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Cyd 2b8ca921cb Initial full mirror of c:\VWE (source + assets + toolchain + outputs) via Git LFS
Complete disaster-recovery snapshot: engine/game source, game data assets,
VC6 toolchain + DX SDKs, build outputs, deployed game, and _UNUSED archive.
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2026-06-24 21:28:16 -05:00

1540 lines
35 KiB
C++

//===========================================================================//
// File: rotation.cc //
// Project: MUNGA Brick: Math Library //
// Contents: Implementation details for rotation classes //
//---------------------------------------------------------------------------//
// Date Who Modification //
// -------- --- ---------------------------------------------------------- //
// 11/19/94 JMA Initial coding. //
// 2/23/98 BS Added Euler Combine and LERP to UnitQuaternion //
//---------------------------------------------------------------------------//
// Copyright (C) 1994-1995, Virtual World Entertainment, Inc. //
// All Rights reserved worldwide //
// This unpublished sourcecode is PROPRIETARY and CONFIDENTIAL //
//===========================================================================//
#include "StuffHeaders.hpp"
#if 0
#define SLERP_LOGIC(string) LOGIC("Slerp::" string)
#else
#define SLERP_LOGIC(string)
#endif
//~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ EulerAngles ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
const EulerAngles
EulerAngles::Identity(0.0f,0.0f,0.0f);
bool UseFastLerp = true;
bool UseFastNormalize = true;
static bool __stdcall Check_UseFastLerp() {return UseFastLerp == true;}
static bool __stdcall Check_UseFastNormalize() {return UseFastNormalize == true;}
static void __stdcall Activate_UseFastLerp() {UseFastLerp = !UseFastLerp;}
static void __stdcall Activate_UseFastNormalize() {UseFastNormalize = !UseFastNormalize;}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
EulerAngles&
EulerAngles::operator=(const YawPitchRoll &angles)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&angles);
LinearMatrix4D m;
m.BuildRotation(angles);
*this = m;
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
EulerAngles&
EulerAngles::operator=(const UnitQuaternion &quaternion)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&quaternion);
LinearMatrix4D m;
m.BuildRotation(quaternion);
return *this = m;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
EulerAngles&
EulerAngles::operator=(const LinearMatrix4D &matrix)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&matrix);
Verify(
Vector3D::Forward.z == 1.0f && Vector3D::Right.x == -1.0f && Vector3D::Up.y == 1.0f
|| Vector3D::Forward.z == -1.0f && Vector3D::Right.x == 1.0f && Vector3D::Up.y == 1.0f
);
SinCosPair
p,y,r;
//
//-------------------------------------------------
// First deal with the singularity of 90 degree yaw
//-------------------------------------------------
//
y.sine = -matrix(0,2);
if (Close_Enough(y.sine,1.0f,0.0001f))
{
p.sine = matrix(1,0);
p.cosine = matrix(2,0);
pitch = p;
yaw = Pi_Over_2;
roll = 0.0f;
return *this;
}
//
//-----------------------------
// Now deal with -90 degree yaw
//-----------------------------
//
else if (Close_Enough(y.sine,-1.0f,0.0001f))
{
p.sine = -matrix(1,0);
p.cosine = -matrix(2,0);
pitch = p;
yaw = -Pi_Over_2;
roll = 0.0f;
return *this;
}
//
//-------------------------------------------------------------------------
// Otherwise, assume that pitch must be constrained between +/- 90 degrees.
// This is particularly complex in this case, because pitch is the primary
// axis. So, we will set the yaw cosine to the appropriate sign that
// results in the cosine of pitch being positive.
