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
  49 # define UNIFORM_COLORS
  50 # define galaxy_handle_event 0
  51 # include "xlockmore.h"    /* from the xscreensaver distribution */
  52 #else  /* !STANDALONE */
  53 # include "xlock.h"     /* from the xlockmore distribution */
  54 #endif /* !STANDALONE */
  55
  56 static Bool tracks;
  57 static Bool spin;
  58 static Bool dbufp;
  59
  60 #define DEF_TRACKS "True"
  61 #define DEF_SPIN   "True"
  62 #define DEF_DBUF   "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  {"-dbuf",   ".galaxy.dbuf",   XrmoptionNoArg, "on"},
  71  {"+dbuf",   ".galaxy.dbuf",   XrmoptionNoArg, "off"},
  72 };
  73
  74 static argtype vars[] =
  75 {
  76  {&tracks, "tracks", "Tracks", DEF_TRACKS, t_Bool},
  77  {&spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_Bool},
  78  {&dbufp,  "dbuf",   "Dbuf",   DEF_DBUF,   t_Bool},
  79 };
  80
  81 static OptionStruct desc[] =
  82 {
  83  {"-/+tracks", "turn on/off star tracks"},
  84  {"-/+spin",   "do/don't spin viewpoint"},
  85  {"-/+dbuf",   "turn on/off double buffering."},
  86 };
  87
  88 ENTRYPOINT ModeSpecOpt galaxy_opts =
  89 {sizeof opts / sizeof opts[0], opts,
  90  sizeof vars / sizeof vars[0], vars, desc};
  91
  92
  93 #define FLOATRAND ((double) LRAND() / ((double) MAXRAND))
  94
  95 #if 0
  96 #define WRAP       1  /* Warp around edges */
  97 #define BOUNCE     1  /* Bounce from borders */
  98 #endif
  99
 100 #define MINSIZE       1
 101 #define MINGALAXIES    2
 102 #define MAX_STARS    3000
 103 #define MAX_IDELTAT    50
 104 /* These come originally from the Cluster-version */
 105 #define DEFAULT_GALAXIES  3
 106 #define DEFAULT_STARS    1000
 107 #define DEFAULT_HITITERATIONS  7500
 108 #define DEFAULT_IDELTAT    200 /* 0.02 */
 109 #define EPSILON 0.00000001
 110
 111 #define sqrt_EPSILON 0.0001
 112
 113 #define DELTAT (MAX_IDELTAT * 0.0001)
 114
 115 #define GALAXYRANGESIZE  0.1
 116 #define GALAXYMINSIZE  0.15
 117 #define QCONS    0.001
 118
 119
 120 #define COLORBASE  16
 121 /* colors per galaxy */
 122 /* #define COLORSTEP  (NUMCOLORS/COLORBASE) */
 123 # define COLORSTEP (MI_NCOLORS(mi)/COLORBASE)
 124
 125
 126 typedef struct {
 127  double      pos[3], vel[3];
 128 } Star;
 129
 130
 131 typedef struct {
 132  int         mass;
 133  int         nstars;
 134  Star       *stars;
 135  XPoint     *oldpoints;
 136  XPoint     *newpoints;
 137  double      pos[3], vel[3];
 138  int         galcol;
 139 } Galaxy;
 140
 141 typedef struct {
 142  double      mat[3][3]; /* Movement of stars(?) */
 143  double      scale; /* Scale */
 144  int         midx; /* Middle of screen, x */
 145  int         midy; /* Middle of screen, y */
 146  double      size; /* */
 147  double      diff[3]; /* */
 148  Galaxy     *galaxies; /* the Whole Universe */
 149  int         ngalaxies; /* # galaxies */
 150  int         f_hititerations; /* # iterations before restart */
 151  int         step; /* */
 152  double      rot_y; /* rotation of eye around center of universe, around
 153 y-axis*/
 154  double      rot_x; /* rotation of eye around center of universe, around
 155 x-axis */
 156 } unistruct;
 157
 158 static unistruct *universes = NULL;
 159
 160 static void
 161 free_galaxies(unistruct * gp)
 162 {
 163  if (gp->galaxies != NULL) {
