| [1963] | 1 | /* | 
|---|
|  | 2 | Copyright (c) 2003-2006 Gino van den Bergen / Erwin Coumans  http://continuousphysics.com/Bullet/ | 
|---|
|  | 3 |  | 
|---|
|  | 4 | This software is provided 'as-is', without any express or implied warranty. | 
|---|
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|---|
|  | 6 | Permission is granted to anyone to use this software for any purpose, | 
|---|
|  | 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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|---|
|  | 12 | 3. This notice may not be removed or altered from any source distribution. | 
|---|
|  | 13 | */ | 
|---|
|  | 14 |  | 
|---|
|  | 15 |  | 
|---|
|  | 16 | #ifndef btMatrix3x3_H | 
|---|
|  | 17 | #define btMatrix3x3_H | 
|---|
|  | 18 |  | 
|---|
|  | 19 | #include "btScalar.h" | 
|---|
|  | 20 |  | 
|---|
|  | 21 | #include "btVector3.h" | 
|---|
|  | 22 | #include "btQuaternion.h" | 
|---|
|  | 23 |  | 
|---|
|  | 24 |  | 
|---|
|  | 25 |  | 
|---|
| [2430] | 26 | /**@brief The btMatrix3x3 class implements a 3x3 rotation matrix, to perform linear algebra in combination with btQuaternion, btTransform and btVector3. | 
|---|
|  | 27 | * Make sure to only include a pure orthogonal matrix without scaling. */ | 
|---|
| [1963] | 28 | class btMatrix3x3 { | 
|---|
|  | 29 | public: | 
|---|
| [2430] | 30 | /** @brief No initializaion constructor */ | 
|---|
| [1963] | 31 | btMatrix3x3 () {} | 
|---|
|  | 32 |  | 
|---|
|  | 33 | //              explicit btMatrix3x3(const btScalar *m) { setFromOpenGLSubMatrix(m); } | 
|---|
|  | 34 |  | 
|---|
| [2430] | 35 | /**@brief Constructor from Quaternion */ | 
|---|
| [1963] | 36 | explicit btMatrix3x3(const btQuaternion& q) { setRotation(q); } | 
|---|
|  | 37 | /* | 
|---|
|  | 38 | template <typename btScalar> | 
|---|
|  | 39 | Matrix3x3(const btScalar& yaw, const btScalar& pitch, const btScalar& roll) | 
|---|
|  | 40 | { | 
|---|
|  | 41 | setEulerYPR(yaw, pitch, roll); | 
|---|
|  | 42 | } | 
|---|
|  | 43 | */ | 
|---|
| [2430] | 44 | /** @brief Constructor with row major formatting */ | 
|---|
| [1963] | 45 | btMatrix3x3(const btScalar& xx, const btScalar& xy, const btScalar& xz, | 
|---|
|  | 46 | const btScalar& yx, const btScalar& yy, const btScalar& yz, | 
|---|
|  | 47 | const btScalar& zx, const btScalar& zy, const btScalar& zz) | 
|---|
|  | 48 | { | 
|---|
|  | 49 | setValue(xx, xy, xz, | 
|---|
|  | 50 | yx, yy, yz, | 
|---|
|  | 51 | zx, zy, zz); | 
|---|
|  | 52 | } | 
|---|
| [2430] | 53 | /** @brief Copy constructor */ | 
|---|
| [1963] | 54 | SIMD_FORCE_INLINE btMatrix3x3 (const btMatrix3x3& other) | 
|---|
|  | 55 | { | 
|---|
|  | 56 | m_el[0] = other.m_el[0]; | 
|---|
|  | 57 | m_el[1] = other.m_el[1]; | 
|---|
|  | 58 | m_el[2] = other.m_el[2]; | 
|---|
|  | 59 | } | 
|---|
| [2430] | 60 | /** @brief Assignment Operator */ | 
|---|
| [1963] | 61 | SIMD_FORCE_INLINE btMatrix3x3& operator=(const btMatrix3x3& other) | 
|---|
|  | 62 | { | 
|---|
|  | 63 | m_el[0] = other.m_el[0]; | 
|---|
|  | 64 | m_el[1] = other.m_el[1]; | 
|---|
|  | 65 | m_el[2] = other.m_el[2]; | 
|---|
|  | 66 | return *this; | 
|---|
|  | 67 | } | 
|---|
|  | 68 |  | 
|---|
| [2430] | 69 | /** @brief Get a column of the matrix as a vector | 
|---|
|  | 70 | *  @param i Column number 0 indexed */ | 
|---|
| [1963] | 71 | SIMD_FORCE_INLINE btVector3 getColumn(int i) const | 
|---|
|  | 72 | { | 
|---|
|  | 73 | return btVector3(m_el[0][i],m_el[1][i],m_el[2][i]); | 
|---|
|  | 74 | } | 
|---|
|  | 75 |  | 
|---|
|  | 76 |  | 
|---|
| [2430] | 77 | /** @brief Get a row of the matrix as a vector | 
|---|
|  | 78 | *  @param i Row number 0 indexed */ | 
|---|
| [1963] | 79 | SIMD_FORCE_INLINE const btVector3& getRow(int i) const | 
|---|
|  | 80 | { | 
|---|
