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

   1 /* moebiusgears, Copyright (c) 2007-2014 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
  12 #define DEFAULTS        "*delay:        30000       \n" \
  13                         "*count:        17          \n" \
  14                         "*showFPS:      False       \n" \
  15                         "*wireframe:    False       \n" \
  16                         "*suppressRotationAnimation: True\n" \
  17
  18 # define free_mgears 0
  19 # define release_mgears 0
  20 #undef countof
  21 #define countof(x) (sizeof((x))/sizeof((*x)))
  22
  23 #include "xlockmore.h"
  24 #include "involute.h"
  25 #include "normals.h"
  26 #include "rotator.h"
  27 #include "gltrackball.h"
  28 #include <ctype.h>
  29
  30 #ifdef USE_GL /* whole file */
  31
  32
  33 #define DEF_SPIN        "True"
  34 #define DEF_WANDER      "True"
  35 #define DEF_ROLL        "True"
  36 #define DEF_SPEED       "1.0"
  37 #define DEF_TEETH       "15"
  38
  39 typedef struct {
  40
  41   gear g;
  42   GLfloat pos_th;  /* position on ring of gear system */
  43   GLfloat pos_thz; /* rotation out of plane of gear system */
  44 } mogear;
  45
  46 typedef struct {
  47   GLXContext *glx_context;
  48   rotator *rot;
  49   trackball_state *trackball;
  50   Bool button_down_p;
  51
  52   int ngears;
  53   mogear *gears;
  54   GLfloat ring_r;  /* radius of gear system */
  55   GLfloat roll_th;
  56
  57 } mgears_configuration;
  58
  59 static mgears_configuration *bps = NULL;
  60
  61 static Bool do_spin;
  62 static GLfloat speed;
  63 static Bool do_wander;
  64 static Bool do_roll;
  65 static int teeth_arg;
  66
  67 static XrmOptionDescRec opts[] = {
  68   { "-spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "True"  },
  69   { "+spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "False" },
  70   { "-speed",  ".speed",  XrmoptionSepArg, 0      },
  71   { "-wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "True"  },
  72   { "+wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "False" },
  73   { "-roll",   ".roll",   XrmoptionNoArg, "True"  },
  74   { "+roll",   ".roll",   XrmoptionNoArg, "False" },
  75   { "-teeth",  ".teeth",  XrmoptionSepArg, 0      },
  76 };
  77
  78 static argtype vars[] = {
  79   {&do_spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_Bool},
  80   {&do_wander, "wander", "Wander", DEF_WANDER, t_Bool},
  81   {&do_roll,   "roll",   "Roll",   DEF_ROLL,   t_Bool},
  82   {&speed,     "speed",  "Speed",  DEF_SPEED,  t_Float},
  83   {&teeth_arg, "teeth",  "Teeth",  DEF_TEETH,  t_Int},
  84 };
  85
  86 ENTRYPOINT ModeSpecOpt mgears_opts = {countof(opts), opts, countof(vars), vars, NULL};
  87
  88
  89 /* Window management, etc
  90  */
  91 ENTRYPOINT void
  92 reshape_mgears (ModeInfo *mi, int width, int height)
  93 {
  94   GLfloat h = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
  95   int y = 0;
  96
  97   if (width > height * 5) {   /* tiny window: show middle */
  98     height = width * 9/16;
  99     y = -height/2;
 100     h = height / (GLfloat) width;
 101   }
 102
 103   glViewport (0, y, (GLint) width, (GLint) height);
 104
 105   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 106   glLoadIdentity();
 107   gluPerspective (30.0, 1/h, 1.0, 100.0);
 108
 109   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 110   glLoadIdentity();
 111   gluLookAt( 0.0, 0.0, 30.0,
 112              0.0, 0.0, 0.0,
 113              0.0, 1.0, 0.0);
 114
 115 # ifdef HAVE_MOBILE     /* Keep it the same relative size when rotated. */
 116   {
 117     int o = (int) current_device_rotation();
 118     if (o != 0 && o != 180 && o != -180)
 119       glScalef (1/h, 1/h, 1/h);
 120   }
 121 # endif
 122
 123   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 124 }
 125
 126
 127 static void
 128 reset_mgears (ModeInfo *mi)
 129 {
 130   mgears_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 131   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 132   int total_gears = MI_COUNT(mi);
 133   double gears_per_turn;
 134   double gear_r, tw, th, thick, slope;
 135   int i, nubs, size;
 136
 137   if (! (total_gears & 1))
 138     total_gears++;              /* must be odd or gears intersect */
 139
 140   /* Number of teeth must be odd if number of gears is odd, or teeth don't
 141      mesh when the loop closes.  And since number of gears must be odd...
