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

   1 /*
   2  * Binary Ring
   3  * Copyright (c) 2006-2014 Emilio Del Tessandoro <emilio.deltessa@gmail.com>
   4  *
   5  *  Directly ported code from complexification.net Binary Ring art
   6  *  http://www.complexification.net/gallery/machines/binaryRing/appletm/BinaryRing_m.pde
   7  *
   8  *  Binary Ring code:
   9  *  j.tarbell   June, 2004
  10  *  Albuquerque, New Mexico
  11  *  complexification.net
  12  *
  13  * Directly based the hacks of:
  14  *
  15  * xscreensaver, Copyright (c) 1997, 1998, 2002 Jamie Zawinski <jwz@jwz.org>
  16  *
  17  * Permission to use, copy, modify, distribute, and sell this software and its
  18  * documentation for any purpose is hereby granted without fee, provided that
  19  * the above copyright notice appear in all copies and that both that
  20  * copyright notice and this permission notice appear in supporting
  21  * documentation.  No representations are made about the suitability of this
  22  * software for any purpose.  It is provided "as is" without express or
  23  * implied warranty.
  24  */
  25
  26 #include "screenhack.h"
  27 #include "colors.h"
  28 #include "hsv.h"
  29
  30 #define ANTIALIAS   1
  31 #define BLACK       0
  32 #define WHITE       1
  33
  34 #define swap(a, b)  do { __typeof__(a) tmp;  tmp = a; a = b; b = tmp; } while(0)
  35 #define frand1()    ((((int) random() ) << 1) * 4.65661287524579692411E-10)
  36 #define min(a,b) ((a)<(b)?(a):(b))
  37 #define max(a,b) ((a)>(b)?(a):(b))
  38
  39 /* better if signed */
  40 typedef unsigned long pixel_t;
  41
  42
  43 typedef struct {
  44     float x, y;
  45     float xx, yy;
  46     float vx, vy;
  47     float color;
  48     int age;            /* age from 0 to ageMax */
  49 } particle_t;
  50
  51
  52 struct state {
  53     int epoch;
  54     int growth_delay;
  55     int ring_radius;
  56     int max_age;
  57     float curliness;
  58     int particles_number;
  59     particle_t* particles;
  60
  61
  62     Display *display;               /* variables for the X stuff */
  63     Window window;
  64     GC gc;
  65     XGCValues gcv;
  66     Visual* visual;
  67     int depth;
  68
  69     int width;
  70     int height;
  71
  72     Pixmap pix;                         /* for reshape */
  73     XImage* buf;                            /* buffer */
  74     pixel_t* buffer;
  75     pixel_t colors[2];
  76
  77     Bool color;
  78 };
  79
  80
  81
  82 static void point2rgb(int depth, pixel_t c, int *r, int *g, int *b)
  83 {
  84     switch(depth) {
  85     case 32:
  86     case 24:
  87 #ifdef HAVE_JWXYZ
  88         /* This program idiotically does not go through a color map, so
  89                we have to hardcode in knowledge of how jwxyz.a packs pixels!
  90                Fix it to go through st->colors[st->ncolors] instead!
  91              */
  92         *r = (c & 0x00ff0000) >> 16;
  93         *g = (c & 0x0000ffff) >>  8;
  94         *b = (c & 0x000000ff);
  95 #else
  96         *g = (c & 0xff00) >> 8;
  97         *r = (c & 0xff0000) >> 16;
  98         *b = c & 0xff;
  99 #endif
 100         break;
 101     case 16:
 102         *g = ((c >> 5) & 0x3f) << 2;
 103         *r = ((c >> 11) & 0x1f) << 3;
 104         *b = (c & 0x1f) << 3;
 105         break;
 106     case 15:
 107         *g = ((c >> 5) & 0x1f) << 3;
 108         *r = ((c >> 10) & 0x1f) << 3;
 109         *b = (c & 0x1f) << 3;
 110         break;
 111     }
 112 }
 113
 114 static pixel_t rgb2point(int depth, int r, int g, int b)
 115 {
 116     pixel_t ret = 0;
 117
 118     switch(depth) {
 119     case 32:
 120     case 24:
 121 #ifdef HAVE_JWXYZ
 122         /* This program idiotically does not go through a color map, so
 123                we have to hardcode in knowledge of how jwxyz.a packs pixels!