| [2430] | 81 | btFullAssert(0 <= i && i < 3); | 
|---|
| [1963] | 82 | return m_el[i]; | 
|---|
|  | 83 | } | 
|---|
|  | 84 |  | 
|---|
| [2430] | 85 | /** @brief Get a mutable reference to a row of the matrix as a vector | 
|---|
|  | 86 | *  @param i Row number 0 indexed */ | 
|---|
| [1963] | 87 | SIMD_FORCE_INLINE btVector3&  operator[](int i) | 
|---|
|  | 88 | { | 
|---|
|  | 89 | btFullAssert(0 <= i && i < 3); | 
|---|
|  | 90 | return m_el[i]; | 
|---|
|  | 91 | } | 
|---|
|  | 92 |  | 
|---|
| [2430] | 93 | /** @brief Get a const reference to a row of the matrix as a vector | 
|---|
|  | 94 | *  @param i Row number 0 indexed */ | 
|---|
| [1963] | 95 | SIMD_FORCE_INLINE const btVector3& operator[](int i) const | 
|---|
|  | 96 | { | 
|---|
|  | 97 | btFullAssert(0 <= i && i < 3); | 
|---|
|  | 98 | return m_el[i]; | 
|---|
|  | 99 | } | 
|---|
|  | 100 |  | 
|---|
| [2430] | 101 | /** @brief Multiply by the target matrix on the right | 
|---|
|  | 102 | *  @param m Rotation matrix to be applied | 
|---|
|  | 103 | * Equivilant to this = this * m */ | 
|---|
| [1963] | 104 | btMatrix3x3& operator*=(const btMatrix3x3& m); | 
|---|
|  | 105 |  | 
|---|
| [2430] | 106 | /** @brief Set from a carray of btScalars | 
|---|
|  | 107 | *  @param m A pointer to the beginning of an array of 9 btScalars */ | 
|---|
| [1963] | 108 | void setFromOpenGLSubMatrix(const btScalar *m) | 
|---|
|  | 109 | { | 
|---|
|  | 110 | m_el[0].setValue(m[0],m[4],m[8]); | 
|---|
|  | 111 | m_el[1].setValue(m[1],m[5],m[9]); | 
|---|
|  | 112 | m_el[2].setValue(m[2],m[6],m[10]); | 
|---|
|  | 113 |  | 
|---|
|  | 114 | } | 
|---|
| [2430] | 115 | /** @brief Set the values of the matrix explicitly (row major) | 
|---|
|  | 116 | *  @param xx Top left | 
|---|
|  | 117 | *  @param xy Top Middle | 
|---|
|  | 118 | *  @param xz Top Right | 
|---|
|  | 119 | *  @param yx Middle Left | 
|---|
|  | 120 | *  @param yy Middle Middle | 
|---|
|  | 121 | *  @param yz Middle Right | 
|---|
|  | 122 | *  @param zx Bottom Left | 
|---|
|  | 123 | *  @param zy Bottom Middle | 
|---|
|  | 124 | *  @param zz Bottom Right*/ | 
|---|
| [1963] | 125 | void setValue(const btScalar& xx, const btScalar& xy, const btScalar& xz, | 
|---|
|  | 126 | const btScalar& yx, const btScalar& yy, const btScalar& yz, | 
|---|
|  | 127 | const btScalar& zx, const btScalar& zy, const btScalar& zz) | 
|---|
|  | 128 | { | 
|---|
|  | 129 | m_el[0].setValue(xx,xy,xz); | 
|---|
|  | 130 | m_el[1].setValue(yx,yy,yz); | 
|---|
|  | 131 | m_el[2].setValue(zx,zy,zz); | 
|---|
|  | 132 | } | 
|---|
| [2430] | 133 |  | 
|---|
|  | 134 | /** @brief Set the matrix from a quaternion | 
|---|
|  | 135 | *  @param q The Quaternion to match */ | 
|---|
| [1963] | 136 | void setRotation(const btQuaternion& q) | 
|---|
|  | 137 | { | 
|---|
|  | 138 | btScalar d = q.length2(); | 
|---|
|  | 139 | btFullAssert(d != btScalar(0.0)); | 
|---|
|  | 140 | btScalar s = btScalar(2.0) / d; | 
|---|
|  | 141 | btScalar xs = q.x() * s,   ys = q.y() * s,   zs = q.z() * s; | 
|---|
|  | 142 | btScalar wx = q.w() * xs,  wy = q.w() * ys,  wz = q.w() * zs; | 
|---|
|  | 143 | btScalar xx = q.x() * xs,  xy = q.x() * ys,  xz = q.x() * zs; | 
|---|
|  | 144 | btScalar yy = q.y() * ys,  yz = q.y() * zs,  zz = q.z() * zs; | 
|---|
|  | 145 | setValue(btScalar(1.0) - (yy + zz), xy - wz, xz + wy, | 
|---|
|  | 146 | xy + wz, btScalar(1.0) - (xx + zz), yz - wx, | 
|---|
|  | 147 | xz - wy, yz + wx, btScalar(1.0) - (xx + yy)); | 
|---|
|  | 148 | } | 
|---|
|  | 149 |  | 
|---|
|  | 150 |  | 
|---|
| [2430] | 151 | /** @brief Set the matrix from euler angles using YPR around YXZ respectively | 
|---|
|  | 152 | *  @param yaw Yaw about Y axis | 
|---|
|  | 153 | *  @param pitch Pitch about X axis | 
|---|
|  | 154 | *  @param roll Roll about Z axis | 
