| 1 | /* | 
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| 2 | Copyright (c) 2003-2006 Gino van den Bergen / Erwin Coumans  http://continuousphysics.com/Bullet/ | 
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| 3 |  | 
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| 13 | */ | 
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| 14 |  | 
|---|
| 15 |  | 
|---|
| 16 | #ifndef SIMD_TRANSFORM_UTIL_H | 
|---|
| 17 | #define SIMD_TRANSFORM_UTIL_H | 
|---|
| 18 |  | 
|---|
| 19 | #include "btTransform.h" | 
|---|
| 20 | #define ANGULAR_MOTION_THRESHOLD btScalar(0.5)*SIMD_HALF_PI | 
|---|
| 21 |  | 
|---|
| 22 |  | 
|---|
| 23 |  | 
|---|
| 24 | #define SIMDSQRT12 btScalar(0.7071067811865475244008443621048490) | 
|---|
| 25 |  | 
|---|
| 26 | #define btRecipSqrt(x) ((btScalar)(btScalar(1.0)/btSqrt(btScalar(x))))          /* reciprocal square root */ | 
|---|
| 27 |  | 
|---|
| 28 | SIMD_FORCE_INLINE btVector3 btAabbSupport(const btVector3& halfExtents,const btVector3& supportDir) | 
|---|
| 29 | { | 
|---|
| 30 |         return btVector3(supportDir.x() < btScalar(0.0) ? -halfExtents.x() : halfExtents.x(), | 
|---|
| 31 |       supportDir.y() < btScalar(0.0) ? -halfExtents.y() : halfExtents.y(), | 
|---|
| 32 |       supportDir.z() < btScalar(0.0) ? -halfExtents.z() : halfExtents.z());  | 
|---|
| 33 | } | 
|---|
| 34 |  | 
|---|
| 35 |  | 
|---|
| 36 | SIMD_FORCE_INLINE void btPlaneSpace1 (const btVector3& n, btVector3& p, btVector3& q) | 
|---|
| 37 | { | 
|---|
| 38 |   if (btFabs(n.z()) > SIMDSQRT12) { | 
|---|
| 39 |     // choose p in y-z plane | 
|---|
| 40 |     btScalar a = n[1]*n[1] + n[2]*n[2]; | 
|---|
| 41 |     btScalar k = btRecipSqrt (a); | 
|---|
| 42 |     p.setValue(0,-n[2]*k,n[1]*k); | 
|---|
| 43 |     // set q = n x p | 
|---|
| 44 |     q.setValue(a*k,-n[0]*p[2],n[0]*p[1]); | 
|---|
| 45 |   } | 
|---|
| 46 |   else { | 
|---|
| 47 |     // choose p in x-y plane | 
|---|
| 48 |     btScalar a = n.x()*n.x() + n.y()*n.y(); | 
|---|
| 49 |     btScalar k = btRecipSqrt (a); | 
|---|
| 50 |     p.setValue(-n.y()*k,n.x()*k,0); | 
|---|
| 51 |     // set q = n x p | 
|---|
| 52 |     q.setValue(-n.z()*p.y(),n.z()*p.x(),a*k); | 
|---|
| 53 |   } | 
|---|
| 54 | } | 
|---|
| 55 |  | 
|---|
| 56 |  | 
|---|
| 57 |  | 
|---|
| 58 | /// Utils related to temporal transforms | 
|---|
| 59 | class btTransformUtil | 
|---|
| 60 | { | 
|---|
| 61 |  | 
|---|
| 62 | public: | 
|---|
| 63 |  | 
|---|
| 64 |         static void integrateTransform(const btTransform& curTrans,const btVector3& linvel,const btVector3& angvel,btScalar timeStep,btTransform& predictedTransform) | 
|---|
| 65 |         { | 
|---|
| 66 |                 predictedTransform.setOrigin(curTrans.getOrigin() + linvel * timeStep); | 
|---|
| 67 | //      #define QUATERNION_DERIVATIVE | 
|---|
| 68 |         #ifdef QUATERNION_DERIVATIVE | 
|---|
| 69 |                 btQuaternion predictedOrn = curTrans.getRotation(); | 
|---|
| 70 |                 predictedOrn += (angvel * predictedOrn) * (timeStep * btScalar(0.5)); | 
|---|
| 71 |                 predictedOrn.normalize(); | 
|---|
| 72 |         #else | 
|---|
| 73 |                 //Exponential map | 
|---|
| 74 |                 //google for "Practical Parameterization of Rotations Using the Exponential Map", F. Sebastian Grassia | 
|---|
| 75 |  | 
|---|
