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

   1 /* glknots, Copyright (c) 2003, 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  * Generates some 3D knots (closed loops).
  12  * Inspired by Paul Bourke <pbourke@swin.edu.au> at
  13  * http://astronomy.swin.edu.au/~pbourke/curves/knot/
  14  */
  15
  16 #include <X11/Intrinsic.h>
  17
  18 extern XtAppContext app;
  19
  20 #define PROGCLASS       "GLKnots"
  21 #define HACK_INIT       init_knot
  22 #define HACK_DRAW       draw_knot
  23 #define HACK_RESHAPE    reshape_knot
  24 #define HACK_HANDLE_EVENT knot_handle_event
  25 #define EVENT_MASK      PointerMotionMask
  26 #define sws_opts        xlockmore_opts
  27
  28 #define DEF_SPIN        "XYZ"
  29 #define DEF_WANDER      "True"
  30 #define DEF_SPEED       "1.0"
  31 #define DEF_THICKNESS   "0.3"
  32 #define DEF_SEGMENTS    "800"
  33 #define DEF_DURATION    "8"
  34
  35 #define DEFAULTS        "*delay:        30000       \n" \
  36                         "*showFPS:      False       \n" \
  37                         "*wireframe:    False       \n" \
  38
  39 #undef countof
  40 #define countof(x) (sizeof((x))/sizeof((*x)))
  41
  42 #include "xlockmore.h"
  43 #include "colors.h"
  44 #include "tube.h"
  45 #include "rotator.h"
  46 #include "gltrackball.h"
  47 #include <ctype.h>
  48
  49 #ifdef USE_GL /* whole file */
  50
  51 #include <GL/glu.h>
  52
  53 typedef struct {
  54   GLXContext *glx_context;
  55   rotator *rot;
  56   trackball_state *trackball;
  57   Bool button_down_p;
  58
  59   GLuint knot_list;
  60
  61   int ncolors;
  62   XColor *colors;
  63   int ccolor;
  64
  65   int mode;  /* 0 = normal, 1 = out, 2 = in */
  66   int mode_tick;
  67   Bool clear_p;
  68
  69 } knot_configuration;
  70
  71 static knot_configuration *bps = NULL;
  72
  73 static char *do_spin;
  74 static GLfloat speed;
  75 static Bool do_wander;
  76 static GLfloat thickness;
  77 static unsigned int segments;
  78 static int duration;
  79
  80 static XrmOptionDescRec opts[] = {
  81   { "-spin",   ".spin",   XrmoptionSepArg, 0 },
  82   { "+spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "" },
  83   { "-wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "True" },
  84   { "+wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "False" },
  85   { "-speed",  ".speed",  XrmoptionSepArg, 0 },
  86   { "-thickness", ".thickness",  XrmoptionSepArg, 0 },
  87   { "-segments",  ".segments",   XrmoptionSepArg, 0 },
  88   { "-duration",  ".duration",   XrmoptionSepArg, 0 },
  89 };
  90
  91 static argtype vars[] = {
  92   {&do_spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_String},
  93   {&do_wander, "wander", "Wander", DEF_WANDER, t_Bool},
  94   {&speed,     "speed",  "Speed",  DEF_SPEED,  t_Float},
  95   {&thickness, "thickness", "Thickness",  DEF_THICKNESS, t_Float},
  96   {&segments,  "segments",  "Segments",   DEF_SEGMENTS,  t_Int},
  97   {&duration,  "duration",  "Duration",   DEF_DURATION,  t_Int},
  98 };
  99
 100 ModeSpecOpt sws_opts = {countof(opts), opts, countof(vars), vars, NULL};
 101
 102
 103 static void
 104 make_knot (ModeInfo *mi)
 105 {
 106   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 107
 108   GLfloat diam = (4 * thickness);
 109   int faces = (wire ? 3 : 6);
 110
 111   unsigned int i;
 112   double x, y, z, ox=0, oy=0, oz=0;
 113   double mu;
 114
 115   double p[9];
 116
 117   Bool blobby_p = (0 == (random() % 5));
 118   Bool type = (random() % 2);
 119
 120   for (i = 0; i < countof(p); i++)
 121     {
 122       p[i] = 1 + (random() % 4);
 123       if (! (random() % 3))
 124         p[i] += (random() % 5);
 125     }
 126
 127   if (type == 1)
 128     {
 129       p[0] += 4;
 130       p[1] *= ((p[0] + p[0]) / 10);
 131       blobby_p = False;
 132     }
 133
 134   mi->polygon_count = 0;
 135
 136   for (i = 0; i <= segments; i++)
 137     {
 138       if (type == 0)
 139         {
 140           mu = i * (M_PI * 2) / segments;
 141           x = 10 * (cos(mu) + cos(p[0]*mu)) + cos(p[1]*mu) + cos(p[2]*mu);
 142           y = 6 * sin(mu) + 10 * sin(p[3]*mu);
 143           z = 16 * sin(p[4]*mu) * sin(p[5]*mu/2) + p[6]*sin(p[7]*mu) -
 144             2 * sin(p[8]*mu);
 145         }
 146       else if (type == 1)
 147         {
 148           mu = i * (M_PI * 2) * p[0] / (double) segments;
 149           x = 10 * cos(mu) * (1 + cos(p[1] * mu/ p[0]) / 2.0);
 150           y = 25 * sin(p[1] * mu / p[0]) / 2.0;
 151           z = 10 * sin(mu) * (1 + cos(p[1] * mu/ p[0]) / 2.0);
 152         }
 153       else
 154         abort();
 155
 156       if (i != 0)
 157         {
 158           GLfloat dist = sqrt ((x-ox)*(x-ox) +
 159                                (y-oy)*(y-oy) +
 160                                (z-oz)*(z-oz));
