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

   1 /* moebiusgears, Copyright (c) 2007 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
  17 # define refresh_mgears 0
  18 # define release_mgears 0
  19 #undef countof
  20 #define countof(x) (sizeof((x))/sizeof((*x)))
  21
  22 #include "xlockmore.h"
  23 #include "involute.h"
  24 #include "normals.h"
  25 #include "rotator.h"
  26 #include "gltrackball.h"
  27 #include <ctype.h>
  28
  29 #ifdef USE_GL /* whole file */
  30
  31
  32 #define DEF_SPIN        "True"
  33 #define DEF_WANDER      "True"
  34 #define DEF_ROLL        "True"
  35 #define DEF_SPEED       "1.0"
  36 #define DEF_TEETH       "15"
  37
  38 typedef struct {
  39
  40   gear g;
  41   GLfloat pos_th;  /* position on ring of gear system */
  42   GLfloat pos_thz; /* rotation out of plane of gear system */
  43 } mogear;
  44
  45 typedef struct {
  46   GLXContext *glx_context;
  47   rotator *rot;
  48   trackball_state *trackball;
  49   Bool button_down_p;
  50
  51   int ngears;
  52   mogear *gears;
  53   GLfloat ring_r;  /* radius of gear system */
  54   GLfloat roll_th;
  55
  56 } mgears_configuration;
  57
  58 static mgears_configuration *bps = NULL;
  59
  60 static Bool do_spin;
  61 static GLfloat speed;
  62 static Bool do_wander;
  63 static Bool do_roll;
  64 static int teeth_arg;
  65
  66 static XrmOptionDescRec opts[] = {
  67   { "-spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "True"  },
  68   { "+spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "False" },
  69   { "-speed",  ".speed",  XrmoptionSepArg, 0      },
  70   { "-wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "True"  },
  71   { "+wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "False" },
  72   { "-roll",   ".roll",   XrmoptionNoArg, "True"  },
  73   { "+roll",   ".roll",   XrmoptionNoArg, "False" },
  74   { "-teeth",  ".teeth",  XrmoptionSepArg, 0      },
  75 };
  76
  77 static argtype vars[] = {
  78   {&do_spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_Bool},
  79   {&do_wander, "wander", "Wander", DEF_WANDER, t_Bool},
  80   {&do_roll,   "roll",   "Roll",   DEF_ROLL,   t_Bool},
  81   {&speed,     "speed",  "Speed",  DEF_SPEED,  t_Float},
  82   {&teeth_arg, "teeth",  "Teeth",  DEF_TEETH,  t_Int},
  83 };
  84
  85 ENTRYPOINT ModeSpecOpt mgears_opts = {countof(opts), opts, countof(vars), vars, NULL};
  86
  87
  88 /* Window management, etc
  89  */
  90 ENTRYPOINT void
  91 reshape_mgears (ModeInfo *mi, int width, int height)
  92 {
  93   GLfloat h = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
  94
  95   glViewport (0, 0, (GLint) width, (GLint) height);
  96
  97   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
  98   glLoadIdentity();
  99   gluPerspective (30.0, 1/h, 1.0, 100.0);
 100
 101   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 102   glLoadIdentity();
 103   gluLookAt( 0.0, 0.0, 30.0,
 104              0.0, 0.0, 0.0,
 105              0.0, 1.0, 0.0);
 106
 107   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 108 }
 109
 110
 111 ENTRYPOINT Bool
 112 mgears_handle_event (ModeInfo *mi, XEvent *event)
 113 {
 114   mgears_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 115
 116   if (event->xany.type == ButtonPress &&
 117       event->xbutton.button == Button1)
 118     {
 119       bp->button_down_p = True;
 120       gltrackball_start (bp->trackball,
 121                          event->xbutton.x, event->xbutton.y,
 122                          MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi));
 123       return True;
 124     }
 125   else if (event->xany.type == ButtonRelease &&
 126            event->xbutton.button == Button1)
 127     {
 128       bp->button_down_p = False;
 129       return True;
 130     }
 131   else if (event->xany.type == ButtonPress &&
 132            (event->xbutton.button == Button4 ||
 133             event->xbutton.button == Button5))
 134     {
 135       gltrackball_mousewheel (bp->trackball, event->xbutton.button, 10,
 136                               !!event->xbutton.state);
 137       return True;
 138     }
 139   else if (event->xany.type == MotionNotify &&
 140            bp->button_down_p)
 141     {
 142       gltrackball_track (bp->trackball,
 143                          event->xmotion.x, event->xmotion.y,
 144                          MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi));
 145       return True;
 146     }
 147
 148   return False;
 149 }
 150
 151
 152
 153 ENTRYPOINT void
 154 init_mgears (ModeInfo *mi)
 155 {
 156   mgears_configuration *bp;
 157   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 158   int i;
 159
 160   if (!bps) {
 161     bps = (mgears_configuration *)
 162       calloc (MI_NUM_SCREENS(mi), sizeof (mgears_configuration));
