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

   1 /* cubetwist, Copyright (c) 2016 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 #define DEFAULTS        "*delay:        30000       \n" \
  13                         "*showFPS:      False       \n" \
  14                         "*wireframe:    False       \n" \
  15                         "*suppressRotationAnimation: True\n" \
  16
  17 # define refresh_cube 0
  18 #undef countof
  19 #define countof(x) (sizeof((x))/sizeof((*x)))
  20
  21 #include "xlockmore.h"
  22 #include "normals.h"
  23 #include "rotator.h"
  24 #include "gltrackball.h"
  25 #include <ctype.h>
  26
  27 #ifdef USE_GL /* whole file */
  28
  29
  30 #define DEF_SPIN         "True"
  31 #define DEF_WANDER       "True"
  32 #define DEF_SPEED        "1.0"
  33 #define DEF_FLAT         "True"
  34 #define DEF_THICKNESS    "0.0"
  35 #define DEF_DISPLACEMENT "0.0"
  36
  37 typedef struct cube cube;
  38 struct cube {
  39   GLfloat size, thickness;
  40   XYZ pos, rot;
  41   GLfloat color[4];
  42   cube *next;
  43 };
  44
  45 typedef struct oscillator oscillator;
  46 struct oscillator {
  47   double ratio, from, to, speed, *var;
  48   int remaining;
  49   oscillator *next;
  50 };
  51
  52 typedef struct {
  53   GLXContext *glx_context;
  54   rotator *rot;
  55   trackball_state *trackball;
  56   Bool button_down_p;
  57   cube *cubes;
  58   oscillator *oscillators;
  59 } cube_configuration;
  60
  61 static cube_configuration *bps = NULL;
  62
  63 static Bool do_flat;
  64 static Bool do_spin;
  65 static GLfloat speed;
  66 static GLfloat thickness;
  67 static GLfloat displacement;
  68 static Bool do_wander;
  69
  70 static XrmOptionDescRec opts[] = {
  71   { "-spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "True" },
  72   { "+spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "False" },
  73   { "-wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "True" },
  74   { "+wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "False" },
  75   { "-flat",   ".flat",   XrmoptionNoArg, "True" },
  76   { "+flat",   ".flat",   XrmoptionNoArg, "False" },
  77   { "-speed",  ".speed",  XrmoptionSepArg, 0 },
  78   { "-thickness",  ".thickness",  XrmoptionSepArg, 0 },
  79   { "-displacement",  ".displacement",  XrmoptionSepArg, 0 },
  80 };
  81
  82 static argtype vars[] = {
  83   {&do_flat,   "flat",   "flat",   DEF_FLAT,   t_Bool},
  84   {&do_spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_Bool},
  85   {&do_wander, "wander", "Wander", DEF_WANDER, t_Bool},
  86   {&speed,     "speed",  "Speed",  DEF_SPEED,  t_Float},
  87   {&thickness, "thickness", "Thickness", DEF_THICKNESS, t_Float},
  88   {&displacement, "displacement", "Displacement", DEF_DISPLACEMENT, t_Float},
  89 };
  90
  91 ENTRYPOINT ModeSpecOpt cube_opts = {countof(opts), opts, countof(vars), vars, NULL};
  92
  93
  94 static int
  95 draw_strut (ModeInfo *mi, cube *c)
  96 {
  97   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
  98   int polys = 0;
  99
 100   glPushMatrix();
 101   glFrontFace (GL_CW);
 102   glNormal3f (0, 0, -1);
 103   glTranslatef (-c->size/2, -c->size/2, -c->size/2);
 104
 105   glBegin (wire ? GL_LINE_LOOP : GL_TRIANGLE_FAN);
 106   glVertex3f (0, 0, 0);
 107   glVertex3f (c->size, 0, 0);
 108   glVertex3f (c->size - c->thickness, c->thickness, 0);
 109   glVertex3f (c->thickness, c->thickness, 0);
 110   glEnd();
 111   polys += 2;
 112
 113   glNormal3f (0, 1, 0);
