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

   1 /* -*- Mode: C; tab-width: 4 -*- */
   2 /* strange --- strange attractors */
   3
   4 #if 0
   5 static const char sccsid[] = "@(#)strange.c     5.00 2000/11/01 xlockmore";
   6 #endif
   7
   8 /*-
   9  * Copyright (c) 1997 by Massimino Pascal <Pascal.Massimon@ens.fr>
  10  *
  11  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and its
  12  * documentation for any purpose and without fee is hereby granted,
  13  * provided that the above copyright notice appear in all copies and that
  14  * both that copyright notice and this permission notice appear in
  15  * supporting documentation.
  16  *
  17  * This file is provided AS IS with no warranties of any kind.  The author
  18  * shall have no liability with respect to the infringement of copyrights,
  19  * trade secrets or any patents by this file or any part thereof.  In no
  20  * event will the author be liable for any lost revenue or profits or
  21  * other special, indirect and consequential damages.
  22  *
  23  * Revision History:
  24  * 01-Nov-2000: Allocation checks
  25  * 10-May-1997: jwz@jwz.org: turned into a standalone program.
  26  *              Made it render into an offscreen bitmap and then copy
  27  *              that onto the screen, to reduce flicker.
  28  *
  29  * strange attractors are not so hard to find...
  30  */
  31
  32 #ifdef STANDALONE
  33 # define MODE_strange
  34 # define DEFAULTS       "*delay: 10000 \n" \
  35                                         "*ncolors: 100 \n" \
  36                                         "*fpsClear: True \n"
  37
  38 # define SMOOTH_COLORS
  39 # define refresh_strange 0
  40 # define reshape_strange 0
  41 # define strange_handle_event 0
  42 # include "xlockmore.h"         /* from the xscreensaver distribution */
  43 #else /* !STANDALONE */
  44 # include "xlock.h"             /* from the xlockmore distribution */
  45 #endif /* !STANDALONE */
  46
  47 #ifdef MODE_strange
  48
  49 ENTRYPOINT ModeSpecOpt strange_opts =
  50 {0, (XrmOptionDescRec *) NULL, 0, (argtype *) NULL, (OptionStruct *) NULL};
  51
  52 #ifdef USE_MODULES
  53 ModStruct   strange_description =
  54 {"strange", "init_strange", "draw_strange", "release_strange",
  55  "init_strange", "init_strange", (char *) NULL, &strange_opts,
  56  1000, 1, 1, 1, 64, 1.0, "",
  57  "Shows strange attractors", 0, NULL};
  58
  59 #endif
  60
  61 #ifdef HAVE_COCOA
  62 # define NO_DBUF
  63 #endif
  64
  65 typedef float DBL;
  66 typedef int PRM;
  67
  68 #define UNIT (1<<12)
  69 #define UNIT2 (1<<14)
  70 /* #define UNIT2 (3140*UNIT/1000) */
  71
  72 #define SKIP_FIRST      100
  73 #define MAX_POINTS      5500
  74 #define DBL_To_PRM(x)  (PRM)( (DBL)(UNIT)*(x) )
  75
  76
  77 #define DO_FOLD(a) (a)<0 ? -A->Fold[ (-(a))&(UNIT2-1) ] : A->Fold[ (a)&(UNIT2-1) ]
  78
  79 #if 0
  80 #define DO_FOLD(a) (a)<-UNIT2 ? -A->Fold[(-(a))%UNIT2] : (a)<0 ? -A->Fold[ -(a) ] :\
  81 (a)>UNIT2 ? A->Fold[ (a)%UNIT2 ] : A->Fold[ (a) ]
  82 #define DO_FOLD(a) DBL_To_PRM( sin( (DBL)(a)/UNIT ) )
  83 #define DO_FOLD(a) (a)<0 ? DBL_To_PRM( exp( 16.0*(a)/UNIT2 ) )-1.0 : \
  84 DBL_To_PRM( 1.0-exp( -16.0*(a)/UNIT2 ) )
  85 #endif
  86
  87 /******************************************************************/
  88
