reformat MarchingCubes, some refactoring
[anneal.git] / src / edu / berkeley / qfat / voxel / MarchingCubes.java
1 package edu.berkeley.qfat.voxel;
2 import edu.berkeley.qfat.*;
3 import edu.berkeley.qfat.geom.*;
4
5 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
6 // Derived from:                                                                   //
7 // http://local.wasp.uwa.edu.au/~pbourke/geometry/polygonise/marchingsource.cpp    //
8 // (which is public domain)                                                        //
9 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
10 //
11 // Marching Cubes Example Program 
12 // by Cory Bloyd (corysama@yahoo.com)
13 //
14 // A simple, portable and complete implementation of the Marching Cubes
15 // and Marching Tetrahedrons algorithms in a single source file.
16 // There are many ways that this code could be made faster, but the 
17 // intent is for the code to be easy to understand.
18 //
19 // For a description of the algorithm go to
20 // http://astronomy.swin.edu.au/pbourke/modelling/polygonise/
21 //
22 // This code is public domain.
23 //
24 //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
25
26 public abstract class MarchingCubes {
27
28     private int iEdgeFlags;
29
30     private static class GLvector {
31         public double fX;
32         public double fY;
33         public double fZ;     
34     };
35
36     GLvector  sSourcePoint[] = new GLvector[3];
37
38     public abstract double fSample(double x, double y, double z);
39
40     //vGetNormal() finds the gradient of the scalar field at a point
41     //This gradient can be used as a very accurate vertx normal for lighting calculations
42     void vGetNormal(GLvector rfNormal, double fX, double fY, double fZ) {
43         rfNormal.fX = fSample(fX-0.01, fY, fZ) - fSample(fX+0.01, fY, fZ);
44         rfNormal.fY = fSample(fX, fY-0.01, fZ) - fSample(fX, fY+0.01, fZ);
45         rfNormal.fZ = fSample(fX, fY, fZ-0.01) - fSample(fX, fY, fZ+0.01);
46         vNormalizeVector(rfNormal, rfNormal);
47     }
48
49     void vNormalizeVector(GLvector rfVectorResult, GLvector rfVectorSource) {
50         double fOldLength;
51         double fScale;
52         
53         fOldLength = Math.sqrt( (rfVectorSource.fX * rfVectorSource.fX) +
54                                 (rfVectorSource.fY * rfVectorSource.fY) +
55                                 (rfVectorSource.fZ * rfVectorSource.fZ) );
56         
57         if(fOldLength == 0.0) {
58             rfVectorResult.fX = rfVectorSource.fX;
59             rfVectorResult.fY = rfVectorSource.fY;
60             rfVectorResult.fZ = rfVectorSource.fZ;
61         } else {
62             fScale = 1.0/fOldLength;
63             rfVectorResult.fX = rfVectorSource.fX*fScale;
64             rfVectorResult.fY = rfVectorSource.fY*fScale;
65             rfVectorResult.fZ = rfVectorSource.fZ*fScale;
66         }
67     }
68
69     // fGetOffset finds the approximate point of intersection of the surface
70     // between two points with the values fValue1 and fValue2
71     double fGetOffset(double fValue1, double fValue2, double fValueDesired) {
72         double fDelta = fValue2 - fValue1;
73         if(fDelta == 0.0) return 0.5;
74         return (fValueDesired - fValue1)/fDelta;
75     }
76
77     // vMarchingCubes iterates over the entire dataset, calling vMarchCube on each cube
78     void vMarchingCubes(Mesh mesh, double targetValue, int iDataSetSize, int fStepSize) {
79         int iX, iY, iZ;
80         for(iX = 0; iX < iDataSetSize; iX++)
81             for(iY = 0; iY < iDataSetSize; iY++)
82                 for(iZ = 0; iZ < iDataSetSize; iZ++)
83                     vMarchCube(mesh, targetValue, iX*fStepSize, iY*fStepSize, iZ*fStepSize, fStepSize);
84     }
85
86     //vMarchCube performs the Marching Cubes algorithm on a single cube
87     void vMarchCube(Mesh mesh, double targetValue, double fX, double fY, double fZ, double fScale) {
88         int iCorner, iVertex, iVertexTest, iEdge, iTriangle, iFlagIndex, iEdgeFlags;
89         double fOffset;
90         GLvector sColor;
91         double afCubeValue[] = new double[8];
92         GLvector asEdgeVertex[] = new GLvector[12];
93         GLvector asEdgeNorm[] = new GLvector[12];
94
95         //Make a local copy of the values at the cube's corners
96         for(iVertex = 0; iVertex < 8; iVertex++)
97             afCubeValue[iVertex] = fSample(fX + a2fVertexOffset[iVertex][0]*fScale,
98                                            fY + a2fVertexOffset[iVertex][1]*fScale,
99                                            fZ + a2fVertexOffset[iVertex][2]*fScale);
100         
101         //Find which vertices are inside of the surface and which are outside
102         iFlagIndex = 0;
103         for(iVertexTest = 0; iVertexTest < 8; iVertexTest++) {
104             if(afCubeValue[iVertexTest] <= targetValue) 
105                 iFlagIndex |= 1<<iVertexTest;
106         }
107         
108         //Find which edges are intersected by the surface
109         iEdgeFlags = aiCubeEdgeFlags[iFlagIndex];
110         
111         //If the cube is entirely inside or outside of the surface, then there will be no intersections
