| 1 | /* | 
|---|
| 2 | Copyright (c) 2003-2006 Gino van den Bergen / Erwin Coumans  http://continuousphysics.com/Bullet/ | 
|---|
| 3 |  | 
|---|
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|---|
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|---|
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|---|
| 7 | including commercial applications, and to alter it and redistribute it freely, | 
|---|
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|---|
| 9 |  | 
|---|
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|---|
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|---|
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|---|
| 13 | */ | 
|---|
| 14 |  | 
|---|
| 15 |  | 
|---|
| 16 |  | 
|---|
| 17 | #ifndef SIMD__QUATERNION_H_ | 
|---|
| 18 | #define SIMD__QUATERNION_H_ | 
|---|
| 19 |  | 
|---|
| 20 | #include "btVector3.h" | 
|---|
| 21 |  | 
|---|
| 22 | ///The btQuaternion implements quaternion to perform linear algebra rotations in combination with btMatrix3x3, btVector3 and btTransform. | 
|---|
| 23 | class btQuaternion : public btQuadWord { | 
|---|
| 24 | public: | 
|---|
| 25 | btQuaternion() {} | 
|---|
| 26 |  | 
|---|
| 27 | //              template <typename btScalar> | 
|---|
| 28 | //              explicit Quaternion(const btScalar *v) : Tuple4<btScalar>(v) {} | 
|---|
| 29 |  | 
|---|
| 30 | btQuaternion(const btScalar& x, const btScalar& y, const btScalar& z, const btScalar& w) | 
|---|
| 31 | : btQuadWord(x, y, z, w) | 
|---|
| 32 | {} | 
|---|
| 33 |  | 
|---|
| 34 | btQuaternion(const btVector3& axis, const btScalar& angle) | 
|---|
| 35 | { | 
|---|
| 36 | setRotation(axis, angle); | 
|---|
| 37 | } | 
|---|
| 38 |  | 
|---|
| 39 | btQuaternion(const btScalar& yaw, const btScalar& pitch, const btScalar& roll) | 
|---|
| 40 | { | 
|---|
| 41 | setEuler(yaw, pitch, roll); | 
|---|
| 42 | } | 
|---|
| 43 |  | 
|---|
| 44 | void setRotation(const btVector3& axis, const btScalar& angle) | 
|---|
| 45 | { | 
|---|
| 46 | btScalar d = axis.length(); | 
|---|
| 47 | assert(d != btScalar(0.0)); | 
|---|
| 48 | btScalar s = btSin(angle * btScalar(0.5)) / d; | 
|---|
| 49 | setValue(axis.x() * s, axis.y() * s, axis.z() * s, | 
|---|
| 50 | btCos(angle * btScalar(0.5))); | 
|---|
| 51 | } | 
|---|
| 52 |  | 
|---|
| 53 | void setEuler(const btScalar& yaw, const btScalar& pitch, const btScalar& roll) | 
|---|
| 54 | { | 
|---|
| 55 | btScalar halfYaw = btScalar(yaw) * btScalar(0.5); | 
|---|
| 56 | btScalar halfPitch = btScalar(pitch) * btScalar(0.5); | 
|---|
| 57 | btScalar halfRoll = btScalar(roll) * btScalar(0.5); | 
|---|
| 58 | btScalar cosYaw = btCos(halfYaw); | 
|---|
| 59 | btScalar sinYaw = btSin(halfYaw); | 
|---|
| 60 | btScalar cosPitch = btCos(halfPitch); | 
|---|
| 61 | btScalar sinPitch = btSin(halfPitch); | 
|---|
| 62 | btScalar cosRoll = btCos(halfRoll); | 
|---|
| 63 | btScalar sinRoll = btSin(halfRoll); | 
|---|
| 64 | setValue(cosRoll * sinPitch * cosYaw + sinRoll * cosPitch * sinYaw, | 
|---|
| 65 | cosRoll * cosPitch * sinYaw - sinRoll * sinPitch * cosYaw, | 
|---|
| 66 | sinRoll * cosPitch * cosYaw - cosRoll * sinPitch * sinYaw, | 
|---|
| 67 | cosRoll * cosPitch * cosYaw + sinRoll * sinPitch * sinYaw); | 
|---|
| 68 | } | 
|---|
| 69 |  | 
|---|
| 70 | btQuaternion& operator+=(const btQuaternion& q) | 
