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

   1 /* glknots, Copyright (c) 2003-2014 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 #define DEFAULTS        "*delay:        30000       \n" \
  17                         "*showFPS:      False       \n" \
  18                         "*wireframe:    False       \n" \
  19                         "*suppressRotationAnimation: True\n" \
  20
  21 # define free_knot 0
  22 # define release_knot 0
  23 #undef countof
  24 #define countof(x) (sizeof((x))/sizeof((*x)))
  25
  26 #include "xlockmore.h"
  27 #include "colors.h"
  28 #include "tube.h"
  29 #include "rotator.h"
  30 #include "gltrackball.h"
  31 #include <ctype.h>
  32
  33 #ifdef USE_GL /* whole file */
  34
  35 #define DEF_SPIN        "XYZ"
  36 #define DEF_WANDER      "True"
  37 #define DEF_SPEED       "1.0"
  38 #define DEF_THICKNESS   "0.3"
  39 #define DEF_SEGMENTS    "800"
  40 #define DEF_DURATION    "8"
  41
  42 typedef struct {
  43   GLXContext *glx_context;
  44   rotator *rot;
  45   trackball_state *trackball;
  46   Bool button_down_p;
  47
  48   GLuint knot_list;
  49
  50   int ncolors;
  51   XColor *colors;
  52   int ccolor;
  53
  54   int mode;  /* 0 = normal, 1 = out, 2 = in */
  55   int mode_tick;
  56   Bool clear_p;
  57
  58   time_t last_time;
  59   int draw_tick;
  60
  61 } knot_configuration;
  62
  63 static knot_configuration *bps = NULL;
  64
  65 static char *do_spin;
  66 static GLfloat speed;
  67 static Bool do_wander;
  68 static GLfloat thickness;
  69 static unsigned int segments;
  70 static int duration;
  71
  72 static XrmOptionDescRec opts[] = {
  73   { "-spin",   ".spin",   XrmoptionSepArg, 0 },
  74   { "+spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "" },
  75   { "-wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "True" },
  76   { "+wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "False" },
  77   { "-speed",  ".speed",  XrmoptionSepArg, 0 },
  78   { "-thickness", ".thickness",  XrmoptionSepArg, 0 },
  79   { "-segments",  ".segments",   XrmoptionSepArg, 0 },
  80   { "-duration",  ".duration",   XrmoptionSepArg, 0 },
  81 };
  82
  83 static argtype vars[] = {
  84   {&do_spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_String},
  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   {&segments,  "segments",  "Segments",   DEF_SEGMENTS,  t_Int},
  89   {&duration,  "duration",  "Duration",   DEF_DURATION,  t_Int},
  90 };
  91
  92 ENTRYPOINT ModeSpecOpt knot_opts = {countof(opts), opts, countof(vars), vars, NULL};
  93
  94
  95 static void
  96 make_knot (ModeInfo *mi)
  97 {
  98   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
  99
 100   GLfloat diam = (4 * thickness);
 101   int faces = (wire ? 3 : 6);
 102
 103   unsigned int i;
 104   double x, y, z, ox=0, oy=0, oz=0;
 105   double mu;
 106
 107   double p[9];
 108
 109   Bool blobby_p = (0 == (random() % 5));
 110   Bool type = (random() % 2);
 111
 112   for (i = 0; i < countof(p); i++)
 113     {
 114       p[i] = 1 + (random() % 4);
 115       if (! (random() % 3))
 116         p[i] += (random() % 5);
 117     }
 118
 119   if (type == 1)
 120     {
 121       p[0] += 4;
 122       p[1] *= ((p[0] + p[0]) / 10);
 123       blobby_p = False;
 124     }
 125
 126   mi->polygon_count = 0;
 127
 128   for (i = 0; i <= segments; i++)
 129     {
 130       if (type == 0)
 131         {
 132           mu = i * (M_PI * 2) / segments;
 133           x = 10 * (cos(mu) + cos(p[0]*mu)) + cos(p[1]*mu) + cos(p[2]*mu);
 134           y = 6 * sin(mu) + 10 * sin(p[3]*mu);
 135           z = 16 * sin(p[4]*mu) * sin(p[5]*mu/2) + p[6]*sin(p[7]*mu) -
 136             2 * sin(p[8]*mu);
 137         }
 138       else if (type == 1)
 139         {
 140           mu = i * (M_PI * 2) * p[0] / (double) segments;
 141           x = 10 * cos(mu) * (1 + cos(p[1] * mu/ p[0]) / 2.0);
 142           y = 25 * sin(p[1] * mu / p[0]) / 2.0;
 143           z = 10 * sin(mu) * (1 + cos(p[1] * mu/ p[0]) / 2.0);
 144         }
 145       else
 146         abort();
 147
 148       if (i != 0)
 149         {
 150           GLfloat dist = sqrt ((x-ox)*(x-ox) +
 151                                (y-oy)*(y-oy) +
 152                                (z-oz)*(z-oz));
 153           GLfloat di;
 154           if (!blobby_p)
 155             di = diam;
 156           else
 157             {
 158               di = dist * (segments / 500.0);