//-------------------------------------------------------------------------
//
else
{
y.cosine = Sqrt(1.0f - y.sine*y.sine);
Scalar one_y_cosine = 1.0f/ y.cosine;
p.cosine = matrix(2,2) * one_y_cosine;
if (p.cosine < 0.0f)
{
p.cosine = -p.cosine;
y.cosine = -y.cosine;
one_y_cosine = -one_y_cosine;
}
p.sine = matrix(1,2) * one_y_cosine;
r.sine = matrix(0,1) * one_y_cosine;
r.cosine = matrix(0,0) * one_y_cosine;
#if defined(_ARMOR)
Scalar temp = p.sine*y.sine*r.cosine - p.cosine*r.sine;
Verify(Close_Enough(temp, matrix(1,0), 5e-3f));
#endif
}
pitch = p;
yaw = y;
roll = r;
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
bool
Stuff::Small_Enough(
const EulerAngles& angles,
Scalar e
)
{
Check_Object(&angles);
return
Small_Enough(angles.pitch,e)
&& Small_Enough(angles.yaw,e)
&& Small_Enough(angles.roll,e);
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
bool
Stuff::Close_Enough(
const EulerAngles& a1,
const EulerAngles& a2,
Scalar e
)
{
Check_Object(&a1);
Check_Object(&a2);
return
Close_Enough(a1.pitch,a2.pitch,e)
&& Close_Enough(a1.yaw,a2.yaw,e)
&& Close_Enough(a1.roll,a2.roll,e);
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
EulerAngles&
EulerAngles::Lerp(
const EulerAngles &a1,
const EulerAngles &a2,
Scalar t
)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&a1);
Check_Object(&a2);
pitch = Stuff::Lerp(a1.pitch,a2.pitch,t);
yaw = Stuff::Lerp(a1.yaw,a2.yaw,t);
roll = Stuff::Lerp(a1.roll,a2.roll,t);
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
EulerAngles&
EulerAngles::Normalize()
{
Check_Pointer(this);
pitch.Normalize();
yaw.Normalize();
roll.Normalize();
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
#if !defined(Spew)
void
Spew(
const char* group,
const EulerAngles &angle
)
{
Check_Object(&angle);
SPEW((group, "<+"));
Spew(group, angle.pitch);
SPEW((group, ",+"));
Spew(group, angle.yaw);
SPEW((group, ",+"));
Spew(group, angle.roll);
SPEW((group, ">+"));
}
#endif
//~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ YawPitchRoll ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
const YawPitchRoll
YawPitchRoll::Identity(0.0f, 0.0f, 0.0f);
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
YawPitchRoll&
YawPitchRoll::operator=(const EulerAngles &angles)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&angles);
LinearMatrix4D m;
m.BuildRotation(angles);
*this = m;
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
YawPitchRoll&
YawPitchRoll::operator=(const UnitQuaternion &quaternion)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&quaternion);
LinearMatrix4D m;
m.BuildRotation(quaternion);
return *this = m;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
YawPitchRoll&
YawPitchRoll::operator=(const LinearMatrix4D &matrix)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&matrix);
Verify(
Vector3D::Forward.z == 1.0f && Vector3D::Right.x == -1.0f && Vector3D::Up.y == 1.0f
|| Vector3D::Forward.z == -1.0f && Vector3D::Right.x == 1.0f && Vector3D::Up.y == 1.0f
);
SinCosPair
p,y,r;
//
//---------------------------------------------------
// First deal with the singularity of 90 degree pitch
//---------------------------------------------------
//
p.sine = -matrix(2,1);
if (Close_Enough(p.sine,1.0f,0.0001f))
{
y.sine = matrix(1,0);
y.cosine = matrix(0,0);
yaw = y;
pitch = Pi_Over_2;
roll = 0.0f;
return *this;
}
//
//-------------------------------
// Now deal with -90 degree pitch
//-------------------------------
//
else if (Close_Enough(p.sine,-1.0f,0.0001f))
{
y.sine = matrix(0,2);
y.cosine = matrix(0,0);
yaw = y;
pitch = -Pi_Over_2;
roll = 0.0f;
return *this;
}
//
//------------------------------------------------------------------------
// Otherwise, assume that pitch must be constrained between +/- 90 degrees
//------------------------------------------------------------------------
//
else {
p.cosine = Sqrt(1.0f - p.sine*p.sine);
