Normand Briere
2018-07-01 89c1ad67bc65d24ceadfa9e95f8c5515283f1e97
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
249
250
251
252
253
254
255
256
257
258
259
260
261
262
263
264
265
266
267
268
269
270
271
272
273
274
275
276
277
278
279
280
281
282
283
284
285
286
287
288
289
290
291
292
/*
 * Java port of Bullet (c) 2008 Martin Dvorak <jezek2@advel.cz>
 *
 * Bullet Continuous Collision Detection and Physics Library
 * Copyright (c) 2003-2008 Erwin Coumans  http://www.bulletphysics.com/
 *
 * This software is provided 'as-is', without any express or implied warranty.
 * In no event will the authors be held liable for any damages arising from
 * the use of this software.
 * 
 * Permission is granted to anyone to use this software for any purpose, 
 * including commercial applications, and to alter it and redistribute it
 * freely, subject to the following restrictions:
 * 
 * 1. The origin of this software must not be misrepresented; you must not
 *    claim that you wrote the original software. If you use this software
 *    in a product, an acknowledgment in the product documentation would be
 *    appreciated but is not required.
 * 2. Altered source versions must be plainly marked as such, and must not be
 *    misrepresented as being the original software.
 * 3. This notice may not be removed or altered from any source distribution.
 */
 
package com.bulletphysics.linearmath;
 
import com.bulletphysics.BulletGlobals;
import com.bulletphysics.util.ArrayPool;
import cz.advel.stack.Stack;
import javax.vecmath.Matrix3f;
import javax.vecmath.Quat4f;
import javax.vecmath.Vector3f;
 
/**
 * Utility functions for matrices.
 * 
 * @author jezek2
 */
public class MatrixUtil {
   
   public static void scale(Matrix3f dest, Matrix3f mat, Vector3f s) {
       dest.m00 = mat.m00 * s.x;   dest.m01 = mat.m01 * s.y;   dest.m02 = mat.m02 * s.z;
       dest.m10 = mat.m10 * s.x;   dest.m11 = mat.m11 * s.y;   dest.m12 = mat.m12 * s.z;
       dest.m20 = mat.m20 * s.x;   dest.m21 = mat.m21 * s.y;   dest.m22 = mat.m22 * s.z;
   }
   
   public static void absolute(Matrix3f mat) {
       mat.m00 = Math.abs(mat.m00);
       mat.m01 = Math.abs(mat.m01);
       mat.m02 = Math.abs(mat.m02);
       mat.m10 = Math.abs(mat.m10);
       mat.m11 = Math.abs(mat.m11);
       mat.m12 = Math.abs(mat.m12);
       mat.m20 = Math.abs(mat.m20);
       mat.m21 = Math.abs(mat.m21);
       mat.m22 = Math.abs(mat.m22);
   }
   
   public static void setFromOpenGLSubMatrix(Matrix3f mat, float[] m) {
       mat.m00 = m[0]; mat.m01 = m[4]; mat.m02 = m[8];
       mat.m10 = m[1]; mat.m11 = m[5]; mat.m12 = m[9];
       mat.m20 = m[2]; mat.m21 = m[6]; mat.m22 = m[10];
   }
 
   public static void getOpenGLSubMatrix(Matrix3f mat, float[] m) {
       m[0] = mat.m00;
       m[1] = mat.m10;
       m[2] = mat.m20;
       m[3] = 0f;
       m[4] = mat.m01;
       m[5] = mat.m11;
       m[6] = mat.m21;
       m[7] = 0f;
       m[8] = mat.m02;
       m[9] = mat.m12;
       m[10] = mat.m22;
       m[11] = 0f;
   }
   
   /**
    * Sets rotation matrix from euler angles. The euler angles are applied in ZYX
    * order. This means a vector is first rotated about X then Y and then Z axis.
    */
   public static void setEulerZYX(Matrix3f mat, float eulerX, float eulerY, float eulerZ) {
       double ci = Math.cos(eulerX);
       double cj = Math.cos(eulerY);
       double ch = Math.cos(eulerZ);
       double si = Math.sin(eulerX);
       double sj = Math.sin(eulerY);
       double sh = Math.sin(eulerZ);
       double cc = ci * ch;
       double cs = ci * sh;
       double sc = si * ch;
       double ss = si * sh;
 