|---|
|  | 155 | */ | 
|---|
| [1963] | 156 | void setEulerYPR(const btScalar& yaw, const btScalar& pitch, const btScalar& roll) | 
|---|
|  | 157 | { | 
|---|
| [2430] | 158 | setEulerZYX(roll, pitch, yaw); | 
|---|
| [1963] | 159 | } | 
|---|
|  | 160 |  | 
|---|
| [2430] | 161 | /** @brief Set the matrix from euler angles YPR around ZYX axes | 
|---|
|  | 162 | * @param eulerX Roll about X axis | 
|---|
|  | 163 | * @param eulerY Pitch around Y axis | 
|---|
|  | 164 | * @param eulerZ Yaw aboud Z axis | 
|---|
|  | 165 | * | 
|---|
| [1963] | 166 | * These angles are used to produce a rotation matrix. The euler | 
|---|
|  | 167 | * angles are applied in ZYX order. I.e a vector is first rotated | 
|---|
|  | 168 | * about X then Y and then Z | 
|---|
|  | 169 | **/ | 
|---|
| [2430] | 170 | void setEulerZYX(btScalar eulerX,btScalar eulerY,btScalar eulerZ) { | 
|---|
|  | 171 | ///@todo proposed to reverse this since it's labeled zyx but takes arguments xyz and it will match all other parts of the code | 
|---|
| [1963] | 172 | btScalar ci ( btCos(eulerX)); | 
|---|
|  | 173 | btScalar cj ( btCos(eulerY)); | 
|---|
|  | 174 | btScalar ch ( btCos(eulerZ)); | 
|---|
|  | 175 | btScalar si ( btSin(eulerX)); | 
|---|
|  | 176 | btScalar sj ( btSin(eulerY)); | 
|---|
|  | 177 | btScalar sh ( btSin(eulerZ)); | 
|---|
|  | 178 | btScalar cc = ci * ch; | 
|---|
|  | 179 | btScalar cs = ci * sh; | 
|---|
|  | 180 | btScalar sc = si * ch; | 
|---|
|  | 181 | btScalar ss = si * sh; | 
|---|
|  | 182 |  | 
|---|
|  | 183 | setValue(cj * ch, sj * sc - cs, sj * cc + ss, | 
|---|
|  | 184 | cj * sh, sj * ss + cc, sj * cs - sc, | 
|---|
|  | 185 | -sj,      cj * si,      cj * ci); | 
|---|
|  | 186 | } | 
|---|
|  | 187 |  | 
|---|
| [2430] | 188 | /**@brief Set the matrix to the identity */ | 
|---|
| [1963] | 189 | void setIdentity() | 
|---|
|  | 190 | { | 
|---|
|  | 191 | setValue(btScalar(1.0), btScalar(0.0), btScalar(0.0), | 
|---|
|  | 192 | btScalar(0.0), btScalar(1.0), btScalar(0.0), | 
|---|
|  | 193 | btScalar(0.0), btScalar(0.0), btScalar(1.0)); | 
|---|
|  | 194 | } | 
|---|
| [2430] | 195 | /**@brief Fill the values of the matrix into a 9 element array | 
|---|
|  | 196 | * @param m The array to be filled */ | 
|---|
| [1963] | 197 | void getOpenGLSubMatrix(btScalar *m) const | 
|---|
|  | 198 | { | 
|---|
|  | 199 | m[0]  = btScalar(m_el[0].x()); | 
|---|
|  | 200 | m[1]  = btScalar(m_el[1].x()); | 
|---|
|  | 201 | m[2]  = btScalar(m_el[2].x()); | 
|---|
|  | 202 | m[3]  = btScalar(0.0); | 
|---|
|  | 203 | m[4]  = btScalar(m_el[0].y()); | 
|---|
|  | 204 | m[5]  = btScalar(m_el[1].y()); | 
|---|
|  | 205 | m[6]  = btScalar(m_el[2].y()); | 
|---|
|  | 206 | m[7]  = btScalar(0.0); | 
|---|
|  | 207 | m[8]  = btScalar(m_el[0].z()); | 
|---|
|  | 208 | m[9]  = btScalar(m_el[1].z()); | 
|---|
|  | 209 | m[10] = btScalar(m_el[2].z()); | 
|---|
|  | 210 | m[11] = btScalar(0.0); | 
|---|
|  | 211 | } | 
|---|
|  | 212 |  | 
|---|
| [2430] | 213 | /**@brief Get the matrix represented as a quaternion | 
|---|
|  | 214 | * @param q The quaternion which will be set */ | 
|---|
| [1963] | 215 | void getRotation(btQuaternion& q) const | 
|---|
|  | 216 | { | 
|---|
|  | 217 | btScalar trace = m_el[0].x() + m_el[1].y() + m_el[2].z(); | 
|---|
|  | 218 | btScalar temp[4]; | 
|---|
|  | 219 |  | 
|---|
|  | 220 | if (trace > btScalar(0.0)) | 
|---|
|  | 221 | { | 
|---|
|  | 222 | btScalar s = btSqrt(trace + btScalar(1.0)); | 
|---|
|  | 223 | temp[3]=(s * btScalar(0.5)); | 
|---|
|  | 224 | s = btScalar(0.5) / s; | 
|---|
|  | 225 |  | 
|---|
|  | 226 | temp[0]=((m_el[2].y() - m_el[1].z()) * s); | 
|---|
|  | 227 | temp[1]=((m_el[0].z() - m_el[2].x()) * s); | 
|---|
|  | 228 | temp[2]=((m_el[1].x() - m_el[0].y()) * s); | 
|---|
|  | 229 | } | 