y.sine = matrix(2,0) / p.cosine;
y.cosine = matrix(2,2) / p.cosine;
r.sine = matrix(0,1) / p.cosine;
r.cosine = matrix(1,1) / p.cosine;
Verify(
Close_Enough(
y.cosine*r.cosine + p.sine*y.sine*r.sine,
matrix(0,0),
1e-4f
)
);
}
pitch = p;
yaw = y;
roll = r;
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
bool
Stuff::Small_Enough(
const YawPitchRoll& angles,
Scalar e
)
{
Check_Object(&angles);
return
Small_Enough(angles.pitch,e)
&& Small_Enough(angles.yaw,e)
&& Small_Enough(angles.roll,e);
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
bool
Stuff::Close_Enough(
const YawPitchRoll& a1,
const YawPitchRoll& a2,
Scalar e
)
{
Check_Object(&a1);
Check_Object(&a2);
return
Close_Enough(a1.pitch,a2.pitch,e)
&& Close_Enough(a1.yaw,a2.yaw,e)
&& Close_Enough(a1.roll,a2.roll,e);
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
YawPitchRoll&
YawPitchRoll::Lerp(
const YawPitchRoll &a1,
const YawPitchRoll &a2,
Scalar t
)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&a1);
Check_Object(&a2);
yaw = Stuff::Lerp(a1.yaw,a2.yaw,t);
pitch = Stuff::Lerp(a1.pitch,a2.pitch,t);
roll = Stuff::Lerp(a1.roll,a2.roll,t);
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
YawPitchRoll&
YawPitchRoll::Normalize()
{
Check_Pointer(this);
yaw.Normalize();
pitch.Normalize();
roll.Normalize();
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
#if !defined(Spew)
void
Spew(
const char* group,
const YawPitchRoll &angle
)
{
Check_Object(&angle);
SPEW((group, "<+"));
Spew(group, angle.yaw);
SPEW((group, ",+"));
Spew(group, angle.pitch);
SPEW((group, ",+"));
Spew(group, angle.roll);
SPEW((group, ">+"));
}
#endif
//~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~ UnitQuaternion ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
const UnitQuaternion
UnitQuaternion::Identity(0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
DEFINE_TIMER(UnitQuaternion, SlerpTime);
DWORD
UnitQuaternion::SlerpCount;
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
void
UnitQuaternion::InitializeClass()
{
Initialize_Timer(SlerpTime, "Slerp Time");
#if !defined(NO_STATS)
AddStatistic( "Quat Slerp Count", "slerps", gos_DWORD, &SlerpCount, Stat_AutoReset);
#endif
AddDebuggerMenuItem("Libraries\\Animation\\Use Fast Lerp", Check_UseFastLerp, Activate_UseFastLerp, NULL );
AddDebuggerMenuItem("Libraries\\Animation\\Use Fast Normalize", Check_UseFastNormalize, Activate_UseFastNormalize, NULL );
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
void
UnitQuaternion::TerminateClass()
{
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::operator=(const EulerAngles &angles)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&angles);
LinearMatrix4D m;
m.BuildRotation(angles);
Check_Object(&m);
*this = m;
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::operator=(const YawPitchRoll &angles)
{
LinearMatrix4D lin_matrix;
lin_matrix.BuildRotation(angles);
*this = lin_matrix;
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::operator=(const LinearMatrix4D &matrix)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&matrix);
//
//------------------------------------------------------------------------
// Compute the w component. If it is close enough to zero, then we have a
// 180 degree pivot, so figure out the correct axis to rotate around
//------------------------------------------------------------------------
//
w = (1.0f + matrix(0,0) + matrix(1,1) + matrix(2,2)) * 0.25f;
if (Small_Enough(w,1e-2f))
{
Verify(w >= -SMALL);
if (w<0.0f)
{
w = 0.0f;
}
//
//----------------------------------------------------------------
// Figure out the length of each component of the axis of rotation
//----------------------------------------------------------------
//
Scalar temp = (1.0f + matrix(0,0)) * 0.5f - w;
Min_Clamp(temp, 0.0f);
x = Sqrt(temp);
temp = (1.0f + matrix(1,1)) * 0.5f - w;
Min_Clamp(temp, 0.0f);