 114   glBegin (wire ? GL_LINE_LOOP : GL_TRIANGLE_FAN);
 115   glVertex3f (c->thickness, c->thickness, 0);
 116   glVertex3f (c->size - c->thickness, c->thickness, 0);
 117   glVertex3f (c->size - c->thickness, c->thickness, c->thickness);
 118   glVertex3f (c->thickness, c->thickness, c->thickness);
 119   glEnd();
 120   polys += 2;
 121   glPopMatrix();
 122
 123   return polys;
 124 }
 125
 126
 127 static int
 128 draw_cubes (ModeInfo *mi, cube *c)
 129 {
 130   int polys = 0;
 131   int i, j;
 132
 133   glPushMatrix();
 134   glColor4fv (c->color);
 135   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, c->color);
 136
 137   glPushMatrix();
 138   for (j = 0; j < 6; j++)
 139     {
 140       for (i = 0; i < 4; i++)
 141         {
 142           polys += draw_strut (mi, c);
 143           glRotatef (90, 0, 0, 1);
 144         }
 145       if (j == 3)
 146         glRotatef (90, 0, 0, 1);
 147       if (j < 4)
 148         glRotatef (90, 0, 1, 0);
 149       else
 150         glRotatef (180, 1, 0, 0);
 151     }
 152   glPopMatrix();
 153
 154   if (c->next)
 155     {
 156       glRotatef (c->rot.x, 1, 0, 0);
 157       glRotatef (c->rot.y, 0, 1, 0);
 158       glRotatef (c->rot.z, 0, 0, 1);
 159       glTranslatef (c->pos.x, c->pos.y, c->pos.z);
 160       c->next->pos = c->pos;
 161       c->next->rot = c->rot;
 162       polys += draw_cubes (mi, c->next);
 163     }
 164   glPopMatrix();
 165
 166   return polys;
 167 }
 168
 169
 170 static void
 171 make_cubes (ModeInfo *mi)
 172 {
 173   cube_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 174   GLfloat step = 2 * (thickness + displacement);
 175   GLfloat size = 1.0;
 176   cube *tail = 0;
 177   GLfloat cc[4], cstep;
 178   int depth = 0;
 179   cube *c;
 180
 181   cc[0] = 0.3 + frand(0.7);
 182   cc[1] = 0.3 + frand(0.7);
 183   cc[2] = 0.3 + frand(0.7);
 184   cc[3] = 1;
 185
 186   if (bp->cubes) abort();
 187   while (1)
 188     {
 189       cube *c = (cube *) calloc (1, sizeof (*c));
 190       c->size = size;
 191       c->thickness = thickness;
 192       if (tail)
 193         tail->next = c;
 194       else
 195         bp->cubes = c;
 196       tail = c;
 197
 198       depth++;
 199       size -= step;
 200       if (size <= step)
 201         break;
 202     }
 203
 204   cstep = 0.8 / depth;
 205   for (c = bp->cubes; c; c = c->next)
 206     {
 207       memcpy (c->color, cc, sizeof(cc));
 208       cc[0] -= cstep;
 209       cc[1] -= cstep;
 210       cc[2] -= cstep;
 211     }
 212 }
 213
 214
 215 static GLfloat
 216 ease_fn (GLfloat r)
 217 {
 218   return cos ((r/2 + 1) * M_PI) + 1; /* Smooth curve up, end at slope 1. */
 219 }
 220
 221
 222 static GLfloat
 223 ease_ratio (GLfloat r)
 224 {
 225   GLfloat ease = 0.5;
 226   if      (r <= 0)     return 0;
 227   else if (r >= 1)     return 1;
 228   else if (r <= ease)  return     ease * ease_fn (r / ease);
 229   else if (r > 1-ease) return 1 - ease * ease_fn ((1 - r) / ease);
 230   else                 return r;
 231 }
 232
 233
 234 static void
 235 tick_oscillators (ModeInfo *mi)
 236 {
 237   cube_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 238   oscillator *prev = 0;
 239   oscillator *a = bp->oscillators;
 240   GLfloat tick = 0.1 / speed;
 241
 242   while (a)
 243     {
 244       oscillator *next = a->next;
 245       a->ratio += tick * a->speed;
 246       if (a->ratio > 1)
 247         a->ratio = 1;
 248
 249       *a->var = a->from + (a->to - a->from) * ease_ratio (a->ratio);
