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 # define UNIFORM_COLORS
  48 # define reshape_galaxy 0
  49 # define galaxy_handle_event 0
  50 # include "xlockmore.h"    /* from the xscreensaver distribution */
  51 #else  /* !STANDALONE */
  52 # include "xlock.h"     /* from the xlockmore distribution */
  53 #endif /* !STANDALONE */
  54
  55 static Bool tracks;
  56 static Bool spin;
  57 static Bool dbufp;
  58
  59 #define DEF_TRACKS "True"
  60 #define DEF_SPIN   "True"
  61 #define DEF_DBUF   "True"
  62
  63 static XrmOptionDescRec opts[] =
  64 {
  65  {"-tracks", ".galaxy.tracks", XrmoptionNoArg, "on"},
  66  {"+tracks", ".galaxy.tracks", XrmoptionNoArg, "off"},
  67  {"-spin",   ".galaxy.spin",   XrmoptionNoArg, "on"},
  68  {"+spin",   ".galaxy.spin",   XrmoptionNoArg, "off"},
  69  {"-dbuf",   ".galaxy.dbuf",   XrmoptionNoArg, "on"},
  70  {"+dbuf",   ".galaxy.dbuf",   XrmoptionNoArg, "off"},
  71 };
  72
  73 static argtype vars[] =
  74 {
  75  {&tracks, "tracks", "Tracks", DEF_TRACKS, t_Bool},
  76  {&spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_Bool},
  77  {&dbufp,  "dbuf",   "Dbuf",   DEF_DBUF,   t_Bool},
  78 };
  79
  80 static OptionStruct desc[] =
  81 {
  82  {"-/+tracks", "turn on/off star tracks"},
  83  {"-/+spin",   "do/don't spin viewpoint"},
  84  {"-/+dbuf",   "turn on/off double buffering."},
  85 };
  86
  87 ENTRYPOINT ModeSpecOpt galaxy_opts =
  88 {sizeof opts / sizeof opts[0], opts,
  89  sizeof vars / sizeof vars[0], vars, desc};
  90
  91
  92 #define FLOATRAND ((double) LRAND() / ((double) MAXRAND))
  93
  94 #if 0
  95 #define WRAP       1  /* Warp around edges */
  96 #define BOUNCE     1  /* Bounce from borders */
  97 #endif
  98
  99 #define MINSIZE       1
 100 #define MINGALAXIES    2
 101 #define MAX_STARS    3000
 102 #define MAX_IDELTAT    50
 103 /* These come originally from the Cluster-version */
 104 #define DEFAULT_GALAXIES  3
 105 #define DEFAULT_STARS    1000
 106 #define DEFAULT_HITITERATIONS  7500
 107 #define DEFAULT_IDELTAT    200 /* 0.02 */
 108 #define EPSILON 0.00000001
 109
 110 #define sqrt_EPSILON 0.0001
 111
 112 #define DELTAT (MAX_IDELTAT * 0.0001)
 113
 114 #define GALAXYRANGESIZE  0.1
 115 #define GALAXYMINSIZE  0.15
 116 #define QCONS    0.001
 117
 118
 119 #define COLORBASE  16
 120 /* colors per galaxy */
 121 /* #define COLORSTEP  (NUMCOLORS/COLORBASE) */
 122 # define COLORSTEP (MI_NCOLORS(mi)/COLORBASE)
 123
 124
 125 typedef struct {
 126  double      pos[3], vel[3];
 127 } Star;
 128
 129
 130 typedef struct {
 131  int         mass;
 132  int         nstars;
 133  Star       *stars;
 134  XPoint     *oldpoints;
 135  XPoint     *newpoints;
 136  double      pos[3], vel[3];
 137  int         galcol;
 138 } Galaxy;
 139
 140 typedef struct {
 141  double      mat[3][3]; /* Movement of stars(?) */
 142  double      scale; /* Scale */
 143  int         midx; /* Middle of screen, x */
 144  int         midy; /* Middle of screen, y */
 145  double      size; /* */
 146  double      diff[3]; /* */
 147  Galaxy     *galaxies; /* the Whole Universe */
 148  int         ngalaxies; /* # galaxies */
 149  int         f_hititerations; /* # iterations before restart */
 150  int         step; /* */
 151  double      rot_y; /* rotation of eye around center of universe, around
 152 y-axis*/