 164   int         i;
 165
 166   for (i = 0; i < gp->ngalaxies; i++) {
 167    Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 168
 169    if (gt->stars != NULL)
 170     (void) free((void *) gt->stars);
 171    if (gt->oldpoints != NULL)
 172        (void) free((void *) gt->oldpoints);
 173    if (gt->newpoints != NULL)
 174        (void) free((void *) gt->newpoints);
 175   }
 176   (void) free((void *) gp->galaxies);
 177   gp->galaxies = NULL;
 178  }
 179 }
 180
 181 static void
 182 startover(ModeInfo * mi)
 183 {
 184  unistruct  *gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 185  int         i, j; /* more tmp */
 186  double      w1, w2; /* more tmp */
 187  double      d, v, w, h; /* yet more tmp */
 188
 189  gp->step = 0;
 190  gp->rot_y = 0;
 191  gp->rot_x = 0;
 192
 193  if (MI_BATCHCOUNT(mi) < -MINGALAXIES)
 194   free_galaxies(gp);
 195  gp->ngalaxies = MI_BATCHCOUNT(mi);
 196  if (gp->ngalaxies < -MINGALAXIES)
 197   gp->ngalaxies = NRAND(-gp->ngalaxies - MINGALAXIES + 1) + MINGALAXIES;
 198
 199  else if (gp->ngalaxies < MINGALAXIES)
 200   gp->ngalaxies = MINGALAXIES;
 201  if (gp->galaxies == NULL)
 202   gp->galaxies = (Galaxy *) calloc(gp->ngalaxies, sizeof (Galaxy));
 203
 204  for (i = 0; i < gp->ngalaxies; ++i) {
 205   Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 206   double      sinw1, sinw2, cosw1, cosw2;
 207
 208   gt->galcol = NRAND(COLORBASE - 2);
 209   if (gt->galcol > 1)
 210    gt->galcol += 2; /* Mult 8; 16..31 no green stars */
 211   /* Galaxies still may have some green stars but are not all green. */
 212
 213   if (gt->stars != NULL) {
 214    (void) free((void *) gt->stars);
 215    gt->stars = NULL;
 216   }
 217   gt->nstars = (NRAND(MAX_STARS / 2)) + MAX_STARS / 2;
 218   gt->stars = (Star *) malloc(gt->nstars * sizeof (Star));
 219   gt->oldpoints = (XPoint *) malloc(gt->nstars * sizeof (XPoint));
 220   gt->newpoints = (XPoint *) malloc(gt->nstars * sizeof (XPoint));
 221
 222   w1 = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 223   w2 = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 224   sinw1 = SINF(w1);
 225   sinw2 = SINF(w2);
 226   cosw1 = COSF(w1);
 227   cosw2 = COSF(w2);
 228
 229   gp->mat[0][0] = cosw2;
 230   gp->mat[0][1] = -sinw1 * sinw2;
 231   gp->mat[0][2] = cosw1 * sinw2;
 232   gp->mat[1][0] = 0.0;
 233   gp->mat[1][1] = cosw1;
 234   gp->mat[1][2] = sinw1;
 235   gp->mat[2][0] = -sinw2;
 236   gp->mat[2][1] = -sinw1 * cosw2;
 237   gp->mat[2][2] = cosw1 * cosw2;
 238
 239   gt->vel[0] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 240   gt->vel[1] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 241   gt->vel[2] = FLOATRAND * 2.0 - 1.0;
 242   gt->pos[0] = -gt->vel[0] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 243 0.5;
 244   gt->pos[1] = -gt->vel[1] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 245 0.5;
 246   gt->pos[2] = -gt->vel[2] * DELTAT * gp->f_hititerations + FLOATRAND -
 247 0.5;
 248
 249   gt->mass = (int) (FLOATRAND * 1000.0) + 1;
 250
 251   gp->size = GALAXYRANGESIZE * FLOATRAND + GALAXYMINSIZE;
 252
 253   for (j = 0; j < gt->nstars; ++j) {
 254    Star       *st = &gt->stars[j];
 255    XPoint     *oldp = &gt->oldpoints[j];
 256    XPoint     *newp = &gt->newpoints[j];
 257
