git.hungrycats.org Git - xscreensaver/blob - hacks/galaxy.c

   1 /* -*- Mode: C; tab-width: 4 -*- */
   2 /* galaxy --- spinning galaxies */
   3 /* #include<math.h>*/
   4 #if 0
   5 static const char sccsid[] = "@(#)galaxy.c 4.04 97/07/28 xlockmore";
   6 #endif
   7
   8 /* Originally done by Uli Siegmund <uli@wombat.okapi.sub.org> on Amiga
   9  *   for EGS in Cluster
  10  * Port from Cluster/EGS to C/Intuition by Harald Backert
  11  * Port to X11 and incorporation into xlockmore by Hubert Feyrer
  12  *   <hubert.feyrer@rz.uni-regensburg.de>
  13  *
  14  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and its
  15  * documentation for any purpose and without fee is hereby granted,
  16  * provided that the above copyright notice appear in all copies and that
  17  * both that copyright notice and this permission notice appear in
  18  * supporting documentation.
  19  *
  20  * This file is provided AS IS with no warranties of any kind.  The author
  21  * shall have no liability with respect to the infringement of copyrights,
  22  * trade secrets or any patents by this file or any part thereof.  In no
  23  * event will the author be liable for any lost revenue or profits or
  24  * other special, indirect and consequential damages.
  25  *
  26  * Revision History:
  27  * 26-Aug-00: robert.nagtegaal@phil.uu.nl and roland@tschai.demon.nl:
  28  *            various improvements
  29  * 10-May-97: jwz@jwz.org: turned into a standalone program.
  30  * 18-Apr-97: Memory leak fixed by Tom Schmidt <tschmidt@micron.com>
  31  * 07-Apr-97: Modified by Dave Mitchell <davem@magnet.com>
  32  * 23-Oct-94: Modified by David Bagley <bagleyd@bigfoot.com>
  33  *  random star sizes
  34  *  colors change depending on velocity
  35  * 10-Oct-94: Add colors by Hubert Feyer
  36  * 30-Sep-94: Initial port by Hubert Feyer
  37  * 09-Mar-94: VMS can generate a random number 0.0 which results in a
  38  *            division by zero, corrected by Jouk Jansen
  39  *            <joukj@crys.chem.uva.nl>
  40  */
  41
  42 #ifdef STANDALONE
  43 # define DEFAULTS       "*delay:  20000  \n"   \
  44                                         "*count:  -5     \n"   \
  45                                         "*cycles:  250   \n"   \
  46                                         "*ncolors:  64   \n" \
  47                                         "*fpsSolid:  true   \n" \
  48
  49 # define UNIFORM_COLORS
  50 # define reshape_galaxy 0
  51 # define galaxy_handle_event 0
  52 # include "xlockmore.h"    /* from the xscreensaver distribution */
  53 #else  /* !STANDALONE */
  54 # include "xlock.h"     /* from the xlockmore distribution */
  55 #endif /* !STANDALONE */
  56
  57 static Bool tracks;
  58 static Bool spin;
  59 static Bool dbufp;
  60
  61 #define DEF_TRACKS "True"
  62 #define DEF_SPIN   "True"
  63 #define DEF_DBUF   "True"
  64
  65 static XrmOptionDescRec opts[] =
  66 {
  67  {"-tracks", ".galaxy.tracks", XrmoptionNoArg, "on"},
  68  {"+tracks", ".galaxy.tracks", XrmoptionNoArg, "off"},
  69  {"-spin",   ".galaxy.spin",   XrmoptionNoArg, "on"},
  70  {"+spin",   ".galaxy.spin",   XrmoptionNoArg, "off"},