 159               di = (di * di * 3);
 160             }
 161
 162           mi->polygon_count += tube (ox, oy, oz,
 163                                      x, y, z,
 164                                      di, dist/3,
 165                                      faces, True, wire, wire);
 166         }
 167
 168       ox = x;
 169       oy = y;
 170       oz = z;
 171    }
 172 }
 173
 174
 175 /* Window management, etc
 176  */
 177 ENTRYPOINT void
 178 reshape_knot (ModeInfo *mi, int width, int height)
 179 {
 180   GLfloat h = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 181   int y = 0;
 182
 183   if (width > height * 5) {   /* tiny window: show middle */
 184     height = width * 9/16;
 185     y = -height/2;
 186     h = height / (GLfloat) width;
 187   }
 188
 189   glViewport (0, y, (GLint) width, (GLint) height);
 190
 191   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 192   glLoadIdentity();
 193   gluPerspective (30.0, 1/h, 1.0, 100.0);
 194
 195   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 196   glLoadIdentity();
 197   gluLookAt( 0.0, 0.0, 30.0,
 198              0.0, 0.0, 0.0,
 199              0.0, 1.0, 0.0);
 200
 201 # ifdef HAVE_MOBILE     /* Keep it the same relative size when rotated. */
 202   {
 203     int o = (int) current_device_rotation();
 204     if (o != 0 && o != 180 && o != -180)
 205       glScalef (1/h, 1/h, 1/h);
 206   }
 207 # endif
 208
 209   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 210 }
 211
 212
 213 static void
 214 new_knot (ModeInfo *mi)
 215 {
 216   knot_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 217   int i;
 218
 219   bp->clear_p = !!(random() % 15);
 220
 221   bp->ncolors = 128;
 222   bp->colors = (XColor *) calloc(bp->ncolors, sizeof(XColor));
 223   make_smooth_colormap (0, 0, 0,
 224                         bp->colors, &bp->ncolors,
 225                         False, 0, False);
 226
 227   for (i = 0; i < bp->ncolors; i++)
 228     {
 229       /* make colors twice as bright */
 230       bp->colors[i].red   = (bp->colors[i].red   >> 2) + 0x7FFF;
 231       bp->colors[i].green = (bp->colors[i].green >> 2) + 0x7FFF;
 232       bp->colors[i].blue  = (bp->colors[i].blue  >> 2) + 0x7FFF;
 233     }
 234
 235   glNewList (bp->knot_list, GL_COMPILE);
 236   make_knot (mi);
 237   glEndList ();
 238 }
 239
 240
 241 ENTRYPOINT Bool
 242 knot_handle_event (ModeInfo *mi, XEvent *event)
 243 {
 244   knot_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 245
 246   if (gltrackball_event_handler (event, bp->trackball,
 247                                  MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi),
 248                                  &bp->button_down_p))
 249     return True;
 250   else if (screenhack_event_helper (MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), event))
 251     {
 252       bp->last_time = 1;
 253       return True;
 254     }
 255
 256   return False;
 257 }
 258
 259
 260
 261 ENTRYPOINT void
 262 init_knot (ModeInfo *mi)
 263 {
 264   knot_configuration *bp;
 265   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 266
 267   MI_INIT (mi, bps);
 268
 269   bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 270
 271   bp->glx_context = init_GL(mi);
 272
 273   if (thickness <= 0) thickness = 0.001;
 274   else if (thickness > 1) thickness = 1;
 275
 276   if (segments < 10) segments = 10;
 277
 278   reshape_knot (mi, MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
 279
 280   if (!wire)
 281     {
 282       GLfloat pos[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 0.0};
 283       GLfloat amb[4] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 284       GLfloat dif[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 285       GLfloat spc[4] = {0.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 286
 287       glEnable(GL_LIGHTING);
 288       glEnable(GL_LIGHT0);
 289       glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 290       glEnable(GL_CULL_FACE);
 291
 292       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos);
 293       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  amb);
 294       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  dif);
 295       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, spc);
 296     }
 297
 298   {
 299     Bool spinx=False, spiny=False, spinz=False;
 300     double spin_speed   = 2.0;
 301     double wander_speed = 0.05;
