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 PROGCLASS     "Galaxy"
  44 # define HACK_INIT     init_galaxy
  45 # define HACK_DRAW     draw_galaxy
  46 # define galaxy_opts    xlockmore_opts
  47 # define DEFAULTS "*delay:  100  \n"   \
  48      "*count:  -5   \n"   \
  49      "*cycles:  250  \n"   \
  50      "*size:   -3   \n"   \
  51      "*ncolors:  64  \n"
  52 # define UNIFORM_COLORS
  53 # include "xlockmore.h"    /* from the xscreensaver distribution */
  54 #else  /* !STANDALONE */
  55 # include "xlock.h"     /* from the xlockmore distribution */
  56 #endif /* !STANDALONE */
  57
  58 static Bool tracks;
  59 static Bool spin;
  60
  61 #define DEF_TRACKS "True"
  62 #define DEF_SPIN   "True"
  63
  64 static XrmOptionDescRec opts[] =
  65 {
  66  {"-tracks", ".galaxy.tracks", XrmoptionNoArg, "on"},
  67  {"+tracks", ".galaxy.tracks", XrmoptionNoArg, "off"},
  68  {"-spin",   ".galaxy.spin",   XrmoptionNoArg, "on"},
  69  {"+spin",   ".galaxy.spin",   XrmoptionNoArg, "off"}
  70 };
  71
  72 static argtype vars[] =
  73 {
  74  {&tracks, "tracks", "Tracks", DEF_TRACKS, t_Bool},
  75  {&spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_Bool}
  76 };
  77
  78 static OptionStruct desc[] =
  79 {
  80  {"-/+tracks", "turn on/off star tracks"},
  81  {"-/+spin",   "do/don't spin viewpoint"}
  82 };
  83
  84 ModeSpecOpt galaxy_opts = { 4, opts, 2, vars, desc };
  85
  86
  87 #define FLOATRAND ((double) LRAND() / ((double) MAXRAND))
  88
  89 #if 0
  90 #define WRAP       1  /* Warp around edges */
  91 #define BOUNCE     1  /* Bounce from borders */
  92 #endif
  93
  94 #define MINSIZE       1
  95 #define MINGALAXIES    2
  96 #define MAX_STARS    3000
  97 #define MAX_IDELTAT    50
  98 /* These come originally from the Cluster-version */
  99 #define DEFAULT_GALAXIES  3
 100 #define DEFAULT_STARS    1000
 101 #define DEFAULT_HITITERATIONS  7500
 102 #define DEFAULT_IDELTAT    200 /* 0.02 */
 103 #define EPSILON 0.00000001
 104
 105 #define sqrt_EPSILON 0.0001
 106
 107 #define DELTAT (MAX_IDELTAT * 0.0001)
 108
 109 #define GALAXYRANGESIZE  0.1
 110 #define GALAXYMINSIZE  0.15
 111 #define QCONS    0.001
 112
 113
 114 #define COLORBASE  16
 115   /* Colors for stars start here */
 116 #define COLORSTEP  (NUMCOLORS/COLORBASE) /* NUMCOLORS / COLORBASE colors
 117 per galaxy */
 118
 119
 120 typedef struct {
 121  double      pos[3], vel[3];
 122 } Star;
 123
 124
 125 typedef struct {
 126  int         mass;
 127  int         nstars;
 128  Star       *stars;
 129  XPoint     *oldpoints;
 130  XPoint     *newpoints;
 131  double      pos[3], vel[3];
 132  int         galcol;
 133 } Galaxy;
 134
 135 typedef struct {
 136  double      mat[3][3]; /* Movement of stars(?) */
 137  double      scale; /* Scale */
 138  int         midx; /* Middle of screen, x */
 139  int         midy; /* Middle of screen, y */
 140  double      size; /* */
 141  double      diff[3]; /* */
 142  Galaxy     *galaxies; /* the Whole Universe */
 143  int         ngalaxies; /* # galaxies */
 144  int         f_hititerations; /* # iterations before restart */
 145  int         step; /* */