 124                Fix it to go through st->colors[st->ncolors] instead!
 125              */
 126         ret = 0xFF000000 | (r << 16) | (g << 8) | b;
 127 #else
 128         ret |= (r << 16) | (g << 8) | b;
 129 #endif
 130         break;
 131     case 16:
 132         ret = ((r>>3) << 11) | ((g>>2)<<5) | (b>>3);
 133         break;
 134     case 15:
 135         ret = ((r>>3) << 10) | ((g>>3)<<5) | (b>>3);
 136         break;
 137     }
 138
 139     return ret;
 140 }
 141
 142 void print_color ( struct state* st, pixel_t color );
 143 /* alpha blended point drawing -- this is Not Right and will likely fail on
 144  * non-intel platforms as it is now, needs fixing
 145  */
 146
 147 static
 148 void draw_point ( struct state* st,
 149                  int x, int y, pixel_t myc, float a ) {
 150
 151     int or = 0, og = 0, ob = 0;
 152     int r = 0, g = 0, b = 0;
 153     int nr, ng, nb;
 154     register pixel_t c;
 155
 156     /*or = st->buffer[ 3 * ( y * st->width + x ) + 0 ];
 157     og = st->buffer[ 3 * ( y * st->width + x ) + 1 ];
 158     ob = st->buffer[ 3 * ( y * st->width + x ) + 2 ];*/
 159
 160     c = st->buffer[ y * st->width + x ];
 161     point2rgb( st->depth, c, &or, &og, &ob );
 162     point2rgb( st->depth, myc, &r, &g, &b );
 163
 164     nr = or + (r - or) * a;
 165     ng = og + (g - og) * a;
 166     nb = ob + (b - ob) * a;
 167
 168     /*st->buffer[ 3 * ( y * st->width + x ) + 0 ] = nr;
 169     st->buffer[ 3 * ( y * st->width + x ) + 1 ] = ng;
 170     st->buffer[ 3 * ( y * st->width + x ) + 2 ] = nb;*/
 171     c = rgb2point(st->depth, nr, ng, nb);
 172     st->buffer[ y * st->width + x ] = c;
 173
 174     XPutPixel( st->buf, x, y, c );
 175 }
 176
 177
 178
 179
 180 void print_color ( struct state* st, pixel_t color ) {
 181     int r=0, g=0, b=0;
 182     point2rgb(st->depth, color, &r, &g, &b);
 183     printf( "%d %d %d\n", r, g, b);
 184 }
 185
 186
 187
 188 #if ANTIALIAS
 189 #define plot_(X,Y,D) do{    \
 190     _dla_plot(st, (X), (Y), color, (D) * alpha); }while(0)
 191
 192 static
 193 void _dla_plot(struct state* st, int x, int y, pixel_t col, float br)
 194 {
 195     if ( ( x >= 0 && x < st->width ) && ( y >= 0 && y < st->height ) ) {
 196         if ( br > 1.0f ) br = 1.0f;
 197         draw_point( st, x, y, col, br );
 198     }
 199 }
 200
 201 #define ipart_(X) ((int)(X))
 202 #define round_(X) ((int)(((float)(X))+0.5))
 203 #define fpart_(X) (((float)(X))-(float)ipart_(X))
 204 #define rfpart_(X) (1.0-fpart_(X))
 205
 206 static
 207 void draw_line_antialias(
 208         struct state* st,
 209         int x1, int y1,
 210         int x2, int y2,
 211         pixel_t color, float alpha )
 212 {
 213     float dx = (float)x2 - (float)x1;
 214     float dy = (float)y2 - (float)y1;
 215     float gradient;
 216     float xend;
 217     float yend;
 218     float xgap;
 219     float ygap;
 220     int xpxl1;
 221     int ypxl1;
 222     float intery;
 223     float interx;
 224     int xpxl2;
 225     int ypxl2;
 226     int x;
 227     int y;
 228
 229     /* hard clipping, because this routine has some problems with negative coordinates */
