git.hungrycats.org Git - xscreensaver/blob - hacks/glx/cubenetic.c

   1 /* cubenetic, Copyright (c) 2002-2004 Jamie Zawinski <jwz@jwz.org>
   2  *
   3  * Permission to use, copy, modify, distribute, and sell this software and its
   4  * documentation for any purpose is hereby granted without fee, provided that
   5  * the above copyright notice appear in all copies and that both that
   6  * copyright notice and this permission notice appear in supporting
   7  * documentation.  No representations are made about the suitability of this
   8  * software for any purpose.  It is provided "as is" without express or
   9  * implied warranty.
  10  */
  11
  12 #include <X11/Intrinsic.h>
  13
  14 extern XtAppContext app;
  15
  16 #define PROGCLASS       "Cubenetic"
  17 #define HACK_INIT       init_cube
  18 #define HACK_DRAW       draw_cube
  19 #define HACK_RESHAPE    reshape_cube
  20 #define HACK_HANDLE_EVENT cube_handle_event
  21 #define EVENT_MASK      PointerMotionMask
  22 #define ccs_opts        xlockmore_opts
  23
  24 #define DEF_SPIN        "XYZ"
  25 #define DEF_WANDER      "True"
  26 #define DEF_TEXTURE     "True"
  27
  28 #define DEF_WAVE_COUNT  "3"
  29 #define DEF_WAVE_SPEED  "80"
  30 #define DEF_WAVE_RADIUS "512"
  31
  32 #define DEFAULTS        "*delay:        30000       \n" \
  33                         "*count:        5           \n" \
  34                         "*showFPS:      False       \n" \
  35                         "*wireframe:    False       \n" \
  36                         "*spin:       " DEF_SPIN   "\n" \
  37                         "*wander:     " DEF_WANDER "\n" \
  38                         "*texture:    " DEF_TEXTURE"\n" \
  39                         "*waves:      " DEF_WAVE_COUNT  "\n" \
  40                         "*waveSpeed:  " DEF_WAVE_SPEED  "\n" \
  41                         "*waveRadius: " DEF_WAVE_RADIUS "\n" \
  42
  43 #undef countof
  44 #define countof(x) (sizeof((x))/sizeof((*x)))
  45
  46 #include "xlockmore.h"
  47 #include "colors.h"
  48 #include "rotator.h"
  49 #include "gltrackball.h"
  50 #include <ctype.h>
  51
  52 #ifdef USE_GL /* whole file */
  53
  54 #include <GL/glu.h>
  55
  56 typedef struct {
  57   int color;
  58   GLfloat x, y, z;
  59   GLfloat w, h, d;
  60   int frame;
  61   GLfloat dx, dy, dz;
  62   GLfloat dw, dh, dd;
  63 } cube;
  64
  65 typedef struct {
  66   int x, y;
  67   double xth, yth;
  68 } wave_src;
  69
  70 typedef struct {
  71   int nwaves;
  72   int radius;
  73   int speed;
  74   wave_src *srcs;
  75   int *heights;
  76 } waves;
  77
  78
  79 typedef struct {
  80   GLXContext *glx_context;
  81   rotator *rot;
  82   trackball_state *trackball;
  83   Bool button_down_p;
  84
  85   GLuint cube_list;
  86   GLuint texture_id;
  87   int ncubes;
  88   cube *cubes;
  89   waves *waves;
  90
  91   int texture_width, texture_height;
  92   unsigned char *texture;
  93
  94   int ncolors;
  95   XColor *cube_colors;
  96   XColor *texture_colors;
  97
  98 } cube_configuration;
  99
 100 static cube_configuration *ccs = NULL;