112         if(iEdgeFlags == 0) return;
113
114         //Find the point of intersection of the surface with each edge
115         //Then find the normal to the surface at those points
116         for(iEdge = 0; iEdge < 12; iEdge++) {
117             //if there is an intersection on this edge
118             if ((iEdgeFlags & (1<<iEdge))!=0) {
119                 fOffset = fGetOffset(afCubeValue[ a2iEdgeConnection[iEdge][0] ], 
120                                      afCubeValue[ a2iEdgeConnection[iEdge][1] ], targetValue);
121                 
122                 asEdgeVertex[iEdge].fX = fX + (a2fVertexOffset[ a2iEdgeConnection[iEdge][0] ][0]  +  fOffset * a2fEdgeDirection[iEdge][0]) * fScale;
123                 asEdgeVertex[iEdge].fY = fY + (a2fVertexOffset[ a2iEdgeConnection[iEdge][0] ][1]  +  fOffset * a2fEdgeDirection[iEdge][1]) * fScale;
124                 asEdgeVertex[iEdge].fZ = fZ + (a2fVertexOffset[ a2iEdgeConnection[iEdge][0] ][2]  +  fOffset * a2fEdgeDirection[iEdge][2]) * fScale;
125                 
126                 vGetNormal(asEdgeNorm[iEdge], asEdgeVertex[iEdge].fX, asEdgeVertex[iEdge].fY, asEdgeVertex[iEdge].fZ);
127             }
128         }
129
130         // Draw the triangles that were found.  There can be up to five per cube
131         for(iTriangle = 0; iTriangle < 5; iTriangle++) {
132             if(a2iTriangleConnectionTable[iFlagIndex][3*iTriangle] < 0)
133                 break;
134
135             for(iCorner = 0; iCorner < 3; iCorner++) {
136                 iVertex = a2iTriangleConnectionTable[iFlagIndex][3*iTriangle+iCorner];
137                 /*
138                 vGetColor(sColor, asEdgeVertex[iVertex], asEdgeNorm[iVertex]);
139                 glColor3f(sColor.fX, sColor.fY, sColor.fZ);
140                 glNormal3f(asEdgeNorm[iVertex].fX,   asEdgeNorm[iVertex].fY,   asEdgeNorm[iVertex].fZ);
141                 glVertex3f(asEdgeVertex[iVertex].fX, asEdgeVertex[iVertex].fY, asEdgeVertex[iVertex].fZ);
142                 */
143                 //mesh.newT(
144             }
145         }
146     }
147
148     ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
149     // Tables //////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
150
151     // These tables are used so that everything can be done in little
152     // loops that you can look at all at once rather than in pages and
153     // pages of unrolled code.
154     
155     // a2fVertexOffset lists the positions, relative to vertex0, of
156     // each of the 8 vertices of a cube
157     static final double a2fVertexOffset[][] = {
158         {0.0, 0.0, 0.0},{1.0, 0.0, 0.0},{1.0, 1.0, 0.0},{0.0, 1.0, 0.0},
159         {0.0, 0.0, 1.0},{1.0, 0.0, 1.0},{1.0, 1.0, 1.0},{0.0, 1.0, 1.0}
160     };
161     
162     //a2iEdgeConnection lists the index of the endpoint vertices for each of the 12 edges of the cube
163     static final int a2iEdgeConnection[][] = {
164         {0,1}, {1,2}, {2,3}, {3,0},
165         {4,5}, {5,6}, {6,7}, {7,4},
166         {0,4}, {1,5}, {2,6}, {3,7}
167     };
168
169     //a2fEdgeDirection lists the direction vector (vertex1-vertex0) for each edge in the cube
170     static final double a2fEdgeDirection[][] = {
171         {1.0, 0.0, 0.0},{0.0, 1.0, 0.0},{-1.0, 0.0, 0.0},{0.0, -1.0, 0.0},
172         {1.0, 0.0, 0.0},{0.0, 1.0, 0.0},{-1.0, 0.0, 0.0},{0.0, -1.0, 0.0},
173         {0.0, 0.0, 1.0},{0.0, 0.0, 1.0},{ 0.0, 0.0, 1.0},{0.0,  0.0, 1.0}
174     };
175
176     // a2iTetrahedronEdgeConnection lists the index of the endpoint
177     // vertices for each of the 6 edges of the tetrahedron
178     static final int a2iTetrahedronEdgeConnection[][] = {
179         {0,1},  {1,2},  {2,0},  {0,3},  {1,3},  {2,3}
180     };
181
182     // a2iTetrahedronEdgeConnection lists the index of verticies from a cube 
183     // that made up each of the six tetrahedrons within the cube
184     static final int a2iTetrahedronsInACube[][] = {
185         {0,5,1,6},
186         {0,1,2,6},
187         {0,2,3,6},
188         {0,3,7,6},
189         {0,7,4,6},
190         {0,4,5,6},
191     };
192
193
194     // For any edge, if one vertex is inside of the surface and the
195     //  other is outside of the surface then the edge intersects the
196     //  surface For each of the 4 vertices of the tetrahedron can be
197     //  two possible states : either inside or outside of the surface
198     //  For any tetrahedron the are 2^4=16 possible sets of vertex
199     //  states This table lists the edges intersected by the surface
200     //  for all 16 possible vertex states There are 6 edges.  For each
201     //  entry in the table, if edge #n is intersected, then bit #n is
202     //  set to 1
203
204     static int aiTetrahedronEdgeFlags[] = {
205         0x00, 0x0d, 0x13, 0x1e, 0x26, 0x2b, 0x35, 0x38,
206         0x38, 0x35, 0x2b, 0x26, 0x1e, 0x13, 0x0d, 0x00, 
207     };
208
209
210     // For each of the possible vertex states listed in
211     // aiTetrahedronEdgeFlags there is a specific triangulation of the
212     // edge intersection points.  a2iTetrahedronTriangles lists all of
213     // them in the form of 0-2 edge triples with the list terminated
214     // by the invalid value -1.