 258    double      sinw, cosw;
 259
 260    w = 2.0 * M_PI * FLOATRAND;
 261    sinw = SINF(w);
 262    cosw = COSF(w);
 263    d = FLOATRAND * gp->size;
 264    h = FLOATRAND * exp(-2.0 * (d / gp->size)) / 5.0 * gp->size;
 265    if (FLOATRAND < 0.5)
 266     h = -h;
 267    st->pos[0] = gp->mat[0][0] * d * cosw + gp->mat[1][0] * d * sinw +
 268 gp->mat[2][0] * h + gt->pos[0];
 269    st->pos[1] = gp->mat[0][1] * d * cosw + gp->mat[1][1] * d * sinw +
 270 gp->mat[2][1] * h + gt->pos[1];
 271    st->pos[2] = gp->mat[0][2] * d * cosw + gp->mat[1][2] * d * sinw +
 272 gp->mat[2][2] * h + gt->pos[2];
 273
 274    v = sqrt(gt->mass * QCONS / sqrt(d * d + h * h));
 275    st->vel[0] = -gp->mat[0][0] * v * sinw + gp->mat[1][0] * v * cosw +
 276 gt->vel[0];
 277    st->vel[1] = -gp->mat[0][1] * v * sinw + gp->mat[1][1] * v * cosw +
 278 gt->vel[1];
 279    st->vel[2] = -gp->mat[0][2] * v * sinw + gp->mat[1][2] * v * cosw +
 280 gt->vel[2];
 281
 282    st->vel[0] *= DELTAT;
 283    st->vel[1] *= DELTAT;
 284    st->vel[2] *= DELTAT;
 285
 286    oldp->x = 0;
 287    oldp->y = 0;
 288    newp->x = 0;
 289    newp->y = 0;
 290   }
 291
 292  }
 293
 294  XClearWindow(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi));
 295
 296 #if 0
 297  (void) printf("ngalaxies=%d, f_hititerations=%d\n", gp->ngalaxies,
 298 gp->f_hititerations);
 299  (void) printf("f_deltat=%g\n", DELTAT);
 300  (void) printf("Screen: ");
 301 #endif /*0 */
 302 }
 303
 304 ENTRYPOINT void
 305 init_galaxy(ModeInfo * mi)
 306 {
 307  unistruct  *gp;
 308
 309  if (universes == NULL) {
 310   if ((universes = (unistruct *) calloc(MI_NUM_SCREENS(mi),
 311       sizeof (unistruct))) == NULL)
 312    return;
 313  }
 314  gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 315
 316 # ifdef HAVE_COCOA      /* Don't second-guess Quartz's double-buffering */
 317   dbufp = False;
 318 # endif
 319
 320  gp->f_hititerations = MI_CYCLES(mi);
 321
 322  gp->scale = (double) (MI_WIN_WIDTH(mi) + MI_WIN_HEIGHT(mi)) / 8.0;
 323  gp->midx =  MI_WIN_WIDTH(mi)  / 2;
 324  gp->midy =  MI_WIN_HEIGHT(mi) / 2;
 325  startover(mi);
 326 }
 327
 328 ENTRYPOINT void
 329 draw_galaxy(ModeInfo * mi)
 330 {
 331   Display    *display = MI_DISPLAY(mi);
 332   Window      window = MI_WINDOW(mi);
 333   GC          gc = MI_GC(mi);
 334   unistruct  *gp = &universes[MI_SCREEN(mi)];
 335   double      d, eps, cox, six, cor, sir;  /* tmp */
 336   int         i, j, k; /* more tmp */
 337   XPoint    *dummy = NULL;
 338
 339   if (! dbufp)
 340     XClearWindow(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi));
 341
 342   if(spin){
 343     gp->rot_y += 0.01;
 344     gp->rot_x += 0.004;
 345   }
 346
 347   cox = COSF(gp->rot_y);
 348   six = SINF(gp->rot_y);
 349   cor = COSF(gp->rot_x);
 350   sir = SINF(gp->rot_x);
 351
 352   eps = 1/(EPSILON * sqrt_EPSILON * DELTAT * DELTAT * QCONS);
 353
 354   for (i = 0; i < gp->ngalaxies; ++i) {
 355     Galaxy     *gt = &gp->galaxies[i];
 356
 357     for (j = 0; j < gp->galaxies[i].nstars; ++j) {
 358       Star       *st = &gt->stars[j];
 359       XPoint     *newp = &gt->newpoints[j];
 360       double      v0 = st->vel[0];
 361       double      v1 = st->vel[1];
 362       double      v2 = st->vel[2];
 363
 364       for (k = 0; k < gp->ngalaxies; ++k) {