 163     if (!bps) {
 164       fprintf(stderr, "%s: out of memory\n", progname);
 165       exit(1);
 166     }
 167
 168     bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 169   }
 170
 171   bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 172
 173   bp->glx_context = init_GL(mi);
 174
 175   reshape_mgears (mi, MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
 176
 177   if (!wire)
 178     {
 179       GLfloat pos[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 0.0};
 180       GLfloat amb[4] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 181       GLfloat dif[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 182       GLfloat spc[4] = {0.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 183
 184       glEnable(GL_LIGHTING);
 185       glEnable(GL_LIGHT0);
 186       glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 187       glEnable(GL_CULL_FACE);
 188
 189       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos);
 190       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  amb);
 191       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  dif);
 192       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, spc);
 193     }
 194
 195   {
 196     double spin_speed   = 0.5;
 197     double wander_speed = 0.01;
 198     double spin_accel   = 2.0;
 199
 200     bp->rot = make_rotator (do_spin ? spin_speed : 0,
 201                             do_spin ? spin_speed : 0,
 202                             do_spin ? spin_speed : 0,
 203                             spin_accel,
 204                             do_wander ? wander_speed : 0,
 205                             False /* don't randomize */
 206                             );
 207     bp->trackball = gltrackball_init ();
 208   }
 209
 210   {
 211     int total_gears = MI_COUNT(mi);
 212     double gears_per_turn;
 213     double gear_r, tw, th, thick, slope;
 214     int nubs, size;
 215
 216     if (! (total_gears & 1))
 217       total_gears++;            /* must be odd or gears intersect */
 218
 219     /* Number of teeth must be odd if number of gears is odd, or teeth don't
 220        mesh when the loop closes.  And since number of gears must be odd...
 221      */
 222     if (! (teeth_arg & 1)) teeth_arg++;
 223     if (teeth_arg < 7) teeth_arg = 7;
 224
 225     if (total_gears < 13)       /* gear mesh angle is too steep with less */
 226       total_gears = 13;
 227
 228     thick = 0.2;
 229     nubs = (random() & 3) ? 0 : (random() % teeth_arg) / 2;
 230
 231     slope = 0;
 232
 233     /* Sloping gears are incompatible with "-roll" ... */
 234     /* slope= -M_PI * 2 / total_gears; */
 235
 236     gears_per_turn = total_gears / 2.0;
 237
 238     bp->ring_r = 3;
 239     gear_r = M_PI * bp->ring_r / gears_per_turn;
 240     tw = 0;
 241     th = gear_r * 2.5 / teeth_arg;
 242
 243     /* If the gears are small, use a lower density mesh. */
 244     size = (gear_r > 0.32 ? INVOLUTE_LARGE  :
 245             gear_r > 0.13 ? INVOLUTE_MEDIUM :
 246             INVOLUTE_SMALL);
 247
 248     /* If there are lots of teeth, use a lower density mesh. */
 249     if (teeth_arg > 77)
 250       size = INVOLUTE_SMALL;
 251     if (teeth_arg > 45 && size == INVOLUTE_LARGE)
 252       size = INVOLUTE_MEDIUM;
 253
 254     bp->ngears = total_gears;
 255     bp->gears = (mogear *) calloc (bp->ngears, sizeof(*bp->gears));
 256     for (i = 0; i < bp->ngears; i++)
 257       {
 258         mogear *mg = &bp->gears[i];
 259         gear *g = &mg->g;
 260
 261         g->r           = gear_r;
 262         g->size        = size;
 263         g->nteeth      = teeth_arg;
 264         g->tooth_w     = tw;
 265         g->tooth_h     = th;
 266         g->tooth_slope = slope;
 267         g->thickness   = g->r * thick;
 268         g->thickness2  = g->thickness * 0.1;
 269         g->thickness3  = g->thickness;
 270         g->inner_r     = g->r * 0.80;
 271         g->inner_r2    = g->r * 0.60;
 272         g->inner_r3    = g->r * 0.55;
 273         g->nubs        = nubs;
 274         mg->pos_th     = (M_PI * 2 / gears_per_turn) * i;
 275         mg->pos_thz    = (M_PI / 2 / gears_per_turn) * i;
 276
 277         g->th = ((i & 1)
 278                  ? (M_PI * 2 / g->nteeth)
 279                  : 0);
 280
 281         /* Colorize
 282          */
 283         g->color[0] = 0.7 + frand(0.3);
 284         g->color[1] = 0.7 + frand(0.3);
 285         g->color[2] = 0.7 + frand(0.3);
 286         g->color[3] = 1.0;
 287
 288         g->color2[0] = g->color[0] * 0.85;
 289         g->color2[1] = g->color[1] * 0.85;
 290         g->color2[2] = g->color[2] * 0.85;
 291         g->color2[3] = g->color[3];
 292
 293         /* Now render the gear into its display list.
