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                                         "*ignoreRotation: True \n" \
  49                                     "*lowrez: True \n" \
  50
  51 # define UNIFORM_COLORS
  52 # define release_galaxy 0
  53 # define reshape_galaxy 0
  54 # define galaxy_handle_event 0
  55 # include "xlockmore.h"    /* from the xscreensaver distribution */
  56 #else  /* !STANDALONE */
  57 # include "xlock.h"     /* from the xlockmore distribution */
  58 #endif /* !STANDALONE */
  59
  60 static Bool tracks;
  61 static Bool spin;
  62 static Bool dbufp;
  63
  64 #define DEF_TRACKS "True"
  65 #define DEF_SPIN   "True"
  66 #define DEF_DBUF   "True"
  67
  68 static XrmOptionDescRec opts[] =
  69 {
  70  {"-tracks", ".galaxy.tracks", XrmoptionNoArg, "on"},
  71  {"+tracks", ".galaxy.tracks", XrmoptionNoArg, "off"},
  72  {"-spin",   ".galaxy.spin",   XrmoptionNoArg, "on"},
  73  {"+spin",   ".galaxy.spin",   XrmoptionNoArg, "off"},
  74  {"-dbuf",   ".galaxy.dbuf",   XrmoptionNoArg, "on"},
  75  {"+dbuf",   ".galaxy.dbuf",   XrmoptionNoArg, "off"},
  76 };
  77
  78 static argtype vars[] =
  79 {
  80  {&tracks, "tracks", "Tracks", DEF_TRACKS, t_Bool},
  81  {&spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_Bool},
  82  {&dbufp,  "dbuf",   "Dbuf",   DEF_DBUF,   t_Bool},
  83 };
  84
  85 static OptionStruct desc[] =
  86 {
  87  {"-/+tracks", "turn on/off star tracks"},
  88  {"-/+spin",   "do/don't spin viewpoint"},
  89  {"-/+dbuf",   "turn on/off double buffering."},
  90 };
  91
  92 ENTRYPOINT ModeSpecOpt galaxy_opts =
  93 {sizeof opts / sizeof opts[0], opts,
  94  sizeof vars / sizeof vars[0], vars, desc};
  95
  96
  97 #define FLOATRAND ((double) LRAND() / ((double) MAXRAND))
  98
  99 #if 0
 100 #define WRAP       1  /* Warp around edges */
 101 #define BOUNCE     1  /* Bounce from borders */
 102 #endif
 103
 104 #define MINSIZE       1
 105 #define MINGALAXIES    2
 106 #define MAX_STARS    3000
 107 #define MAX_IDELTAT    50
 108 /* These come originally from the Cluster-version */
 109 #define DEFAULT_GALAXIES  3
 110 #define DEFAULT_STARS    1000
 111 #define DEFAULT_HITITERATIONS  7500
 112 #define DEFAULT_IDELTAT    200 /* 0.02 */
 113 #define EPSILON 0.00000001
 114
 115 #define sqrt_EPSILON 0.0001
 116
 117 #define DELTAT (MAX_IDELTAT * 0.0001)
 118
 119 #define GALAXYRANGESIZE  0.1
 120 #define GALAXYMINSIZE  0.15
 121 #define QCONS    0.001
 122
 123
 124 #define COLORBASE  16
 125 /* colors per galaxy */
 126 /* #define COLORSTEP  (NUMCOLORS/COLORBASE) */
 127 # define COLORSTEP (MI_NCOLORS(mi)/COLORBASE)
 128
 129
 130 typedef struct {
 131  double      pos[3], vel[3];
 132 } Star;
 133
 134
 135 typedef struct {
 136  int         mass;
 137  int         nstars;
 138  Star       *stars;
 139  XPoint     *oldpoints;
 140  XPoint     *newpoints;
 141  double      pos[3], vel[3];
 142  int         galcol;
 143 } Galaxy;
 144
 145 typedef struct {
 146  double      mat[3][3]; /* Movement of stars(?) */
 147  double      scale; /* Scale */
 148  int         midx; /* Middle of screen, x */
 149  int         midy; /* Middle of screen, y */
 150  double      size; /* */
 151  double      diff[3]; /* */
 152  Galaxy     *galaxies; /* the Whole Universe */
 153  int         ngalaxies; /* # galaxies */
 154  int         f_hititerations; /* # iterations before restart */
 155  int         step; /* */
 156  double      rot_y; /* rotation of eye around center of universe, around
 157 y-axis*/
 158  double      rot_x; /* rotation of eye around center of universe, around
 159 x-axis */
 160 } unistruct;
 161
 162 static unistruct *universes = NULL;
 163
 164 ENTRYPOINT void
 165 free_galaxy(ModeInfo * mi)
 166 {
 167  unistruct  *gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 168  if (gp->galaxies != NULL) {
 169   int         i;
 170
 171   for (i = 0; i < gp->ngalaxies; i++) {
 172    Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 173
 174    if (gt->stars != NULL)
 175     (void) free((void *) gt->stars);
 176    if (gt->oldpoints != NULL)
 177        (void) free((void *) gt->oldpoints);
 178    if (gt->newpoints != NULL)
 179        (void) free((void *) gt->newpoints);
 180   }
 181   (void) free((void *) gp->galaxies);
 182   gp->galaxies = NULL;
 183  }
 184 }
 185
 186 static void
 187 startover(ModeInfo * mi)
 188 {
 189  unistruct  *gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 190  int         i, j; /* more tmp */
 191  double      w1, w2; /* more tmp */
 192  double      d, v, w, h; /* yet more tmp */
