universe.cc

   1
   2 /*
   3  *  dyncnn is a deep-learning algorithm for the prediction of
   4  *  interacting object dynamics
   5  *
   6  *  Copyright (c) 2016 Idiap Research Institute, http://www.idiap.ch/
   7  *  Written by Francois Fleuret <francois.fleuret@idiap.ch>
   8  *
   9  *  This file is part of dyncnn.
  10  *
  11  *  dyncnn is free software: you can redistribute it and/or modify it
  12  *  under the terms of the GNU General Public License version 3 as
  13  *  published by the Free Software Foundation.
  14  *
  15  *  dyncnn is distributed in the hope that it will be useful, but
  16  *  WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17  *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  18  *  General Public License for more details.
  19  *
  20  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  21  *  along with dyncnn.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  22  *
  23  */
  24
  25 #include <string.h>
  26
  27 #include "universe.h"
  28
  29 Universe::Universe(int nb_max_polygons,
  30                    scalar_t width, scalar_t height) : _width(width),
  31                                                       _height(height),
  32                                                       _nb_max_polygons(nb_max_polygons),
  33                                                       _nb_polygons(0) {
  34   _polygons = new Polygon *[_nb_max_polygons];
  35   for(int n = 0; n < _nb_max_polygons; n++) _polygons[n] = 0;
  36 }
  37
  38 Universe::~Universe() {
  39   clear();
  40   delete[] _polygons;
  41 }
  42
  43 void Universe::initialize_polygon(Polygon *p) {
  44   p->initialize(_nb_max_polygons);
  45 }
  46
  47 void Universe::clear() {
  48   for(int n = 0; n < _nb_polygons; n++) if(_polygons[n]) delete _polygons[n];
  49   _nb_polygons = 0;
  50 }
  51
  52 void Universe::add_polygon(Polygon *p) {
  53   if(_nb_polygons < _nb_max_polygons) {
  54     if(!p->_initialized) {
  55       cerr << "You can not add a non-initialized polygon." << endl;
  56       abort();
  57     }
  58     _polygons[_nb_polygons++] = p;
  59   } else {
  60     cerr << "Too many polygons!" << endl;
  61     exit(1);
  62   }
  63 }
  64
  65 bool Universe::collide(Polygon *p) {
  66   for(int n = 0; n < _nb_polygons; n++)
  67     if(_polygons[n] && _polygons[n]->collide(p)) return true;
  68
  69   return false;
  70 }
  71
  72 void Universe::compute_pseudo_collisions(int nb_axis, int *nb_colliding_axis) {
  73   Couple couples[_nb_polygons * 2];
  74   int in[_nb_polygons];
  75   memset((void *) nb_colliding_axis, 0, _nb_polygons * _nb_polygons * sizeof(int));
  76
  77   for(int a = 0; a < nb_axis; a++) {
  78     scalar_t alpha = M_PI * scalar_t(a) / scalar_t(nb_axis);
  79     scalar_t vx = cos(alpha), vy = sin(alpha);
  80
  81     for(int n = 0; n < _nb_polygons; n++) {
  82       scalar_t *x = _polygons[n]->_x, *y = _polygons[n]->_y;
  83       scalar_t min = x[0] * vx + y[0] * vy, max = min;
  84
  85       for(int v = 1; v < _polygons[n]->_nb_vertices; v++) {
  86         scalar_t s = x[v] * vx + y[v] * vy;
  87         if(s > max) max = s;
  88         if(s < min) min = s;
  89       }
  90
  91       couples[2 * n + 0].value = min;
  92       couples[2 * n + 0].index = n;
  93       couples[2 * n + 1].value = max;
  94       couples[2 * n + 1].index = n;
  95     }
  96
  97     qsort((void *) couples, 2 * _nb_polygons, sizeof(Couple), compare_couple);
  98
  99     int nb_in = 0;
 100     memset((void *) in, 0, _nb_polygons * sizeof(int));
 101     for(int k = 0; k < 2 * _nb_polygons; k++) {
 102       int i = couples[k].index;
 103       in[i] = !in[i];
 104       if(in[i]) {
 105         nb_in++;
 106         if(nb_in > 1) {
 107           for(int j = 0; j < i; j++)
 108             if(j != i && in[j]) nb_colliding_axis[j + i * _nb_polygons]++;
 109           for(int j = i+1; j < _nb_polygons; j++)
 110             if(j != i && in[j]) nb_colliding_axis[i + j * _nb_polygons]++;
 111         }
 112       } else nb_in--;
 113     }
 114   }
 115
 116   for(int i = 0; i < _nb_polygons; i++) {
 117     for(int j = 0; j < i; j++) {
 118       if(nb_colliding_axis[j + i * _nb_polygons] > nb_colliding_axis[i + i * _nb_polygons])
 119         nb_colliding_axis[i + i * _nb_polygons] = nb_colliding_axis[j + i * _nb_polygons];
 120       nb_colliding_axis[i + j * _nb_polygons] = nb_colliding_axis[j + i * _nb_polygons];
 121     }
 122   }
 123 }
 124
 125 bool Universe::update(scalar_t dt) {
 126   bool result = false;
 127   apply_collision_forces(dt);
 128   for(int n = 0; n < _nb_polygons; n++) if(_polygons[n]) {
 129     _polygons[n]->apply_border_forces(dt, _width, _height);
 130     result |= _polygons[n]->update(dt);
 131   }
 132   return result;
 133 }
 134
 135 Polygon *Universe::pick_polygon(scalar_t x, scalar_t y) {
 136   for(int n = 0; n < _nb_polygons; n++)
 137     if(_polygons[n] && _polygons[n]->contain(x, y)) return _polygons[n];
 138   return 0;
 139 }
 140
 141 void Universe::draw(Canvas *canvas) {
 142   for(int n = 0; n < _nb_polygons; n++) {
 143     if(_polygons[n]) {
 144       _polygons[n]->draw(canvas);
 145     }
 146   }
 147
 148   for(int n = 0; n < _nb_polygons; n++) {
 149     if(_polygons[n]) {
 150       _polygons[n]->draw_contours(canvas);
 151     }
 152   }
 153 }
 154
 155 void Universe::apply_collision_forces(scalar_t dt) {
 156   const int nb_axis = 2;
 157   int nb_collision[_nb_polygons * _nb_polygons];
 158
 159   compute_pseudo_collisions(nb_axis, nb_collision);
 160
 161   for(int n = 0; n < _nb_polygons; n++) if(_polygons[n])
 162     for(int m = 0; m < _nb_polygons; m++)
 163       if(m != n && _polygons[m] && nb_collision[n + _nb_polygons * m] == nb_axis)
 164         _polygons[n]->apply_collision_forces(dt, m, _polygons[m]);
 165 }