y = Sqrt(temp);
temp = (1.0f + matrix(2,2)) * 0.5f - w;
Min_Clamp(temp, 0.0f);
z = Sqrt(temp);
w = Sqrt(w);
//
//-------------------------------------------
// Now figure out the signs of the components
//-------------------------------------------
//
if (matrix(0,1) < matrix(1,0))
{
z = -z;
}
if (matrix(2,0) < matrix(0,2))
{
y = -y;
}
if (matrix(1,2) < matrix(2,1))
{
x = -x;
}
}
//
//----------------------------------------------------------
// Otherwise, determine x, y, and z directly from the matrix
//----------------------------------------------------------
//
else
{
Verify(w>0.0f);
w = Sqrt(w);
x = (matrix(1,2) - matrix(2,1)) * 0.25f / w;
y = (matrix(2,0) - matrix(0,2)) * 0.25f / w;
z = (matrix(0,1) - matrix(1,0)) * 0.25f / w;
}
Normalize();
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::operator=(const Vector3D &v)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&v);
//
//---------------------------------------------------------------
// See if there is any rotation to apply to the source quaternion
//---------------------------------------------------------------
//
Scalar rotation = v.GetLength();
if (Small_Enough(rotation))
{
return *this = Identity;
}
//
//---------------------------------------------------------------------
// Build a quaternion from the delta vector, treating the length as the
// amount of rotation and the direction of the vector as the axis of
// rotation
//---------------------------------------------------------------------
//
SinCosPair half_angle;
half_angle = 0.5f * Radian::Normalize(rotation);
rotation = half_angle.sine / rotation;
x = v.x * rotation;
y = v.y * rotation;
z = v.z * rotation;
w = half_angle.cosine;
Check_Object(this);
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
bool
Stuff::Close_Enough(
const UnitQuaternion& a1,
const UnitQuaternion& a2,
Scalar e
)
{
Check_Object(&a1);
Check_Object(&a2);
Vector4D v(a1.x-a2.x, a1.y-a2.y, a1.z-a2.z, a1.w-a2.w);
return Small_Enough(v, e);
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
Scalar
UnitQuaternion::GetAngle()
{
Check_Object(this);
Scalar sine_of_half = Sqrt(x*x + y*y + z*z);
if (Small_Enough(sine_of_half))
{
return 0.0f;
}
SinCosPair half_angle(sine_of_half, w);
Radian angle;
angle = half_angle;
return angle * 2.0f;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
void
UnitQuaternion::GetAxis(UnitVector3D *axis)
{
Check_Object(this);
Check_Pointer(axis);
Scalar len = Sqrt(x*x + y*y + z*z);
if (Small_Enough(len))
{
axis->x = 1.0f;
axis->y = 0.0f;
axis->z = 0.0f;
}
else
{
axis->x = x / len;
axis->y = y / len;
axis->z = z / len;
}
Check_Object(axis);
return;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Multiply(const UnitQuaternion &q2, const UnitQuaternion &q1)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&q1);
Check_Object(&q2);
Verify(this != &q1 && this != &q2);
x = q1.w*q2.x + q2.w*q1.x + q1.y*q2.z - q1.z*q2.y;
y = q1.w*q2.y + q2.w*q1.y + q1.z*q2.x - q1.x*q2.z;
z = q1.w*q2.z + q2.w*q1.z + q1.x*q2.y - q1.y*q2.x;
w = q1.w*q2.w - q1.x*q2.x - q1.y*q2.y - q1.z*q2.z;
Check_Object(this);
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Multiply(const UnitQuaternion &q, const LinearMatrix4D &m)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&q);
Check_Object(&m);
LinearMatrix4D t1;
t1.BuildRotation(q);
LinearMatrix4D t2;
t2.Multiply(t1,m);
*this = t2;
Check_Object(this);
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Multiply(
const UnitQuaternion &q,
Scalar t
)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&q);
//
//---------------------------------------------------------
// Figure out the half the angle of rotation and scale that
//---------------------------------------------------------
//
Scalar sine_of_half = Sqrt(q.x*q.x + q.y*q.y + q.z*q.z);
if (Small_Enough(sine_of_half))
{
*this = Identity;
return *this;
}