 250
 251       if (a->ratio < 1)                 /* mid cycle */
 252         prev = a;
 253       else if (--a->remaining <= 0)     /* ended, and expired */
 254         {
 255           if (prev)
 256             prev->next = next;
 257           else
 258             bp->oscillators = next;
 259           free (a);
 260         }
 261       else                              /* keep going the other way */
 262         {
 263           GLfloat swap = a->from;
 264           a->from = a->to;
 265           a->to = swap;
 266           a->ratio = 0;
 267           prev = a;
 268         }
 269
 270       a = next;
 271     }
 272 }
 273
 274
 275 static void
 276 add_oscillator (ModeInfo *mi, double *var, GLfloat speed, GLfloat to,
 277                 int repeat)
 278 {
 279   cube_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 280   oscillator *a;
 281
 282   /* If an oscillator is already running on this variable, don't
 283      add another. */
 284   for (a = bp->oscillators; a && a->next; a = a->next)
 285     if (a->var == var)
 286       return;
 287
 288   a = (oscillator *) calloc (1, sizeof (*a));
 289   if (repeat <= 0) abort();
 290   a->ratio = 0;
 291   a->from = *var;
 292   a->to = to;
 293   a->speed = speed;
 294   a->var = var;
 295   a->remaining = repeat;
 296   a->next = bp->oscillators;
 297   bp->oscillators = a;
 298 # if 0
 299   fprintf (stderr, "%s: %3d %6.2f -> %6.2f %s\n",
 300            progname, repeat, *var, to,
 301            (var == &bp->midpoint.z ? "z" :
 302             var == &bp->tilt ? "tilt" :
 303             var == &bp->axial_radius ? "r" :
 304             var == &bp->speed ? "speed" : "?"));
 305 # endif
 306 }
 307
 308
 309 #undef RANDSIGN
 310 #define RANDSIGN() ((random() & 1) ? 1 : -1)
 311
 312 static void
 313 add_random_oscillator (ModeInfo *mi)
 314 {
 315   cube_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 316   cube *c = bp->cubes;
 317   double s1 = speed * 0.07;
 318   double s2 = speed * 0.3;
 319   double disp = (thickness + displacement);
 320   int c1 = 1 + ((random() % 4) ? 0 : (random() % 3));
 321   int c2 = 2;
 322   int n = random() % 6;
 323
 324   switch (n) {
 325   case 0: add_oscillator (mi, &c->rot.x, s1, 90 * RANDSIGN(), c1); break;
 326   case 1: add_oscillator (mi, &c->rot.y, s1, 90 * RANDSIGN(), c1); break;
 327   case 2: add_oscillator (mi, &c->rot.z, s1, 90 * RANDSIGN(), c1); break;
 328   case 3: add_oscillator (mi, &c->pos.x, s2, disp * RANDSIGN(), c2); break;
 329   case 4: add_oscillator (mi, &c->pos.y, s2, disp * RANDSIGN(), c2); break;
 330   case 5: add_oscillator (mi, &c->pos.z, s2, disp * RANDSIGN(), c2); break;
 331   default: abort(); break;
 332   }
 333 }
 334
 335
 336 /* Window management, etc
 337  */
 338 ENTRYPOINT void
 339 reshape_cube (ModeInfo *mi, int width, int height)
 340 {
 341   GLfloat h = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 342
 343   glViewport (0, 0, (GLint) width, (GLint) height);
 344
 345   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 346   glLoadIdentity();
 347   gluPerspective (30.0, 1/h, 1.0, 100.0);
 348
 349   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 350   glLoadIdentity();
 351   gluLookAt( 0.0, 0.0, 30.0,
 352              0.0, 0.0, 0.0,
 353              0.0, 1.0, 0.0);
 354
 355 # ifdef HAVE_MOBILE     /* Keep it the same relative size when rotated. */
 356   {
 357     int o = (int) current_device_rotation();