 101
 102 static char *do_spin;
 103 static Bool do_wander;
 104 static Bool do_texture;
 105
 106 static int wave_count;
 107 static int wave_speed;
 108 static int wave_radius;
 109 static int texture_size = 256;
 110
 111 static XrmOptionDescRec opts[] = {
 112   { "-spin",   ".spin",   XrmoptionSepArg, 0 },
 113   { "+spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "" },
 114   { "-wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "True" },
 115   { "+wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "False" },
 116   {"-texture", ".texture", XrmoptionNoArg, (caddr_t) "true" },
 117   {"+texture", ".texture", XrmoptionNoArg, (caddr_t) "false" },
 118   {"-waves",       ".waves",      XrmoptionSepArg, 0 },
 119   {"-wave-speed",  ".waveSpeed",  XrmoptionSepArg, 0 },
 120   {"-wave-radius", ".waveRadius", XrmoptionSepArg, 0 },
 121 };
 122
 123 static argtype vars[] = {
 124   {&do_spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_String},
 125   {&do_wander, "wander", "Wander", DEF_WANDER, t_Bool},
 126   {&do_texture, "texture", "Texture", DEF_TEXTURE, t_Bool},
 127   {&wave_count, "waves",     "Waves",      DEF_WAVE_COUNT, t_Int},
 128   {&wave_speed, "waveSpeed", "WaveSpeed",  DEF_WAVE_SPEED, t_Int},
 129   {&wave_radius,"waveRadius","WaveRadius", DEF_WAVE_RADIUS,t_Int},
 130 };
 131
 132 ModeSpecOpt ccs_opts = {countof(opts), opts, countof(vars), vars, NULL};
 133
 134
 135 static void
 136 unit_cube (Bool wire)
 137 {
 138   glBegin (wire ? GL_LINE_LOOP : GL_QUADS);     /* front */
 139   glNormal3f (0, 0, 1);
 140   glTexCoord2f(1, 0); glVertex3f ( 0.5, -0.5,  0.5);
 141   glTexCoord2f(0, 0); glVertex3f ( 0.5,  0.5,  0.5);
 142   glTexCoord2f(0, 1); glVertex3f (-0.5,  0.5,  0.5);
 143   glTexCoord2f(1, 1); glVertex3f (-0.5, -0.5,  0.5);
 144   glEnd();
 145
 146   glBegin (wire ? GL_LINE_LOOP : GL_QUADS);     /* back */
 147   glNormal3f (0, 0, -1);
 148   glTexCoord2f(0, 0); glVertex3f (-0.5, -0.5, -0.5);
 149   glTexCoord2f(0, 1); glVertex3f (-0.5,  0.5, -0.5);
 150   glTexCoord2f(1, 1); glVertex3f ( 0.5,  0.5, -0.5);
 151   glTexCoord2f(1, 0); glVertex3f ( 0.5, -0.5, -0.5);
 152   glEnd();
 153
 154   glBegin (wire ? GL_LINE_LOOP : GL_QUADS);     /* left */
 155   glNormal3f (-1, 0, 0);
 156   glTexCoord2f(1, 1); glVertex3f (-0.5,  0.5,  0.5);
 157   glTexCoord2f(1, 0); glVertex3f (-0.5,  0.5, -0.5);
 158   glTexCoord2f(0, 0); glVertex3f (-0.5, -0.5, -0.5);
 159   glTexCoord2f(0, 1); glVertex3f (-0.5, -0.5,  0.5);
 160   glEnd();
 161
 162   glBegin (wire ? GL_LINE_LOOP : GL_QUADS);     /* right */
 163   glNormal3f (1, 0, 0);
 164   glTexCoord2f(1, 1); glVertex3f ( 0.5, -0.5, -0.5);
 165   glTexCoord2f(1, 0); glVertex3f ( 0.5,  0.5, -0.5);
 166   glTexCoord2f(0, 0); glVertex3f ( 0.5,  0.5,  0.5);
 167   glTexCoord2f(0, 1); glVertex3f ( 0.5, -0.5,  0.5);
 168   glEnd();
 169
 170   if (wire) return;
 171
 172   glBegin (wire ? GL_LINE_LOOP : GL_QUADS);     /* top */
 173   glNormal3f (0, 1, 0);
 174   glTexCoord2f(0, 0); glVertex3f ( 0.5,  0.5,  0.5);