|---|
| 71 | { | 
|---|
| 72 | m_x += q.x(); m_y += q.y(); m_z += q.z(); m_unusedW += q.m_unusedW; | 
|---|
| 73 | return *this; | 
|---|
| 74 | } | 
|---|
| 75 |  | 
|---|
| 76 | btQuaternion& operator-=(const btQuaternion& q) | 
|---|
| 77 | { | 
|---|
| 78 | m_x -= q.x(); m_y -= q.y(); m_z -= q.z(); m_unusedW -= q.m_unusedW; | 
|---|
| 79 | return *this; | 
|---|
| 80 | } | 
|---|
| 81 |  | 
|---|
| 82 | btQuaternion& operator*=(const btScalar& s) | 
|---|
| 83 | { | 
|---|
| 84 | m_x *= s; m_y *= s; m_z *= s; m_unusedW *= s; | 
|---|
| 85 | return *this; | 
|---|
| 86 | } | 
|---|
| 87 |  | 
|---|
| 88 |  | 
|---|
| 89 | btQuaternion& operator*=(const btQuaternion& q) | 
|---|
| 90 | { | 
|---|
| 91 | setValue(m_unusedW * q.x() + m_x * q.m_unusedW + m_y * q.z() - m_z * q.y(), | 
|---|
| 92 | m_unusedW * q.y() + m_y * q.m_unusedW + m_z * q.x() - m_x * q.z(), | 
|---|
| 93 | m_unusedW * q.z() + m_z * q.m_unusedW + m_x * q.y() - m_y * q.x(), | 
|---|
| 94 | m_unusedW * q.m_unusedW - m_x * q.x() - m_y * q.y() - m_z * q.z()); | 
|---|
| 95 | return *this; | 
|---|
| 96 | } | 
|---|
| 97 |  | 
|---|
| 98 | btScalar dot(const btQuaternion& q) const | 
|---|
| 99 | { | 
|---|
| 100 | return m_x * q.x() + m_y * q.y() + m_z * q.z() + m_unusedW * q.m_unusedW; | 
|---|
| 101 | } | 
|---|
| 102 |  | 
|---|
| 103 | btScalar length2() const | 
|---|
| 104 | { | 
|---|
| 105 | return dot(*this); | 
|---|
| 106 | } | 
|---|
| 107 |  | 
|---|
| 108 | btScalar length() const | 
|---|
| 109 | { | 
|---|
| 110 | return btSqrt(length2()); | 
|---|
| 111 | } | 
|---|
| 112 |  | 
|---|
| 113 | btQuaternion& normalize() | 
|---|
| 114 | { | 
|---|
| 115 | return *this /= length(); | 
|---|
| 116 | } | 
|---|
| 117 |  | 
|---|
| 118 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion | 
|---|
| 119 | operator*(const btScalar& s) const | 
|---|
| 120 | { | 
|---|
| 121 | return btQuaternion(x() * s, y() * s, z() * s, m_unusedW * s); | 
|---|
| 122 | } | 
|---|
| 123 |  | 
|---|
| 124 |  | 
|---|
| 125 |  | 
|---|
| 126 | btQuaternion operator/(const btScalar& s) const | 
|---|
| 127 | { | 
|---|
| 128 | assert(s != btScalar(0.0)); | 
|---|
| 129 | return *this * (btScalar(1.0) / s); | 
|---|
| 130 | } | 
|---|
| 131 |  | 
|---|
| 132 |  | 
|---|
| 133 | btQuaternion& operator/=(const btScalar& s) | 
|---|
| 134 | { | 
|---|
| 135 | assert(s != btScalar(0.0)); | 
|---|
| 136 | return *this *= btScalar(1.0) / s; | 
|---|
| 137 | } | 
|---|
| 138 |  | 
|---|
| 139 |  | 
|---|
| 140 | btQuaternion normalized() const | 
|---|
| 141 | { | 
|---|
| 142 | return *this / length(); | 
|---|
| 143 | } | 
|---|
| 144 |  | 
|---|
| 145 | btScalar angle(const btQuaternion& q) const | 
|---|
| 146 | { | 
|---|
| 147 | btScalar s = btSqrt(length2() * q.length2()); | 
|---|
| 148 | assert(s != btScalar(0.0)); | 
|---|
| 149 | return btAcos(dot(q) / s); | 
|---|
| 150 | } | 
|---|
| 151 |  | 
|---|
| 152 | btScalar getAngle() const | 
|---|
| 153 | { | 
|---|
| 154 | btScalar s = btScalar(2.) * btAcos(m_unusedW); | 
|---|
| 155 | return s; | 
|---|
| 156 | } | 
|---|
| 157 |  | 
|---|
| 158 |  | 
|---|
| 159 |  | 
|---|
| 160 | btQuaternion inverse() const | 
|---|
| 161 | { | 
|---|
| 162 | return btQuaternion(-m_x, -m_y, -m_z, m_unusedW); | 
|---|
| 163 | } | 
|---|
| 164 |  | 
|---|