| 76 |                 btVector3 axis; | 
|---|
| 77 |                 btScalar        fAngle = angvel.length();  | 
|---|
| 78 |                 //limit the angular motion | 
|---|
| 79 |                 if (fAngle*timeStep > ANGULAR_MOTION_THRESHOLD) | 
|---|
| 80 |                 { | 
|---|
| 81 |                         fAngle = ANGULAR_MOTION_THRESHOLD / timeStep; | 
|---|
| 82 |                 } | 
|---|
| 83 |  | 
|---|
| 84 |                 if ( fAngle < btScalar(0.001) ) | 
|---|
| 85 |                 { | 
|---|
| 86 |                         // use Taylor's expansions of sync function | 
|---|
| 87 |                         axis   = angvel*( btScalar(0.5)*timeStep-(timeStep*timeStep*timeStep)*(btScalar(0.020833333333))*fAngle*fAngle ); | 
|---|
| 88 |                 } | 
|---|
| 89 |                 else | 
|---|
| 90 |                 { | 
|---|
| 91 |                         // sync(fAngle) = sin(c*fAngle)/t | 
|---|
| 92 |                         axis   = angvel*( btSin(btScalar(0.5)*fAngle*timeStep)/fAngle ); | 
|---|
| 93 |                 } | 
|---|
| 94 |                 btQuaternion dorn (axis.x(),axis.y(),axis.z(),btCos( fAngle*timeStep*btScalar(0.5) )); | 
|---|
| 95 |                 btQuaternion orn0 = curTrans.getRotation(); | 
|---|
| 96 |  | 
|---|
| 97 |                 btQuaternion predictedOrn = dorn * orn0; | 
|---|
| 98 |                 predictedOrn.normalize(); | 
|---|
| 99 |         #endif | 
|---|
| 100 |                 predictedTransform.setRotation(predictedOrn); | 
|---|
| 101 |         } | 
|---|
| 102 |  | 
|---|
| 103 |         static void     calculateVelocityQuaternion(const btVector3& pos0,const btVector3& pos1,const btQuaternion& orn0,const btQuaternion& orn1,btScalar timeStep,btVector3& linVel,btVector3& angVel) | 
|---|
| 104 |         { | 
|---|
| 105 |                 linVel = (pos1 - pos0) / timeStep; | 
|---|
| 106 |                 btVector3 axis; | 
|---|
| 107 |                 btScalar  angle; | 
|---|
| 108 |                 if (orn0 != orn1) | 
|---|
| 109 |                 { | 
|---|
| 110 |                         calculateDiffAxisAngleQuaternion(orn0,orn1,axis,angle); | 
|---|
| 111 |                         angVel = axis * angle / timeStep; | 
|---|
| 112 |                 } else | 
|---|
| 113 |                 { | 
|---|
| 114 |                         angVel.setValue(0,0,0); | 
|---|
| 115 |                 } | 
|---|
| 116 |         } | 
|---|
| 117 |  | 
|---|
| 118 |         static void calculateDiffAxisAngleQuaternion(const btQuaternion& orn0,const btQuaternion& orn1a,btVector3& axis,btScalar& angle) | 
|---|
| 119 |         { | 
|---|
| 120 |                 btQuaternion orn1 = orn0.farthest(orn1a); | 
|---|
| 121 |                 btQuaternion dorn = orn1 * orn0.inverse(); | 
|---|
| 122 |                 ///floating point inaccuracy can lead to w component > 1..., which breaks  | 
|---|
| 123 |                 dorn.normalize(); | 
|---|
| 124 |                 angle = dorn.getAngle(); | 
|---|
| 125 |                 axis = btVector3(dorn.x(),dorn.y(),dorn.z()); | 
|---|
| 126 |                 axis[3] = btScalar(0.); | 
|---|
| 127 |                 //check for axis length | 
|---|
| 128 |                 btScalar len = axis.length2(); | 
|---|
| 129 |                 if (len < SIMD_EPSILON*SIMD_EPSILON) | 
|---|