 230     /* TODO: fix the alpha for that boundary cases. Using fabs() could solve? */
 231     if ( ( x1 < 0 || x1 > st->width ) ||
 232          ( x2 < 0 || x2 > st->width ) ||
 233          ( y1 < 0 || y1 > st->height ) ||
 234          ( y2 < 0 || y2 > st->height ) )
 235         return;
 236
 237     if ( fabs(dx) > fabs(dy) ) {
 238         if ( x2 < x1 ) {
 239             swap(x1, x2);
 240             swap(y1, y2);
 241         }
 242         gradient = dy / dx;
 243         xend = round_(x1);
 244         yend = y1 + gradient*(xend - x1);
 245         xgap = rfpart_(x1 + 0.5);
 246         xpxl1 = xend;
 247         ypxl1 = ipart_(yend);
 248         plot_(xpxl1, ypxl1, rfpart_(yend)*xgap);
 249         plot_(xpxl1, ypxl1+1, fpart_(yend)*xgap);
 250         intery = yend + gradient;
 251
 252         xend = round_(x2);
 253         yend = y2 + gradient*(xend - x2);
 254         xgap = fpart_(x2+0.5);
 255         xpxl2 = xend;
 256         ypxl2 = ipart_(yend);
 257         plot_(xpxl2, ypxl2, rfpart_(yend) * xgap);
 258         plot_(xpxl2, ypxl2 + 1, fpart_(yend) * xgap);
 259
 260         /*if ( rfpart_(yend) * xgap < 0 || fpart_(yend) * xgap < 0)
 261         printf("%f %f\n", rfpart_(yend) * xgap, fpart_(yend) * xgap);*/
 262         for(x=xpxl1+1; x <= (xpxl2-1); x++) {
 263             plot_(x, ipart_(intery), rfpart_(intery));
 264             plot_(x, ipart_(intery) + 1, fpart_(intery));
 265             /*if ( rfpart_(intery) < 0 || fpart_(intery) < 0)
 266             printf("%f %f\n", rfpart_(intery), fpart_(intery));*/
 267             intery += gradient;
 268         }
 269     } else {
 270         if ( y2 < y1 ) {
 271             swap(x1, x2);
 272             swap(y1, y2);
 273         }
 274         gradient = dx / dy;
 275         yend = round_(y1);
 276         xend = x1 + gradient*(yend - y1);
 277         ygap = rfpart_(y1 + 0.5);
 278         ypxl1 = yend;
 279         xpxl1 = ipart_(xend);
 280         plot_(xpxl1, ypxl1, rfpart_(xend)*ygap);
 281         plot_(xpxl1, ypxl1+1, fpart_(xend)*ygap);
 282         interx = xend + gradient;
 283
 284         yend = round_(y2);
 285         xend = x2 + gradient*(yend - y2);
 286         ygap = fpart_(y2+0.5);
 287         ypxl2 = yend;
 288         xpxl2 = ipart_(xend);
 289         plot_(xpxl2, ypxl2, rfpart_(xend) * ygap);
 290         plot_(xpxl2, ypxl2 + 1, fpart_(xend) * ygap);
 291
 292         for(y=ypxl1+1; y <= (ypxl2-1); y++) {
 293             plot_(ipart_(interx), y, rfpart_(interx));
 294             plot_(ipart_(interx) + 1, y, fpart_(interx));
 295             interx += gradient;
 296         }
 297     }
 298 }
 299 #undef plot_
 300 #undef ipart_
 301 #undef fpart_
 302 #undef round_
 303 #undef rfpart_
 304
 305 #else
 306
 307 static
 308 void draw_line ( struct state* st, int x0, int y0, int x1, int y1, int color, float a ) {
 309     register int steep;
 310     register int deltax;
 311     register int deltay;
 312     register int error;
 313     register int ystep;
 314     register int y;
 315     register int x;
 316
 317
 318     steep = abs ( y1 - y0 ) > abs ( x1 - x0 );
 319     if ( steep ) { swap(x0,y0); swap(x1,y1); }