       mat.setRow(0, (float)(cj * ch), (float)(sj * sc - cs), (float)(sj * cc + ss));
       mat.setRow(1, (float)(cj * sh), (float)(sj * ss + cc), (float)(sj * cs - sc));
       mat.setRow(2, (float)(-sj), (float)(cj * si), (float)(cj * ci));
   }
   
   private static float tdotx(Matrix3f mat, Vector3f vec) {
       return mat.m00 * vec.x + mat.m10 * vec.y + mat.m20 * vec.z;
   }
 
   private static float tdoty(Matrix3f mat, Vector3f vec) {
       return mat.m01 * vec.x + mat.m11 * vec.y + mat.m21 * vec.z;
   }
 
   private static float tdotz(Matrix3f mat, Vector3f vec) {
       return mat.m02 * vec.x + mat.m12 * vec.y + mat.m22 * vec.z;
   }
   
   public static void transposeTransform(Vector3f dest, Vector3f vec, Matrix3f mat) {
       float x = tdotx(mat, vec);
       float y = tdoty(mat, vec);
       float z = tdotz(mat, vec);
       dest.x = x;
       dest.y = y;
       dest.z = z;
   }
   
   public static void setRotation(Matrix3f dest, Quat4f q) {
       float d = q.x * q.x + q.y * q.y + q.z * q.z + q.w * q.w;
       assert (d != 0f);
       float s = 2f / d;
       float xs = q.x * s, ys = q.y * s, zs = q.z * s;
       float wx = q.w * xs, wy = q.w * ys, wz = q.w * zs;
       float xx = q.x * xs, xy = q.x * ys, xz = q.x * zs;
       float yy = q.y * ys, yz = q.y * zs, zz = q.z * zs;
       dest.m00 = 1f - (yy + zz);
       dest.m01 = xy - wz;
       dest.m02 = xz + wy;
       dest.m10 = xy + wz;
       dest.m11 = 1f - (xx + zz);
       dest.m12 = yz - wx;
       dest.m20 = xz - wy;
       dest.m21 = yz + wx;
       dest.m22 = 1f - (xx + yy);
   }
   
   public static void getRotation(Matrix3f mat, Quat4f dest) {
       ArrayPool<float[]> floatArrays = ArrayPool.get(float.class);
       
       float trace = mat.m00 + mat.m11 + mat.m22;
       float[] temp = floatArrays.getFixed(4);
 
       if (trace > 0f) {
           float s = (float) Math.sqrt(trace + 1f);
           temp[3] = (s * 0.5f);
           s = 0.5f / s;
 
           temp[0] = ((mat.m21 - mat.m12) * s);
           temp[1] = ((mat.m02 - mat.m20) * s);
           temp[2] = ((mat.m10 - mat.m01) * s);
       }
       else {
           int i = mat.m00 < mat.m11 ? (mat.m11 < mat.m22 ? 2 : 1) : (mat.m00 < mat.m22 ? 2 : 0);
           int j = (i + 1) % 3;
           int k = (i + 2) % 3;
 
           float s = (float) Math.sqrt(mat.getElement(i, i) - mat.getElement(j, j) - mat.getElement(k, k) + 1f);
           temp[i] = s * 0.5f;
           s = 0.5f / s;
 
           temp[3] = (mat.getElement(k, j) - mat.getElement(j, k)) * s;
           temp[j] = (mat.getElement(j, i) + mat.getElement(i, j)) * s;
           temp[k] = (mat.getElement(k, i) + mat.getElement(i, k)) * s;
       }
       dest.set(temp[0], temp[1], temp[2], temp[3]);
       
       floatArrays.release(temp);
   }
 
   private static float cofac(Matrix3f mat, int r1, int c1, int r2, int c2) {
       return mat.getElement(r1, c1) * mat.getElement(r2, c2) - mat.getElement(r1, c2) * mat.getElement(r2, c1);
   }
   
   public static void invert(Matrix3f mat) {
       float co_x = cofac(mat, 1, 1, 2, 2);
       float co_y = cofac(mat, 1, 2, 2, 0);
       float co_z = cofac(mat, 1, 0, 2, 1);
       
       float det = mat.m00*co_x + mat.m01*co_y + mat.m02*co_z;
       assert (det != 0f);
       