|---|
|  | 230 | else | 
|---|
|  | 231 | { | 
|---|
|  | 232 | int i = m_el[0].x() < m_el[1].y() ? | 
|---|
|  | 233 | (m_el[1].y() < m_el[2].z() ? 2 : 1) : | 
|---|
|  | 234 | (m_el[0].x() < m_el[2].z() ? 2 : 0); | 
|---|
|  | 235 | int j = (i + 1) % 3; | 
|---|
|  | 236 | int k = (i + 2) % 3; | 
|---|
|  | 237 |  | 
|---|
|  | 238 | btScalar s = btSqrt(m_el[i][i] - m_el[j][j] - m_el[k][k] + btScalar(1.0)); | 
|---|
|  | 239 | temp[i] = s * btScalar(0.5); | 
|---|
|  | 240 | s = btScalar(0.5) / s; | 
|---|
|  | 241 |  | 
|---|
|  | 242 | temp[3] = (m_el[k][j] - m_el[j][k]) * s; | 
|---|
|  | 243 | temp[j] = (m_el[j][i] + m_el[i][j]) * s; | 
|---|
|  | 244 | temp[k] = (m_el[k][i] + m_el[i][k]) * s; | 
|---|
|  | 245 | } | 
|---|
|  | 246 | q.setValue(temp[0],temp[1],temp[2],temp[3]); | 
|---|
|  | 247 | } | 
|---|
| [2430] | 248 |  | 
|---|
|  | 249 | /**@brief Get the matrix represented as euler angles around YXZ, roundtrip with setEulerYPR | 
|---|
|  | 250 | * @param yaw Yaw around Y axis | 
|---|
|  | 251 | * @param pitch Pitch around X axis | 
|---|
|  | 252 | * @param roll around Z axis */ | 
|---|
|  | 253 | void getEulerYPR(btScalar& yaw, btScalar& pitch, btScalar& roll) const | 
|---|
| [1963] | 254 | { | 
|---|
|  | 255 |  | 
|---|
| [2430] | 256 | // first use the normal calculus | 
|---|
|  | 257 | yaw = btScalar(btAtan2(m_el[1].x(), m_el[0].x())); | 
|---|
|  | 258 | pitch = btScalar(btAsin(-m_el[2].x())); | 
|---|
|  | 259 | roll = btScalar(btAtan2(m_el[2].y(), m_el[2].z())); | 
|---|
|  | 260 |  | 
|---|
|  | 261 | // on pitch = +/-HalfPI | 
|---|
|  | 262 | if (btFabs(pitch)==SIMD_HALF_PI) | 
|---|
| [1963] | 263 | { | 
|---|
| [2430] | 264 | if (yaw>0) | 
|---|
|  | 265 | yaw-=SIMD_PI; | 
|---|
|  | 266 | else | 
|---|
|  | 267 | yaw+=SIMD_PI; | 
|---|
|  | 268 |  | 
|---|
|  | 269 | if (roll>0) | 
|---|
|  | 270 | roll-=SIMD_PI; | 
|---|
|  | 271 | else | 
|---|
|  | 272 | roll+=SIMD_PI; | 
|---|
| [1963] | 273 | } | 
|---|
| [2430] | 274 | }; | 
|---|
| [1963] | 275 |  | 
|---|
| [2430] | 276 |  | 
|---|
|  | 277 | /**@brief Get the matrix represented as euler angles around ZYX | 
|---|
|  | 278 | * @param yaw Yaw around X axis | 
|---|
|  | 279 | * @param pitch Pitch around Y axis | 
|---|
|  | 280 | * @param roll around X axis | 
|---|
|  | 281 | * @param solution_number Which solution of two possible solutions ( 1 or 2) are possible values*/ | 
|---|
|  | 282 | void getEulerZYX(btScalar& yaw, btScalar& pitch, btScalar& roll, unsigned int solution_number = 1) const | 
|---|
|  | 283 | { | 
|---|
|  | 284 | struct Euler{btScalar yaw, pitch, roll;}; | 
|---|
|  | 285 | Euler euler_out; | 
|---|
|  | 286 | Euler euler_out2; //second solution | 
|---|
|  | 287 | //get the pointer to the raw data | 
|---|
|  | 288 |  | 
|---|
|  | 289 | // Check that pitch is not at a singularity | 
|---|
|  | 290 | if (btFabs(m_el[2].x()) >= 1) | 
|---|
|  | 291 | { | 
|---|
|  | 292 | euler_out.yaw = 0; | 
|---|
|  | 293 | euler_out2.yaw = 0; | 
|---|
| [1963] | 294 |  | 
|---|
| [2430] | 295 | // From difference of angles formula | 
|---|
|  | 296 | btScalar delta = btAtan2(m_el[0].x(),m_el[0].z()); | 
|---|
|  | 297 | if (m_el[2].x() > 0)  //gimbal locked up | 
|---|
|  | 298 | { | 
|---|
|  | 299 | euler_out.pitch = SIMD_PI / btScalar(2.0); | 
|---|
|  | 300 | euler_out2.pitch = SIMD_PI / btScalar(2.0); | 
|---|
|  | 301 | euler_out.roll = euler_out.pitch + delta; | 
|---|
|  | 302 | euler_out2.roll = euler_out.pitch + delta; | 
|---|
|  | 303 | } | 
|---|
|  | 304 | else // gimbal locked down | 
|---|
|  | 305 | { | 
|---|
|  | 306 | euler_out.pitch = -SIMD_PI / btScalar(2.0); | 
|---|
|  | 307 | euler_out2.pitch = -SIMD_PI / btScalar(2.0); | 
|---|
|  | 308 | euler_out.roll = -euler_out.pitch + delta; | 
|---|
