::intersection(const glm::vec3* crosses) const
 112 {
 113         float D = glm::dot(glm::vec3(m_planes[a]), crosses[ij2k<b, c>::k]);
 114         glm::vec3 res = glm::mat3(crosses[ij2k<b, c>::k], -crosses[ij2k<a, c>::k], crosses[ij2k<a, b>::k]) *
 115                 glm::vec3(m_planes[a].w, m_planes[b].w, m_planes[c].w);
 116         return res * (-1.0f / D);
 117 }