215     //
216     // I generated this table by hand
217
218     static int a2iTetrahedronTriangles[][] = {
219         {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
220         { 0,  3,  2, -1, -1, -1, -1},
221         { 0,  1,  4, -1, -1, -1, -1},
222         { 1,  4,  2,  2,  4,  3, -1},
223
224         { 1,  2,  5, -1, -1, -1, -1},
225         { 0,  3,  5,  0,  5,  1, -1},
226         { 0,  2,  5,  0,  5,  4, -1},
227         { 5,  4,  3, -1, -1, -1, -1},
228
229         { 3,  4,  5, -1, -1, -1, -1},
230         { 4,  5,  0,  5,  2,  0, -1},
231         { 1,  5,  0,  5,  3,  0, -1},
232         { 5,  2,  1, -1, -1, -1, -1},
233
234         { 3,  4,  2,  2,  4,  1, -1},
235         { 4,  1,  0, -1, -1, -1, -1},
236         { 2,  3,  0, -1, -1, -1, -1},
237         {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
238     };
239
240     // For any edge, if one vertex is inside of the surface and the
241     //  other is outside of the surface then the edge intersects the
242     //  surface For each of the 8 vertices of the cube can be two
243     //  possible states : either inside or outside of the surface For
244     //  any cube the are 2^8=256 possible sets of vertex states This
245     //  table lists the edges intersected by the surface for all 256
246     //  possible vertex states There are 12 edges.  For each entry in
247     //  the table, if edge #n is intersected, then bit #n is set to 1
248
249     int aiCubeEdgeFlags[] = {
250         0x000, 0x109, 0x203, 0x30a, 0x406, 0x50f, 0x605, 0x70c,
251         0x80c, 0x905, 0xa0f, 0xb06, 0xc0a, 0xd03, 0xe09, 0xf00, 
252         0x190, 0x099, 0x393, 0x29a, 0x596, 0x49f, 0x795, 0x69c,
253         0x99c, 0x895, 0xb9f, 0xa96, 0xd9a, 0xc93, 0xf99, 0xe90, 
254         0x230, 0x339, 0x033, 0x13a, 0x636, 0x73f, 0x435, 0x53c,
255         0xa3c, 0xb35, 0x83f, 0x936, 0xe3a, 0xf33, 0xc39, 0xd30, 
256         0x3a0, 0x2a9, 0x1a3, 0x0aa, 0x7a6, 0x6af, 0x5a5, 0x4ac,
257         0xbac, 0xaa5, 0x9af, 0x8a6, 0xfaa, 0xea3, 0xda9, 0xca0, 
258         0x460, 0x569, 0x663, 0x76a, 0x066, 0x16f, 0x265, 0x36c,
259         0xc6c, 0xd65, 0xe6f, 0xf66, 0x86a, 0x963, 0xa69, 0xb60, 
260         0x5f0, 0x4f9, 0x7f3, 0x6fa, 0x1f6, 0x0ff, 0x3f5, 0x2fc,
261         0xdfc, 0xcf5, 0xfff, 0xef6, 0x9fa, 0x8f3, 0xbf9, 0xaf0, 
262         0x650, 0x759, 0x453, 0x55a, 0x256, 0x35f, 0x055, 0x15c,
263         0xe5c, 0xf55, 0xc5f, 0xd56, 0xa5a, 0xb53, 0x859, 0x950, 
264         0x7c0, 0x6c9, 0x5c3, 0x4ca, 0x3c6, 0x2cf, 0x1c5, 0x0cc,
265         0xfcc, 0xec5, 0xdcf, 0xcc6, 0xbca, 0xac3, 0x9c9, 0x8c0, 
266         0x8c0, 0x9c9, 0xac3, 0xbca, 0xcc6, 0xdcf, 0xec5, 0xfcc,
267         0x0cc, 0x1c5, 0x2cf, 0x3c6, 0x4ca, 0x5c3, 0x6c9, 0x7c0, 
268         0x950, 0x859, 0xb53, 0xa5a, 0xd56, 0xc5f, 0xf55, 0xe5c,
269         0x15c, 0x055, 0x35f, 0x256, 0x55a, 0x453, 0x759, 0x650, 
270         0xaf0, 0xbf9, 0x8f3, 0x9fa, 0xef6, 0xfff, 0xcf5, 0xdfc,
271         0x2fc, 0x3f5, 0x0ff, 0x1f6, 0x6fa, 0x7f3, 0x4f9, 0x5f0, 
272         0xb60, 0xa69, 0x963, 0x86a, 0xf66, 0xe6f, 0xd65, 0xc6c,
273         0x36c, 0x265, 0x16f, 0x066, 0x76a, 0x663, 0x569, 0x460, 
274         0xca0, 0xda9, 0xea3, 0xfaa, 0x8a6, 0x9af, 0xaa5, 0xbac,
275         0x4ac, 0x5a5, 0x6af, 0x7a6, 0x0aa, 0x1a3, 0x2a9, 0x3a0, 
276         0xd30, 0xc39, 0xf33, 0xe3a, 0x936, 0x83f, 0xb35, 0xa3c,
277         0x53c, 0x435, 0x73f, 0x636, 0x13a, 0x033, 0x339, 0x230, 
278         0xe90, 0xf99, 0xc93, 0xd9a, 0xa96, 0xb9f, 0x895, 0x99c,
279         0x69c, 0x795, 0x49f, 0x596, 0x29a, 0x393, 0x099, 0x190, 
280         0xf00, 0xe09, 0xd03, 0xc0a, 0xb06, 0xa0f, 0x905, 0x80c,
281         0x70c, 0x605, 0x50f, 0x406, 0x30a, 0x203, 0x109, 0x000
282     };
283
284     //  For each of the possible vertex states listed in
285     //  aiCubeEdgeFlags there is a specific triangulation of the edge
286     //  intersection points.  a2iTriangleConnectionTable lists all of
287     //  them in the form of 0-5 edge triples with the list terminated
288     //  by the invalid value -1.  For example:
289     //  a2iTriangleConnectionTable[3] list the 2 triangles formed when