| 165 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion | 
|---|
| 166 | operator+(const btQuaternion& q2) const | 
|---|
| 167 | { | 
|---|
| 168 | const btQuaternion& q1 = *this; | 
|---|
| 169 | return btQuaternion(q1.x() + q2.x(), q1.y() + q2.y(), q1.z() + q2.z(), q1.m_unusedW + q2.m_unusedW); | 
|---|
| 170 | } | 
|---|
| 171 |  | 
|---|
| 172 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion | 
|---|
| 173 | operator-(const btQuaternion& q2) const | 
|---|
| 174 | { | 
|---|
| 175 | const btQuaternion& q1 = *this; | 
|---|
| 176 | return btQuaternion(q1.x() - q2.x(), q1.y() - q2.y(), q1.z() - q2.z(), q1.m_unusedW - q2.m_unusedW); | 
|---|
| 177 | } | 
|---|
| 178 |  | 
|---|
| 179 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion operator-() const | 
|---|
| 180 | { | 
|---|
| 181 | const btQuaternion& q2 = *this; | 
|---|
| 182 | return btQuaternion( - q2.x(), - q2.y(),  - q2.z(),  - q2.m_unusedW); | 
|---|
| 183 | } | 
|---|
| 184 |  | 
|---|
| 185 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion farthest( const btQuaternion& qd) const | 
|---|
| 186 | { | 
|---|
| 187 | btQuaternion diff,sum; | 
|---|
| 188 | diff = *this - qd; | 
|---|
| 189 | sum = *this + qd; | 
|---|
| 190 | if( diff.dot(diff) > sum.dot(sum) ) | 
|---|
| 191 | return qd; | 
|---|
| 192 | return (-qd); | 
|---|
| 193 | } | 
|---|
| 194 |  | 
|---|
| 195 | btQuaternion slerp(const btQuaternion& q, const btScalar& t) const | 
|---|
| 196 | { | 
|---|
| 197 | btScalar theta = angle(q); | 
|---|
| 198 | if (theta != btScalar(0.0)) | 
|---|
| 199 | { | 
|---|
| 200 | btScalar d = btScalar(1.0) / btSin(theta); | 
|---|
| 201 | btScalar s0 = btSin((btScalar(1.0) - t) * theta); | 
|---|
| 202 | btScalar s1 = btSin(t * theta); | 
|---|
| 203 | return btQuaternion((m_x * s0 + q.x() * s1) * d, | 
|---|
| 204 | (m_y * s0 + q.y() * s1) * d, | 
|---|
| 205 | (m_z * s0 + q.z() * s1) * d, | 
|---|
| 206 | (m_unusedW * s0 + q.m_unusedW * s1) * d); | 
|---|
| 207 | } | 
|---|
| 208 | else | 
|---|
| 209 | { | 
|---|
| 210 | return *this; | 
|---|
| 211 | } | 
|---|
| 212 | } | 
|---|
| 213 |  | 
|---|
| 214 | SIMD_FORCE_INLINE const btScalar& getW() const { return m_unusedW; } | 
|---|
| 215 |  | 
|---|
| 216 |  | 
|---|
| 217 | }; | 
|---|
| 218 |  | 
|---|
| 219 |  | 
|---|
| 220 |  | 
|---|
| 221 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion | 
|---|
| 222 | operator-(const btQuaternion& q) | 
|---|
| 223 | { | 
|---|
| 224 | return btQuaternion(-q.x(), -q.y(), -q.z(), -q.w()); | 
|---|
| 225 | } | 
|---|
| 226 |  | 
|---|
| 227 |  | 
|---|
| 228 |  | 
|---|
| 229 |  | 
|---|
| 230 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion | 
|---|
| 231 | operator*(const btQuaternion& q1, const btQuaternion& q2) { | 
|---|
| 232 | return btQuaternion(q1.w() * q2.x() + q1.x() * q2.w() + q1.y() * q2.z() - q1.z() * q2.y(), | 
|---|
| 233 | q1.w() * q2.y() + q1.y() * q2.w() + q1.z() * q2.x() - q1.x() * q2.z(), | 
|---|
| 234 | q1.w() * q2.z() + q1.z() * q2.w() + q1.x() * q2.y() - q1.y() * q2.x(), | 
|---|
| 235 | q1.w() * q2.w() - q1.x() * q2.x() - q1.y() * q2.y() - q1.z() * q2.z()); | 
|---|
| 236 | } | 
|---|
| 237 |  | 
|---|
| 238 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion | 
|---|
| 239 | operator*(const btQuaternion& q, const btVector3& w) | 
|---|
| 240 | { | 
|---|