 161           GLfloat di;
 162           if (!blobby_p)
 163             di = diam;
 164           else
 165             {
 166               di = dist * (segments / 500.0);
 167               di = (di * di * 3);
 168             }
 169
 170           tube (ox, oy, oz,
 171                 x, y, z,
 172                 di, dist/3,
 173                 faces, True, wire, wire);
 174
 175           mi->polygon_count += faces;
 176         }
 177
 178       ox = x;
 179       oy = y;
 180       oz = z;
 181    }
 182 }
 183
 184
 185 /* Window management, etc
 186  */
 187 void
 188 reshape_knot (ModeInfo *mi, int width, int height)
 189 {
 190   GLfloat h = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 191
 192   glViewport (0, 0, (GLint) width, (GLint) height);
 193
 194   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 195   glLoadIdentity();
 196   gluPerspective (30.0, 1/h, 1.0, 100.0);
 197
 198   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 199   glLoadIdentity();
 200   gluLookAt( 0.0, 0.0, 30.0,
 201              0.0, 0.0, 0.0,
 202              0.0, 1.0, 0.0);
 203
 204   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 205 }
 206
 207
 208 static void
 209 new_knot (ModeInfo *mi)
 210 {
 211   knot_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 212   int i;
 213
 214   bp->clear_p = !!(random() % 15);
 215
 216   bp->ncolors = 128;
 217   bp->colors = (XColor *) calloc(bp->ncolors, sizeof(XColor));
 218   make_smooth_colormap (0, 0, 0,
 219                         bp->colors, &bp->ncolors,
 220                         False, 0, False);
 221
 222   for (i = 0; i < bp->ncolors; i++)
 223     {
 224       /* make colors twice as bright */
 225       bp->colors[i].red   = (bp->colors[i].red   >> 2) + 0x7FFF;
 226       bp->colors[i].green = (bp->colors[i].green >> 2) + 0x7FFF;
 227       bp->colors[i].blue  = (bp->colors[i].blue  >> 2) + 0x7FFF;
 228     }
 229
 230   glNewList (bp->knot_list, GL_COMPILE);
 231   make_knot (mi);
 232   glEndList ();
 233 }
 234
 235
 236 Bool
 237 knot_handle_event (ModeInfo *mi, XEvent *event)
 238 {
 239   knot_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 240
 241   if (event->xany.type == ButtonPress &&
 242       event->xbutton.button == Button1)
 243     {
 244       bp->button_down_p = True;
 245       gltrackball_start (bp->trackball,
 246                          event->xbutton.x, event->xbutton.y,
 247                          MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi));
 248       return True;
 249     }
 250   else if (event->xany.type == ButtonRelease &&
 251            event->xbutton.button == Button1)
 252     {
 253       bp->button_down_p = False;
 254       return True;
 255     }
 256   else if (event->xany.type == ButtonPress &&
 257            (event->xbutton.button == Button4 ||
 258             event->xbutton.button == Button5))
 259     {
 260       gltrackball_mousewheel (bp->trackball, event->xbutton.button, 5,
 261                               !!event->xbutton.state);
 262       return True;
 263     }
 264   else if (event->xany.type == MotionNotify &&
 265            bp->button_down_p)
 266     {
 267       gltrackball_track (bp->trackball,
 268                          event->xmotion.x, event->xmotion.y,
 269                          MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi));
 270       return True;
 271     }
 272
 273   return False;
 274 }
 275
 276
 277
 278 void
 279 init_knot (ModeInfo *mi)
 280 {
 281   knot_configuration *bp;
 282   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 283
 284   if (!bps) {
 285     bps = (knot_configuration *)
 286       calloc (MI_NUM_SCREENS(mi), sizeof (knot_configuration));
 287     if (!bps) {
 288       fprintf(stderr, "%s: out of memory\n", progname);
 289       exit(1);
 290     }
 291
 292     bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 293   }
 294
 295   bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 296
 297   bp->glx_context = init_GL(mi);
 298
 299   if (thickness <= 0) thickness = 0.001;
 300   else if (thickness > 1) thickness = 1;
 301
 302   if (segments < 10) segments = 10;
 303
 304   reshape_knot (mi, MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
 305
 306   if (!wire)
 307     {
 308       GLfloat pos[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 0.0};
 309       GLfloat amb[4] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 310       GLfloat dif[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 311       GLfloat spc[4] = {0.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 312
 313       glEnable(GL_LIGHTING);
 314       glEnable(GL_LIGHT0);
 315       glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 316       glEnable(GL_CULL_FACE);