290     //  corner[0] and corner[1] are inside of the surface, but the
291     //  rest of the cube is not.
292     //
293     //  I found this table in an example program someone wrote long
294     //  ago.  It was probably generated by hand
295
296     int a2iTriangleConnectionTable[][] = {
297         {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
298         {0, 8, 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
299         {0, 1, 9, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
300         {1, 8, 3, 9, 8, 1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
301         {1, 2, 10, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
302         {0, 8, 3, 1, 2, 10, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
303         {9, 2, 10, 0, 2, 9, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
304         {2, 8, 3, 2, 10, 8, 10, 9, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
305         {3, 11, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
306         {0, 11, 2, 8, 11, 0, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
307         {1, 9, 0, 2, 3, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
308         {1, 11, 2, 1, 9, 11, 9, 8, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
309         {3, 10, 1, 11, 10, 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
310         {0, 10, 1, 0, 8, 10, 8, 11, 10, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
311         {3, 9, 0, 3, 11, 9, 11, 10, 9, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
312         {9, 8, 10, 10, 8, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
313         {4, 7, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
314         {4, 3, 0, 7, 3, 4, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
315         {0, 1, 9, 8, 4, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
316         {4, 1, 9, 4, 7, 1, 7, 3, 1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
317         {1, 2, 10, 8, 4, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
318         {3, 4, 7, 3, 0, 4, 1, 2, 10, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
319         {9, 2, 10, 9, 0, 2, 8, 4, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
320         {2, 10, 9, 2, 9, 7, 2, 7, 3, 7, 9, 4, -1, -1, -1, -1},
321         {8, 4, 7, 3, 11, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
322         {11, 4, 7, 11, 2, 4, 2, 0, 4, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
323         {9, 0, 1, 8, 4, 7, 2, 3, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
324         {4, 7, 11, 9, 4, 11, 9, 11, 2, 9, 2, 1, -1, -1, -1, -1},
325         {3, 10, 1, 3, 11, 10, 7, 8, 4, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
326         {1, 11, 10, 1, 4, 11, 1, 0, 4, 7, 11, 4, -1, -1, -1, -1},
327         {4, 7, 8, 9, 0, 11, 9, 11, 10, 11, 0, 3, -1, -1, -1, -1},
328         {4, 7, 11, 4, 11, 9, 9, 11, 10, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
329         {9, 5, 4, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
330         {9, 5, 4, 0, 8, 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
331         {0, 5, 4, 1, 5, 0, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
332         {8, 5, 4, 8, 3, 5, 3, 1, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
333         {1, 2, 10, 9, 5, 4, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
334         {3, 0, 8, 1, 2, 10, 4, 9, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
335         {5, 2, 10, 5, 4, 2, 4, 0, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
336         {2, 10, 5, 3, 2, 5, 3, 5, 4, 3, 4, 8, -1, -1, -1, -1},
337         {9, 5, 4, 2, 3, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
338         {0, 11, 2, 0, 8, 11, 4, 9, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
339         {0, 5, 4, 0, 1, 5, 2, 3, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
340         {2, 1, 5, 2, 5, 8, 2, 8, 11, 4, 8, 5, -1, -1, -1, -1},
341         {10, 3, 11, 10, 1, 3, 9, 5, 4, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
342         {4, 9, 5, 0, 8, 1, 8, 10, 1, 8, 11, 10, -1, -1, -1, -1},