 320     if ( x0 > x1 ) { swap(x0,x1); swap(y0,y1); }
 321     deltax = x1 - x0;
 322     deltay = abs(y1-y0);
 323     error = 0;
 324     y = y0;
 325     ystep = y0 < y1 ? 1 : -1;
 326     if ( a > 1.0f ) a = 1.0f;
 327
 328     for ( x = x0; x < x1; x++ ) {
 329         if ( steep ) {
 330             if ( ( y >= 0 && y < st->width ) && ( x >= 0 && x < st->height ) )
 331                 draw_point( st, y, x, color, a );
 332         } else {
 333             if ( ( x >= 0 && x < st->width ) && ( y >= 0 && y < st->height ) )
 334                 draw_point( st, x, y, color, a );
 335         }
 336         error += deltay;
 337         if ( ( error << 1 ) > deltax ) {
 338             y += ystep;
 339             error -= deltax;
 340         }
 341     }
 342 }
 343 #endif
 344
 345 static void create_buffers ( struct state* st, Display* display, Screen* screen, Window window, GC gc ) {
 346
 347     XWindowAttributes xgwa;
 348     XGetWindowAttributes( display, window, &xgwa );
 349
 350     /* Initialize the pixmap */
 351     if ( st->buf != NULL ) XFreePixmap( display, st->pix );
 352
 353     XSetForeground( display, gc, st->colors[BLACK] );
 354     st->pix = XCreatePixmap( display, window, st->width, st->height,
 355                              xgwa.depth );
 356     XFillRectangle( display, st->pix, gc, 0, 0, st->width, st->height);
 357
 358     /* Initialize the bitmap */
 359     if ( st->buf != NULL ) XDestroyImage ( st->buf );
 360     st->buf = XGetImage( display, st->pix, 0, 0, st->width, st->height, visual_depth(screen, st->visual), ZPixmap );
 361     st->buffer = (pixel_t*) calloc(sizeof(pixel_t), st->width * st->height);
 362     /*int i;
 363     for ( i = 0; i < st->width * st->height; ++i ) st->buffer[i] = st->colors[BLACK];*/
 364 }
 365
 366 static void init_particle ( particle_t* p, float dx, float dy, float direction, int color, int max_age ) {
 367     float max_initial_velocity = 2.0f;
 368     p->x = -dx;
 369     p->y = -dy;
 370     p->xx = 0;
 371     p->yy = 0;
 372     p->vx = max_initial_velocity * cos(direction);
 373     p->vy = max_initial_velocity * sin(direction);
 374
 375     p->age = random() % max_age;
 376
 377     p->color = color;
 378 }
 379
 380 static void clamp ( int* value, int l, int h ) {
 381     if ( *value < l ) *value = l;
 382     if ( *value > h ) *value = h;
 383 }
 384
 385 static pixel_t next_color ( struct state* st, pixel_t current ) {
 386     int r=0, g=0, b=0;
 387
 388     point2rgb(st->depth, current, &r, &g, &b);
 389     r += random() % 5 - 2;
 390     g += random() % 5 - 2;
 391     b += random() % 5 - 2;
 392     clamp(&r, 0, 255);
 393     clamp(&g, 0, 255);
 394     clamp(&b, 0, 255);
 395
 396     return rgb2point( st->depth, r, g, b );
 397 }
 398
 399
 400 static void create_particles ( struct state* st ) {
 401     int i;
 402     float emitx, emity;
 403     float direction;
 404
 405     for ( i = 0; i < st->particles_number; i++ ) {
 406         emitx = ( st->ring_radius * sinf( M_PI * 2 * ( (float) i / st->particles_number ) ) );
 407         emity = ( st->ring_radius * cosf( M_PI * 2 * ( (float) i / st->particles_number ) ) );