  71  {"-dbuf",   ".galaxy.dbuf",   XrmoptionNoArg, "on"},
  72  {"+dbuf",   ".galaxy.dbuf",   XrmoptionNoArg, "off"},
  73 };
  74
  75 static argtype vars[] =
  76 {
  77  {&tracks, "tracks", "Tracks", DEF_TRACKS, t_Bool},
  78  {&spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_Bool},
  79  {&dbufp,  "dbuf",   "Dbuf",   DEF_DBUF,   t_Bool},
  80 };
  81
  82 static OptionStruct desc[] =
  83 {
  84  {"-/+tracks", "turn on/off star tracks"},
  85  {"-/+spin",   "do/don't spin viewpoint"},
  86  {"-/+dbuf",   "turn on/off double buffering."},
  87 };
  88
  89 ENTRYPOINT ModeSpecOpt galaxy_opts =
  90 {sizeof opts / sizeof opts[0], opts,
  91  sizeof vars / sizeof vars[0], vars, desc};
  92
  93
  94 #define FLOATRAND ((double) LRAND() / ((double) MAXRAND))
  95
  96 #if 0
  97 #define WRAP       1  /* Warp around edges */
  98 #define BOUNCE     1  /* Bounce from borders */
  99 #endif
 100
 101 #define MINSIZE       1
 102 #define MINGALAXIES    2
 103 #define MAX_STARS    3000
 104 #define MAX_IDELTAT    50
 105 /* These come originally from the Cluster-version */
 106 #define DEFAULT_GALAXIES  3
 107 #define DEFAULT_STARS    1000
 108 #define DEFAULT_HITITERATIONS  7500
 109 #define DEFAULT_IDELTAT    200 /* 0.02 */
 110 #define EPSILON 0.00000001
 111
 112 #define sqrt_EPSILON 0.0001
 113
 114 #define DELTAT (MAX_IDELTAT * 0.0001)
 115
 116 #define GALAXYRANGESIZE  0.1
 117 #define GALAXYMINSIZE  0.15
 118 #define QCONS    0.001
 119
 120
 121 #define COLORBASE  16
 122 /* colors per galaxy */
 123 /* #define COLORSTEP  (NUMCOLORS/COLORBASE) */
 124 # define COLORSTEP (MI_NCOLORS(mi)/COLORBASE)
 125
 126
 127 typedef struct {
 128  double      pos[3], vel[3];
 129 } Star;
 130
 131
 132 typedef struct {
 133  int         mass;
 134  int         nstars;
 135  Star       *stars;
 136  XPoint     *oldpoints;
 137  XPoint     *newpoints;
 138  double      pos[3], vel[3];
 139  int         galcol;
 140 } Galaxy;
 141
 142 typedef struct {
 143  double      mat[3][3]; /* Movement of stars(?) */
 144  double      scale; /* Scale */
 145  int         midx; /* Middle of screen, x */
 146  int         midy; /* Middle of screen, y */
 147  double      size; /* */
 148  double      diff[3]; /* */
 149  Galaxy     *galaxies; /* the Whole Universe */
 150  int         ngalaxies; /* # galaxies */
 151  int         f_hititerations; /* # iterations before restart */
 152  int         step; /* */
 153  double      rot_y; /* rotation of eye around center of universe, around
 154 y-axis*/
 155  double      rot_x; /* rotation of eye around center of universe, around
 156 x-axis */
 157 } unistruct;
 158
 159 static unistruct *universes = NULL;
 160
 161 static void
 162 free_galaxies(unistruct * gp)
 163 {
 164  if (gp->galaxies != NULL) {
 165   int         i;
 166
 167   for (i = 0; i < gp->ngalaxies; i++) {
 168    Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 169
 170    if (gt->stars != NULL)
 171     (void) free((void *) gt->stars);
 172    if (gt->oldpoints != NULL)
 173        (void) free((void *) gt->oldpoints);
 174    if (gt->newpoints != NULL)
 175        (void) free((void *) gt->newpoints);