 175   glTexCoord2f(0, 1); glVertex3f ( 0.5,  0.5, -0.5);
 176   glTexCoord2f(1, 1); glVertex3f (-0.5,  0.5, -0.5);
 177   glTexCoord2f(1, 0); glVertex3f (-0.5,  0.5,  0.5);
 178   glEnd();
 179
 180   glBegin (wire ? GL_LINE_LOOP : GL_QUADS);     /* bottom */
 181   glNormal3f (0, -1, 0);
 182   glTexCoord2f(1, 0); glVertex3f (-0.5, -0.5,  0.5);
 183   glTexCoord2f(0, 0); glVertex3f (-0.5, -0.5, -0.5);
 184   glTexCoord2f(0, 1); glVertex3f ( 0.5, -0.5, -0.5);
 185   glTexCoord2f(1, 1); glVertex3f ( 0.5, -0.5,  0.5);
 186   glEnd();
 187 }
 188
 189
 190
 191 /* Window management, etc
 192  */
 193 void
 194 reshape_cube (ModeInfo *mi, int width, int height)
 195 {
 196   GLfloat h = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 197
 198   glViewport (0, 0, (GLint) width, (GLint) height);
 199
 200   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 201   glLoadIdentity();
 202
 203   gluPerspective (30.0, 1/h, 1.0, 100.0);
 204   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 205   glLoadIdentity();
 206   gluLookAt( 0.0, 0.0, 30.0,
 207              0.0, 0.0, 0.0,
 208              0.0, 1.0, 0.0);
 209
 210   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 211 }
 212
 213
 214 \f
 215 /* Waves.
 216    Adapted from ../hacks/interference.c by Hannu Mallat.
 217  */
 218
 219 static void
 220 init_wave (ModeInfo *mi)
 221 {
 222   cube_configuration *cc = &ccs[MI_SCREEN(mi)];
 223   waves *ww;
 224   int i;
 225   cc->waves = ww = (waves *) calloc (sizeof(*cc->waves), 1);
 226   ww->nwaves = wave_count;
 227   ww->radius = wave_radius;
 228   ww->speed  = wave_speed;
 229   ww->heights = (int *) calloc (sizeof(*ww->heights), ww->radius);
 230   ww->srcs = (wave_src *) calloc (sizeof(*ww->srcs), ww->nwaves);
 231
 232   for (i = 0; i < ww->radius; i++)
 233     {
 234       float max = (cc->ncolors * (ww->radius - i) / (float) ww->radius);
 235       ww->heights[i] = ((max + max * cos(i / 50.0)) / 2.0);
 236     }
 237
 238   for (i = 0; i < ww->nwaves; i++)
 239     {
 240       ww->srcs[i].xth = frand(2.0) * M_PI;
 241       ww->srcs[i].yth = frand(2.0) * M_PI;
 242     }
 243 }
 244
 245 static void
 246 interference (ModeInfo *mi)
 247 {
 248   cube_configuration *cc = &ccs[MI_SCREEN(mi)];
 249   waves *ww = cc->waves;
 250   int x, y, i;
 251
 252   /* Move the wave origins around
 253    */
 254   for (i = 0; i < ww->nwaves; i++)
 255     {
 256       ww->srcs[i].xth += (ww->speed / 1000.0);
 257       if (ww->srcs[i].xth > 2*M_PI)
 258         ww->srcs[i].xth -= 2*M_PI;
 259       ww->srcs[i].yth += (ww->speed / 1000.0);
 260       if (ww->srcs[i].yth > 2*M_PI)
 261         ww->srcs[i].yth -= 2*M_PI;
 262
 263       ww->srcs[i].x = (cc->texture_width/2 +
 264                        (cos (ww->srcs[i].xth) *
 265                         cc->texture_width / 2));
 266       ww->srcs[i].y = (cc->texture_height/2 +
 267                        (cos (ww->srcs[i].yth) *
 268                         cc->texture_height / 2));
 269     }
 270
 271   /* Compute the effect of the waves on each pixel,
 272      and generate the output map.