| 130 |                         axis = btVector3(btScalar(1.),btScalar(0.),btScalar(0.)); | 
|---|
| 131 |                 else | 
|---|
| 132 |                         axis /= btSqrt(len); | 
|---|
| 133 |         } | 
|---|
| 134 |  | 
|---|
| 135 |         static void     calculateVelocity(const btTransform& transform0,const btTransform& transform1,btScalar timeStep,btVector3& linVel,btVector3& angVel) | 
|---|
| 136 |         { | 
|---|
| 137 |                 linVel = (transform1.getOrigin() - transform0.getOrigin()) / timeStep; | 
|---|
| 138 |                 btVector3 axis; | 
|---|
| 139 |                 btScalar  angle; | 
|---|
| 140 |                 calculateDiffAxisAngle(transform0,transform1,axis,angle); | 
|---|
| 141 |                 angVel = axis * angle / timeStep; | 
|---|
| 142 |         } | 
|---|
| 143 |  | 
|---|
| 144 |         static void calculateDiffAxisAngle(const btTransform& transform0,const btTransform& transform1,btVector3& axis,btScalar& angle) | 
|---|
| 145 |         { | 
|---|
| 146 |                 btMatrix3x3 dmat = transform1.getBasis() * transform0.getBasis().inverse(); | 
|---|
| 147 |                 btQuaternion dorn; | 
|---|
| 148 |                 dmat.getRotation(dorn); | 
|---|
| 149 |  | 
|---|
| 150 |                 ///floating point inaccuracy can lead to w component > 1..., which breaks  | 
|---|
| 151 |                 dorn.normalize(); | 
|---|
| 152 |                  | 
|---|
| 153 |                 angle = dorn.getAngle(); | 
|---|
| 154 |                 axis = btVector3(dorn.x(),dorn.y(),dorn.z()); | 
|---|
| 155 |                 axis[3] = btScalar(0.); | 
|---|
| 156 |                 //check for axis length | 
|---|
| 157 |                 btScalar len = axis.length2(); | 
|---|
| 158 |                 if (len < SIMD_EPSILON*SIMD_EPSILON) | 
|---|
| 159 |                         axis = btVector3(btScalar(1.),btScalar(0.),btScalar(0.)); | 
|---|
| 160 |                 else | 
|---|
| 161 |                         axis /= btSqrt(len); | 
|---|
| 162 |         } | 
|---|
| 163 |  | 
|---|
| 164 | }; | 
|---|
| 165 |  | 
|---|
| 166 |  | 
|---|
| 167 | ///The btConvexSeparatingDistanceUtil can help speed up convex collision detection  | 
|---|
| 168 | ///by conservatively updating a cached separating distance/vector instead of re-calculating the closest distance | 
|---|
| 169 | class   btConvexSeparatingDistanceUtil | 
|---|
| 170 | { | 
|---|
| 171 |         btQuaternion    m_ornA; | 
|---|
| 172 |         btQuaternion    m_ornB; | 
|---|
| 173 |         btVector3       m_posA; | 
|---|
| 174 |         btVector3       m_posB; | 
|---|
| 175 |          | 
|---|
| 176 |         btVector3       m_separatingNormal; | 
|---|
| 177 |  | 
|---|
| 178 |         btScalar        m_boundingRadiusA; | 
|---|
| 179 |         btScalar        m_boundingRadiusB; | 
|---|
| 180 |         btScalar        m_separatingDistance; | 
|---|
| 181 |  | 
|---|
| 182 | public: | 
|---|
| 183 |  | 
|---|
| 184 |         btConvexSeparatingDistanceUtil(btScalar boundingRadiusA,btScalar        boundingRadiusB) | 
|---|
| 185 |                 :m_boundingRadiusA(boundingRadiusA), | 
|---|
| 186 |                 m_boundingRadiusB(boundingRadiusB), | 
|---|
| 187 |                 m_separatingDistance(0.f) | 
|---|
| 188 |         { | 
|---|
| 189 |         } | 
|---|
| 190 |  | 
|---|