SinCosPair half_angle(sine_of_half, q.w);
Radian angle;
angle = half_angle;
angle *= t;
half_angle = angle;
//
//-----------------------------------------------------------------
// Build the scaled quaternion out of the components of the old one
//-----------------------------------------------------------------
//
w = half_angle.cosine;
sine_of_half = half_angle.sine / sine_of_half;
x = q.x * sine_of_half;
y = q.y * sine_of_half;
z = q.z * sine_of_half;
Check_Object(this);
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::MultiplyScaled(
const UnitQuaternion &q1,
const UnitQuaternion &q2,
Scalar t
)
{
Check_Pointer(this);
Verify(this != &q1);
Check_Object(&q1);
Check_Object(&q2);
Verify(t>=0.0f);
UnitQuaternion scaled_quat;
scaled_quat.Multiply(q2, t);
Multiply(q1, scaled_quat);
Check_Object(this);
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Normalize()
{
Scalar t = x*x + y*y + z*z;
if (t <= 1.0f)
{
t = Sqrt(1.0f - t);
if (w<0.0f)
{
x = -x;
y = -y;
z = -z;
}
w = t;
TestInstance();
}
else
{
t = Sqrt(t);
t = 1.0f/t;
x *= t;
y *= t;
z *= t;
w = 0.0f;
TestInstance();
}
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::FastNormalize()
{
if (!UseFastNormalize)
return Normalize();
Scalar t = x*x + y*y + z*z;
if (t <= 1.0f)
{
t = SqrtApproximate(1.0f - t);
if (w<0.0f)
{
x = -x;
y = -y;
z = -z;
}
w = t;
TestInstance();
}
else
{
t = SqrtApproximate(t);
t = 1.0f/t;
x *= t;
y *= t;
z *= t;
w = 0.0f;
TestInstance();
}
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Subtract(
const UnitQuaternion &end,
const UnitQuaternion &start
)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&start);
Check_Object(&end);
UnitQuaternion inverse(start);
inverse.w = -inverse.w;
Multiply(inverse, end);
return Normalize();
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Subtract(
const UnitVector3D &end,
const UnitVector3D &start
)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&start);
Check_Object(&end);
Vector3D
axis;
SinCosPair
delta;
delta.cosine = start*end;
//
//----------------------------------------------------------------------
// See if the vectors point in the same direction. If so, return a null
// rotation
//----------------------------------------------------------------------
//
if (Close_Enough(delta.cosine, 1.0f))
{
x = 0.0f;
y = 0.0f;
z = 0.0f;
w = 1.0f;
}
//
//-------------------------------------------------------------------------
// See if the vectors directly oppose each other. If so, pick the smallest
// axis coordinate and generate a vector along it. Project this onto the
// base vector and subtract it out, leaving a perpendicular projection.
// Extend that out to unit length, then set the angle to PI
//-------------------------------------------------------------------------
//
else if (Close_Enough(delta.cosine, -1.0f))
{
//
//---------------------------
// Pick out the smallest axis
//---------------------------
//
int
smallest=0;
Scalar
value=2.0f;
for (int i=X_Axis; i<=Z_Axis; ++i)
{
if (Abs(start[i]) < value)
{
smallest = i;
value = Abs(start[i]);
}
}
//
//----------------------------------------
// Set up a vector along the selected axis
//----------------------------------------
//
axis.x = 0.0f;
axis.y = 0.0f;
axis.z = 0.0f;
axis[smallest] = 1.0f;
//
//-------------------------------------------------------------------
// If the value on that axis wasn't zero, subtract out the projection
//-------------------------------------------------------------------
//
if (!Small_Enough(value))
{
Vector3D t;
t.Multiply(start, start*axis);
axis.Subtract(axis, t);
axis.Normalize(axis);
}
//
//----------------------
// Convert to quaternion
//----------------------
//
x = axis.x;
y = axis.y;
z = axis.z;
w = 0.0f;
}
//
//--------------------------------------------------
// Otherwise, generate the cross product and unitize
//--------------------------------------------------