 153  double      rot_x; /* rotation of eye around center of universe, around
 154 x-axis */
 155 } unistruct;
 156
 157 static unistruct *universes = NULL;
 158
 159 static void
 160 free_galaxies(unistruct * gp)
 161 {
 162  if (gp->galaxies != NULL) {
 163   int         i;
 164
 165   for (i = 0; i < gp->ngalaxies; i++) {
 166    Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 167
 168    if (gt->stars != NULL)
 169     (void) free((void *) gt->stars);
 170    if (gt->oldpoints != NULL)
 171        (void) free((void *) gt->oldpoints);
 172    if (gt->newpoints != NULL)
 173        (void) free((void *) gt->newpoints);
 174   }
 175   (void) free((void *) gp->galaxies);
 176   gp->galaxies = NULL;
 177  }
 178 }
 179
 180 static void
 181 startover(ModeInfo * mi)
 182 {
 183  unistruct  *gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 184  int         i, j; /* more tmp */
 185  double      w1, w2; /* more tmp */
 186  double      d, v, w, h; /* yet more tmp */
 187
 188  gp->step = 0;
 189  gp->rot_y = 0;
 190  gp->rot_x = 0;
 191
 192  if (MI_BATCHCOUNT(mi) < -MINGALAXIES)
 193   free_galaxies(gp);
 194  gp->ngalaxies = MI_BATCHCOUNT(mi);
 195  if (gp->ngalaxies < -MINGALAXIES)
 196   gp->ngalaxies = NRAND(-gp->ngalaxies - MINGALAXIES + 1) + MINGALAXIES;
 197
 198  else if (gp->ngalaxies < MINGALAXIES)
 199   gp->ngalaxies = MINGALAXIES;
 200  if (gp->galaxies == NULL)
 201   gp->galaxies = (Galaxy *) calloc(gp->ngalaxies, sizeof (Galaxy));
 202
 203  for (i = 0; i < gp->ngalaxies; ++i) {
 204   Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 205   double      sinw1, sinw2, cosw1, cosw2;
 206
 207   gt->galcol = NRAND(COLORBASE - 2);
 208   if (gt->galcol > 1)
 209    gt->galcol += 2; /* Mult 8; 16..31 no green stars */
 210   /* Galaxies still may have some green stars but are not all green. */
 211
 212   if (gt->stars != NULL) {
 213    (void) free((void *) gt->stars);
 214    gt->stars = NULL;
 215   }
 216   gt->nstars = (NRAND(MAX_STARS / 2)) + MAX_STARS / 2;
 217   gt->stars = (Star *) malloc(gt->nstars * sizeof (Star));
 218   gt->oldpoints = (XPoint *) malloc(gt->nstars * sizeof (XPoint));
 219   gt->newpoints = (XPoint *) malloc(gt->nstars * sizeof (XPoint));
 220
 221   w1 = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 222   w2 = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 223   sinw1 = SINF(w1);
 224   sinw2 = SINF(w2);
 225   cosw1 = COSF(w1);
 226   cosw2 = COSF(w2);
 227
 228   gp->mat[0][0] = cosw2;
 229   gp->mat[0][1] = -sinw1 * sinw2;
 230   gp->mat[0][2] = cosw1 * sinw2;
 231   gp->mat[1][0] = 0.0;
 232   gp->mat[1][1] = cosw1;
 233   gp->mat[1][2] = sinw1;
 234   gp->mat[2][0] = -sinw2;
 235   gp->mat[2][1] = -sinw1 * cosw2;
 236   gp->mat[2][2] = cosw1 * cosw2;
 237
 238   gt->vel[0] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 239   gt->vel[1] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 240   gt->vel[2] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 241   gt->pos[0] = -gt->vel[0] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 242 0.5;
 243   gt->pos[1] = -gt->vel[1] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 244 0.5;
 245   gt->pos[2] = -gt->vel[2] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 246 0.5;
 247
 248   gt->mass = (int) (FLOATRAND * 1000.0) + 1;
 249
 250   gp->size = GALAXYRANGESIZE * FLOATRAND + GALAXYMINSIZE;