 273    */
 274   for (y = 0; y < cc->texture_height; y++)
 275     for (x = 0; x < cc->texture_width; x++)
 276       {
 277         int result = 0;
 278         unsigned char *o;
 279         for (i = 0; i < ww->nwaves; i++)
 280           {
 281             int dx = x - ww->srcs[i].x;
 282             int dy = y - ww->srcs[i].y;
 283             int dist = sqrt (dx*dx + dy*dy);
 284             result += (dist > ww->radius ? 0 : ww->heights[dist]);
 285           }
 286         result %= cc->ncolors;
 287
 288         o = cc->texture + (((y * cc->texture_width) + x) << 2);
 289         o[0] = (cc->texture_colors[result].red   >> 8);
 290         o[1] = (cc->texture_colors[result].green >> 8);
 291         o[2] = (cc->texture_colors[result].blue  >> 8);
 292      /* o[3] = 0xFF; */
 293       }
 294 }
 295
 296 \f
 297 /* Textures
 298  */
 299
 300 static void
 301 init_texture (ModeInfo *mi)
 302 {
 303   cube_configuration *cc = &ccs[MI_SCREEN(mi)];
 304   int i;
 305
 306   glEnable(GL_TEXTURE_2D);
 307
 308   clear_gl_error();
 309   glPixelStorei (GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);
 310   glGenTextures (1, &cc->texture_id);
 311   glBindTexture (GL_TEXTURE_2D, cc->texture_id);
 312   check_gl_error("texture binding");
 313
 314   glTexParameteri (GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_REPEAT);
 315   glTexParameteri (GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_REPEAT);
 316   glTexParameteri (GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
 317   glTexParameteri (GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
 318   glTexGeni (GL_S, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_OBJECT_LINEAR);
 319   glTexGeni (GL_T, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_OBJECT_LINEAR);
 320   glTexEnvf (GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_MODULATE);
 321   check_gl_error("texture initialization");
 322
 323   cc->texture_width  = texture_size;
 324   cc->texture_height = texture_size;
 325
 326   i = texture_size * texture_size * 4;
 327   cc->texture = (unsigned char *) malloc (i);
 328   memset (cc->texture, 0xFF, i);
 329 }
 330
 331
 332 static void
 333 shuffle_texture (ModeInfo *mi)
 334 {
 335   cube_configuration *cc = &ccs[MI_SCREEN(mi)];
 336   interference (mi);
 337   clear_gl_error();
 338   glTexImage2D (GL_TEXTURE_2D, 0, GL_RGBA,
 339                 cc->texture_width, cc->texture_height, 0,
 340                 GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE,
 341                 cc->texture);
 342   check_gl_error("texture");
 343 }
 344
 345
 346 Bool
 347 cube_handle_event (ModeInfo *mi, XEvent *event)
 348 {
 349   cube_configuration *cc = &ccs[MI_SCREEN(mi)];
 350
 351   if (event->xany.type == ButtonPress &&
 352       event->xbutton.button & Button1)
 353     {
 354       cc->button_down_p = True;
 355       gltrackball_start (cc->trackball,
 356                          event->xbutton.x, event->xbutton.y,
 357                          MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi));
 358       return True;
 359     }
 360   else if (event->xany.type == ButtonRelease &&
 361            event->xbutton.button & Button1)
 362     {
 363       cc->button_down_p = False;
 364       return True;
 365     }
 366   else if (event->xany.type == MotionNotify &&
 367            cc->button_down_p)
 368     {
 369       gltrackball_track (cc->trackball,
 370                          event->xmotion.x, event->xmotion.y,