 358     if (o != 0 && o != 180 && o != -180)
 359       glScalef (1/h, 1/h, 1/h);
 360   }
 361 # endif
 362
 363   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 364 }
 365
 366
 367 ENTRYPOINT Bool
 368 cube_handle_event (ModeInfo *mi, XEvent *event)
 369 {
 370   cube_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 371
 372   if (gltrackball_event_handler (event, bp->trackball,
 373                                  MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi),
 374                                  &bp->button_down_p))
 375     return True;
 376   else if (event->xany.type == KeyPress)
 377     {
 378       KeySym keysym;
 379       char c = 0;
 380       XLookupString (&event->xkey, &c, 1, &keysym, 0);
 381       if (c == ' ' || c == '\t')
 382         {
 383           while (bp->cubes)
 384             {
 385               cube *c = bp->cubes->next;
 386               free (bp->cubes);
 387               bp->cubes = c;
 388             }
 389
 390           while (bp->oscillators)
 391             {
 392               oscillator *o = bp->oscillators->next;
 393               free (bp->oscillators);
 394               bp->oscillators = o;
 395             }
 396
 397           if (random() & 1)
 398             {
 399               thickness = 0.03 + frand(0.02);
 400               displacement = (random() & 1) ? 0 : (thickness / 3);
 401             }
 402           else
 403             {
 404               thickness = 0.001 + frand(0.02);
 405               displacement = 0;
 406             }
 407
 408           make_cubes (mi);
 409
 410           return True;
 411         }
 412     }
 413
 414   return False;
 415 }
 416
 417
 418 ENTRYPOINT void
 419 init_cube (ModeInfo *mi)
 420 {
 421   cube_configuration *bp;
 422   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 423
 424   if (!bps) {
 425     bps = (cube_configuration *)
 426       calloc (MI_NUM_SCREENS(mi), sizeof (cube_configuration));
 427     if (!bps) {
 428       fprintf(stderr, "%s: out of memory\n", progname);
 429       exit(1);
 430     }
 431   }
 432
 433   bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 434
 435   bp->glx_context = init_GL(mi);
 436
 437   reshape_cube (mi, MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
 438
 439   if (!wire && !do_flat)
 440     {
 441       GLfloat color[4] = {1, 1, 1, 1};
 442       GLfloat cspec[4] = {1, 1, 0, 1};
 443       static const GLfloat shiny = 30;
 444
 445       static GLfloat pos0[4] = { 0.5, -1, -0.5, 0};
 446       static GLfloat pos1[4] = {-0.75, -1, 0, 0};
 447       static GLfloat amb[4] = {0, 0, 0, 1};
 448       static GLfloat dif[4] = {1, 1, 1, 1};
 449       static GLfloat spc[4] = {1, 1, 1, 1};
 450
 451       glEnable(GL_LIGHTING);
 452       glEnable(GL_LIGHT0);
 453       glEnable(GL_LIGHT1);
 454       glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 455       glEnable(GL_CULL_FACE);
 456
 457       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos0);
 458       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  amb);
 459       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  dif);
 460       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, spc);
 461
 462       glLightfv(GL_LIGHT1, GL_POSITION, pos1);
 463       glLightfv(GL_LIGHT1, GL_AMBIENT,  amb);
 464       glLightfv(GL_LIGHT1, GL_DIFFUSE,  dif);
 465       glLightfv(GL_LIGHT1, GL_SPECULAR, spc);
 466
 467       glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color);