 408         direction = (M_PI * i) / st->particles_number;
 409
 410         if ( st->epoch == WHITE && st->color )
 411             st->colors[WHITE] = next_color(st, st->colors[WHITE]);
 412
 413         init_particle(st->particles + i, emitx, emity, direction, st->colors[WHITE], st->max_age);
 414     }
 415 }
 416
 417
 418 /* randomly move one particle and draw it */
 419 static void move ( particle_t* p, struct state * st ) {
 420     int w = st->width / 2;
 421     int h = st->height / 2;
 422     float max_dv = 1.0f;
 423
 424     p->xx = p->x;
 425     p->yy = p->y;
 426     p->x += p->vx;
 427     p->y += p->vy;
 428     p->vx += frand1() * st->curliness * max_dv;
 429     p->vy += frand1() * st->curliness * max_dv;
 430
 431
 432 #if ANTIALIAS
 433     draw_line_antialias( st,
 434         w+p->xx, h+p->yy, w+p->x, h+p->y, p->color, 0.15 );
 435     draw_line_antialias( st,
 436         w-p->xx, h+p->yy, w-p->x, h+p->y, p->color, 0.15 );
 437 #else
 438     draw_line( st, w+p->xx, h+p->yy, w+p->x, h+p->y, p->color, 0.15 );
 439     draw_line( st, w-p->xx, h+p->yy, w-p->x, h+p->y, p->color, 0.15 );
 440 #endif
 441
 442     p->age++;
 443     /* if this is too old, die and reborn */
 444     if ( p->age > st->max_age ) {
 445         float dir = frand1() * 2 * M_PI;
 446         p->x = st->ring_radius * sin(dir);
 447         p->y = st->ring_radius * cos(dir);
 448         p->xx = p->yy = p->vx = p->vy = 0;
 449         p->age = 0;
 450
 451         if ( st->epoch == WHITE && st->color )
 452             st->colors[WHITE] = next_color(st, st->colors[WHITE] );
 453
 454         p->color = st->colors[st->epoch];
 455     }
 456 }
 457
 458
 459
 460
 461 /* Initialize Everything */
 462 static void* binaryring_init ( Display* display, Window window ) {
 463     XWindowAttributes xgwa;
 464
 465     struct state *st = ( struct state* ) calloc ( 1, sizeof( *st ) );
 466
 467     XGetWindowAttributes( display, window, &xgwa );
 468
 469     st->epoch = WHITE;
 470     st->display = display;
 471     st->window = window;
 472     st->particles_number = (get_integer_resource(st->display, "particles_number", "Integer"));
 473     st->growth_delay = (get_integer_resource(st->display, "growth_delay", "Integer"));
 474     st->ring_radius = (get_integer_resource(st->display, "ring_radius", "Integer"));
 475     st->max_age = (get_integer_resource(st->display, "max_age", "Integer"));
 476     st->color =  get_boolean_resource(st->display, "color", "Boolean");
 477     st->height = xgwa.height;
 478     st->width = xgwa.width;
 479     st->visual = xgwa.visual;
 480     st->curliness = 0.5;
 481
 482
 483     st->depth = visual_depth(xgwa.screen, st->visual);
 484     st->colors[0] = rgb2point(st->depth, 0, 0, 0);
 485     st->colors[1] = rgb2point(st->depth, 255, 255, 255);
 486
 487     /*describe_visual (stdout, xgwa.screen, xgwa.visual, False);*/
 488
 489     st->particles = malloc (st->particles_number * sizeof( particle_t ) );
 490     create_particles ( st );
 491
 492     st->gc = XCreateGC( st->display, st->window, 0, &st->gcv );
 493     create_buffers ( st, display, xgwa.screen, window, st->gc );