 146  double      rot_y; /* rotation of eye around center of universe, around
 147 y-axis*/
 148  double      rot_x; /* rotation of eye around center of universe, around
 149 x-axis */
 150 } unistruct;
 151
 152 static unistruct *universes = NULL;
 153
 154 static void
 155 free_galaxies(unistruct * gp)
 156 {
 157  if (gp->galaxies != NULL) {
 158   int         i;
 159
 160   for (i = 0; i < gp->ngalaxies; i++) {
 161    Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 162
 163    if (gt->stars != NULL)
 164     (void) free((void *) gt->stars);
 165    if (gt->oldpoints != NULL)
 166        (void) free((void *) gt->oldpoints);
 167    if (gt->newpoints != NULL)
 168        (void) free((void *) gt->newpoints);
 169   }
 170   (void) free((void *) gp->galaxies);
 171   gp->galaxies = NULL;
 172  }
 173 }
 174
 175 static void
 176 startover(ModeInfo * mi)
 177 {
 178  unistruct  *gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 179  int         i, j; /* more tmp */
 180  double      w1, w2; /* more tmp */
 181  double      d, v, w, h; /* yet more tmp */
 182
 183  gp->step = 0;
 184  gp->rot_y = 0;
 185  gp->rot_x = 0;
 186
 187  if (MI_BATCHCOUNT(mi) < -MINGALAXIES)
 188   free_galaxies(gp);
 189  gp->ngalaxies = MI_BATCHCOUNT(mi);
 190  if (gp->ngalaxies < -MINGALAXIES)
 191   gp->ngalaxies = NRAND(-gp->ngalaxies - MINGALAXIES + 1) + MINGALAXIES;
 192
 193  else if (gp->ngalaxies < MINGALAXIES)
 194   gp->ngalaxies = MINGALAXIES;
 195  if (gp->galaxies == NULL)
 196   gp->galaxies = (Galaxy *) calloc(gp->ngalaxies, sizeof (Galaxy));
 197
 198  for (i = 0; i < gp->ngalaxies; ++i) {
 199   Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 200   double      sinw1, sinw2, cosw1, cosw2;
 201
 202   gt->galcol = NRAND(COLORBASE - 2);
 203   if (gt->galcol > 1)
 204    gt->galcol += 2; /* Mult 8; 16..31 no green stars */
 205   /* Galaxies still may have some green stars but are not all green. */
 206
 207   if (gt->stars != NULL) {
 208    (void) free((void *) gt->stars);
 209    gt->stars = NULL;
 210   }
 211   gt->nstars = (NRAND(MAX_STARS / 2)) + MAX_STARS / 2;
 212   gt->stars = (Star *) malloc(gt->nstars * sizeof (Star));
 213   gt->oldpoints = (XPoint *) malloc(gt->nstars * sizeof (XPoint));
 214   gt->newpoints = (XPoint *) malloc(gt->nstars * sizeof (XPoint));
 215
 216   w1 = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 217   w2 = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 218   sinw1 = SINF(w1);
 219   sinw2 = SINF(w2);
 220   cosw1 = COSF(w1);
 221   cosw2 = COSF(w2);
 222
 223   gp->mat[0][0] = cosw2;
 224   gp->mat[0][1] = -sinw1 * sinw2;
 225   gp->mat[0][2] = cosw1 * sinw2;
 226   gp->mat[1][0] = 0.0;
 227   gp->mat[1][1] = cosw1;
 228   gp->mat[1][2] = sinw1;
 229   gp->mat[2][0] = -sinw2;
 230   gp->mat[2][1] = -sinw1 * cosw2;
 231   gp->mat[2][2] = cosw1 * cosw2;
 232
 233   gt->vel[0] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 234   gt->vel[1] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 235   gt->vel[2] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 236   gt->pos[0] = -gt->vel[0] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 237 0.5;