343         {5, 4, 0, 5, 0, 11, 5, 11, 10, 11, 0, 3, -1, -1, -1, -1},
344         {5, 4, 8, 5, 8, 10, 10, 8, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
345         {9, 7, 8, 5, 7, 9, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
346         {9, 3, 0, 9, 5, 3, 5, 7, 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
347         {0, 7, 8, 0, 1, 7, 1, 5, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
348         {1, 5, 3, 3, 5, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
349         {9, 7, 8, 9, 5, 7, 10, 1, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
350         {10, 1, 2, 9, 5, 0, 5, 3, 0, 5, 7, 3, -1, -1, -1, -1},
351         {8, 0, 2, 8, 2, 5, 8, 5, 7, 10, 5, 2, -1, -1, -1, -1},
352         {2, 10, 5, 2, 5, 3, 3, 5, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
353         {7, 9, 5, 7, 8, 9, 3, 11, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
354         {9, 5, 7, 9, 7, 2, 9, 2, 0, 2, 7, 11, -1, -1, -1, -1},
355         {2, 3, 11, 0, 1, 8, 1, 7, 8, 1, 5, 7, -1, -1, -1, -1},
356         {11, 2, 1, 11, 1, 7, 7, 1, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
357         {9, 5, 8, 8, 5, 7, 10, 1, 3, 10, 3, 11, -1, -1, -1, -1},
358         {5, 7, 0, 5, 0, 9, 7, 11, 0, 1, 0, 10, 11, 10, 0, -1},
359         {11, 10, 0, 11, 0, 3, 10, 5, 0, 8, 0, 7, 5, 7, 0, -1},
360         {11, 10, 5, 7, 11, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
361         {10, 6, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
362         {0, 8, 3, 5, 10, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
363         {9, 0, 1, 5, 10, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
364         {1, 8, 3, 1, 9, 8, 5, 10, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
365         {1, 6, 5, 2, 6, 1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
366         {1, 6, 5, 1, 2, 6, 3, 0, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
367         {9, 6, 5, 9, 0, 6, 0, 2, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
368         {5, 9, 8, 5, 8, 2, 5, 2, 6, 3, 2, 8, -1, -1, -1, -1},
369         {2, 3, 11, 10, 6, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
370         {11, 0, 8, 11, 2, 0, 10, 6, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
371         {0, 1, 9, 2, 3, 11, 5, 10, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
372         {5, 10, 6, 1, 9, 2, 9, 11, 2, 9, 8, 11, -1, -1, -1, -1},
373         {6, 3, 11, 6, 5, 3, 5, 1, 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
374         {0, 8, 11, 0, 11, 5, 0, 5, 1, 5, 11, 6, -1, -1, -1, -1},
375         {3, 11, 6, 0, 3, 6, 0, 6, 5, 0, 5, 9, -1, -1, -1, -1},
376         {6, 5, 9, 6, 9, 11, 11, 9, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
377         {5, 10, 6, 4, 7, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
378         {4, 3, 0, 4, 7, 3, 6, 5, 10, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
379         {1, 9, 0, 5, 10, 6, 8, 4, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
380         {10, 6, 5, 1, 9, 7, 1, 7, 3, 7, 9, 4, -1, -1, -1, -1},
381         {6, 1, 2, 6, 5, 1, 4, 7, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
382         {1, 2, 5, 5, 2, 6, 3, 0, 4, 3, 4, 7, -1, -1, -1, -1},
383         {8, 4, 7, 9, 0, 5, 0, 6, 5, 0, 2, 6, -1, -1, -1, -1},
384         {7, 3, 9, 7, 9, 4, 3, 2, 9, 5, 9, 6, 2, 6, 9, -1},
385         {3, 11, 2, 7, 8, 4, 10, 6, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
386         {5, 10, 6, 4, 7, 2, 4, 2, 0, 2, 7, 11, -1, -1, -1, -1},
387         {0, 1, 9, 4, 7, 8, 2, 3, 11, 5, 10, 6, -1, -1, -1, -1},
388         {9, 2, 1, 9, 11, 2, 9, 4, 11, 7, 11, 4, 5, 10, 6, -1},
389         {8, 4, 7, 3, 11, 5, 3, 5, 1, 5, 11, 6, -1, -1, -1, -1},
390         {5, 1, 11, 5, 11, 6, 1, 0, 11, 7, 11, 4, 0, 4, 11, -1},
391         {0, 5, 9, 0, 6, 5, 0, 3, 6, 11, 6, 3, 8, 4, 7, -1},
392         {6, 5, 9, 6, 9, 11, 4, 7, 9, 7, 11, 9, -1, -1, -1, -1},
393         {10, 4, 9, 6, 4, 10, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
394         {4, 10, 6, 4, 9, 10, 0, 8, 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