| 191 |         btScalar        getConservativeSeparatingDistance() | 
|---|
| 192 |         { | 
|---|
| 193 |                 return m_separatingDistance; | 
|---|
| 194 |         } | 
|---|
| 195 |  | 
|---|
| 196 |         void    updateSeparatingDistance(const btTransform& transA,const btTransform& transB) | 
|---|
| 197 |         { | 
|---|
| 198 |                 const btVector3& toPosA = transA.getOrigin(); | 
|---|
| 199 |                 const btVector3& toPosB = transB.getOrigin(); | 
|---|
| 200 |                 btQuaternion toOrnA = transA.getRotation(); | 
|---|
| 201 |                 btQuaternion toOrnB = transB.getRotation(); | 
|---|
| 202 |  | 
|---|
| 203 |                 if (m_separatingDistance>0.f) | 
|---|
| 204 |                 { | 
|---|
| 205 |                          | 
|---|
| 206 |  | 
|---|
| 207 |                         btVector3 linVelA,angVelA,linVelB,angVelB; | 
|---|
| 208 |                         btTransformUtil::calculateVelocityQuaternion(m_posA,toPosA,m_ornA,toOrnA,btScalar(1.),linVelA,angVelA); | 
|---|
| 209 |                         btTransformUtil::calculateVelocityQuaternion(m_posB,toPosB,m_ornB,toOrnB,btScalar(1.),linVelB,angVelB); | 
|---|
| 210 |                         btScalar maxAngularProjectedVelocity = angVelA.length() * m_boundingRadiusA + angVelB.length() * m_boundingRadiusB; | 
|---|
| 211 |                         btVector3 relLinVel = (linVelB-linVelA); | 
|---|
| 212 |                         btScalar relLinVelocLength = (linVelB-linVelA).dot(m_separatingNormal); | 
|---|
| 213 |                         if (relLinVelocLength<0.f) | 
|---|
| 214 |                         { | 
|---|
| 215 |                                 relLinVelocLength = 0.f; | 
|---|
| 216 |                         } | 
|---|
| 217 |          | 
|---|
| 218 |                         btScalar        projectedMotion = maxAngularProjectedVelocity +relLinVelocLength; | 
|---|
| 219 |                         m_separatingDistance -= projectedMotion; | 
|---|
| 220 |                 } | 
|---|
| 221 |          | 
|---|
| 222 |                 m_posA = toPosA; | 
|---|
| 223 |                 m_posB = toPosB; | 
|---|
| 224 |                 m_ornA = toOrnA; | 
|---|
| 225 |                 m_ornB = toOrnB; | 
|---|
| 226 |         } | 
|---|
| 227 |  | 
|---|
| 228 |         void    initSeparatingDistance(const btVector3& separatingVector,btScalar separatingDistance,const btTransform& transA,const btTransform& transB) | 
|---|
| 229 |         { | 
|---|
| 230 |                 m_separatingNormal = separatingVector; | 
|---|
| 231 |                 m_separatingDistance = separatingDistance; | 
|---|
| 232 |                  | 
|---|
| 233 |                 const btVector3& toPosA = transA.getOrigin(); | 
|---|
| 234 |                 const btVector3& toPosB = transB.getOrigin(); | 
|---|
| 235 |                 btQuaternion toOrnA = transA.getRotation(); | 
|---|
| 236 |                 btQuaternion toOrnB = transB.getRotation(); | 
|---|
| 237 |                 m_posA = toPosA; | 
|---|
| 238 |                 m_posB = toPosB; | 
|---|
| 239 |                 m_ornA = toOrnA; | 
|---|
| 240 |                 m_ornB = toOrnB; | 
|---|
| 241 |         } | 
|---|
| 242 |  | 
|---|
| 243 | }; | 
|---|
| 244 |  | 
|---|
| 245 |  | 
|---|
| 246 | #endif //SIMD_TRANSFORM_UTIL_H | 
|---|
| 247 |  | 
|---|