support/camera.rs

   1 extern crate glutin;
   2
   3 use cgmath::{Matrix4, Vector4};
   4 use cgmath::conv::array4x4;
   5 use glutin::WindowEvent::{KeyboardInput, MouseMoved};
   6 use glutin::VirtualKeyCode;
   7 use std::f32;
   8 use std::f32::consts::PI;
   9 use support::vec3::Vec3;
  10 use support::vec3::norm;
  11
  12 #[derive(Default)]
  13 pub struct CameraState {
  14     aspect: f32,
  15     pos: Vec3,
  16     dir: Vec3,
  17
  18     moving_up: bool,
  19     moving_left: bool,
  20     moving_down: bool,
  21     moving_right: bool,
  22     moving_forward: bool,
  23     moving_backward: bool,
  24     turning_up: bool,
  25     turning_left: bool,
  26     turning_down: bool,
  27     turning_right: bool,
  28
  29     mouse_x: i32,
  30     mouse_y: i32,
  31     rel_x: i32,
  32     rel_y: i32,
  33 }
  34
  35 impl CameraState {
  36     pub fn new() -> CameraState {
  37         CameraState {
  38             aspect: 1280.0 / 720.0,
  39             pos: Vec3(0.0, 0.0, 0.0),
  40             dir: Vec3(0.0, 0.0, -1.0),
  41             mouse_x: -1,
  42             mouse_y: -1,
  43             .. Default::default()
  44         }
  45     }
  46
  47     pub fn set_pos(&mut self, pos: Vec3) {
  48         self.pos = pos;
  49     }
  50
  51     pub fn get_pos(&self) -> Vec3 {
  52         self.pos
  53     }
  54
  55     pub fn set_dir(&mut self, dir: Vec3) {
  56         self.dir = dir;
  57     }
  58
  59     pub fn get_persp_mat(&self) -> Matrix4<f32> {
  60         let fov: f32 = PI / 2.0;
  61         let zfar = 1024.0;
  62         let znear = 0.1;
  63
  64         let f = 1.0 / (fov / 2.0).tan();
  65
  66         // note: remember that this is column-major, so the lines of code are actually columns
  67         Matrix4 {
  68             x: Vector4{ x: f / self.aspect, y: 0.0, z:  0.0,                           w: 0.0 },
  69             y: Vector4{ x: 0.0,             y: f,   z:  0.0,                           w: 0.0 },
  70             z: Vector4{ x: 0.0,             y: 0.0, z:  (zfar+znear)/(zfar-znear),     w: 1.0 },
  71             w: Vector4{ x: 0.0,             y: 0.0, z: -(2.0*zfar*znear)/(zfar-znear), w: 0.0 },
  72         }
  73     }
  74
  75     pub fn get_view_mat(&self) -> Matrix4<f32> {
  76         let f = norm(&self.dir);
  77
  78         let up = Vec3(0.0, 1.0, 0.0);
  79
  80         let s = Vec3(f.1 * up.2 - f.2 * up.1,
  81                      f.2 * up.0 - f.0 * up.2,
  82                      f.0 * up.1 - f.1 * up.0);
  83         let sn = norm(&s);
  84
  85         let u = (sn.1 * f.2 - sn.2 * f.1,
  86                  sn.2 * f.0 - sn.0 * f.2,
  87                  sn.0 * f.1 - sn.1 * f.0);
  88
  89         let p = (-self.pos.0 * s.0 - self.pos.1 * s.1 - self.pos.2 * s.2,
  90                  -self.pos.0 * u.0 - self.pos.1 * u.1 - self.pos.2 * u.2,
  91                  -self.pos.0 * f.0 - self.pos.1 * f.1 - self.pos.2 * f.2);
  92
  93         // note: remember that this is column-major, so the lines of code are actually columns
  94         Matrix4{
  95             x: Vector4{ x: sn.0, y: u.0, z: f.0, w: 0.0 },
  96             y: Vector4{ x: sn.1, y: u.1, z: f.1, w: 0.0 },
  97             z: Vector4{ x: sn.2, y: u.2, z: f.2, w: 0.0 },
  98             w: Vector4{ x:  p.0, y: p.1, z: p.2, w: 1.0 },
  99         }
 100     }
 101
 102     pub fn get_perspview(&self) -> [[f32; 4]; 4] {
 103         array4x4(self.get_persp_mat() * self.get_view_mat())
 104     }
 105
 106     pub fn get_perspective(&self) -> [[f32; 4]; 4] {
 107         array4x4(self.get_persp_mat())
 108     }
 109
 110     pub fn get_view(&self) -> [[f32; 4]; 4] {
 111         array4x4(self.get_view_mat())
 112     }
 113
 114     pub fn update(&mut self) {