395         {10, 0, 1, 10, 6, 0, 6, 4, 0, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
396         {8, 3, 1, 8, 1, 6, 8, 6, 4, 6, 1, 10, -1, -1, -1, -1},
397         {1, 4, 9, 1, 2, 4, 2, 6, 4, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
398         {3, 0, 8, 1, 2, 9, 2, 4, 9, 2, 6, 4, -1, -1, -1, -1},
399         {0, 2, 4, 4, 2, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
400         {8, 3, 2, 8, 2, 4, 4, 2, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
401         {10, 4, 9, 10, 6, 4, 11, 2, 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
402         {0, 8, 2, 2, 8, 11, 4, 9, 10, 4, 10, 6, -1, -1, -1, -1},
403         {3, 11, 2, 0, 1, 6, 0, 6, 4, 6, 1, 10, -1, -1, -1, -1},
404         {6, 4, 1, 6, 1, 10, 4, 8, 1, 2, 1, 11, 8, 11, 1, -1},
405         {9, 6, 4, 9, 3, 6, 9, 1, 3, 11, 6, 3, -1, -1, -1, -1},
406         {8, 11, 1, 8, 1, 0, 11, 6, 1, 9, 1, 4, 6, 4, 1, -1},
407         {3, 11, 6, 3, 6, 0, 0, 6, 4, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
408         {6, 4, 8, 11, 6, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
409         {7, 10, 6, 7, 8, 10, 8, 9, 10, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
410         {0, 7, 3, 0, 10, 7, 0, 9, 10, 6, 7, 10, -1, -1, -1, -1},
411         {10, 6, 7, 1, 10, 7, 1, 7, 8, 1, 8, 0, -1, -1, -1, -1},
412         {10, 6, 7, 10, 7, 1, 1, 7, 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
413         {1, 2, 6, 1, 6, 8, 1, 8, 9, 8, 6, 7, -1, -1, -1, -1},
414         {2, 6, 9, 2, 9, 1, 6, 7, 9, 0, 9, 3, 7, 3, 9, -1},
415         {7, 8, 0, 7, 0, 6, 6, 0, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
416         {7, 3, 2, 6, 7, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
417         {2, 3, 11, 10, 6, 8, 10, 8, 9, 8, 6, 7, -1, -1, -1, -1},
418         {2, 0, 7, 2, 7, 11, 0, 9, 7, 6, 7, 10, 9, 10, 7, -1},
419         {1, 8, 0, 1, 7, 8, 1, 10, 7, 6, 7, 10, 2, 3, 11, -1},
420         {11, 2, 1, 11, 1, 7, 10, 6, 1, 6, 7, 1, -1, -1, -1, -1},
421         {8, 9, 6, 8, 6, 7, 9, 1, 6, 11, 6, 3, 1, 3, 6, -1},
422         {0, 9, 1, 11, 6, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
423         {7, 8, 0, 7, 0, 6, 3, 11, 0, 11, 6, 0, -1, -1, -1, -1},
424         {7, 11, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
425         {7, 6, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
426         {3, 0, 8, 11, 7, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
427         {0, 1, 9, 11, 7, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
428         {8, 1, 9, 8, 3, 1, 11, 7, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
429         {10, 1, 2, 6, 11, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
430         {1, 2, 10, 3, 0, 8, 6, 11, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
431         {2, 9, 0, 2, 10, 9, 6, 11, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
432         {6, 11, 7, 2, 10, 3, 10, 8, 3, 10, 9, 8, -1, -1, -1, -1},
433         {7, 2, 3, 6, 2, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
434         {7, 0, 8, 7, 6, 0, 6, 2, 0, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
435         {2, 7, 6, 2, 3, 7, 0, 1, 9, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
436         {1, 6, 2, 1, 8, 6, 1, 9, 8, 8, 7, 6, -1, -1, -1, -1},
437         {10, 7, 6, 10, 1, 7, 1, 3, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
438         {10, 7, 6, 1, 7, 10, 1, 8, 7, 1, 0, 8, -1, -1, -1, -1},
439         {0, 3, 7, 0, 7, 10, 0, 10, 9, 6, 10, 7, -1, -1, -1, -1},
440         {7, 6, 10, 7, 10, 8, 8, 10, 9, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
441         {6, 8, 4, 11, 8, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
442         {3, 6, 11, 3, 0, 6, 0, 4, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
443         {8, 6, 11, 8, 4, 6, 9, 0, 1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
444         {9, 4, 6, 9, 6, 3, 9, 3, 1, 11, 3, 6, -1, -1, -1, -1},
445         {6, 8, 4, 6, 11, 8, 2, 10, 1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