 494
 495
 496     return st;
 497 }
 498
 499
 500 static unsigned long binaryring_draw ( Display* display, Window win, void *closure ) {
 501     struct state *st = (struct state *) closure;
 502     int i;
 503
 504     for ( i = 0; i < st->particles_number; i++ )
 505         move( &(st->particles[i]), st );
 506
 507     /* draw the XImage in the Pixmap and the put the Pixmap on the screen */
 508     XPutImage( display, st->pix, st->gc, st->buf, 0, 0, 0, 0, st->width, st->height);
 509     XCopyArea( display, st->pix, win, st->gc, 0, 0, st->width, st->height, 0, 0 );
 510
 511     /* randomly switch ageColor periods */
 512     if ( random() % 10000 > 9950 )
 513         st->epoch = (st->epoch == WHITE) ? BLACK : WHITE;
 514
 515     return st->growth_delay;
 516 }
 517
 518
 519
 520 static void binaryring_reshape ( Display* display, Window win, void *closure, unsigned int w, unsigned int h ) {
 521     struct state *st = (struct state *) closure;
 522
 523     XWindowAttributes tmp;
 524     XGetWindowAttributes(display, win, &tmp);
 525
 526     if ( tmp.height != st->height || tmp.width != st->width ) {
 527         st->height = tmp.height;
 528         st->width = tmp.width;
 529
 530
 531         st->epoch = WHITE;
 532         create_particles ( st );
 533
 534         create_buffers ( st, display, tmp.screen, win, st->gc );
 535     }
 536 }
 537
 538
 539 /* if someone press a key switch the color */
 540 static Bool binaryring_event ( Display* display, Window win, void *closure, XEvent* event ) {
 541     struct state *st = (struct state *) closure;
 542
 543     if ( (*event).xany.type == KeyPress ) {
 544         st->epoch = (st->epoch == WHITE) ? BLACK : WHITE;
 545     }
 546
 547     return False;
 548 }
 549
 550
 551 /* delete everything */
 552 static void binaryring_free ( Display* display, Window win, void *closure ) {
 553     struct state *st = (struct state *) closure;
 554     XWindowAttributes tmp;
 555     XGetWindowAttributes(display, win, &tmp);
 556
 557     free( st->buffer );
 558     free( st->particles );
 559
 560     free ( st );
 561 }
 562
 563
 564 /* Default resources of the program */
 565 static const char* binaryring_defaults [] = {
 566     ".background:       black",
 567     ".foreground:       white",
 568     "*growth_delay:     10000",
 569     "*particles_number: 5000",
 570     "*ring_radius:      40",
 571     "*max_age:          400",
 572     "*color:            True",
 573     "*ignoreRotation:   True",
 574     0
 575 };
 576
 577 static XrmOptionDescRec binaryring_options [] = {
 578     { "-particles-number", ".particles_number", XrmoptionSepArg, 0 },
 579     { "-growth-delay",     ".growth_delay",     XrmoptionSepArg, 0 },
 580     { "-ring-radius",      ".ring_radius",      XrmoptionSepArg, 0 },
 581     { "-max-age",          ".max_age",          XrmoptionSepArg, 0 },
 582     { "-color",            ".color",            XrmoptionNoArg,  "True"  },
 583     { "-no-color",         ".color",            XrmoptionNoArg,  "False" },
 584     { 0, 0, 0, 0}
 585 };
 586
 587 XSCREENSAVER_MODULE("BinaryRing", binaryring)