 115         let f = norm(&self.dir);
 116
 117         let up = Vec3(0.0, 1.0, 0.0);
 118
 119         let s = Vec3(f.1 * up.2 - f.2 * up.1,
 120                      f.2 * up.0 - f.0 * up.2,
 121                      f.0 * up.1 - f.1 * up.0);
 122
 123         let s = norm(&s);
 124
 125         let u = Vec3(s.1 * f.2 - s.2 * f.1,
 126                      s.2 * f.0 - s.0 * f.2,
 127                      s.0 * f.1 - s.1 * f.0);
 128
 129         let walk_speed = 0.01;
 130         let strife_speed = 0.02;
 131         let pan_speed = 0.001;
 132
 133         if self.moving_up {
 134             self.pos += u * strife_speed;
 135         }
 136         if self.moving_down {
 137             self.pos -= u * strife_speed;
 138         }
 139         if self.moving_left {
 140             self.pos -= s * strife_speed;
 141         }
 142         if self.moving_right {
 143             self.pos += s * strife_speed;
 144         }
 145         if self.moving_forward {
 146             self.pos += f * walk_speed;
 147         }
 148         if self.moving_backward {
 149             self.pos -= f * walk_speed;
 150         }
 151
 152         if self.turning_left { self.rel_x -= 8; }
 153         if self.turning_right { self.rel_x += 8; }
 154         if self.turning_up { self.rel_y -= 2; }
 155         if self.turning_down { self.rel_y += 2; }
 156         let vx = -pan_speed * self.rel_x as f32;
 157         let vy = -pan_speed * self.rel_y as f32;
 158         self.dir = Vec3(f.0 * vx.cos() + f.2 * vx.sin(),
 159                         f.1 * vy.cos() - f.2 * vy.sin(),
 160                         f.1 * vy.sin() - f.0 * vx.sin() + f.2 * vx.cos() * vy.cos());
 161         self.rel_x = 0;
 162         self.rel_y = 0;
 163
 164         //println!("camera_pos = {:?}", self.pos);
 165         //println!("camera_dir = {:?}", self.dir);
 166     }
 167
 168     pub fn process_input(&mut self, event: &glutin::WindowEvent) {
 169         match event {
 170             &MouseMoved { position: (x, y), .. }  => {
 171                 let (x, y) = (x as i32, y as i32);
 172                 if self.mouse_x == -1 {
 173                     // Set initial absolute position.
 174                     self.mouse_x = x;
 175                     self.mouse_y = y;
 176                 }
 177                 self.rel_x += x - self.mouse_x;
 178                 self.rel_y += y - self.mouse_y;
 179                 self.mouse_x = x;
 180                 self.mouse_y = y;
 181             }
 182             &KeyboardInput { input, .. } => {
 183                 let pressed = input.state == glutin::ElementState::Pressed;
 184                 let key = match input.virtual_keycode {
 185                     Some(key) => key,
 186                     None => return,
 187                 };
 188                 match key {
 189                     VirtualKeyCode::Left => self.moving_left = pressed,
 190                     VirtualKeyCode::Right => self.moving_right = pressed,
 191                     VirtualKeyCode::Up => self.moving_up = pressed,
 192                     VirtualKeyCode::Down => self.moving_down = pressed,
 193                     VirtualKeyCode::W => self.moving_forward = pressed,
 194                     VirtualKeyCode::S => self.moving_backward = pressed,
 195                     VirtualKeyCode::A => self.turning_left = pressed,
 196                     VirtualKeyCode::D => self.turning_right = pressed,
 197                     VirtualKeyCode::R => self.turning_up = pressed,
 198                     VirtualKeyCode::F => self.turning_down = pressed,
 199                     _ => (),
 200                 }
 201             },
 202             _ => (),
 203         }
 204     }
 205 }