446         {1, 2, 10, 3, 0, 11, 0, 6, 11, 0, 4, 6, -1, -1, -1, -1},
447         {4, 11, 8, 4, 6, 11, 0, 2, 9, 2, 10, 9, -1, -1, -1, -1},
448         {10, 9, 3, 10, 3, 2, 9, 4, 3, 11, 3, 6, 4, 6, 3, -1},
449         {8, 2, 3, 8, 4, 2, 4, 6, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
450         {0, 4, 2, 4, 6, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
451         {1, 9, 0, 2, 3, 4, 2, 4, 6, 4, 3, 8, -1, -1, -1, -1},
452         {1, 9, 4, 1, 4, 2, 2, 4, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
453         {8, 1, 3, 8, 6, 1, 8, 4, 6, 6, 10, 1, -1, -1, -1, -1},
454         {10, 1, 0, 10, 0, 6, 6, 0, 4, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
455         {4, 6, 3, 4, 3, 8, 6, 10, 3, 0, 3, 9, 10, 9, 3, -1},
456         {10, 9, 4, 6, 10, 4, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
457         {4, 9, 5, 7, 6, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
458         {0, 8, 3, 4, 9, 5, 11, 7, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
459         {5, 0, 1, 5, 4, 0, 7, 6, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
460         {11, 7, 6, 8, 3, 4, 3, 5, 4, 3, 1, 5, -1, -1, -1, -1},
461         {9, 5, 4, 10, 1, 2, 7, 6, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
462         {6, 11, 7, 1, 2, 10, 0, 8, 3, 4, 9, 5, -1, -1, -1, -1},
463         {7, 6, 11, 5, 4, 10, 4, 2, 10, 4, 0, 2, -1, -1, -1, -1},
464         {3, 4, 8, 3, 5, 4, 3, 2, 5, 10, 5, 2, 11, 7, 6, -1},
465         {7, 2, 3, 7, 6, 2, 5, 4, 9, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
466         {9, 5, 4, 0, 8, 6, 0, 6, 2, 6, 8, 7, -1, -1, -1, -1},
467         {3, 6, 2, 3, 7, 6, 1, 5, 0, 5, 4, 0, -1, -1, -1, -1},
468         {6, 2, 8, 6, 8, 7, 2, 1, 8, 4, 8, 5, 1, 5, 8, -1},
469         {9, 5, 4, 10, 1, 6, 1, 7, 6, 1, 3, 7, -1, -1, -1, -1},
470         {1, 6, 10, 1, 7, 6, 1, 0, 7, 8, 7, 0, 9, 5, 4, -1},
471         {4, 0, 10, 4, 10, 5, 0, 3, 10, 6, 10, 7, 3, 7, 10, -1},
472         {7, 6, 10, 7, 10, 8, 5, 4, 10, 4, 8, 10, -1, -1, -1, -1},
473         {6, 9, 5, 6, 11, 9, 11, 8, 9, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
474         {3, 6, 11, 0, 6, 3, 0, 5, 6, 0, 9, 5, -1, -1, -1, -1},
475         {0, 11, 8, 0, 5, 11, 0, 1, 5, 5, 6, 11, -1, -1, -1, -1},
476         {6, 11, 3, 6, 3, 5, 5, 3, 1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
477         {1, 2, 10, 9, 5, 11, 9, 11, 8, 11, 5, 6, -1, -1, -1, -1},
478         {0, 11, 3, 0, 6, 11, 0, 9, 6, 5, 6, 9, 1, 2, 10, -1},
479         {11, 8, 5, 11, 5, 6, 8, 0, 5, 10, 5, 2, 0, 2, 5, -1},
480         {6, 11, 3, 6, 3, 5, 2, 10, 3, 10, 5, 3, -1, -1, -1, -1},
481         {5, 8, 9, 5, 2, 8, 5, 6, 2, 3, 8, 2, -1, -1, -1, -1},
482         {9, 5, 6, 9, 6, 0, 0, 6, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
483         {1, 5, 8, 1, 8, 0, 5, 6, 8, 3, 8, 2, 6, 2, 8, -1},
484         {1, 5, 6, 2, 1, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
485         {1, 3, 6, 1, 6, 10, 3, 8, 6, 5, 6, 9, 8, 9, 6, -1},
486         {10, 1, 0, 10, 0, 6, 9, 5, 0, 5, 6, 0, -1, -1, -1, -1},
487         {0, 3, 8, 5, 6, 10, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
488         {10, 5, 6, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
489         {11, 5, 10, 7, 5, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
490         {11, 5, 10, 11, 7, 5, 8, 3, 0, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
491         {5, 11, 7, 5, 10, 11, 1, 9, 0, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
492         {10, 7, 5, 10, 11, 7, 9, 8, 1, 8, 3, 1, -1, -1, -1, -1},
493         {11, 1, 2, 11, 7, 1, 7, 5, 1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
494         {0, 8, 3, 1, 2, 7, 1, 7, 5, 7, 2, 11, -1, -1, -1, -1},
495         {9, 7, 5, 9, 2, 7, 9, 0, 2, 2, 11, 7, -1, -1, -1, -1},
496         {7, 5, 2, 7, 2, 11, 5, 9, 2, 3, 2, 8, 9, 8, 2, -1},
497         {2, 5, 10, 2, 3, 5, 3, 7, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
498         {8, 2, 0, 8, 5, 2, 8, 7, 5, 10, 2, 5, -1, -1, -1, -1},
499         {9, 0, 1, 5, 10, 3, 5, 3, 7, 3, 10, 2, -1, -1, -1, -1},
500         {9, 8, 2, 9, 2, 1, 8, 7, 2, 10, 2, 5, 7, 5, 2, -1},