  89 #define MAX_PRM 3*5
  90
  91 typedef struct _ATTRACTOR {
  92         DBL         Prm1[MAX_PRM], Prm2[MAX_PRM];
  93         PRM         Prm[MAX_PRM], *Fold;
  94         void        (*Iterate) (struct _ATTRACTOR *, PRM, PRM, PRM *, PRM *);
  95         XPoint     *Buffer1, *Buffer2;
  96         int         Cur_Pt, Max_Pt;
  97         int         Col, Count, Speed;
  98         int         Width, Height;
  99         Pixmap      dbuf;       /* jwz */
 100         GC          dbuf_gc;
 101 } ATTRACTOR;
 102
 103 static ATTRACTOR *Root = (ATTRACTOR *) NULL;
 104
 105 static DBL  Amp_Prm[MAX_PRM] =
 106 {
 107         1.0, 3.5, 3.5, 2.5, 4.7,
 108         1.0, 3.5, 3.6, 2.5, 4.7,
 109         1.0, 1.5, 2.2, 2.1, 3.5
 110 };
 111 static DBL  Mid_Prm[MAX_PRM] =
 112 {
 113         0.0, 1.5, 0.0, .5, 1.5,
 114         0.0, 1.5, 0.0, .5, 1.5,
 115         0.0, 1.5, -1.0, -.5, 2.5,
 116 };
 117
 118 static      DBL
 119 Gauss_Rand(DBL c, DBL A, DBL S)
 120 {
 121         DBL         y;
 122
 123         y = (DBL) LRAND() / MAXRAND;
 124         y = A * (1.0 - exp(-y * y * S)) / (1.0 - exp(-S));
 125         if (NRAND(2))
 126                 return (c + y);
 127         else
 128                 return (c - y);
 129 }
 130
 131 static void
 132 Random_Prm(DBL * Prm)
 133 {
 134         int         i;
 135
 136         for (i = 0; i < MAX_PRM; ++i)
 137                 Prm[i] = Gauss_Rand(Mid_Prm[i], Amp_Prm[i], 4.0);
 138 }
 139
 140 /***************************************************************/
 141
 142    /* 2 examples of non-linear map */
 143
 144 static void
 145 Iterate_X2(ATTRACTOR * A, PRM x, PRM y, PRM * xo, PRM * yo)
 146 {
 147         PRM         xx, yy, xy, x2y, y2x, Tmp;
 148
 149         xx = (x * x) / UNIT;
 150         x2y = (xx * y) / UNIT;
 151         yy = (y * y) / UNIT;
 152         y2x = (yy * x) / UNIT;
 153         xy = (x * y) / UNIT;
 154
 155         Tmp = A->Prm[1] * xx + A->Prm[2] * xy + A->Prm[3] * yy + A->Prm[4] * x2y;
 156         Tmp = A->Prm[0] - y + (Tmp / UNIT);
 157         *xo = DO_FOLD(Tmp);
 158         Tmp = A->Prm[6] * xx + A->Prm[7] * xy + A->Prm[8] * yy + A->Prm[9] * y2x;
 159         Tmp = A->Prm[5] + x + (Tmp / UNIT);
 160         *yo = DO_FOLD(Tmp);
 161 }
 162
 163 static void
 164 Iterate_X3(ATTRACTOR * A, PRM x, PRM y, PRM * xo, PRM * yo)
 165 {
 166         PRM         xx, yy, xy, x2y, y2x, Tmp_x, Tmp_y, Tmp_z;
 167
 168         xx = (x * x) / UNIT;
 169         x2y = (xx * y) / UNIT;
 170         yy = (y * y) / UNIT;
 171         y2x = (yy * x) / UNIT;
 172         xy = (x * y) / UNIT;
 173
 174         Tmp_x = A->Prm[1] * xx + A->Prm[2] * xy + A->Prm[3] * yy + A->Prm[4] * x2y;
 175         Tmp_x = A->Prm[0] - y + (Tmp_x / UNIT);
 176         Tmp_x = DO_FOLD(Tmp_x);
 177
 178         Tmp_y = A->Prm[6] * xx + A->Prm[7] * xy + A->Prm[8] * yy + A->Prm[9] * y2x;
 179         Tmp_y = A->Prm[5] + x + (Tmp_y / UNIT);
 180
 181         Tmp_y = DO_FOLD(Tmp_y);
 182
 183         Tmp_z = A->Prm[11] * xx + A->Prm[12] * xy + A->Prm[13] * yy + A->Prm[14] * y2x;
 184         Tmp_z = A->Prm[10] + x + (Tmp_z / UNIT);
 185         Tmp_z = UNIT + Tmp_z * Tmp_z / UNIT;
 186
 187         *xo = (Tmp_x * UNIT) / Tmp_z;
 188         *yo = (Tmp_y * UNIT) / Tmp_z;
 189 }
 190
 191 static void (*Funcs[2]) (ATTRACTOR *, PRM, PRM, PRM *, PRM *) = {