 294          */
 295         g->dlist = glGenLists (1);
 296         if (! g->dlist)
 297           {
 298             check_gl_error ("glGenLists");
 299             abort();
 300           }
 301
 302         glNewList (g->dlist, GL_COMPILE);
 303         g->polygons += draw_involute_gear (g, wire);
 304         glEndList ();
 305       }
 306   }
 307 }
 308
 309
 310 ENTRYPOINT void
 311 draw_mgears (ModeInfo *mi)
 312 {
 313   mgears_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 314   Display *dpy = MI_DISPLAY(mi);
 315   Window window = MI_WINDOW(mi);
 316   int i;
 317
 318   if (!bp->glx_context)
 319     return;
 320
 321   glXMakeCurrent(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), *(bp->glx_context));
 322
 323   glShadeModel(GL_SMOOTH);
 324
 325   glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 326   glEnable(GL_NORMALIZE);
 327   glEnable(GL_CULL_FACE);
 328
 329   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 330
 331   glPushMatrix ();
 332
 333   glScalef(1.1, 1.1, 1.1);
 334
 335   {
 336     double x, y, z;
 337     get_position (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 338     glTranslatef ((x - 0.5) * 4,
 339                   (y - 0.5) * 4,
 340                   (z - 0.5) * 7);
 341
 342     gltrackball_rotate (bp->trackball);
 343
 344     get_rotation (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 345
 346     /* add a little rotation for -no-spin mode */
 347     x -= 0.14;
 348     y -= 0.06;
 349
 350     glRotatef (x * 360, 1.0, 0.0, 0.0);
 351     glRotatef (y * 360, 0.0, 1.0, 0.0);
 352     glRotatef (z * 360, 0.0, 0.0, 1.0);
 353   }
 354
 355   mi->polygon_count = 0;
 356
 357   glScalef (1.5, 1.5, 1.5);
 358
 359 /*#define DEBUG*/
 360
 361 #ifdef DEBUG
 362   glScalef (.5, .5, .5);
 363   glTranslatef (0, -bp->gears[0].g.r * bp->ngears, 0);
 364 #endif
 365
 366   for (i = 0; i < bp->ngears; i++)
 367     {
 368       mogear *mg = &bp->gears[i];
 369       gear *g = &mg->g;
 370
 371       glPushMatrix();
 372 #ifndef DEBUG
 373       glRotatef (mg->pos_th  * 180 / M_PI, 0, 0, 1);  /* rotation on ring */
 374       glTranslatef (bp->ring_r, 0, 0);                /* position on ring */
 375       glRotatef (mg->pos_thz * 180 / M_PI, 0, 1, 0);  /* twist a bit */
 376
 377       if (do_roll)
 378         {
 379           glRotatef (bp->roll_th * 180 / M_PI, 0, 1, 0);
 380           bp->roll_th += speed * 0.0005;
 381         }
 382 #else
 383       glTranslatef (0, i * 2 * g->r, 0);
 384 #endif
 385       glRotatef (g->th * 180 / M_PI, 0, 0, 1);
 386
 387       glCallList (g->dlist);
 388       mi->polygon_count += g->polygons;
 389       glPopMatrix ();
 390     }
 391
 392   glPopMatrix ();
 393
 394 #ifndef DEBUG
 395   /* spin gears */
 396   for (i = 0; i < bp->ngears; i++)
 397     {
 398       mogear *mg = &bp->gears[i];
 399       mg->g.th += speed * (M_PI / 100) * (i & 1 ? 1 : -1);
 400     }
 401 #endif
 402
 403   if (mi->fps_p) do_fps (mi);
 404   glFinish();
 405
 406   glXSwapBuffers(dpy, window);
 407 }
 408
 409 XSCREENSAVER_MODULE_2 ("MoebiusGears", moebiusgears, mgears)
 410
 411 #endif /* USE_GL */