 238   gt->pos[1] = -gt->vel[1] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 239 0.5;
 240   gt->pos[2] = -gt->vel[2] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 241 0.5;
 242
 243   gt->mass = (int) (FLOATRAND * 1000.0) + 1;
 244
 245   gp->size = GALAXYRANGESIZE * FLOATRAND + GALAXYMINSIZE;
 246
 247   for (j = 0; j < gt->nstars; ++j) {
 248    Star       *st = &gt->stars[j];
 249    XPoint     *oldp = &gt->oldpoints[j];
 250    XPoint     *newp = &gt->newpoints[j];
 251
 252    double      sinw, cosw;
 253
 254    w = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 255    sinw = SINF(w);
 256    cosw = COSF(w);
 257    d = FLOATRAND * gp->size;
 258    h = FLOATRAND * exp(-2.0 * (d / gp->size)) / 5.0 * gp->size;
 259    if (FLOATRAND < 0.5)
 260     h = -h;
 261    st->pos[0] = gp->mat[0][0] * d * cosw + gp->mat[1][0] * d * sinw +
 262 gp->mat[2][0] * h + gt->pos[0];
 263    st->pos[1] = gp->mat[0][1] * d * cosw + gp->mat[1][1] * d * sinw +
 264 gp->mat[2][1] * h + gt->pos[1];
 265    st->pos[2] = gp->mat[0][2] * d * cosw + gp->mat[1][2] * d * sinw +
 266 gp->mat[2][2] * h + gt->pos[2];
 267
 268    v = sqrt(gt->mass * QCONS / sqrt(d * d + h * h));
 269    st->vel[0] = -gp->mat[0][0] * v * sinw + gp->mat[1][0] * v * cosw +
 270 gt->vel[0];
 271    st->vel[1] = -gp->mat[0][1] * v * sinw + gp->mat[1][1] * v * cosw +
 272 gt->vel[1];
 273    st->vel[2] = -gp->mat[0][2] * v * sinw + gp->mat[1][2] * v * cosw +
 274 gt->vel[2];
 275
 276    st->vel[0] *= DELTAT;
 277    st->vel[1] *= DELTAT;
 278    st->vel[2] *= DELTAT;
 279
 280    oldp->x = 0;
 281    oldp->y = 0;
 282    newp->x = 0;
 283    newp->y = 0;
 284   }
 285
 286  }
 287
 288  XClearWindow(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi));
 289
 290 #if 0
 291  (void) printf("ngalaxies=%d, f_hititerations=%d\n", gp->ngalaxies,
 292 gp->f_hititerations);
 293  (void) printf("f_deltat=%g\n", DELTAT);
 294  (void) printf("Screen: ");
 295 #endif /*0 */
 296 }
 297
 298 void
 299 init_galaxy(ModeInfo * mi)
 300 {
 301  unistruct  *gp;
 302
 303  if (universes == NULL) {
 304   if ((universes = (unistruct *) calloc(MI_NUM_SCREENS(mi),
 305       sizeof (unistruct))) == NULL)
 306    return;
 307  }
 308  gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 309
 310  gp->f_hititerations = MI_CYCLES(mi);
 311
 312  gp->scale = (double) (MI_WIN_WIDTH(mi) + MI_WIN_HEIGHT(mi)) / 8.0;
 313  gp->midx =  MI_WIN_WIDTH(mi)  / 2;
 314  gp->midy =  MI_WIN_HEIGHT(mi) / 2;
 315  startover(mi);
 316 }
 317
 318 void
 319 draw_galaxy(ModeInfo * mi)
 320 {
 321  Display    *display = MI_DISPLAY(mi);
 322  Window      window = MI_WINDOW(mi);
 323  GC          gc = MI_GC(mi);
 324  unistruct  *gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 325  double      d, eps, cox, six, cor, sir;  /* tmp */
 326  int         i, j, k; /* more tmp */
 327     XPoint    *dummy = NULL;
 328
 329  if(spin){
 330   gp->rot_y += 0.01;
 331   gp->rot_x += 0.004;
 332  }
 333
 334  cox = COSF(gp->rot_y);
 335  six = SINF(gp->rot_y);
 336     cor = COSF(gp->rot_x);
 337     sir = SINF(gp->rot_x);
 338
 339     eps = 1/(EPSILON * sqrt_EPSILON * DELTAT * DELTAT * QCONS);
 340