       float s = 1f / det;
       float m00 = co_x * s;
       float m01 = cofac(mat, 0, 2, 2, 1) * s;
       float m02 = cofac(mat, 0, 1, 1, 2) * s;
       float m10 = co_y * s;
       float m11 = cofac(mat, 0, 0, 2, 2) * s;
       float m12 = cofac(mat, 0, 2, 1, 0) * s;
       float m20 = co_z * s;
       float m21 = cofac(mat, 0, 1, 2, 0) * s;
       float m22 = cofac(mat, 0, 0, 1, 1) * s;
       
       mat.m00 = m00;
       mat.m01 = m01;
       mat.m02 = m02;
       mat.m10 = m10;
       mat.m11 = m11;
       mat.m12 = m12;
       mat.m20 = m20;
       mat.m21 = m21;
       mat.m22 = m22;
   }
 
   /**
    * Diagonalizes this matrix by the Jacobi method. rot stores the rotation
    * from the coordinate system in which the matrix is diagonal to the original
    * coordinate system, i.e., old_this = rot * new_this * rot^T. The iteration
    * stops when all off-diagonal elements are less than the threshold multiplied
    * by the sum of the absolute values of the diagonal, or when maxSteps have
    * been executed. Note that this matrix is assumed to be symmetric.
    */
   // JAVA NOTE: diagonalize method from 2.71
   public static void diagonalize(Matrix3f mat, Matrix3f rot, float threshold, int maxSteps) {
       Vector3f row = Stack.alloc(Vector3f.class);
 
       rot.setIdentity();
       for (int step = maxSteps; step > 0; step--) {
           // find off-diagonal element [p][q] with largest magnitude
           int p = 0;
           int q = 1;
           int r = 2;
           float max = Math.abs(mat.m01);
           float v = Math.abs(mat.m02);
           if (v > max) {
               q = 2;
               r = 1;
               max = v;
           }
           v = Math.abs(mat.m12);
           if (v > max) {
               p = 1;
               q = 2;
               r = 0;
               max = v;
           }
 
           float t = threshold * (Math.abs(mat.m00) + Math.abs(mat.m11) + Math.abs(mat.m22));
           if (max <= t) {
               if (max <= BulletGlobals.SIMD_EPSILON * t) {
                   return;
               }
               step = 1;
           }
 
           // compute Jacobi rotation J which leads to a zero for element [p][q]
           float mpq = mat.getElement(p, q);
           float theta = (mat.getElement(q, q) - mat.getElement(p, p)) / (2 * mpq);
           float theta2 = theta * theta;
           float cos;
           float sin;
           if ((theta2 * theta2) < (10f / BulletGlobals.SIMD_EPSILON)) {
               t = (theta >= 0f) ? 1f / (theta + (float) Math.sqrt(1f + theta2))
                       : 1f / (theta - (float) Math.sqrt(1f + theta2));
               cos = 1f / (float) Math.sqrt(1f + t * t);
               sin = cos * t;
           }
           else {
               // approximation for large theta-value, i.e., a nearly diagonal matrix
               t = 1 / (theta * (2 + 0.5f / theta2));
               cos = 1 - 0.5f * t * t;
               sin = cos * t;
           }
 
           // apply rotation to matrix (this = J^T * this * J)
           mat.setElement(p, q, 0f);
           mat.setElement(q, p, 0f);
           mat.setElement(p, p, mat.getElement(p, p) - t * mpq);
           mat.setElement(q, q, mat.getElement(q, q) + t * mpq);
           float mrp = mat.getElement(r, p);
           float mrq = mat.getElement(r, q);
           mat.setElement(r, p, cos * mrp - sin * mrq);
           mat.setElement(p, r, cos * mrp - sin * mrq);
           mat.setElement(r, q, cos * mrq + sin * mrp);
           mat.setElement(q, r, cos * mrq + sin * mrp);
 
           // apply rotation to rot (rot = rot * J)
           for (int i=0; i<3; i++) {
               rot.getRow(i, row);
 
               mrp = VectorUtil.getCoord(row, p);
               mrq = VectorUtil.getCoord(row, q);
               VectorUtil.setCoord(row, p, cos * mrp - sin * mrq);
               VectorUtil.setCoord(row, q, cos * mrq + sin * mrp);
               rot.setRow(i, row);
           }
       }
   }
   
}