| 241 | return btQuaternion( q.w() * w.x() + q.y() * w.z() - q.z() * w.y(), | 
|---|
| 242 | q.w() * w.y() + q.z() * w.x() - q.x() * w.z(), | 
|---|
| 243 | q.w() * w.z() + q.x() * w.y() - q.y() * w.x(), | 
|---|
| 244 | -q.x() * w.x() - q.y() * w.y() - q.z() * w.z()); | 
|---|
| 245 | } | 
|---|
| 246 |  | 
|---|
| 247 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion | 
|---|
| 248 | operator*(const btVector3& w, const btQuaternion& q) | 
|---|
| 249 | { | 
|---|
| 250 | return btQuaternion( w.x() * q.w() + w.y() * q.z() - w.z() * q.y(), | 
|---|
| 251 | w.y() * q.w() + w.z() * q.x() - w.x() * q.z(), | 
|---|
| 252 | w.z() * q.w() + w.x() * q.y() - w.y() * q.x(), | 
|---|
| 253 | -w.x() * q.x() - w.y() * q.y() - w.z() * q.z()); | 
|---|
| 254 | } | 
|---|
| 255 |  | 
|---|
| 256 | SIMD_FORCE_INLINE btScalar | 
|---|
| 257 | dot(const btQuaternion& q1, const btQuaternion& q2) | 
|---|
| 258 | { | 
|---|
| 259 | return q1.dot(q2); | 
|---|
| 260 | } | 
|---|
| 261 |  | 
|---|
| 262 |  | 
|---|
| 263 | SIMD_FORCE_INLINE btScalar | 
|---|
| 264 | length(const btQuaternion& q) | 
|---|
| 265 | { | 
|---|
| 266 | return q.length(); | 
|---|
| 267 | } | 
|---|
| 268 |  | 
|---|
| 269 | SIMD_FORCE_INLINE btScalar | 
|---|
| 270 | angle(const btQuaternion& q1, const btQuaternion& q2) | 
|---|
| 271 | { | 
|---|
| 272 | return q1.angle(q2); | 
|---|
| 273 | } | 
|---|
| 274 |  | 
|---|
| 275 |  | 
|---|
| 276 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion | 
|---|
| 277 | inverse(const btQuaternion& q) | 
|---|
| 278 | { | 
|---|
| 279 | return q.inverse(); | 
|---|
| 280 | } | 
|---|
| 281 |  | 
|---|
| 282 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion | 
|---|
| 283 | slerp(const btQuaternion& q1, const btQuaternion& q2, const btScalar& t) | 
|---|
| 284 | { | 
|---|
| 285 | return q1.slerp(q2, t); | 
|---|
| 286 | } | 
|---|
| 287 |  | 
|---|
| 288 | SIMD_FORCE_INLINE btVector3 | 
|---|
| 289 | quatRotate(const btQuaternion& rotation, const btVector3& v) | 
|---|
| 290 | { | 
|---|
| 291 | btQuaternion q = rotation * v; | 
|---|
| 292 | q *= rotation.inverse(); | 
|---|
| 293 | return btVector3(q.getX(),q.getY(),q.getZ()); | 
|---|
| 294 | } | 
|---|
| 295 |  | 
|---|
| 296 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion | 
|---|
| 297 | shortestArcQuat(const btVector3& v0, const btVector3& v1) // Game Programming Gems 2.10. make sure v0,v1 are normalized | 
|---|
| 298 | { | 
|---|
| 299 | btVector3 c = v0.cross(v1); | 
|---|
| 300 | btScalar  d = v0.dot(v1); | 
|---|
| 301 |  | 
|---|
| 302 | if (d < -1.0 + SIMD_EPSILON) | 
|---|
| 303 | return btQuaternion(0.0f,1.0f,0.0f,0.0f); // just pick any vector | 
|---|
| 304 |  | 
|---|
| 305 | btScalar  s = btSqrt((1.0f + d) * 2.0f); | 
|---|
| 306 | btScalar rs = 1.0f / s; | 
|---|
| 307 |  | 
|---|
| 308 | return btQuaternion(c.getX()*rs,c.getY()*rs,c.getZ()*rs,s * 0.5f); | 
|---|
| 309 | } | 
|---|
| 310 |  | 
|---|
| 311 | SIMD_FORCE_INLINE btQuaternion | 
|---|
| 312 | shortestArcQuatNormalize2(btVector3& v0,btVector3& v1) | 
|---|
| 313 | { | 
|---|
| 314 | v0.normalize(); | 
|---|
| 315 | v1.normalize(); | 
|---|
| 316 | return shortestArcQuat(v0,v1); | 
|---|
| 317 | } | 
|---|
| 318 |  | 
|---|
| 319 | #endif | 
|---|
| 320 |  | 
|---|
| 321 |  | 
|---|
| 322 |  | 
|---|
| 323 |  | 
|---|