//
else
{
axis.Cross(start, end);
delta.sine = axis.GetLength();
axis /= delta.sine;
//
//---------------------------------------------------------------
// Now compute sine and cosine of half the angle and generate the
// quaternion
//---------------------------------------------------------------
//
delta.sine = Sqrt((1.0f - delta.cosine)*0.5f);
x = axis.x * delta.sine;
y = axis.y * delta.sine;
z = axis.z * delta.sine;
w = Sqrt((1.0f + delta.cosine)*0.5f);
}
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Subtract(
const Vector3D &end,
const Vector3D &start
)
{
Check_Pointer(this);
Check_Object(&start);
Check_Object(&end);
UnitVector3D
s,e;
s = start;
e = end;
return Subtract(e, s);
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Lerp(
const EulerAngles& v1,
const EulerAngles& v2,
Scalar t
)
{
UnitQuaternion q1;
q1 = v1;
UnitQuaternion q2;
q2 = v2;
return Lerp(q1,q2,t);
}
//#############################################################################
//#############################################################################
//
#define SLERP_THRESHOLD (float)0.00001f
UnitQuaternion &UnitQuaternion::Lerp(const UnitQuaternion& q1, const UnitQuaternion& q2, Scalar t)
{
//SPEW(("jerryeds","q1:<%0.4f,%0.4f,%0.4f,%0.4f> q2:<%0.4f,%0.4f,%0.4f,%0.4f>",
// q1.x,q1.y,q1.z,q1.w,q2.x,q2.y,q2.z,q2.w));
SLERP_LOGIC("Normal Slerp");
Start_Timer(SlerpTime);
Set_Statistic(SlerpCount, SlerpCount+1);
UnitQuaternion q3;
Scalar dot = q1.x*q2.x + q1.y*q2.y + q1.z*q2.z + q1.w*q2.w;
//SPEW(("jerryeds", "DOT: %f", dot));
if (dot < 0.0f)
{
dot = -dot;
//q3 = -1*q2;
q3.x = -q2.x;
q3.y = -q2.y;
q3.z = -q2.z;
q3.w = -q2.x;
}
else
{
q3 = q2;
}
if (dot < 0.95f)
{
//SPEW(("jerryeds", "REGULAR LERP"));
float angle = static_cast<float>(acos(dot));
float sina,sinat,sinaomt;
sina = static_cast<float>(sin(angle));
sinat = static_cast<float>(sin(angle*t));
sinaomt = static_cast<float>(sin(angle*(1-t)));
sina = 1.0f/sina;
//SPEW(("jerryeds","dot, %f, angle, %f", dot, angle));
x = (q1.x*sinaomt + q3.x * sinat)*sina;
y = (q1.y*sinaomt + q3.y * sinat)*sina;
z = (q1.z*sinaomt + q3.z * sinat)*sina;
w = (q1.w*sinaomt + q3.w * sinat)*sina;
//return (q1*sinaomt+q3*sinat)/sina;
}
else
{
//if the angle is small, use linear interpolation
//SPEW(("jerryeds", "LINEAR LERP"));
//SPEW(("jerryeds","dot, %f, angle, %f", dot, -12345.0f));
//ret = q1 + t*(q3-q1);
x = q1.x + t*(q3.x-q1.x);
y = q1.y + t*(q3.y-q1.y);
z = q1.z + t*(q3.z-q1.z);
w = q1.w + t*(q3.w-q1.w);
}
Stop_Timer(SlerpTime);
Normalize();
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::FastLerp(
const UnitQuaternion& q1,
const UnitQuaternion& q2,
Scalar t
)
{
SLERP_LOGIC("Fast Slerp");
Start_Timer(SlerpTime);
Set_Statistic(SlerpCount, SlerpCount+1);
UnitQuaternion q3;
Scalar dot = q1.x*q2.x + q1.y*q2.y + q1.z*q2.z + q1.w*q2.w;
//SPEW(("jerryeds", "DOT: %f", dot));
if (dot < 0.0f)
{
dot = -dot;
//q3 = -1*q2;
q3.x = -q2.x;
q3.y = -q2.y;
q3.z = -q2.z;
q3.w = -q2.x;
}
else
{
q3 = q2;
}
x = q1.x + t*(q3.x-q1.x);
y = q1.y + t*(q3.y-q1.y);
z = q1.z + t*(q3.z-q1.z);
w = q1.w + t*(q3.w-q1.w);
Stop_Timer(SlerpTime);
FastNormalize();
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion
UnitQuaternion::Squad(
const UnitQuaternion& p, // start quaternion
const UnitQuaternion& a, // start tangent quaternion
const UnitQuaternion& b, // end tangent quaternion
const UnitQuaternion& q, // end quaternion
Scalar t
)
{
Scalar k = 2.0f * (1.0f - t)*t;
return(Lerp(Lerp(p,q,t),Lerp(a,b,t),k));
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion
UnitQuaternion::SquadRev(
Scalar angle, // angle of rotation
const Point3D& axis, // the axis of rotation
const UnitQuaternion& p, // start quaternion
const UnitQuaternion& a, // start tangent quaternion
const UnitQuaternion& b, // end tangent quaternion
const UnitQuaternion& q, // end quaternion