 192         Iterate_X2, Iterate_X3
 193 };
 194
 195 /***************************************************************/
 196
 197 static void
 198 free_strange(Display *display, ATTRACTOR *A)
 199 {
 200         if (A->Buffer1 != NULL) {
 201                 (void) free((void *) A->Buffer1);
 202                 A->Buffer1 = (XPoint *) NULL;
 203         }
 204         if (A->Buffer2 != NULL) {
 205                 (void) free((void *) A->Buffer2);
 206                 A->Buffer2 = (XPoint *) NULL;
 207         }
 208         if (A->dbuf) {
 209                 XFreePixmap(display, A->dbuf);
 210                 A->dbuf = None;
 211         }
 212         if (A->dbuf_gc) {
 213                 XFreeGC(display, A->dbuf_gc);
 214                 A->dbuf_gc = None;
 215         }
 216         if (A->Fold != NULL) {
 217                 (void) free((void *) A->Fold);
 218                 A->Fold = (PRM *) NULL;
 219         }
 220 }
 221
 222 ENTRYPOINT void
 223 draw_strange(ModeInfo * mi)
 224 {
 225         int         i, j, n, Cur_Pt;
 226         PRM         x, y, xo, yo;
 227         DBL         u;
 228         XPoint     *Buf;
 229         Display    *display = MI_DISPLAY(mi);
 230         Window      window = MI_WINDOW(mi);
 231         GC          gc = MI_GC(mi);
 232         DBL         Lx, Ly;
 233         void        (*Iterate) (ATTRACTOR *, PRM, PRM, PRM *, PRM *);
 234         PRM         xmin, xmax, ymin, ymax;
 235         ATTRACTOR  *A;
 236
 237         if (Root == NULL)
 238                 return;
 239         A = &Root[MI_SCREEN(mi)];
 240         if (A->Fold == NULL)
 241                 return;
 242
 243         Cur_Pt = A->Cur_Pt;
 244         Iterate = A->Iterate;
 245
 246         u = (DBL) (A->Count) / 1000.0;
 247         for (j = MAX_PRM - 1; j >= 0; --j)
 248                 A->Prm[j] = DBL_To_PRM((1.0 - u) * A->Prm1[j] + u * A->Prm2[j]);
 249
 250         x = y = DBL_To_PRM(.0);
 251         for (n = SKIP_FIRST; n; --n) {
 252                 (*Iterate) (A, x, y, &xo, &yo);
 253                 x = xo + NRAND(8) - 4;
 254                 y = yo + NRAND(8) - 4;
 255         }
 256
 257         xmax = 0;
 258         xmin = UNIT * 4;
 259         ymax = 0;
 260         ymin = UNIT * 4;
 261         A->Cur_Pt = 0;
 262         Buf = A->Buffer2;
 263         Lx = (DBL) A->Width / UNIT / 2.2;
 264         Ly = (DBL) A->Height / UNIT / 2.2;
 265         for (n = A->Max_Pt; n; --n) {
 266                 (*Iterate) (A, x, y, &xo, &yo);
 267                 Buf->x = (int) (Lx * (x + DBL_To_PRM(1.1)));
 268                 Buf->y = (int) (Ly * (DBL_To_PRM(1.1) - y));
 269                 /* (void) fprintf( stderr, "X,Y: %d %d    ", Buf->x, Buf->y ); */
 270                 Buf++;
 271                 A->Cur_Pt++;
 272                 if (xo > xmax)
 273                         xmax = xo;
 274                 else if (xo < xmin)
 275                         xmin = xo;
 276                 if (yo > ymax)
 277                         ymax = yo;
 278                 else if (yo < ymin)
 279                         ymin = yo;
 280                 x = xo + NRAND(8) - 4;
 281                 y = yo + NRAND(8) - 4;
 282         }
 283
 284         MI_IS_DRAWN(mi) = True;
 285
 286         XSetForeground(display, gc, MI_BLACK_PIXEL(mi));