 142   */
 143   if (! (teeth_arg & 1)) teeth_arg++;
 144   if (teeth_arg < 7) teeth_arg = 7;
 145
 146   if (total_gears < 13) /* gear mesh angle is too steep with less */
 147     total_gears = 13;
 148
 149   thick = 0.2;
 150   nubs = (random() & 3) ? 0 : (random() % teeth_arg) / 2;
 151
 152   slope = 0;
 153
 154   /* Sloping gears are incompatible with "-roll" ... */
 155   /* slope= -M_PI * 2 / total_gears; */
 156
 157   gears_per_turn = total_gears / 2.0;
 158
 159   bp->ring_r = 3;
 160   gear_r = M_PI * bp->ring_r / gears_per_turn;
 161   tw = 0;
 162   th = gear_r * 2.5 / teeth_arg;
 163
 164   /* If the gears are small, use a lower density mesh. */
 165   size = (gear_r > 0.60 ? INVOLUTE_HUGE   :
 166           gear_r > 0.32 ? INVOLUTE_LARGE  :
 167           gear_r > 0.13 ? INVOLUTE_MEDIUM :
 168           INVOLUTE_SMALL);
 169
 170   /* If there are lots of teeth, use a lower density mesh. */
 171   if (teeth_arg > 77)
 172     size = INVOLUTE_SMALL;
 173   if (teeth_arg > 45 && size >= INVOLUTE_HUGE)
 174     size = INVOLUTE_MEDIUM;
 175
 176   if (bp->gears)
 177     {
 178       for (i = 0; i < bp->ngears; i++)
 179         glDeleteLists (bp->gears[i].g.dlist, 1);
 180       free (bp->gears);
 181       bp->gears = 0;
 182     }
 183
 184   bp->ngears = total_gears;
 185
 186   bp->gears = (mogear *) calloc (bp->ngears, sizeof(*bp->gears));
 187   for (i = 0; i < bp->ngears; i++)
 188     {
 189       mogear *mg = &bp->gears[i];
 190       gear *g = &mg->g;
 191
 192       g->r           = gear_r;
 193       g->size        = size;
 194       g->nteeth      = teeth_arg;
 195       g->tooth_w     = tw;
 196       g->tooth_h     = th;
 197       g->tooth_slope = slope;
 198       g->thickness   = g->r * thick;
 199       g->thickness2  = g->thickness * 0.1;
 200       g->thickness3  = g->thickness;
 201       g->inner_r     = g->r * 0.80;
 202       g->inner_r2    = g->r * 0.60;
 203       g->inner_r3    = g->r * 0.55;
 204       g->nubs        = nubs;
 205       mg->pos_th     = (M_PI * 2 / gears_per_turn) * i;
 206       mg->pos_thz    = (M_PI / 2 / gears_per_turn) * i;
 207
 208       g->th = ((i & 1)
 209                ? (M_PI * 2 / g->nteeth)
 210                : 0);
 211
 212       /* Colorize
 213        */
 214       g->color[0] = 0.7 + frand(0.3);
 215       g->color[1] = 0.7 + frand(0.3);
 216       g->color[2] = 0.7 + frand(0.3);
 217       g->color[3] = 1.0;
 218
 219       g->color2[0] = g->color[0] * 0.85;
 220       g->color2[1] = g->color[1] * 0.85;
 221       g->color2[2] = g->color[2] * 0.85;
 222       g->color2[3] = g->color[3];
 223
 224       /* Now render the gear into its display list.
 225        */
 226       g->dlist = glGenLists (1);
 227       if (! g->dlist)
 228         {
 229           check_gl_error ("glGenLists");
 230           abort();
 231         }
 232
 233       glNewList (g->dlist, GL_COMPILE);
 234       g->polygons += draw_involute_gear (g, wire);
 235       glEndList ();
 236     }
 237 }
 238
 239
 240 ENTRYPOINT void
 241 init_mgears (ModeInfo *mi)
 242 {
 243   mgears_configuration *bp;
 244   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 245
 246   MI_INIT (mi, bps);
 247
 248   bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 249
 250   bp->glx_context = init_GL(mi);
 251
 252   reshape_mgears (mi, MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
 253
 254   if (!wire)
 255     {
 256       GLfloat pos[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 0.0};
 257       GLfloat amb[4] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 258       GLfloat dif[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 259       GLfloat spc[4] = {0.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 260
 261       glEnable(GL_LIGHTING);
 262       glEnable(GL_LIGHT0);
 263       glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 264       glEnable(GL_CULL_FACE);
 265
 266       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos);
 267       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  amb);
 268       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  dif);
 269       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, spc);
 270     }
 271
 272   {
 273     double spin_speed   = 0.5;
 274     double wander_speed = 0.01;
 275     double spin_accel   = 2.0;
 276
 277     bp->rot = make_rotator (do_spin ? spin_speed : 0,
 278                             do_spin ? spin_speed : 0,
 279                             do_spin ? spin_speed : 0,
 280                             spin_accel,