Scalar t // parameter, in range [0.0,1.0]
)
{
Scalar s,v;
Scalar omega = angle*0.5f;
Scalar nrevs = 0.0f;
UnitQuaternion r,pp,qq;
if (omega<Pi-0.0001f)
{
r = Squad(p,a,b,q,t);
return(r);
}
while (omega > (Pi-0.0001f))
{
omega -= Pi; nrevs += (float)1.0;
}
if (omega<0.0f)
{
omega = (float)0.0;
}
s = t*angle/Pi; /* 2t(omega+Npi)/pi */
if (s < (float)1.0)
{
pp.Orthog(p,axis);
r = Squad(p,a,pp,pp,s); /* in first 90 degrees */
}
else
{
if ( ( v = s + 1.0f - 2.0f*(nrevs+(omega/Pi)) ) <= 0.0f)
{
/* middle part, on great circle(p,q) */
while (s >= 2.0f)
{
s -= 2.0f;
}
pp.Orthog(p,axis);
r = Lerp(p,pp,s);
}
else
{ /* in last 90 degrees */
qq.Orthog(q,axis);
qq.Negate();
r= Squad(qq,qq,b,q,v);
}
}
return(r);
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::MakeClosest(const UnitQuaternion& qto)
{
Scalar dot = x*qto.x + y*qto.y + z*qto.z+ w*qto.w;
if (dot<0.0f)
{
x = -x; y = -y; z = -z; w = -w;
}
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
Scalar
UnitQuaternion::Dot(
const UnitQuaternion& p,
const UnitQuaternion& q
)
{
return (q.x*p.x + q.y*p.y + q.z*p.z + q.w*p.w);
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Inverse(const UnitQuaternion& q)
{
Scalar l,norminv;
l = (q.x*q.x + q.y*q.y + q.z*q.z + q.w*q.w);
if (l==0.0f)
{
l = 1.0f;
}
norminv = 1.0f/l;
x = -q.x * norminv;
y = -q.y * norminv;
z = -q.z * norminv;
w = q.w * norminv;
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
// Ratio of two quaternions: This creates a result quaternion r = p/q, such
// that q*r = p. (order of multiplication is important)
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Divide(
const UnitQuaternion& p,
const UnitQuaternion& q
)
{
UnitQuaternion i;
i.Inverse(q);
Multiply(i, p);
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::LnDif(
const UnitQuaternion& p,
const UnitQuaternion& q
)
{
UnitQuaternion r;
r.Divide(q,p);
return(LogN(r));
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
// natural logarithm of UNIT quaternion
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::LogN(
const UnitQuaternion& q
)
{
Scalar theta,scale;
scale = Sqrt(q.x*q.x + q.y*q.y + q.z*q.z );
theta = Arctan(scale,q.w);
if (scale > 0.0f)
{
scale = theta/scale;
}
x = scale*q.x;
y = scale*q.y;
z = scale*q.z;
w = 0.0f;
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Exp(const UnitQuaternion& q)
{
Scalar theta,scale;
theta = Sqrt(q.x*q.x + q.y*q.y + q.z*q.z );
scale = 1.0f;
if (theta >0.0001f)
{
scale = Sin(theta)/theta;
}
x = scale*q.x;
y = scale*q.y;
z = scale*q.z;
w = Cos(theta);
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion
UnitQuaternion::CompA(
const UnitQuaternion& qprev,
const UnitQuaternion& q,
const UnitQuaternion& qnext
)
{
UnitQuaternion qm,qp,r;
qm.LnDif(q,qprev);
qp.LnDif(q,qnext);
r.x= (qm.x+qp.x) * -0.25f;
r.y= (qm.y+qp.y) * -0.25f;
r.z= (qm.z+qp.z) * -0.25f;
r.w= (qm.w+qp.w) * -0.25f;
r.Exp(r);
Multiply(q,r);
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
UnitQuaternion&
UnitQuaternion::Orthog(
const UnitQuaternion& p,
const Point3D& axis
)
{
Multiply(p, UnitQuaternion(axis.x,axis.y,axis.z,0.0f));
return *this;
}
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
#if !defined(Spew)
void
Spew(
const char* group,
const UnitQuaternion &quat
)
{
Check_Object(&quat);
SPEW((group, "<%f, %f, %f, %f>+", quat.x, quat.y, quat.z, quat.w));
}
#endif
//
//#############################################################################
//#############################################################################
//
void
UnitQuaternion::TestInstance() const
{
Scalar diff = x*x + y*y + z*z + w*w - 1.0f;
if (!Small_Enough(diff))
{
UnitQuaternion q2 = *this;
q2.Normalize();
diff = q2.x*q2.x + q2.y*q2.y + q2.z*q2.z + q2.w*q2.w - 1.0f;
if (Small_Enough(diff))
SPEW(("jerryeds", "UnitQuaternion needs normalizing"));
//STOP(("UnitQuaternion needs normalizing"));
}
Verify(Small_Enough(diff));
}