501         {1, 3, 5, 3, 7, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
502         {0, 8, 7, 0, 7, 1, 1, 7, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
503         {9, 0, 3, 9, 3, 5, 5, 3, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
504         {9, 8, 7, 5, 9, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
505         {5, 8, 4, 5, 10, 8, 10, 11, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
506         {5, 0, 4, 5, 11, 0, 5, 10, 11, 11, 3, 0, -1, -1, -1, -1},
507         {0, 1, 9, 8, 4, 10, 8, 10, 11, 10, 4, 5, -1, -1, -1, -1},
508         {10, 11, 4, 10, 4, 5, 11, 3, 4, 9, 4, 1, 3, 1, 4, -1},
509         {2, 5, 1, 2, 8, 5, 2, 11, 8, 4, 5, 8, -1, -1, -1, -1},
510         {0, 4, 11, 0, 11, 3, 4, 5, 11, 2, 11, 1, 5, 1, 11, -1},
511         {0, 2, 5, 0, 5, 9, 2, 11, 5, 4, 5, 8, 11, 8, 5, -1},
512         {9, 4, 5, 2, 11, 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
513         {2, 5, 10, 3, 5, 2, 3, 4, 5, 3, 8, 4, -1, -1, -1, -1},
514         {5, 10, 2, 5, 2, 4, 4, 2, 0, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
515         {3, 10, 2, 3, 5, 10, 3, 8, 5, 4, 5, 8, 0, 1, 9, -1},
516         {5, 10, 2, 5, 2, 4, 1, 9, 2, 9, 4, 2, -1, -1, -1, -1},
517         {8, 4, 5, 8, 5, 3, 3, 5, 1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
518         {0, 4, 5, 1, 0, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
519         {8, 4, 5, 8, 5, 3, 9, 0, 5, 0, 3, 5, -1, -1, -1, -1},
520         {9, 4, 5, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
521         {4, 11, 7, 4, 9, 11, 9, 10, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
522         {0, 8, 3, 4, 9, 7, 9, 11, 7, 9, 10, 11, -1, -1, -1, -1},
523         {1, 10, 11, 1, 11, 4, 1, 4, 0, 7, 4, 11, -1, -1, -1, -1},
524         {3, 1, 4, 3, 4, 8, 1, 10, 4, 7, 4, 11, 10, 11, 4, -1},
525         {4, 11, 7, 9, 11, 4, 9, 2, 11, 9, 1, 2, -1, -1, -1, -1},
526         {9, 7, 4, 9, 11, 7, 9, 1, 11, 2, 11, 1, 0, 8, 3, -1},
527         {11, 7, 4, 11, 4, 2, 2, 4, 0, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
528         {11, 7, 4, 11, 4, 2, 8, 3, 4, 3, 2, 4, -1, -1, -1, -1},
529         {2, 9, 10, 2, 7, 9, 2, 3, 7, 7, 4, 9, -1, -1, -1, -1},
530         {9, 10, 7, 9, 7, 4, 10, 2, 7, 8, 7, 0, 2, 0, 7, -1},
531         {3, 7, 10, 3, 10, 2, 7, 4, 10, 1, 10, 0, 4, 0, 10, -1},
532         {1, 10, 2, 8, 7, 4, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
533         {4, 9, 1, 4, 1, 7, 7, 1, 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
534         {4, 9, 1, 4, 1, 7, 0, 8, 1, 8, 7, 1, -1, -1, -1, -1},
535         {4, 0, 3, 7, 4, 3, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
536         {4, 8, 7, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
537         {9, 10, 8, 10, 11, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
538         {3, 0, 9, 3, 9, 11, 11, 9, 10, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
539         {0, 1, 10, 0, 10, 8, 8, 10, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
540         {3, 1, 10, 11, 3, 10, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
541         {1, 2, 11, 1, 11, 9, 9, 11, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
542         {3, 0, 9, 3, 9, 11, 1, 2, 9, 2, 11, 9, -1, -1, -1, -1},
543         {0, 2, 11, 8, 0, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
544         {3, 2, 11, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
545         {2, 3, 8, 2, 8, 10, 10, 8, 9, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
546         {9, 10, 2, 0, 9, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
547         {2, 3, 8, 2, 8, 10, 0, 1, 8, 1, 10, 8, -1, -1, -1, -1},
548         {1, 10, 2, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
549         {1, 3, 8, 9, 1, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
550         {0, 9, 1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
551         {0, 3, 8, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1},
552         {-1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1, -1}
553     };
554
555 }