|  | 309 | euler_out2.roll = -euler_out.pitch + delta; | 
|---|
|  | 310 | } | 
|---|
|  | 311 | } | 
|---|
|  | 312 | else | 
|---|
|  | 313 | { | 
|---|
|  | 314 | euler_out.pitch = - btAsin(m_el[2].x()); | 
|---|
|  | 315 | euler_out2.pitch = SIMD_PI - euler_out.pitch; | 
|---|
|  | 316 |  | 
|---|
|  | 317 | euler_out.roll = btAtan2(m_el[2].y()/btCos(euler_out.pitch), | 
|---|
|  | 318 | m_el[2].z()/btCos(euler_out.pitch)); | 
|---|
|  | 319 | euler_out2.roll = btAtan2(m_el[2].y()/btCos(euler_out2.pitch), | 
|---|
|  | 320 | m_el[2].z()/btCos(euler_out2.pitch)); | 
|---|
|  | 321 |  | 
|---|
|  | 322 | euler_out.yaw = btAtan2(m_el[1].x()/btCos(euler_out.pitch), | 
|---|
|  | 323 | m_el[0].x()/btCos(euler_out.pitch)); | 
|---|
|  | 324 | euler_out2.yaw = btAtan2(m_el[1].x()/btCos(euler_out2.pitch), | 
|---|
|  | 325 | m_el[0].x()/btCos(euler_out2.pitch)); | 
|---|
|  | 326 | } | 
|---|
|  | 327 |  | 
|---|
|  | 328 | if (solution_number == 1) | 
|---|
|  | 329 | { | 
|---|
|  | 330 | yaw = euler_out.yaw; | 
|---|
|  | 331 | pitch = euler_out.pitch; | 
|---|
|  | 332 | roll = euler_out.roll; | 
|---|
|  | 333 | } | 
|---|
|  | 334 | else | 
|---|
|  | 335 | { | 
|---|
|  | 336 | yaw = euler_out2.yaw; | 
|---|
|  | 337 | pitch = euler_out2.pitch; | 
|---|
|  | 338 | roll = euler_out2.roll; | 
|---|
|  | 339 | } | 
|---|
|  | 340 | } | 
|---|
|  | 341 |  | 
|---|
|  | 342 | /**@brief Create a scaled copy of the matrix | 
|---|
|  | 343 | * @param s Scaling vector The elements of the vector will scale each column */ | 
|---|
| [1963] | 344 |  | 
|---|
|  | 345 | btMatrix3x3 scaled(const btVector3& s) const | 
|---|
|  | 346 | { | 
|---|
|  | 347 | return btMatrix3x3(m_el[0].x() * s.x(), m_el[0].y() * s.y(), m_el[0].z() * s.z(), | 
|---|
|  | 348 | m_el[1].x() * s.x(), m_el[1].y() * s.y(), m_el[1].z() * s.z(), | 
|---|
|  | 349 | m_el[2].x() * s.x(), m_el[2].y() * s.y(), m_el[2].z() * s.z()); | 
|---|
|  | 350 | } | 
|---|
|  | 351 |  | 
|---|
| [2430] | 352 | /**@brief Return the determinant of the matrix */ | 
|---|
| [1963] | 353 | btScalar            determinant() const; | 
|---|
| [2430] | 354 | /**@brief Return the adjoint of the matrix */ | 
|---|
| [1963] | 355 | btMatrix3x3 adjoint() const; | 
|---|
| [2430] | 356 | /**@brief Return the matrix with all values non negative */ | 
|---|
| [1963] | 357 | btMatrix3x3 absolute() const; | 
|---|
| [2430] | 358 | /**@brief Return the transpose of the matrix */ | 
|---|
| [1963] | 359 | btMatrix3x3 transpose() const; | 
|---|
| [2430] | 360 | /**@brief Return the inverse of the matrix */ | 
|---|
| [1963] | 361 | btMatrix3x3 inverse() const; | 
|---|
|  | 362 |  | 
|---|
|  | 363 | btMatrix3x3 transposeTimes(const btMatrix3x3& m) const; | 
|---|
|  | 364 | btMatrix3x3 timesTranspose(const btMatrix3x3& m) const; | 
|---|
|  | 365 |  | 
|---|
|  | 366 | SIMD_FORCE_INLINE btScalar tdotx(const btVector3& v) const | 
|---|
|  | 367 | { | 
|---|
|  | 368 | return m_el[0].x() * v.x() + m_el[1].x() * v.y() + m_el[2].x() * v.z(); | 
|---|
|  | 369 | } | 
|---|
|  | 370 | SIMD_FORCE_INLINE btScalar tdoty(const btVector3& v) const | 
|---|
|  | 371 | { | 
|---|
|  | 372 | return m_el[0].y() * v.x() + m_el[1].y() * v.y() + m_el[2].y() * v.z(); | 
|---|
|  | 373 | } | 
|---|
|  | 374 | SIMD_FORCE_INLINE btScalar tdotz(const btVector3& v) const | 
|---|
|  | 375 | { | 
|---|
|  | 376 | return m_el[0].z() * v.x() + m_el[1].z() * v.y() + m_el[2].z() * v.z(); | 
|---|
|  | 377 | } | 
|---|
|  | 378 |  | 
|---|
|  | 379 |  | 
|---|
| [2430] | 380 | /**@brief diagonalizes this matrix by the Jacobi method. | 
|---|
|  | 381 | * @param rot stores the rotation from the coordinate system in which the matrix is diagonal to the original | 
|---|
|  | 382 | * coordinate system, i.e., old_this = rot * new_this * rot^T. | 