 281                             do_wander ? wander_speed : 0,
 282                             False /* don't randomize */
 283                             );
 284     bp->trackball = gltrackball_init (True);
 285   }
 286
 287   reset_mgears (mi);
 288 }
 289
 290
 291 ENTRYPOINT Bool
 292 mgears_handle_event (ModeInfo *mi, XEvent *event)
 293 {
 294   mgears_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 295
 296   if (gltrackball_event_handler (event, bp->trackball,
 297                                  MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi),
 298                                  &bp->button_down_p))
 299     return True;
 300   else if (event->xany.type == KeyPress)
 301     {
 302       KeySym keysym;
 303       char c = 0;
 304       XLookupString (&event->xkey, &c, 1, &keysym, 0);
 305       if (c == '+' || c == '=' ||
 306           keysym == XK_Up || keysym == XK_Right || keysym == XK_Next)
 307         {
 308           MI_COUNT(mi) += 2;
 309           reset_mgears (mi);
 310           return True;
 311         }
 312       else if (c == '-' || c == '_' ||
 313                keysym == XK_Down || keysym == XK_Left || keysym == XK_Prior)
 314         {
 315           if (MI_COUNT(mi) <= 13)
 316             return False;
 317           MI_COUNT(mi) -= 2;
 318           reset_mgears (mi);
 319           return True;
 320         }
 321       else if (screenhack_event_helper (MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), event))
 322         goto DEF;
 323     }
 324   else if (screenhack_event_helper (MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), event))
 325     {
 326     DEF:
 327       MI_COUNT(mi) = 13 + (2 * (random() % 10));
 328       reset_mgears (mi);
 329       return True;
 330     }
 331
 332   return False;
 333 }
 334
 335
 336 ENTRYPOINT void
 337 draw_mgears (ModeInfo *mi)
 338 {
 339   mgears_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 340   Display *dpy = MI_DISPLAY(mi);
 341   Window window = MI_WINDOW(mi);
 342   int i;
 343
 344   if (!bp->glx_context)
 345     return;
 346
 347   glXMakeCurrent(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), *(bp->glx_context));
 348
 349   glShadeModel(GL_SMOOTH);
 350
 351   glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 352   glEnable(GL_NORMALIZE);
 353   glEnable(GL_CULL_FACE);
 354
 355   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 356
 357   glPushMatrix ();
 358
 359   glScalef(1.1, 1.1, 1.1);
 360
 361   {
 362     double x, y, z;
 363     get_position (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 364     glTranslatef ((x - 0.5) * 4,
 365                   (y - 0.5) * 4,
 366                   (z - 0.5) * 7);
 367
 368     gltrackball_rotate (bp->trackball);
 369
 370     get_rotation (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 371
 372     /* add a little rotation for -no-spin mode */
 373     x -= 0.14;
 374     y -= 0.06;
 375
 376     glRotatef (x * 360, 1.0, 0.0, 0.0);
 377     glRotatef (y * 360, 0.0, 1.0, 0.0);
 378     glRotatef (z * 360, 0.0, 0.0, 1.0);
 379   }
 380
 381   mi->polygon_count = 0;
 382
 383   glScalef (1.5, 1.5, 1.5);
 384
 385 /*#define DEBUG*/
 386
 387 #ifdef DEBUG
 388   glScalef (.5, .5, .5);
 389   glTranslatef (0, -bp->gears[0].g.r * bp->ngears, 0);
 390 #endif
 391
 392   for (i = 0; i < bp->ngears; i++)
 393     {
 394       mogear *mg = &bp->gears[i];
 395       gear *g = &mg->g;
 396
 397       glPushMatrix();
 398 #ifndef DEBUG
 399       glRotatef (mg->pos_th  * 180 / M_PI, 0, 0, 1);  /* rotation on ring */
 400       glTranslatef (bp->ring_r, 0, 0);                /* position on ring */
 401       glRotatef (mg->pos_thz * 180 / M_PI, 0, 1, 0);  /* twist a bit */
 402
 403       if (do_roll)
 404         {
 405           glRotatef (bp->roll_th * 180 / M_PI, 0, 1, 0);
 406           bp->roll_th += speed * 0.0005;
 407         }
 408 #else
 409       glTranslatef (0, i * 2 * g->r, 0);
 410 #endif
 411       glRotatef (g->th * 180 / M_PI, 0, 0, 1);
 412
 413       glCallList (g->dlist);
 414       mi->polygon_count += g->polygons;
 415       glPopMatrix ();
 416     }
 417
 418   glPopMatrix ();
 419
 420 #ifndef DEBUG
 421   /* spin gears */
 422   for (i = 0; i < bp->ngears; i++)
 423     {
 424       mogear *mg = &bp->gears[i];
 425       mg->g.th += speed * (M_PI / 100) * (i & 1 ? 1 : -1);
 426     }
 427 #endif
 428
 429   if (mi->fps_p) do_fps (mi);
 430   glFinish();
 431
 432   glXSwapBuffers(dpy, window);
 433 }
 434
 435 XSCREENSAVER_MODULE_2 ("MoebiusGears", moebiusgears, mgears)
 436
 437 #endif /* USE_GL */