 365         Galaxy     *gtk = &gp->galaxies[k];
 366         double      d0 = gtk->pos[0] - st->pos[0];
 367         double      d1 = gtk->pos[1] - st->pos[1];
 368         double      d2 = gtk->pos[2] - st->pos[2];
 369
 370         d = d0 * d0 + d1 * d1 + d2 * d2;
 371         if (d > EPSILON)
 372           d = gtk->mass / (d * sqrt(d)) * DELTAT * DELTAT * QCONS;
 373         else
 374           d = gtk->mass / (eps * sqrt(eps));
 375         v0 += d0 * d;
 376         v1 += d1 * d;
 377         v2 += d2 * d;
 378       }
 379
 380       st->vel[0] = v0;
 381       st->vel[1] = v1;
 382       st->vel[2] = v2;
 383
 384       st->pos[0] += v0;
 385       st->pos[1] += v1;
 386       st->pos[2] += v2;
 387
 388       newp->x = (short) (((cox * st->pos[0]) - (six * st->pos[2])) *
 389                          gp->scale) + gp->midx;
 390       newp->y = (short) (((cor * st->pos[1]) - (sir * ((six * st->pos[0]) +
 391                                                        (cox * st->pos[2]))))
 392                          * gp->scale) + gp->midy;
 393
 394     }
 395
 396     for (k = i + 1; k < gp->ngalaxies; ++k) {
 397       Galaxy     *gtk = &gp->galaxies[k];
 398       double      d0 = gtk->pos[0] - gt->pos[0];
 399       double      d1 = gtk->pos[1] - gt->pos[1];
 400       double      d2 = gtk->pos[2] - gt->pos[2];
 401
 402       d = d0 * d0 + d1 * d1 + d2 * d2;
 403       if (d > EPSILON)
 404         d = 1 / (d * sqrt(d)) * DELTAT * QCONS;
 405       else
 406         d = 1 / (EPSILON * sqrt_EPSILON) * DELTAT * QCONS;
 407
 408       d0 *= d;
 409       d1 *= d;
 410       d2 *= d;
 411       gt->vel[0] += d0 * gtk->mass;
 412       gt->vel[1] += d1 * gtk->mass;
 413       gt->vel[2] += d2 * gtk->mass;
 414       gtk->vel[0] -= d0 * gt->mass;
 415       gtk->vel[1] -= d1 * gt->mass;
 416       gtk->vel[2] -= d2 * gt->mass;
 417     }
 418
 419     gt->pos[0] += gt->vel[0] * DELTAT;
 420     gt->pos[1] += gt->vel[1] * DELTAT;
 421     gt->pos[2] += gt->vel[2] * DELTAT;
 422
 423     if (dbufp) {
 424       XSetForeground(display, gc, MI_WIN_BLACK_PIXEL(mi));
 425       XDrawPoints(display, window, gc, gt->oldpoints, gt->nstars,
 426                   CoordModeOrigin);
 427     }
 428     XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, COLORSTEP * gt->galcol));
 429     XDrawPoints(display, window, gc, gt->newpoints, gt->nstars,
 430                 CoordModeOrigin);
 431
 432     dummy = gt->oldpoints;
 433     gt->oldpoints = gt->newpoints;
 434     gt->newpoints = dummy;
 435   }
 436
 437   gp->step++;
 438   if (gp->step > gp->f_hititerations * 4)
 439     startover(mi);
 440 }
 441
 442 ENTRYPOINT void
 443 reshape_galaxy(ModeInfo * mi, int width, int height)
 444 {
 445   XClearWindow (MI_DISPLAY (mi), MI_WINDOW(mi));
 446   init_galaxy (mi);
 447 }
 448
 449 ENTRYPOINT void
 450 release_galaxy(ModeInfo * mi)
 451 {
 452  if (universes != NULL) {
 453   int         screen;
 454
 455   for (screen = 0; screen < MI_NUM_SCREENS(mi); screen++)
 456    free_galaxies(&universes[screen]);
 457   (void) free((void *) universes);
 458   universes = NULL;
 459  }
 460 }
 461
 462 ENTRYPOINT void
 463 refresh_galaxy(ModeInfo * mi)
 464 {
 465  /* Do nothing, it will refresh by itself */
 466 }
 467
 468 XSCREENSAVER_MODULE ("Galaxy", galaxy)