 287
 288         if (A->dbuf != None) {          /* jwz */
 289                 XSetForeground(display, A->dbuf_gc, 0);
 290 /* XDrawPoints(display, A->dbuf, A->dbuf_gc, A->Buffer1,
 291    Cur_Pt,CoordModeOrigin); */
 292                 XFillRectangle(display, A->dbuf, A->dbuf_gc, 0, 0, A->Width, A->Height);
 293         } else
 294                 XDrawPoints(display, window, gc, A->Buffer1, Cur_Pt, CoordModeOrigin);
 295
 296         if (MI_NPIXELS(mi) < 2)
 297                 XSetForeground(display, gc, MI_WHITE_PIXEL(mi));
 298         else
 299                 XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, A->Col % MI_NPIXELS(mi)));
 300
 301         if (A->dbuf != None) {
 302                 XSetForeground(display, A->dbuf_gc, 1);
 303                 XDrawPoints(display, A->dbuf, A->dbuf_gc, A->Buffer2, A->Cur_Pt,
 304                             CoordModeOrigin);
 305                 XCopyPlane(display, A->dbuf, window, gc, 0, 0, A->Width, A->Height, 0, 0, 1);
 306         } else
 307                 XDrawPoints(display, window, gc, A->Buffer2, A->Cur_Pt, CoordModeOrigin);
 308
 309         Buf = A->Buffer1;
 310         A->Buffer1 = A->Buffer2;
 311         A->Buffer2 = Buf;
 312
 313         if ((xmax - xmin < DBL_To_PRM(.2)) && (ymax - ymin < DBL_To_PRM(.2)))
 314                 A->Count += 4 * A->Speed;
 315         else
 316                 A->Count += A->Speed;
 317         if (A->Count >= 1000) {
 318                 for (i = MAX_PRM - 1; i >= 0; --i)
 319                         A->Prm1[i] = A->Prm2[i];
 320                 Random_Prm(A->Prm2);
 321                 A->Count = 0;
 322         }
 323         A->Col++;
 324 }
 325
 326
 327 /***************************************************************/
 328
 329 ENTRYPOINT void
 330 init_strange(ModeInfo * mi)
 331 {
 332         Display    *display = MI_DISPLAY(mi);
 333 #ifndef NO_DBUF
 334         Window      window = MI_WINDOW(mi);
 335         GC          gc = MI_GC(mi);
 336 #endif
 337         ATTRACTOR  *Attractor;
 338
 339         if (Root == NULL) {
 340                 if ((Root = (ATTRACTOR *) calloc(MI_NUM_SCREENS(mi),
 341                                 sizeof (ATTRACTOR))) == NULL)
 342                         return;
 343         }
 344         Attractor = &Root[MI_SCREEN(mi)];
 345
 346         if (Attractor->Fold == NULL) {
 347                 int         i;
 348
 349                 if ((Attractor->Fold = (PRM *) calloc(UNIT2 + 1,
 350                                 sizeof (PRM))) == NULL) {
 351                         free_strange(display, Attractor);
 352                         return;
 353                 }
 354                 for (i = 0; i <= UNIT2; ++i) {
 355                         DBL         x;
 356
 357                         /* x = ( DBL )(i)/UNIT2; */
 358                         /* x = sin( M_PI/2.0*x ); */
 359                         /* x = sqrt( x ); */
 360                         /* x = x*x; */
 361                         /* x = x*(1.0-x)*4.0; */
 362                         x = (DBL) (i) / UNIT;
 363                         x = sin(x);
 364                         Attractor->Fold[i] = DBL_To_PRM(x);
 365                 }
 366         }
 367         if (Attractor->Buffer1 == NULL)
 368                 if ((Attractor->Buffer1 = (XPoint *) calloc(MAX_POINTS,