 371                          MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi));
 372       return True;
 373     }
 374
 375   return False;
 376 }
 377
 378
 379 void
 380 init_cube (ModeInfo *mi)
 381 {
 382   int i;
 383   cube_configuration *cc;
 384   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 385
 386   if (!ccs) {
 387     ccs = (cube_configuration *)
 388       calloc (MI_NUM_SCREENS(mi), sizeof (cube_configuration));
 389     if (!ccs) {
 390       fprintf(stderr, "%s: out of memory\n", progname);
 391       exit(1);
 392     }
 393   }
 394
 395   cc = &ccs[MI_SCREEN(mi)];
 396
 397   if ((cc->glx_context = init_GL(mi)) != NULL) {
 398     reshape_cube (mi, MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
 399   }
 400
 401   if (!wire)
 402     {
 403       static GLfloat pos[4] = {1.0, 0.5, 1.0, 0.0};
 404       static GLfloat amb[4] = {0.2, 0.2, 0.2, 1.0};
 405       static GLfloat dif[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 406
 407       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos);
 408       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  amb);
 409       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  dif);
 410
 411       glEnable(GL_LIGHTING);
 412       glEnable(GL_LIGHT0);
 413       glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 414       glEnable(GL_CULL_FACE);
 415     }
 416
 417
 418   {
 419     Bool spinx=False, spiny=False, spinz=False;
 420     double spin_speed   = 1.0;
 421     double wander_speed = 0.05;
 422
 423     char *s = do_spin;
 424     while (*s)
 425       {
 426         if      (*s == 'x' || *s == 'X') spinx = True;
 427         else if (*s == 'y' || *s == 'Y') spiny = True;
 428         else if (*s == 'z' || *s == 'Z') spinz = True;
 429         else
 430           {
 431             fprintf (stderr,
 432          "%s: spin must contain only the characters X, Y, or Z (not \"%s\")\n",
 433                      progname, do_spin);
 434             exit (1);
 435           }
 436         s++;
 437       }
 438
 439     cc->rot = make_rotator (spinx ? spin_speed : 0,
 440                             spiny ? spin_speed : 0,
 441                             spinz ? spin_speed : 0,
 442                             1.0,
 443                             do_wander ? wander_speed : 0,
 444                             (spinx && spiny && spinz));
 445     cc->trackball = gltrackball_init ();
 446   }
 447
 448   cc->ncolors = 256;
 449   cc->texture_colors = (XColor *) calloc(cc->ncolors, sizeof(XColor));
 450   cc->cube_colors    = (XColor *) calloc(cc->ncolors, sizeof(XColor));
 451
 452   {
 453     double H[3], S[3], V[3];
 454     int shift = 60;
 455     H[0] = frand(360.0);
 456     H[1] = ((H[0] + shift) < 360) ? (H[0]+shift) : (H[0] + shift - 360);
 457     H[2] = ((H[1] + shift) < 360) ? (H[1]+shift) : (H[1] + shift - 360);
 458     S[0] = S[1] = S[2] = 1.0;
 459     V[0] = V[1] = V[2] = 1.0;
 460     make_color_loop(0, 0,
 461                     H[0], S[0], V[0],
 462                     H[1], S[1], V[1],
 463                     H[2], S[2], V[2],
 464                     cc->texture_colors, &cc->ncolors,
 465                     False, False);
 466
 467     make_smooth_colormap (0, 0, 0,
 468                           cc->cube_colors, &cc->ncolors,
 469                           False, 0, False);
 470   }
 471
 472   cc->ncubes = MI_COUNT (mi);
 473   cc->cubes = (cube *) calloc (sizeof(cube), cc->ncubes);
 474   for (i = 0; i < cc->ncubes; i++)
 475     {