 176   }
 177   (void) free((void *) gp->galaxies);
 178   gp->galaxies = NULL;
 179  }
 180 }
 181
 182 static void
 183 startover(ModeInfo * mi)
 184 {
 185  unistruct  *gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 186  int         i, j; /* more tmp */
 187  double      w1, w2; /* more tmp */
 188  double      d, v, w, h; /* yet more tmp */
 189
 190  gp->step = 0;
 191  gp->rot_y = 0;
 192  gp->rot_x = 0;
 193
 194  if (MI_BATCHCOUNT(mi) < -MINGALAXIES)
 195   free_galaxies(gp);
 196  gp->ngalaxies = MI_BATCHCOUNT(mi);
 197  if (gp->ngalaxies < -MINGALAXIES)
 198   gp->ngalaxies = NRAND(-gp->ngalaxies - MINGALAXIES + 1) + MINGALAXIES;
 199
 200  else if (gp->ngalaxies < MINGALAXIES)
 201   gp->ngalaxies = MINGALAXIES;
 202  if (gp->galaxies == NULL)
 203   gp->galaxies = (Galaxy *) calloc(gp->ngalaxies, sizeof (Galaxy));
 204
 205  for (i = 0; i < gp->ngalaxies; ++i) {
 206   Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 207   double      sinw1, sinw2, cosw1, cosw2;
 208
 209   gt->galcol = NRAND(COLORBASE - 2);
 210   if (gt->galcol > 1)
 211    gt->galcol += 2; /* Mult 8; 16..31 no green stars */
 212   /* Galaxies still may have some green stars but are not all green. */
 213
 214   if (gt->stars != NULL) {
 215    (void) free((void *) gt->stars);
 216    gt->stars = NULL;
 217   }
 218   gt->nstars = (NRAND(MAX_STARS / 2)) + MAX_STARS / 2;
 219   gt->stars = (Star *) malloc(gt->nstars * sizeof (Star));
 220   gt->oldpoints = (XPoint *) malloc(gt->nstars * sizeof (XPoint));
 221   gt->newpoints = (XPoint *) malloc(gt->nstars * sizeof (XPoint));
 222
 223   w1 = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 224   w2 = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 225   sinw1 = SINF(w1);
 226   sinw2 = SINF(w2);
 227   cosw1 = COSF(w1);
 228   cosw2 = COSF(w2);
 229
 230   gp->mat[0][0] = cosw2;
 231   gp->mat[0][1] = -sinw1 * sinw2;
 232   gp->mat[0][2] = cosw1 * sinw2;
 233   gp->mat[1][0] = 0.0;
 234   gp->mat[1][1] = cosw1;
 235   gp->mat[1][2] = sinw1;
 236   gp->mat[2][0] = -sinw2;
 237   gp->mat[2][1] = -sinw1 * cosw2;
 238   gp->mat[2][2] = cosw1 * cosw2;
 239
 240   gt->vel[0] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 241   gt->vel[1] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 242   gt->vel[2] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 243   gt->pos[0] = -gt->vel[0] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 244 0.5;
 245   gt->pos[1] = -gt->vel[1] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 246 0.5;
 247   gt->pos[2] = -gt->vel[2] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 248 0.5;
 249
 250   gt->mass = (int) (FLOATRAND * 1000.0) + 1;
 251
 252   gp->size = GALAXYRANGESIZE * FLOATRAND + GALAXYMINSIZE;
 253
 254   for (j = 0; j < gt->nstars; ++j) {
 255    Star       *st = &gt->stars[j];
 256    XPoint     *oldp = &gt->oldpoints[j];
 257    XPoint     *newp = &gt->newpoints[j];
 258
 259    double      sinw, cosw;
 260
 261    w = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 262    sinw = SINF(w);
 263    cosw = COSF(w);
 264    d = FLOATRAND * gp->size;