 251
 252   for (j = 0; j < gt->nstars; ++j) {
 253    Star       *st = &gt->stars[j];
 254    XPoint     *oldp = &gt->oldpoints[j];
 255    XPoint     *newp = &gt->newpoints[j];
 256
 257    double      sinw, cosw;
 258
 259    w = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 260    sinw = SINF(w);
 261    cosw = COSF(w);
 262    d = FLOATRAND * gp->size;
 263    h = FLOATRAND * exp(-2.0 * (d / gp->size)) / 5.0 * gp->size;
 264    if (FLOATRAND < 0.5)
 265     h = -h;
 266    st->pos[0] = gp->mat[0][0] * d * cosw + gp->mat[1][0] * d * sinw +
 267 gp->mat[2][0] * h + gt->pos[0];
 268    st->pos[1] = gp->mat[0][1] * d * cosw + gp->mat[1][1] * d * sinw +
 269 gp->mat[2][1] * h + gt->pos[1];
 270    st->pos[2] = gp->mat[0][2] * d * cosw + gp->mat[1][2] * d * sinw +
 271 gp->mat[2][2] * h + gt->pos[2];
 272
 273    v = sqrt(gt->mass * QCONS / sqrt(d * d + h * h));
 274    st->vel[0] = -gp->mat[0][0] * v * sinw + gp->mat[1][0] * v * cosw +
 275 gt->vel[0];
 276    st->vel[1] = -gp->mat[0][1] * v * sinw + gp->mat[1][1] * v * cosw +
 277 gt->vel[1];
 278    st->vel[2] = -gp->mat[0][2] * v * sinw + gp->mat[1][2] * v * cosw +
 279 gt->vel[2];
 280
 281    st->vel[0] *= DELTAT;
 282    st->vel[1] *= DELTAT;
 283    st->vel[2] *= DELTAT;
 284
 285    oldp->x = 0;
 286    oldp->y = 0;
 287    newp->x = 0;
 288    newp->y = 0;
 289   }
 290
 291  }
 292
 293  XClearWindow(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi));
 294
 295 #if 0
 296  (void) printf("ngalaxies=%d, f_hititerations=%d\n", gp->ngalaxies,
 297 gp->f_hititerations);
 298  (void) printf("f_deltat=%g\n", DELTAT);
 299  (void) printf("Screen: ");
 300 #endif /*0 */
 301 }
 302
 303 ENTRYPOINT void
 304 init_galaxy(ModeInfo * mi)
 305 {
 306  unistruct  *gp;
 307
 308  if (universes == NULL) {
 309   if ((universes = (unistruct *) calloc(MI_NUM_SCREENS(mi),
 310       sizeof (unistruct))) == NULL)
 311    return;
 312  }
 313  gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 314
 315 # ifdef HAVE_COCOA      /* Don't second-guess Quartz's double-buffering */
 316   dbufp = False;
 317 # endif
 318
 319  gp->f_hititerations = MI_CYCLES(mi);
 320
 321  gp->scale = (double) (MI_WIN_WIDTH(mi) + MI_WIN_HEIGHT(mi)) / 8.0;
 322  gp->midx =  MI_WIN_WIDTH(mi)  / 2;
 323  gp->midy =  MI_WIN_HEIGHT(mi) / 2;
 324  startover(mi);
 325 }
 326
 327 ENTRYPOINT void
 328 draw_galaxy(ModeInfo * mi)
 329 {
 330   Display    *display = MI_DISPLAY(mi);
 331   Window      window = MI_WINDOW(mi);
 332   GC          gc = MI_GC(mi);
 333   unistruct  *gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 334   double      d, eps, cox, six, cor, sir;  /* tmp */
 335   int         i, j, k; /* more tmp */
 336   XPoint    *dummy = NULL;
 337
 338   if (! dbufp)
 339     XClearWindow(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi));
 340
 341   if(spin){
 342     gp->rot_y += 0.01;
 343     gp->rot_x += 0.004;
 344   }
 345
 346   cox = COSF(gp->rot_y);
 347   six = SINF(gp->rot_y);
 348   cor = COSF(gp->rot_x);
 349   sir = SINF(gp->rot_x);
 350
 351   eps = 1/(EPSILON * sqrt_EPSILON * DELTAT * DELTAT * QCONS);
 352
 353   for (i = 0; i < gp->ngalaxies; ++i) {
 354     Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 355
 356     for (j = 0; j < gp->galaxies[i].nstars; ++j) {
 357       Star       *st = &gt->stars[j];