 476       cube *cube = &cc->cubes[i];
 477       cube->color = random() % cc->ncolors;
 478       cube->w = 1.0;
 479       cube->h = 1.0;
 480       cube->d = 1.0;
 481       cube->dx = frand(0.1);
 482       cube->dy = frand(0.1);
 483       cube->dz = frand(0.1);
 484       cube->dw = frand(0.1);
 485       cube->dh = frand(0.1);
 486       cube->dd = frand(0.1);
 487     }
 488
 489   if (wire)
 490     do_texture = False;
 491
 492   if (do_texture)
 493     {
 494       init_texture (mi);
 495       init_wave (mi);
 496       shuffle_texture (mi);
 497     }
 498
 499   cc->cube_list = glGenLists (1);
 500   glNewList (cc->cube_list, GL_COMPILE);
 501   unit_cube (wire);
 502   glEndList ();
 503 }
 504
 505
 506 static void
 507 shuffle_cubes (ModeInfo *mi)
 508 {
 509   cube_configuration *cc = &ccs[MI_SCREEN(mi)];
 510   int i;
 511   for (i = 0; i < cc->ncubes; i++)
 512     {
 513 #     define SINOID(SCALE,FRAME,SIZE) \
 514         ((((1 + sin((FRAME * (SCALE)) / 2 * M_PI)) / 2.0) * (SIZE)) - (SIZE)/2)
 515
 516       cube *cube = &cc->cubes[i];
 517       cube->x = SINOID(cube->dx, cube->frame, 0.5);
 518       cube->y = SINOID(cube->dy, cube->frame, 0.5);
 519       cube->z = SINOID(cube->dz, cube->frame, 0.5);
 520       cube->w = SINOID(cube->dw, cube->frame, 0.9) + 1.0;
 521       cube->h = SINOID(cube->dh, cube->frame, 0.9) + 1.0;
 522       cube->d = SINOID(cube->dd, cube->frame, 0.9) + 1.0;
 523       cube->frame++;
 524 #     undef SINOID
 525     }
 526 }
 527
 528
 529 void
 530 draw_cube (ModeInfo *mi)
 531 {
 532   cube_configuration *cc = &ccs[MI_SCREEN(mi)];
 533   Display *dpy = MI_DISPLAY(mi);
 534   Window window = MI_WINDOW(mi);
 535   int i;
 536
 537   if (!cc->glx_context)
 538     return;
 539
 540   glShadeModel(GL_FLAT);
 541
 542   glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 543   glEnable(GL_NORMALIZE);
 544   glEnable(GL_CULL_FACE);
 545
 546   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 547
 548   glPushMatrix ();
 549
 550   glScalef(1.1, 1.1, 1.1);
 551
 552   {
 553     double x, y, z;
 554     get_position (cc->rot, &x, &y, &z, !cc->button_down_p);
 555     glTranslatef((x - 0.5) * 8,
 556                  (y - 0.5) * 6,
 557                  (z - 0.5) * 15);
 558
 559     gltrackball_rotate (cc->trackball);
 560
 561     get_rotation (cc->rot, &x, &y, &z, !cc->button_down_p);
 562     glRotatef (x * 360, 1.0, 0.0, 0.0);
 563     glRotatef (y * 360, 0.0, 1.0, 0.0);
 564     glRotatef (z * 360, 0.0, 0.0, 1.0);
 565   }
 566
 567   glScalef (2.5, 2.5, 2.5);
 568
 569   for (i = 0; i < cc->ncubes; i++)
 570     {
 571       cube *cube = &cc->cubes[i];
 572       GLfloat color[4];
 573       color[0] = cc->cube_colors[cube->color].red   / 65536.0;
 574       color[1] = cc->cube_colors[cube->color].green / 65536.0;
 575       color[2] = cc->cube_colors[cube->color].blue  / 65536.0;
 576       color[3] = 1.0;
 577       cube->color++;
 578       if (cube->color >= cc->ncolors) cube->color = 0;
 579
 580       glPushMatrix ();
 581       glTranslatef (cube->x, cube->y, cube->z);
 582       glScalef (cube->w, cube->h, cube->d);
 583       glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color);
 584       glCallList (cc->cube_list);
 585       glPopMatrix ();
 586     }
 587
 588   shuffle_cubes (mi);
 589   if (do_texture)
 590     shuffle_texture (mi);
 591
 592   glPopMatrix();
 593
 594   if (mi->fps_p) do_fps (mi);
 595   glFinish();
 596
 597   glXSwapBuffers(dpy, window);
 598 }
 599
 600 #endif /* USE_GL */