|---|
|  | 383 | * @param threshold See iteration | 
|---|
|  | 384 | * @param iteration The iteration stops when all off-diagonal elements are less than the threshold multiplied | 
|---|
|  | 385 | * by the sum of the absolute values of the diagonal, or when maxSteps have been executed. | 
|---|
|  | 386 | * | 
|---|
|  | 387 | * Note that this matrix is assumed to be symmetric. | 
|---|
|  | 388 | */ | 
|---|
| [1963] | 389 | void diagonalize(btMatrix3x3& rot, btScalar threshold, int maxSteps) | 
|---|
|  | 390 | { | 
|---|
|  | 391 | rot.setIdentity(); | 
|---|
|  | 392 | for (int step = maxSteps; step > 0; step--) | 
|---|
|  | 393 | { | 
|---|
|  | 394 | // find off-diagonal element [p][q] with largest magnitude | 
|---|
|  | 395 | int p = 0; | 
|---|
|  | 396 | int q = 1; | 
|---|
|  | 397 | int r = 2; | 
|---|
|  | 398 | btScalar max = btFabs(m_el[0][1]); | 
|---|
|  | 399 | btScalar v = btFabs(m_el[0][2]); | 
|---|
|  | 400 | if (v > max) | 
|---|
|  | 401 | { | 
|---|
|  | 402 | q = 2; | 
|---|
|  | 403 | r = 1; | 
|---|
|  | 404 | max = v; | 
|---|
|  | 405 | } | 
|---|
|  | 406 | v = btFabs(m_el[1][2]); | 
|---|
|  | 407 | if (v > max) | 
|---|
|  | 408 | { | 
|---|
|  | 409 | p = 1; | 
|---|
|  | 410 | q = 2; | 
|---|
|  | 411 | r = 0; | 
|---|
|  | 412 | max = v; | 
|---|
|  | 413 | } | 
|---|
|  | 414 |  | 
|---|
|  | 415 | btScalar t = threshold * (btFabs(m_el[0][0]) + btFabs(m_el[1][1]) + btFabs(m_el[2][2])); | 
|---|
|  | 416 | if (max <= t) | 
|---|
|  | 417 | { | 
|---|
|  | 418 | if (max <= SIMD_EPSILON * t) | 
|---|
|  | 419 | { | 
|---|
|  | 420 | return; | 
|---|
|  | 421 | } | 
|---|
|  | 422 | step = 1; | 
|---|
|  | 423 | } | 
|---|
|  | 424 |  | 
|---|
|  | 425 | // compute Jacobi rotation J which leads to a zero for element [p][q] | 
|---|
|  | 426 | btScalar mpq = m_el[p][q]; | 
|---|
|  | 427 | btScalar theta = (m_el[q][q] - m_el[p][p]) / (2 * mpq); | 
|---|
|  | 428 | btScalar theta2 = theta * theta; | 
|---|
|  | 429 | btScalar cos; | 
|---|
|  | 430 | btScalar sin; | 
|---|
|  | 431 | if (theta2 * theta2 < btScalar(10 / SIMD_EPSILON)) | 
|---|
|  | 432 | { | 
|---|
|  | 433 | t = (theta >= 0) ? 1 / (theta + btSqrt(1 + theta2)) | 
|---|
|  | 434 | : 1 / (theta - btSqrt(1 + theta2)); | 
|---|
|  | 435 | cos = 1 / btSqrt(1 + t * t); | 
|---|
|  | 436 | sin = cos * t; | 
|---|
|  | 437 | } | 
|---|
|  | 438 | else | 
|---|
|  | 439 | { | 
|---|
|  | 440 | // approximation for large theta-value, i.e., a nearly diagonal matrix | 
|---|
|  | 441 | t = 1 / (theta * (2 + btScalar(0.5) / theta2)); | 
|---|
|  | 442 | cos = 1 - btScalar(0.5) * t * t; | 
|---|
|  | 443 | sin = cos * t; | 
|---|
|  | 444 | } | 
|---|
|  | 445 |  | 
|---|
|  | 446 | // apply rotation to matrix (this = J^T * this * J) | 
|---|
|  | 447 | m_el[p][q] = m_el[q][p] = 0; | 
|---|
|  | 448 | m_el[p][p] -= t * mpq; | 
|---|
|  | 449 | m_el[q][q] += t * mpq; | 
|---|
|  | 450 | btScalar mrp = m_el[r][p]; | 
|---|
|  | 451 | btScalar mrq = m_el[r][q]; | 
|---|
|  | 452 | m_el[r][p] = m_el[p][r] = cos * mrp - sin * mrq; | 
|---|
|  | 453 | m_el[r][q] = m_el[q][r] = cos * mrq + sin * mrp; | 
|---|
|  | 454 |  | 
|---|
|  | 455 | // apply rotation to rot (rot = rot * J) | 
|---|
|  | 456 | for (int i = 0; i < 3; i++) | 
|---|
|  | 457 | { | 
|---|
|  | 458 | btVector3& row = rot[i]; | 
|---|
|  | 459 | mrp = row[p]; | 
|---|
|  | 460 | mrq = row[q]; | 
|---|
|  | 461 | row[p] = cos * mrp - sin * mrq; | 
|---|
|  | 462 | row[q] = cos * mrq + sin * mrp; | 
|---|
|  | 463 | } | 
|---|
|  | 464 | } | 
|---|
|  | 465 | } | 
|---|
|  | 466 |  | 
|---|
|  | 467 |  | 
|---|
|  | 468 |  | 
|---|
|  | 469 | protected: | 
|---|
| [2430] | 470 | /**@brief Calculate the matrix cofactor | 
|---|
|  | 471 | * @param r1 The first row to use for calculating the cofactor | 