 369                                 sizeof (XPoint))) == NULL) {
 370                         free_strange(display, Attractor);
 371                         return;
 372                 }
 373         if (Attractor->Buffer2 == NULL)
 374                 if ((Attractor->Buffer2 = (XPoint *) calloc(MAX_POINTS,
 375                                 sizeof (XPoint))) == NULL) {
 376                         free_strange(display, Attractor);
 377                         return;
 378                 }
 379         Attractor->Max_Pt = MAX_POINTS;
 380
 381         Attractor->Width = MI_WIDTH(mi);
 382         Attractor->Height = MI_HEIGHT(mi);
 383         Attractor->Cur_Pt = 0;
 384         Attractor->Count = 0;
 385         Attractor->Col = NRAND(MI_NPIXELS(mi));
 386         Attractor->Speed = 4;
 387
 388         Attractor->Iterate = Funcs[NRAND(2)];
 389         Random_Prm(Attractor->Prm1);
 390         Random_Prm(Attractor->Prm2);
 391 #ifndef NO_DBUF
 392         if (Attractor->dbuf != None)
 393                 XFreePixmap(display, Attractor->dbuf);
 394         Attractor->dbuf = XCreatePixmap(display, window,
 395              Attractor->Width, Attractor->Height, 1);
 396         /* Allocation checked */
 397         if (Attractor->dbuf != None) {
 398                 XGCValues   gcv;
 399
 400                 gcv.foreground = 0;
 401                 gcv.background = 0;
 402 #ifndef HAVE_COCOA
 403                 gcv.graphics_exposures = False;
 404 #endif /* HAVE_COCOA */
 405                 gcv.function = GXcopy;
 406
 407                 if (Attractor->dbuf_gc != None)
 408                         XFreeGC(display, Attractor->dbuf_gc);
 409
 410                 if ((Attractor->dbuf_gc = XCreateGC(display, Attractor->dbuf,
 411 #ifndef HAVE_COCOA
 412                                 GCGraphicsExposures |
 413 #endif /* HAVE_COCOA */
 414                                 GCFunction | GCForeground | GCBackground,
 415                                 &gcv)) == None) {
 416                         XFreePixmap(display, Attractor->dbuf);
 417                         Attractor->dbuf = None;
 418                 } else {
 419                         XFillRectangle(display, Attractor->dbuf, Attractor->dbuf_gc,
 420                                 0, 0, Attractor->Width, Attractor->Height);
 421                         XSetBackground(display, gc, MI_BLACK_PIXEL(mi));
 422                         XSetFunction(display, gc, GXcopy);
 423                 }
 424         }
 425 #endif
 426
 427         MI_CLEARWINDOW(mi);
 428
 429         /* Do not want any exposure events from XCopyPlane */
 430         XSetGraphicsExposures(display, MI_GC(mi), False);
 431 }
 432
 433 /***************************************************************/
 434
 435 ENTRYPOINT void
 436 release_strange(ModeInfo * mi)
 437 {
 438         if (Root != NULL) {
 439                 int         screen;
 440
 441                 for (screen = 0; screen < MI_NUM_SCREENS(mi); ++screen)
 442                         free_strange(MI_DISPLAY(mi), &Root[screen]);
 443                 (void) free((void *) Root);
 444                 Root = (ATTRACTOR *) NULL;
 445         }
 446 }
 447
 448 XSCREENSAVER_MODULE ("Strange", strange)
 449
 450 #endif /* MODE_strange */