git.gag.com Git - fw/altos/blob - src/core/ao_quaternion.h

   1 /*
   2  * Copyright © 2013 Keith Packard <keithp@keithp.com>
   3  *
   4  * This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation; version 2 of the License.
   7  *
   8  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   9  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  11  * General Public License for more details.
  12  *
  13  * You should have received a copy of the GNU General Public License along
  14  * with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
  15  * 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA.
  16  */
  17
  18 #ifndef _AO_QUATERNION_H_
  19 #define _AO_QUATERNION_H_
  20
  21 #include <math.h>
  22
  23 struct ao_quaternion {
  24         float   r;              /* real bit */
  25         float   x, y, z;        /* imaginary bits */
  26 };
  27
  28 static inline void ao_quaternion_multiply(struct ao_quaternion *r,
  29                                           struct ao_quaternion *a,
  30                                           struct ao_quaternion *b)
  31 {
  32         struct ao_quaternion    t;
  33 #define T(_a,_b)        (((a)->_a) * ((b)->_b))
  34         t.r = T(r,r) - T(x,x) - T(y,y) - T(z,z);
  35         t.x = T(r,x) + T(x,r) + T(y,z) - T(z,y);
  36         t.y = T(r,y) - T(x,z) + T(y,r) + T(z,x);
  37         t.z = T(r,z) + T(x,y) - T(y,x) + T(z,r);
  38 #undef T
  39         *r = t;
  40 }
  41
  42 static inline void ao_quaternion_conjugate(struct ao_quaternion *r,
  43                                            struct ao_quaternion *a)
  44 {
  45         r->r = a->r;
  46         r->x = -a->x;
  47         r->y = -a->y;
  48         r->z = -a->z;
  49 }
  50
  51 static inline float ao_quaternion_normal(struct ao_quaternion *a)
  52 {
  53 #define S(_a)   (((a)->_a) * ((a)->_a))
  54         return S(r) + S(x) + S(y) + S(z);
  55 #undef S
  56 }
  57
  58 static inline void ao_quaternion_scale(struct ao_quaternion *r,
  59                                        struct ao_quaternion *a,
  60                                        float b)
  61 {
  62         r->r = a->r * b;
  63         r->x = a->x * b;
  64         r->y = a->y * b;
  65         r->z = a->z * b;
  66 }
  67
  68 static inline void ao_quaternion_normalize(struct ao_quaternion *r,
  69                                            struct ao_quaternion *a)
  70 {
  71         float   n = ao_quaternion_normal(a);
  72
  73         if (n > 0)
  74                 ao_quaternion_scale(r, a, 1/sqrtf(n));
  75         else
  76                 *r = *a;
  77 }
  78
  79 static inline void ao_quaternion_rotate(struct ao_quaternion *r,
  80                                         struct ao_quaternion *a,
  81                                         struct ao_quaternion *b)
  82 {
  83         struct ao_quaternion    c;
  84         struct ao_quaternion    t;
  85
  86         ao_quaternion_conjugate(&c, b);
  87         ao_quaternion_multiply(&t, b, a);
  88         ao_quaternion_multiply(r, &t, &c);
  89 }
  90
  91 static inline void ao_quaternion_init_vector(struct ao_quaternion *r,
  92                                              float x, float y, float z)
  93 {
  94         r->r = 0;
  95         r->x = x;
  96         r->y = y;
  97         r->z = z;
  98 }
  99
 100 static inline void ao_quaternion_init_rotation(struct ao_quaternion *r,
 101                                                float x, float y, float z,
 102                                                float s, float c)
 103 {
 104         r->r = c;
 105         r->x = s * x;
 106         r->y = s * y;
 107         r->z = s * z;
 108 }
 109
 110 static inline void ao_quaternion_init_zero_rotation(struct ao_quaternion *r)
 111 {
 112         r->r = 1;
 113         r->x = r->y = r->z = 0;
 114 }
 115
 116 #endif /* _AO_QUATERNION_H_ */