|---|
|  | 472 | * @param c1 The first column to use for calculating the cofactor | 
|---|
|  | 473 | * @param r1 The second row to use for calculating the cofactor | 
|---|
|  | 474 | * @param c1 The second column to use for calculating the cofactor | 
|---|
|  | 475 | * See http://en.wikipedia.org/wiki/Cofactor_(linear_algebra) for more details | 
|---|
|  | 476 | */ | 
|---|
| [1963] | 477 | btScalar cofac(int r1, int c1, int r2, int c2) const | 
|---|
|  | 478 | { | 
|---|
|  | 479 | return m_el[r1][c1] * m_el[r2][c2] - m_el[r1][c2] * m_el[r2][c1]; | 
|---|
|  | 480 | } | 
|---|
| [2430] | 481 | ///Data storage for the matrix, each vector is a row of the matrix | 
|---|
| [1963] | 482 | btVector3 m_el[3]; | 
|---|
|  | 483 | }; | 
|---|
|  | 484 |  | 
|---|
|  | 485 | SIMD_FORCE_INLINE btMatrix3x3& | 
|---|
|  | 486 | btMatrix3x3::operator*=(const btMatrix3x3& m) | 
|---|
|  | 487 | { | 
|---|
|  | 488 | setValue(m.tdotx(m_el[0]), m.tdoty(m_el[0]), m.tdotz(m_el[0]), | 
|---|
|  | 489 | m.tdotx(m_el[1]), m.tdoty(m_el[1]), m.tdotz(m_el[1]), | 
|---|
|  | 490 | m.tdotx(m_el[2]), m.tdoty(m_el[2]), m.tdotz(m_el[2])); | 
|---|
|  | 491 | return *this; | 
|---|
|  | 492 | } | 
|---|
|  | 493 |  | 
|---|
|  | 494 | SIMD_FORCE_INLINE btScalar | 
|---|
|  | 495 | btMatrix3x3::determinant() const | 
|---|
|  | 496 | { | 
|---|
|  | 497 | return triple((*this)[0], (*this)[1], (*this)[2]); | 
|---|
|  | 498 | } | 
|---|
|  | 499 |  | 
|---|
|  | 500 |  | 
|---|
|  | 501 | SIMD_FORCE_INLINE btMatrix3x3 | 
|---|
|  | 502 | btMatrix3x3::absolute() const | 
|---|
|  | 503 | { | 
|---|
|  | 504 | return btMatrix3x3( | 
|---|
|  | 505 | btFabs(m_el[0].x()), btFabs(m_el[0].y()), btFabs(m_el[0].z()), | 
|---|
|  | 506 | btFabs(m_el[1].x()), btFabs(m_el[1].y()), btFabs(m_el[1].z()), | 
|---|
|  | 507 | btFabs(m_el[2].x()), btFabs(m_el[2].y()), btFabs(m_el[2].z())); | 
|---|
|  | 508 | } | 
|---|
|  | 509 |  | 
|---|
|  | 510 | SIMD_FORCE_INLINE btMatrix3x3 | 
|---|
|  | 511 | btMatrix3x3::transpose() const | 
|---|
|  | 512 | { | 
|---|
|  | 513 | return btMatrix3x3(m_el[0].x(), m_el[1].x(), m_el[2].x(), | 
|---|
|  | 514 | m_el[0].y(), m_el[1].y(), m_el[2].y(), | 
|---|
|  | 515 | m_el[0].z(), m_el[1].z(), m_el[2].z()); | 
|---|
|  | 516 | } | 
|---|
|  | 517 |  | 
|---|
|  | 518 | SIMD_FORCE_INLINE btMatrix3x3 | 
|---|
|  | 519 | btMatrix3x3::adjoint() const | 
|---|
|  | 520 | { | 
|---|
|  | 521 | return btMatrix3x3(cofac(1, 1, 2, 2), cofac(0, 2, 2, 1), cofac(0, 1, 1, 2), | 
|---|
|  | 522 | cofac(1, 2, 2, 0), cofac(0, 0, 2, 2), cofac(0, 2, 1, 0), | 
|---|
|  | 523 | cofac(1, 0, 2, 1), cofac(0, 1, 2, 0), cofac(0, 0, 1, 1)); | 
|---|
|  | 524 | } | 
|---|
|  | 525 |  | 
|---|
|  | 526 | SIMD_FORCE_INLINE btMatrix3x3 | 
|---|
|  | 527 | btMatrix3x3::inverse() const | 
|---|
|  | 528 | { | 
|---|
|  | 529 | btVector3 co(cofac(1, 1, 2, 2), cofac(1, 2, 2, 0), cofac(1, 0, 2, 1)); | 
|---|
|  | 530 | btScalar det = (*this)[0].dot(co); | 
|---|
|  | 531 | btFullAssert(det != btScalar(0.0)); | 
|---|
|  | 532 | btScalar s = btScalar(1.0) / det; | 
|---|
|  | 533 | return btMatrix3x3(co.x() * s, cofac(0, 2, 2, 1) * s, cofac(0, 1, 1, 2) * s, | 
|---|
|  | 534 | co.y() * s, cofac(0, 0, 2, 2) * s, cofac(0, 2, 1, 0) * s, | 
|---|
|  | 535 | co.z() * s, cofac(0, 1, 2, 0) * s, cofac(0, 0, 1, 1) * s); | 
|---|
|  | 536 | } | 
|---|
|  | 537 |  | 
|---|
|  | 538 | SIMD_FORCE_INLINE btMatrix3x3 | 
|---|
|  | 539 | btMatrix3x3::transposeTimes(const btMatrix3x3& m) const | 
|---|
|  | 540 | { | 
|---|
|  | 541 | return btMatrix3x3( | 
|---|
|  | 542 | m_el[0].x() * m[0].x() + m_el[1].x() * m[1].x() + m_el[2].x() * m[2].x(), | 
|---|
|  | 543 | m_el[0].x() * m[0].y() + m_el[1].x() * m[1].y() + m_el[2].x() * m[2].y(), | 
|---|