 317
 318       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos);
 319       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  amb);
 320       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  dif);
 321       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, spc);
 322     }
 323
 324   {
 325     Bool spinx=False, spiny=False, spinz=False;
 326     double spin_speed   = 2.0;
 327     double wander_speed = 0.05;
 328     double spin_accel   = 0.2;
 329
 330     char *s = do_spin;
 331     while (*s)
 332       {
 333         if      (*s == 'x' || *s == 'X') spinx = True;
 334         else if (*s == 'y' || *s == 'Y') spiny = True;
 335         else if (*s == 'z' || *s == 'Z') spinz = True;
 336         else
 337           {
 338             fprintf (stderr,
 339          "%s: spin must contain only the characters X, Y, or Z (not \"%s\")\n",
 340                      progname, do_spin);
 341             exit (1);
 342           }
 343         s++;
 344       }
 345
 346     bp->rot = make_rotator (spinx ? spin_speed : 0,
 347                             spiny ? spin_speed : 0,
 348                             spinz ? spin_speed : 0,
 349                             spin_accel,
 350                             do_wander ? wander_speed : 0,
 351                             (spinx && spiny && spinz));
 352     bp->trackball = gltrackball_init ();
 353   }
 354
 355   bp->knot_list = glGenLists (1);
 356   new_knot(mi);
 357
 358   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 359 }
 360
 361
 362 void
 363 draw_knot (ModeInfo *mi)
 364 {
 365   knot_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 366   Display *dpy = MI_DISPLAY(mi);
 367   Window window = MI_WINDOW(mi);
 368
 369   static GLfloat bcolor[4] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 370   static GLfloat bspec[4]  = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 371   static GLfloat bshiny    = 128.0;
 372
 373   static time_t last_time = 0;
 374
 375   if (!bp->glx_context)
 376     return;
 377
 378   if (bp->mode == 0)
 379     {
 380       static int tick = 0;
 381       if (tick++ > 10)
 382         {
 383           time_t now = time((time_t *) 0);
 384           if (last_time == 0) last_time = now;
 385           tick = 0;
 386           if (!bp->button_down_p &&
 387               now - last_time >= duration)
 388             {
 389               bp->mode = 1;    /* go out */
 390               bp->mode_tick = 10 * speed;
 391               last_time = now;
 392             }
 393         }
 394     }
 395   else if (bp->mode == 1)   /* out */
 396     {
 397       if (--bp->mode_tick <= 0)
 398         {
 399           new_knot (mi);
 400           bp->mode_tick = 10 * speed;
 401           bp->mode = 2;  /* go in */
 402         }
 403     }
 404   else if (bp->mode == 2)   /* in */
 405     {
 406       if (--bp->mode_tick <= 0)
 407         bp->mode = 0;  /* normal */
 408     }
 409   else
 410     abort();
 411
 412   glShadeModel(GL_SMOOTH);
 413
 414   glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 415   glEnable(GL_NORMALIZE);
 416   glEnable(GL_CULL_FACE);
 417
 418   if (bp->clear_p)
 419     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 420
 421   glPushMatrix ();
 422
 423   {
 424     double x, y, z;
 425     get_position (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 426     glTranslatef((x - 0.5) * 8,
 427                  (y - 0.5) * 8,
 428                  (z - 0.5) * 15);
 429
 430     gltrackball_rotate (bp->trackball);
 431
 432     get_rotation (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 433
 434     glRotatef (x * 360, 1.0, 0.0, 0.0);
 435     glRotatef (y * 360, 0.0, 1.0, 0.0);
 436     glRotatef (z * 360, 0.0, 0.0, 1.0);
 437   }
 438
 439   bcolor[0] = bp->colors[bp->ccolor].red   / 65536.0;
 440   bcolor[1] = bp->colors[bp->ccolor].green / 65536.0;
 441   bcolor[2] = bp->colors[bp->ccolor].blue  / 65536.0;
 442   bp->ccolor++;
 443   if (bp->ccolor >= bp->ncolors) bp->ccolor = 0;
 444
 445   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_SPECULAR,            bspec);
 446   glMateriali  (GL_FRONT, GL_SHININESS,           bshiny);
 447   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, bcolor);
 448
 449   glScalef(0.25, 0.25, 0.25);
 450
 451   if (bp->mode != 0)
 452     {
 453       GLfloat s = (bp->mode == 1
 454                    ? bp->mode_tick / (10 * speed)
 455                    : ((10 * speed) - bp->mode_tick + 1) / (10 * speed));
 456       glScalef (s, s, s);
 457     }
 458
 459   glCallList (bp->knot_list);
 460
 461   glPopMatrix ();
 462
 463   if (mi->fps_p) do_fps (mi);
 464   glFinish();
 465
 466   glXSwapBuffers(dpy, window);
 467 }
 468
 469 #endif /* USE_GL */