 193
 194  gp->step = 0;
 195  gp->rot_y = 0;
 196  gp->rot_x = 0;
 197
 198  if (MI_BATCHCOUNT(mi) < -MINGALAXIES)
 199   free_galaxy(mi);
 200  gp->ngalaxies = MI_BATCHCOUNT(mi);
 201  if (gp->ngalaxies < -MINGALAXIES)
 202   gp->ngalaxies = NRAND(-gp->ngalaxies - MINGALAXIES + 1) + MINGALAXIES;
 203
 204  else if (gp->ngalaxies < MINGALAXIES)
 205   gp->ngalaxies = MINGALAXIES;
 206  if (gp->galaxies == NULL)
 207   gp->galaxies = (Galaxy *) calloc(gp->ngalaxies, sizeof (Galaxy));
 208
 209  for (i = 0; i < gp->ngalaxies; ++i) {
 210   Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 211   double      sinw1, sinw2, cosw1, cosw2;
 212
 213   gt->galcol = NRAND(COLORBASE - 2);
 214   if (gt->galcol > 1)
 215    gt->galcol += 2; /* Mult 8; 16..31 no green stars */
 216   /* Galaxies still may have some green stars but are not all green. */
 217
 218   if (gt->stars != NULL) {
 219    (void) free((void *) gt->stars);
 220    gt->stars = NULL;
 221   }
 222   gt->nstars = (NRAND(MAX_STARS / 2)) + MAX_STARS / 2;
 223   gt->stars = (Star *) malloc(gt->nstars * sizeof (Star));
 224   gt->oldpoints = (XPoint *) malloc(gt->nstars * sizeof (XPoint));
 225   gt->newpoints = (XPoint *) malloc(gt->nstars * sizeof (XPoint));
 226
 227   w1 = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 228   w2 = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 229   sinw1 = SINF(w1);
 230   sinw2 = SINF(w2);
 231   cosw1 = COSF(w1);
 232   cosw2 = COSF(w2);
 233
 234   gp->mat[0][0] = cosw2;
 235   gp->mat[0][1] = -sinw1 * sinw2;
 236   gp->mat[0][2] = cosw1 * sinw2;
 237   gp->mat[1][0] = 0.0;
 238   gp->mat[1][1] = cosw1;
 239   gp->mat[1][2] = sinw1;
 240   gp->mat[2][0] = -sinw2;
 241   gp->mat[2][1] = -sinw1 * cosw2;
 242   gp->mat[2][2] = cosw1 * cosw2;
 243
 244   gt->vel[0] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 245   gt->vel[1] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 246   gt->vel[2] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 247   gt->pos[0] = -gt->vel[0] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 248 0.5;
 249   gt->pos[1] = -gt->vel[1] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 250 0.5;
 251   gt->pos[2] = -gt->vel[2] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 252 0.5;
 253
 254   gt->mass = (int) (FLOATRAND * 1000.0) + 1;
 255
 256   gp->size = GALAXYRANGESIZE * FLOATRAND + GALAXYMINSIZE;
 257
 258   for (j = 0; j < gt->nstars; ++j) {
 259    Star       *st = &gt->stars[j];
 260    XPoint     *oldp = &gt->oldpoints[j];
 261    XPoint     *newp = &gt->newpoints[j];
 262
 263    double      sinw, cosw;
 264
 265    w = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 266    sinw = SINF(w);
 267    cosw = COSF(w);
 268    d = FLOATRAND * gp->size;
 269    h = FLOATRAND * exp(-2.0 * (d / gp->size)) / 5.0 * gp->size;
 270    if (FLOATRAND < 0.5)
 271     h = -h;
 272    st->pos[0] = gp->mat[0][0] * d * cosw + gp->mat[1][0] * d * sinw +
 273 gp->mat[2][0] * h + gt->pos[0];
 274    st->pos[1] = gp->mat[0][1] * d * cosw + gp->mat[1][1] * d * sinw +
 275 gp->mat[2][1] * h + gt->pos[1];
 276    st->pos[2] = gp->mat[0][2] * d * cosw + gp->mat[1][2] * d * sinw +
 277 gp->mat[2][2] * h + gt->pos[2];
 278
 279    v = sqrt(gt->mass * QCONS / sqrt(d * d + h * h));
 280    st->vel[0] = -gp->mat[0][0] * v * sinw + gp->mat[1][0] * v * cosw +
 281 gt->vel[0];
 282    st->vel[1] = -gp->mat[0][1] * v * sinw + gp->mat[1][1] * v * cosw +
 283 gt->vel[1];
 284    st->vel[2] = -gp->mat[0][2] * v * sinw + gp->mat[1][2] * v * cosw +
 285 gt->vel[2];
 286
 287    st->vel[0] *= DELTAT;
 288    st->vel[1] *= DELTAT;
 289    st->vel[2] *= DELTAT;
 290
 291    oldp->x = 0;
 292    oldp->y = 0;
 293    newp->x = 0;
 294    newp->y = 0;
 295   }
 296
 297  }
 298
 299  XClearWindow(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi));
 300
 301 #if 0
 302  (void) printf("ngalaxies=%d, f_hititerations=%d\n", gp->ngalaxies,
 303 gp->f_hititerations);
 304  (void) printf("f_deltat=%g\n", DELTAT);
 305  (void) printf("Screen: ");
 306 #endif /*0 */
 307 }
 308
 309 ENTRYPOINT void
 310 init_galaxy(ModeInfo * mi)
 311 {
 312  unistruct  *gp;
 313
 314  MI_INIT (mi, universes);
 315  gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 316
 317 # ifdef HAVE_JWXYZ      /* 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 #ifndef STANDALONE
 444 ENTRYPOINT void
 445 refresh_galaxy(ModeInfo * mi)
 446 {
 447  /* Do nothing, it will refresh by itself */
 448 }
 449 #endif
 450
 451 XSCREENSAVER_MODULE ("Galaxy", galaxy)