|  | 544 | m_el[0].x() * m[0].z() + m_el[1].x() * m[1].z() + m_el[2].x() * m[2].z(), | 
|---|
|  | 545 | m_el[0].y() * m[0].x() + m_el[1].y() * m[1].x() + m_el[2].y() * m[2].x(), | 
|---|
|  | 546 | m_el[0].y() * m[0].y() + m_el[1].y() * m[1].y() + m_el[2].y() * m[2].y(), | 
|---|
|  | 547 | m_el[0].y() * m[0].z() + m_el[1].y() * m[1].z() + m_el[2].y() * m[2].z(), | 
|---|
|  | 548 | m_el[0].z() * m[0].x() + m_el[1].z() * m[1].x() + m_el[2].z() * m[2].x(), | 
|---|
|  | 549 | m_el[0].z() * m[0].y() + m_el[1].z() * m[1].y() + m_el[2].z() * m[2].y(), | 
|---|
|  | 550 | m_el[0].z() * m[0].z() + m_el[1].z() * m[1].z() + m_el[2].z() * m[2].z()); | 
|---|
|  | 551 | } | 
|---|
|  | 552 |  | 
|---|
|  | 553 | SIMD_FORCE_INLINE btMatrix3x3 | 
|---|
|  | 554 | btMatrix3x3::timesTranspose(const btMatrix3x3& m) const | 
|---|
|  | 555 | { | 
|---|
|  | 556 | return btMatrix3x3( | 
|---|
|  | 557 | m_el[0].dot(m[0]), m_el[0].dot(m[1]), m_el[0].dot(m[2]), | 
|---|
|  | 558 | m_el[1].dot(m[0]), m_el[1].dot(m[1]), m_el[1].dot(m[2]), | 
|---|
|  | 559 | m_el[2].dot(m[0]), m_el[2].dot(m[1]), m_el[2].dot(m[2])); | 
|---|
|  | 560 |  | 
|---|
|  | 561 | } | 
|---|
|  | 562 |  | 
|---|
|  | 563 | SIMD_FORCE_INLINE btVector3 | 
|---|
|  | 564 | operator*(const btMatrix3x3& m, const btVector3& v) | 
|---|
|  | 565 | { | 
|---|
|  | 566 | return btVector3(m[0].dot(v), m[1].dot(v), m[2].dot(v)); | 
|---|
|  | 567 | } | 
|---|
|  | 568 |  | 
|---|
|  | 569 |  | 
|---|
|  | 570 | SIMD_FORCE_INLINE btVector3 | 
|---|
|  | 571 | operator*(const btVector3& v, const btMatrix3x3& m) | 
|---|
|  | 572 | { | 
|---|
|  | 573 | return btVector3(m.tdotx(v), m.tdoty(v), m.tdotz(v)); | 
|---|
|  | 574 | } | 
|---|
|  | 575 |  | 
|---|
|  | 576 | SIMD_FORCE_INLINE btMatrix3x3 | 
|---|
|  | 577 | operator*(const btMatrix3x3& m1, const btMatrix3x3& m2) | 
|---|
|  | 578 | { | 
|---|
|  | 579 | return btMatrix3x3( | 
|---|
|  | 580 | m2.tdotx( m1[0]), m2.tdoty( m1[0]), m2.tdotz( m1[0]), | 
|---|
|  | 581 | m2.tdotx( m1[1]), m2.tdoty( m1[1]), m2.tdotz( m1[1]), | 
|---|
|  | 582 | m2.tdotx( m1[2]), m2.tdoty( m1[2]), m2.tdotz( m1[2])); | 
|---|
|  | 583 | } | 
|---|
|  | 584 |  | 
|---|
|  | 585 | /* | 
|---|
|  | 586 | SIMD_FORCE_INLINE btMatrix3x3 btMultTransposeLeft(const btMatrix3x3& m1, const btMatrix3x3& m2) { | 
|---|
|  | 587 | return btMatrix3x3( | 
|---|
|  | 588 | m1[0][0] * m2[0][0] + m1[1][0] * m2[1][0] + m1[2][0] * m2[2][0], | 
|---|
|  | 589 | m1[0][0] * m2[0][1] + m1[1][0] * m2[1][1] + m1[2][0] * m2[2][1], | 
|---|
|  | 590 | m1[0][0] * m2[0][2] + m1[1][0] * m2[1][2] + m1[2][0] * m2[2][2], | 
|---|
|  | 591 | m1[0][1] * m2[0][0] + m1[1][1] * m2[1][0] + m1[2][1] * m2[2][0], | 
|---|
|  | 592 | m1[0][1] * m2[0][1] + m1[1][1] * m2[1][1] + m1[2][1] * m2[2][1], | 
|---|
|  | 593 | m1[0][1] * m2[0][2] + m1[1][1] * m2[1][2] + m1[2][1] * m2[2][2], | 
|---|
|  | 594 | m1[0][2] * m2[0][0] + m1[1][2] * m2[1][0] + m1[2][2] * m2[2][0], | 
|---|
|  | 595 | m1[0][2] * m2[0][1] + m1[1][2] * m2[1][1] + m1[2][2] * m2[2][1], | 
|---|
|  | 596 | m1[0][2] * m2[0][2] + m1[1][2] * m2[1][2] + m1[2][2] * m2[2][2]); | 
|---|
|  | 597 | } | 
|---|
|  | 598 | */ | 
|---|
|  | 599 |  | 
|---|
| [2430] | 600 | /**@brief Equality operator between two matrices | 
|---|
|  | 601 | * It will test all elements are equal.  */ | 
|---|
| [1963] | 602 | SIMD_FORCE_INLINE bool operator==(const btMatrix3x3& m1, const btMatrix3x3& m2) | 
|---|
|  | 603 | { | 
|---|
|  | 604 | return ( m1[0][0] == m2[0][0] && m1[1][0] == m2[1][0] && m1[2][0] == m2[2][0] && | 
|---|
|  | 605 | m1[0][1] == m2[0][1] && m1[1][1] == m2[1][1] && m1[2][1] == m2[2][1] && | 
|---|
|  | 606 | m1[0][2] == m2[0][2] && m1[1][2] == m2[1][2] && m1[2][2] == m2[2][2] ); | 
|---|
|  | 607 | } | 
|---|
|  | 608 |  | 
|---|
|  | 609 | #endif | 
|---|