 468       glMaterialfv (GL_FRONT, GL_SPECULAR,  cspec);
 469       glMateriali  (GL_FRONT, GL_SHININESS, shiny);
 470     }
 471
 472   {
 473     double spin_speed   = 0.05;
 474     double wander_speed = 0.005;
 475     double spin_accel   = 1.0;
 476
 477     bp->rot = make_rotator (do_spin ? spin_speed : 0,
 478                             do_spin ? spin_speed : 0,
 479                             do_spin ? spin_speed : 0,
 480                             spin_accel,
 481                             do_wander ? wander_speed : 0,
 482                             True);
 483     bp->trackball = gltrackball_init (True);
 484   }
 485
 486   if (thickness > 0.5)
 487     thickness = 0.5;
 488   if (displacement > 0.5)
 489     displacement = 0.5;
 490
 491   if (thickness <= 0.0001)
 492     {
 493       if (random() & 1)
 494         {
 495           thickness = 0.03 + frand(0.02);
 496           displacement = (random() & 1) ? 0 : (thickness / 3);
 497         }
 498       else
 499         {
 500           thickness = 0.001 + frand(0.02);
 501           displacement = 0;
 502         }
 503     }
 504
 505   make_cubes (mi);
 506 }
 507
 508
 509 ENTRYPOINT void
 510 draw_cube (ModeInfo *mi)
 511 {
 512   cube_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 513   Display *dpy = MI_DISPLAY(mi);
 514   Window window = MI_WINDOW(mi);
 515
 516   if (!bp->glx_context)
 517     return;
 518
 519   glXMakeCurrent(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), *(bp->glx_context));
 520
 521   glShadeModel(GL_SMOOTH);
 522   glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 523   glEnable(GL_NORMALIZE);
 524   glEnable(GL_CULL_FACE);
 525
 526   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 527
 528   glPushMatrix ();
 529
 530   glScalef(1.1, 1.1, 1.1);
 531
 532   {
 533     double x, y, z;
 534     get_position (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 535     glTranslatef((x - 0.5) * 4,
 536                  (y - 0.5) * 4,
 537                  (z - 0.5) * 2);
 538
 539     gltrackball_rotate (bp->trackball);
 540
 541     get_rotation (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 542     glRotatef (x * 360, 1.0, 0.0, 0.0);
 543     glRotatef (y * 360, 0.0, 1.0, 0.0);
 544     glRotatef (z * 360, 0.0, 0.0, 1.0);
 545   }
 546
 547   mi->polygon_count = 0;
 548
 549   glScalef (6, 6, 6);
 550
 551   mi->polygon_count = draw_cubes (mi, bp->cubes);
 552   glPopMatrix ();
 553
 554   if (!bp->button_down_p)
 555     tick_oscillators (mi);
 556
 557   if (! bp->oscillators &&
 558       !bp->button_down_p &&
 559       !(random() % 60))
 560     {
 561       bp->cubes->pos.x = bp->cubes->pos.y = bp->cubes->pos.z = 0;
 562       bp->cubes->rot.x = bp->cubes->rot.y = bp->cubes->rot.z = 0;
 563       add_random_oscillator (mi);
 564     }
 565
 566   if (mi->fps_p) do_fps (mi);
 567   glFinish();
 568
 569   glXSwapBuffers(dpy, window);
 570 }
 571
 572 ENTRYPOINT void
 573 release_cube (ModeInfo *mi)
 574 {
 575   cube_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 576   while (bp->cubes)
 577     {
 578       cube *c = bp->cubes->next;
 579       free (bp->cubes);
 580       bp->cubes = c;
 581     }
 582
 583   while (bp->oscillators)
 584     {
 585       oscillator *o = bp->oscillators->next;
 586       free (bp->oscillators);
 587       bp->oscillators = o;
 588     }
 589 }
 590
 591
 592 XSCREENSAVER_MODULE_2 ("CubeTwist", cubetwist, cube)
 593
 594 #endif /* USE_GL */