 358       XPoint     *newp = &gt->newpoints[j];
 359       double      v0 = st->vel[0];
 360       double      v1 = st->vel[1];
 361       double      v2 = st->vel[2];
 362
 363       for (k = 0; k < gp->ngalaxies; ++k) {
 364         Galaxy     *gtk = &gp->galaxies[k];
 365         double      d0 = gtk->pos[0] - st->pos[0];
 366         double      d1 = gtk->pos[1] - st->pos[1];
 367         double      d2 = gtk->pos[2] - st->pos[2];
 368
 369         d = d0 * d0 + d1 * d1 + d2 * d2;
 370         if (d > EPSILON)
 371           d = gt->mass / (d * sqrt(d)) * DELTAT * DELTAT * QCONS;
 372         else
 373           d = gt->mass * eps;
 374         v0 += d0 * d;
 375         v1 += d1 * d;
 376         v2 += d2 * d;
 377       }
 378
 379       st->vel[0] = v0;
 380       st->vel[1] = v1;
 381       st->vel[2] = v2;
 382
 383       st->pos[0] += v0;
 384       st->pos[1] += v1;
 385       st->pos[2] += v2;
 386
 387       newp->x = (short) (((cox * st->pos[0]) - (six * st->pos[2])) *
 388                          gp->scale) + gp->midx;
 389       newp->y = (short) (((cor * st->pos[1]) - (sir * ((six * st->pos[0]) +
 390                                                        (cox * st->pos[2]))))
 391                          * gp->scale) + gp->midy;
 392
 393     }
 394
 395     for (k = i + 1; k < gp->ngalaxies; ++k) {
 396       Galaxy     *gtk = &gp->galaxies[k];
 397       double      d0 = gtk->pos[0] - gt->pos[0];
 398       double      d1 = gtk->pos[1] - gt->pos[1];
 399       double      d2 = gtk->pos[2] - gt->pos[2];
 400
 401       d = d0 * d0 + d1 * d1 + d2 * d2;
 402       if (d > EPSILON)
 403         d = gt->mass * gt->mass / (d * sqrt(d)) * DELTAT * QCONS;
 404       else
 405         d = gt->mass * gt->mass / (EPSILON * sqrt_EPSILON) * DELTAT * QCONS;
 406
 407       d0 *= d;
 408       d1 *= d;
 409       d2 *= d;
 410       gt->vel[0] += d0 / gt->mass;
 411       gt->vel[1] += d1 / gt->mass;
 412       gt->vel[2] += d2 / gt->mass;
 413       gtk->vel[0] -= d0 / gtk->mass;
 414       gtk->vel[1] -= d1 / gtk->mass;
 415       gtk->vel[2] -= d2 / gtk->mass;
 416     }
 417
 418     gt->pos[0] += gt->vel[0] * DELTAT;
 419     gt->pos[1] += gt->vel[1] * DELTAT;
 420     gt->pos[2] += gt->vel[2] * DELTAT;
 421
 422     if (dbufp) {
 423       XSetForeground(display, gc, MI_WIN_BLACK_PIXEL(mi));
 424       XDrawPoints(display, window, gc, gt->oldpoints, gt->nstars,
 425                   CoordModeOrigin);
 426     }
 427     XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, COLORSTEP * gt->galcol));
 428     XDrawPoints(display, window, gc, gt->newpoints, gt->nstars,
 429                 CoordModeOrigin);
 430
 431     dummy = gt->oldpoints;
 432     gt->oldpoints = gt->newpoints;
 433     gt->newpoints = dummy;
 434   }
 435
 436   gp->step++;
 437   if (gp->step > gp->f_hititerations * 4)
 438     startover(mi);
 439 }
 440
 441 ENTRYPOINT void
 442 release_galaxy(ModeInfo * mi)
 443 {
 444  if (universes != NULL) {
 445   int         screen;
 446
 447   for (screen = 0; screen < MI_NUM_SCREENS(mi); screen++)
 448    free_galaxies(&universes[screen]);
 449   (void) free((void *) universes);
 450   universes = NULL;
 451  }
 452 }
 453
 454 ENTRYPOINT void
 455 refresh_galaxy(ModeInfo * mi)
 456 {
 457  /* Do nothing, it will refresh by itself */
 458 }
 459
 460 XSCREENSAVER_MODULE ("Galaxy", galaxy)