 265    h = FLOATRAND * exp(-2.0 * (d / gp->size)) / 5.0 * gp->size;
 266    if (FLOATRAND < 0.5)
 267     h = -h;
 268    st->pos[0] = gp->mat[0][0] * d * cosw + gp->mat[1][0] * d * sinw +
 269 gp->mat[2][0] * h + gt->pos[0];
 270    st->pos[1] = gp->mat[0][1] * d * cosw + gp->mat[1][1] * d * sinw +
 271 gp->mat[2][1] * h + gt->pos[1];
 272    st->pos[2] = gp->mat[0][2] * d * cosw + gp->mat[1][2] * d * sinw +
 273 gp->mat[2][2] * h + gt->pos[2];
 274
 275    v = sqrt(gt->mass * QCONS / sqrt(d * d + h * h));
 276    st->vel[0] = -gp->mat[0][0] * v * sinw + gp->mat[1][0] * v * cosw +
 277 gt->vel[0];
 278    st->vel[1] = -gp->mat[0][1] * v * sinw + gp->mat[1][1] * v * cosw +
 279 gt->vel[1];
 280    st->vel[2] = -gp->mat[0][2] * v * sinw + gp->mat[1][2] * v * cosw +
 281 gt->vel[2];
 282
 283    st->vel[0] *= DELTAT;
 284    st->vel[1] *= DELTAT;
 285    st->vel[2] *= DELTAT;
 286
 287    oldp->x = 0;
 288    oldp->y = 0;
 289    newp->x = 0;
 290    newp->y = 0;
 291   }
 292
 293  }
 294
 295  XClearWindow(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi));
 296
 297 #if 0
 298  (void) printf("ngalaxies=%d, f_hititerations=%d\n", gp->ngalaxies,
 299 gp->f_hititerations);
 300  (void) printf("f_deltat=%g\n", DELTAT);
 301  (void) printf("Screen: ");
 302 #endif /*0 */
 303 }
 304
 305 ENTRYPOINT void
 306 init_galaxy(ModeInfo * mi)
 307 {
 308  unistruct  *gp;
 309
 310  if (universes == NULL) {
 311   if ((universes = (unistruct *) calloc(MI_NUM_SCREENS(mi),
 312       sizeof (unistruct))) == NULL)
 313    return;
 314  }
 315  gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 316
 317 # ifdef HAVE_COCOA      /* Don't second-guess Quartz's double-buffering */
 318   dbufp = False;
 319 # endif
 320
 321  gp->f_hititerations = MI_CYCLES(mi);
 322
 323  gp->scale = (double) (MI_WIN_WIDTH(mi) + MI_WIN_HEIGHT(mi)) / 8.0;
 324  gp->midx =  MI_WIN_WIDTH(mi)  / 2;
 325  gp->midy =  MI_WIN_HEIGHT(mi) / 2;
 326  startover(mi);
 327 }
 328
 329 ENTRYPOINT void
 330 draw_galaxy(ModeInfo * mi)
 331 {
 332   Display    *display = MI_DISPLAY(mi);
 333   Window      window = MI_WINDOW(mi);
 334   GC          gc = MI_GC(mi);
 335   unistruct  *gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 336   double      d, eps, cox, six, cor, sir;  /* tmp */
 337   int         i, j, k; /* more tmp */
 338   XPoint    *dummy = NULL;
 339
 340   if (! dbufp)
 341     XClearWindow(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi));
 342
 343   if(spin){
 344     gp->rot_y += 0.01;
 345     gp->rot_x += 0.004;
 346   }
 347
 348   cox = COSF(gp->rot_y);
 349   six = SINF(gp->rot_y);
 350   cor = COSF(gp->rot_x);
 351   sir = SINF(gp->rot_x);
 352
 353   eps = 1/(EPSILON * sqrt_EPSILON * DELTAT * DELTAT * QCONS);
 354
 355   for (i = 0; i < gp->ngalaxies; ++i) {
 356     Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 357
 358     for (j = 0; j < gp->galaxies[i].nstars; ++j) {
 359       Star       *st = &gt->stars[j];
 360       XPoint     *newp = &gt->newpoints[j];
 361       double      v0 = st->vel[0];
 362       double      v1 = st->vel[1];
 363       double      v2 = st->vel[2];
 364
 365       for (k = 0; k < gp->ngalaxies; ++k) {