 302     double spin_accel   = 0.2;
 303
 304     char *s = do_spin;
 305     while (*s)
 306       {
 307         if      (*s == 'x' || *s == 'X') spinx = True;
 308         else if (*s == 'y' || *s == 'Y') spiny = True;
 309         else if (*s == 'z' || *s == 'Z') spinz = True;
 310         else if (*s == '0') ;
 311         else
 312           {
 313             fprintf (stderr,
 314          "%s: spin must contain only the characters X, Y, or Z (not \"%s\")\n",
 315                      progname, do_spin);
 316             exit (1);
 317           }
 318         s++;
 319       }
 320
 321     bp->rot = make_rotator (spinx ? spin_speed : 0,
 322                             spiny ? spin_speed : 0,
 323                             spinz ? spin_speed : 0,
 324                             spin_accel,
 325                             do_wander ? wander_speed : 0,
 326                             (spinx && spiny && spinz));
 327     bp->trackball = gltrackball_init (True);
 328   }
 329
 330   bp->knot_list = glGenLists (1);
 331   new_knot(mi);
 332
 333   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 334 }
 335
 336
 337 ENTRYPOINT void
 338 draw_knot (ModeInfo *mi)
 339 {
 340   knot_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 341   Display *dpy = MI_DISPLAY(mi);
 342   Window window = MI_WINDOW(mi);
 343
 344   GLfloat bcolor[4] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 345   GLfloat bspec[4]  = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 346   GLfloat bshiny    = 128.0;
 347
 348   if (!bp->glx_context)
 349     return;
 350
 351   glXMakeCurrent(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), *(bp->glx_context));
 352
 353   if (bp->mode == 0)
 354     {
 355       if (bp->draw_tick++ > 10)
 356         {
 357           time_t now = time((time_t *) 0);
 358           if (bp->last_time == 0) bp->last_time = now;
 359           bp->draw_tick = 0;
 360           if (!bp->button_down_p &&
 361               now - bp->last_time >= duration)
 362             {
 363               bp->mode = 1;    /* go out */
 364               bp->mode_tick = 10 / speed;
 365               bp->last_time = now;
 366             }
 367         }
 368     }
 369   else if (bp->mode == 1)   /* out */
 370     {
 371       if (--bp->mode_tick <= 0)
 372         {
 373           new_knot (mi);
 374           bp->mode_tick = 10 / speed;
 375           bp->mode = 2;  /* go in */
 376         }
 377     }
 378   else if (bp->mode == 2)   /* in */
 379     {
 380       if (--bp->mode_tick <= 0)
 381         bp->mode = 0;  /* normal */
 382     }
 383   else
 384     abort();
 385
 386   glShadeModel(GL_SMOOTH);
 387
 388   glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 389   glEnable(GL_NORMALIZE);
 390   glEnable(GL_CULL_FACE);
 391
 392   if (bp->clear_p)
 393     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 394
 395   glPushMatrix ();
 396
 397   {
 398     double x, y, z;
 399     get_position (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 400     glTranslatef((x - 0.5) * 8,
 401                  (y - 0.5) * 8,
 402                  (z - 0.5) * 15);
 403
 404     gltrackball_rotate (bp->trackball);
 405
 406     get_rotation (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 407
 408     glRotatef (x * 360, 1.0, 0.0, 0.0);
 409     glRotatef (y * 360, 0.0, 1.0, 0.0);
 410     glRotatef (z * 360, 0.0, 0.0, 1.0);
 411   }
 412
 413   bcolor[0] = bp->colors[bp->ccolor].red   / 65536.0;
 414   bcolor[1] = bp->colors[bp->ccolor].green / 65536.0;
 415   bcolor[2] = bp->colors[bp->ccolor].blue  / 65536.0;
 416   bp->ccolor++;
 417   if (bp->ccolor >= bp->ncolors) bp->ccolor = 0;
 418
 419   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_SPECULAR,            bspec);
 420   glMateriali  (GL_FRONT, GL_SHININESS,           bshiny);
 421   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, bcolor);
 422
 423   glScalef(0.25, 0.25, 0.25);
 424
 425   if (bp->mode != 0)
 426     {
 427       GLfloat s = (bp->mode == 1
 428                    ? bp->mode_tick / (10 / speed)
 429                    : ((10 / speed) - bp->mode_tick + 1) / (10 / speed));
 430       glScalef (s, s, s);
 431     }
 432
 433   glCallList (bp->knot_list);
 434
 435   glPopMatrix ();
 436
 437   if (mi->fps_p) do_fps (mi);
 438   glFinish();
 439
 440   glXSwapBuffers(dpy, window);
 441 }
 442
 443 XSCREENSAVER_MODULE_2 ("GLKnots", glknots, knot)
 444
 445 #endif /* USE_GL */