 341  for (i = 0; i < gp->ngalaxies; ++i) {
 342   Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 343
 344   for (j = 0; j < gp->galaxies[i].nstars; ++j) {
 345    Star       *st = &gt->stars[j];
 346    XPoint     *newp = &gt->newpoints[j];
 347    double      v0 = st->vel[0];
 348    double      v1 = st->vel[1];
 349    double      v2 = st->vel[2];
 350
 351    for (k = 0; k < gp->ngalaxies; ++k) {
 352     Galaxy     *gtk = &gp->galaxies[k];
 353     double      d0 = gtk->pos[0] - st->pos[0];
 354     double      d1 = gtk->pos[1] - st->pos[1];
 355     double      d2 = gtk->pos[2] - st->pos[2];
 356
 357     d = d0 * d0 + d1 * d1 + d2 * d2;
 358     if (d > EPSILON)
 359      d = gt->mass / (d * sqrt(d)) * DELTAT * DELTAT * QCONS;
 360     else
 361         d = gt->mass * eps;
 362     v0 += d0 * d;
 363     v1 += d1 * d;
 364     v2 += d2 * d;
 365    }
 366
 367    st->vel[0] = v0;
 368    st->vel[1] = v1;
 369    st->vel[2] = v2;
 370
 371    st->pos[0] += v0;
 372    st->pos[1] += v1;
 373    st->pos[2] += v2;
 374
 375    newp->x = (short) (((cox * st->pos[0]) - (six * st->pos[2])) *
 376 gp->scale) + gp->midx;
 377    newp->y = (short) (((cor * st->pos[1]) - (sir * ((six * st->pos[0]) +
 378 (cox * st->pos[2])))) * gp->scale) + gp->midy;
 379
 380   }
 381
 382   for (k = i + 1; k < gp->ngalaxies; ++k) {
 383    Galaxy     *gtk = &gp->galaxies[k];
 384    double      d0 = gtk->pos[0] - gt->pos[0];
 385    double      d1 = gtk->pos[1] - gt->pos[1];
 386    double      d2 = gtk->pos[2] - gt->pos[2];
 387
 388    d = d0 * d0 + d1 * d1 + d2 * d2;
 389    if (d > EPSILON)
 390     d = gt->mass * gt->mass / (d * sqrt(d)) * DELTAT * QCONS;
 391    else
 392     d = gt->mass * gt->mass / (EPSILON * sqrt_EPSILON) * DELTAT * QCONS;
 393
 394    d0 *= d;
 395    d1 *= d;
 396    d2 *= d;
 397    gt->vel[0] += d0 / gt->mass;
 398    gt->vel[1] += d1 / gt->mass;
 399    gt->vel[2] += d2 / gt->mass;
 400    gtk->vel[0] -= d0 / gtk->mass;
 401    gtk->vel[1] -= d1 / gtk->mass;
 402    gtk->vel[2] -= d2 / gtk->mass;
 403   }
 404
 405   gt->pos[0] += gt->vel[0] * DELTAT;
 406   gt->pos[1] += gt->vel[1] * DELTAT;
 407   gt->pos[2] += gt->vel[2] * DELTAT;
 408
 409          XSetForeground(display, gc, MI_WIN_BLACK_PIXEL(mi));
 410   XDrawPoints(display, window, gc, gt->oldpoints, gt->nstars,
 411 CoordModeOrigin);
 412   XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, COLORSTEP * gt->galcol));
 413          XDrawPoints(display, window, gc, gt->newpoints, gt->nstars,
 414 CoordModeOrigin);
 415
 416          dummy = gt->oldpoints;
 417   gt->oldpoints = gt->newpoints;
 418   gt->newpoints = dummy;
 419  }
 420
 421  gp->step++;
 422  if (gp->step > gp->f_hititerations * 4)
 423   startover(mi);
 424 }
 425
 426 void
 427 release_galaxy(ModeInfo * mi)
 428 {
 429  if (universes != NULL) {
 430   int         screen;
 431
 432   for (screen = 0; screen < MI_NUM_SCREENS(mi); screen++)
 433    free_galaxies(&universes[screen]);
 434   (void) free((void *) universes);
 435   universes = NULL;
 436  }
 437 }
 438
 439 void
 440 refresh_galaxy(ModeInfo * mi)
 441 {
 442  /* Do nothing, it will refresh by itself */
 443 }