 366         Galaxy     *gtk = &gp->galaxies[k];
 367         double      d0 = gtk->pos[0] - st->pos[0];
 368         double      d1 = gtk->pos[1] - st->pos[1];
 369         double      d2 = gtk->pos[2] - st->pos[2];
 370
 371         d = d0 * d0 + d1 * d1 + d2 * d2;
 372         if (d > EPSILON)
 373           d = gtk->mass / (d * sqrt(d)) * DELTAT * DELTAT * QCONS;
 374         else
 375           d = gtk->mass / (eps * sqrt(eps));
 376         v0 += d0 * d;
 377         v1 += d1 * d;
 378         v2 += d2 * d;
 379       }
 380
 381       st->vel[0] = v0;
 382       st->vel[1] = v1;
 383       st->vel[2] = v2;
 384
 385       st->pos[0] += v0;
 386       st->pos[1] += v1;
 387       st->pos[2] += v2;
 388
 389       newp->x = (short) (((cox * st->pos[0]) - (six * st->pos[2])) *
 390                          gp->scale) + gp->midx;
 391       newp->y = (short) (((cor * st->pos[1]) - (sir * ((six * st->pos[0]) +
 392                                                        (cox * st->pos[2]))))
 393                          * gp->scale) + gp->midy;
 394
 395     }
 396
 397     for (k = i + 1; k < gp->ngalaxies; ++k) {
 398       Galaxy     *gtk = &gp->galaxies[k];
 399       double      d0 = gtk->pos[0] - gt->pos[0];
 400       double      d1 = gtk->pos[1] - gt->pos[1];
 401       double      d2 = gtk->pos[2] - gt->pos[2];
 402
 403       d = d0 * d0 + d1 * d1 + d2 * d2;
 404       if (d > EPSILON)
 405         d = 1 / (d * sqrt(d)) * DELTAT * QCONS;
 406       else
 407         d = 1 / (EPSILON * sqrt_EPSILON) * DELTAT * QCONS;
 408
 409       d0 *= d;
 410       d1 *= d;
 411       d2 *= d;
 412       gt->vel[0] += d0 * gtk->mass;
 413       gt->vel[1] += d1 * gtk->mass;
 414       gt->vel[2] += d2 * gtk->mass;
 415       gtk->vel[0] -= d0 * gt->mass;
 416       gtk->vel[1] -= d1 * gt->mass;
 417       gtk->vel[2] -= d2 * gt->mass;
 418     }
 419
 420     gt->pos[0] += gt->vel[0] * DELTAT;
 421     gt->pos[1] += gt->vel[1] * DELTAT;
 422     gt->pos[2] += gt->vel[2] * DELTAT;
 423
 424     if (dbufp) {
 425       XSetForeground(display, gc, MI_WIN_BLACK_PIXEL(mi));
 426       XDrawPoints(display, window, gc, gt->oldpoints, gt->nstars,
 427                   CoordModeOrigin);
 428     }
 429     XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, COLORSTEP * gt->galcol));
 430     XDrawPoints(display, window, gc, gt->newpoints, gt->nstars,
 431                 CoordModeOrigin);
 432
 433     dummy = gt->oldpoints;
 434     gt->oldpoints = gt->newpoints;
 435     gt->newpoints = dummy;
 436   }
 437
 438   gp->step++;
 439   if (gp->step > gp->f_hititerations * 4)
 440     startover(mi);
 441 }
 442
 443 ENTRYPOINT void
 444 release_galaxy(ModeInfo * mi)
 445 {
 446  if (universes != NULL) {
 447   int         screen;
 448
 449   for (screen = 0; screen < MI_NUM_SCREENS(mi); screen++)
 450    free_galaxies(&universes[screen]);
 451   (void) free((void *) universes);
 452   universes = NULL;
 453  }
 454 }
 455
 456 ENTRYPOINT void
 457 refresh_galaxy(ModeInfo * mi)
 458 {
 459  /* Do nothing, it will refresh by itself */
 460 }
 461
 462 XSCREENSAVER_MODULE ("Galaxy", galaxy)