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
  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 static void
 112 reset_mgears (ModeInfo *mi)
 113 {
 114   mgears_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 115   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 116   int total_gears = MI_COUNT(mi);
 117   double gears_per_turn;
 118   double gear_r, tw, th, thick, slope;
 119   int i, nubs, size;
 120
 121   if (! (total_gears & 1))
 122     total_gears++;              /* must be odd or gears intersect */
 123
 124   /* Number of teeth must be odd if number of gears is odd, or teeth don't
 125      mesh when the loop closes.  And since number of gears must be odd...
 126   */
 127   if (! (teeth_arg & 1)) teeth_arg++;
 128   if (teeth_arg < 7) teeth_arg = 7;
 129
 130   if (total_gears < 13) /* gear mesh angle is too steep with less */
 131     total_gears = 13;
 132
 133   thick = 0.2;
 134   nubs = (random() & 3) ? 0 : (random() % teeth_arg) / 2;
 135
 136   slope = 0;
 137
 138   /* Sloping gears are incompatible with "-roll" ... */
 139   /* slope= -M_PI * 2 / total_gears; */
 140
 141   gears_per_turn = total_gears / 2.0;
 142
 143   bp->ring_r = 3;
 144   gear_r = M_PI * bp->ring_r / gears_per_turn;
 145   tw = 0;
 146   th = gear_r * 2.5 / teeth_arg;
 147
 148   /* If the gears are small, use a lower density mesh. */
 149   size = (gear_r > 0.60 ? INVOLUTE_HUGE   :
 150           gear_r > 0.32 ? INVOLUTE_LARGE  :
 151           gear_r > 0.13 ? INVOLUTE_MEDIUM :
 152           INVOLUTE_SMALL);
 153
 154   /* If there are lots of teeth, use a lower density mesh. */
 155   if (teeth_arg > 77)
 156     size = INVOLUTE_SMALL;
 157   if (teeth_arg > 45 && size >= INVOLUTE_HUGE)
 158     size = INVOLUTE_MEDIUM;
 159
 160   if (bp->gears)
 161     {
 162       for (i = 0; i < bp->ngears; i++)
 163         glDeleteLists (bp->gears[i].g.dlist, 1);
 164       free (bp->gears);
 165       bp->gears = 0;
 166     }
 167
 168   bp->ngears = total_gears;
 169
 170   bp->gears = (mogear *) calloc (bp->ngears, sizeof(*bp->gears));
 171   for (i = 0; i < bp->ngears; i++)
 172     {
 173       mogear *mg = &bp->gears[i];
 174       gear *g = &mg->g;
 175
 176       g->r           = gear_r;
 177       g->size        = size;
 178       g->nteeth      = teeth_arg;
 179       g->tooth_w     = tw;
 180       g->tooth_h     = th;
 181       g->tooth_slope = slope;
 182       g->thickness   = g->r * thick;
 183       g->thickness2  = g->thickness * 0.1;
 184       g->thickness3  = g->thickness;
 185       g->inner_r     = g->r * 0.80;
 186       g->inner_r2    = g->r * 0.60;
 187       g->inner_r3    = g->r * 0.55;
 188       g->nubs        = nubs;
 189       mg->pos_th     = (M_PI * 2 / gears_per_turn) * i;
 190       mg->pos_thz    = (M_PI / 2 / gears_per_turn) * i;
 191
 192       g->th = ((i & 1)
 193                ? (M_PI * 2 / g->nteeth)
 194                : 0);
 195
 196       /* Colorize
 197        */
 198       g->color[0] = 0.7 + frand(0.3);
 199       g->color[1] = 0.7 + frand(0.3);
 200       g->color[2] = 0.7 + frand(0.3);
 201       g->color[3] = 1.0;
 202
 203       g->color2[0] = g->color[0] * 0.85;
 204       g->color2[1] = g->color[1] * 0.85;
 205       g->color2[2] = g->color[2] * 0.85;
 206       g->color2[3] = g->color[3];
 207
 208       /* Now render the gear into its display list.
 209        */
 210       g->dlist = glGenLists (1);
 211       if (! g->dlist)
 212         {
 213           check_gl_error ("glGenLists");
 214           abort();
 215         }
 216
 217       glNewList (g->dlist, GL_COMPILE);
 218       g->polygons += draw_involute_gear (g, wire);
 219       glEndList ();
 220     }
 221 }
 222
 223
 224 ENTRYPOINT void
 225 init_mgears (ModeInfo *mi)
 226 {
 227   mgears_configuration *bp;
 228   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 229
 230   if (!bps) {
 231     bps = (mgears_configuration *)
 232       calloc (MI_NUM_SCREENS(mi), sizeof (mgears_configuration));
 233     if (!bps) {
 234       fprintf(stderr, "%s: out of memory\n", progname);
 235       exit(1);
 236     }
 237   }
 238
 239   bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 240
 241   bp->glx_context = init_GL(mi);
 242
 243   reshape_mgears (mi, MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
 244
 245   if (!wire)
 246     {
 247       GLfloat pos[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 0.0};
 248       GLfloat amb[4] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 249       GLfloat dif[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 250       GLfloat spc[4] = {0.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 251
 252       glEnable(GL_LIGHTING);
 253       glEnable(GL_LIGHT0);
 254       glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 255       glEnable(GL_CULL_FACE);
 256
 257       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos);
 258       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  amb);
 259       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  dif);
 260       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, spc);
 261     }
 262
 263   {
 264     double spin_speed   = 0.5;
 265     double wander_speed = 0.01;
 266     double spin_accel   = 2.0;
 267
 268     bp->rot = make_rotator (do_spin ? spin_speed : 0,
 269                             do_spin ? spin_speed : 0,
 270                             do_spin ? spin_speed : 0,
 271                             spin_accel,
 272                             do_wander ? wander_speed : 0,
 273                             False /* don't randomize */
 274                             );
 275     bp->trackball = gltrackball_init (True);
 276   }
 277
 278   reset_mgears (mi);
 279 }
 280
 281
 282 ENTRYPOINT Bool
 283 mgears_handle_event (ModeInfo *mi, XEvent *event)
 284 {
 285   mgears_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 286
 287   if (gltrackball_event_handler (event, bp->trackball,
 288                                  MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi),
 289                                  &bp->button_down_p))
 290     return True;
 291   else if (event->xany.type == KeyPress)
 292     {
 293       KeySym keysym;
 294       char c = 0;
 295       XLookupString (&event->xkey, &c, 1, &keysym, 0);
 296       if (c == '+' || c == '=' ||
 297           keysym == XK_Up || keysym == XK_Right || keysym == XK_Next)
 298         {
 299           MI_COUNT(mi) += 2;
 300           reset_mgears (mi);
 301           return True;
 302         }
 303       else if (c == '-' || c == '_' ||
 304                keysym == XK_Down || keysym == XK_Left || keysym == XK_Prior)
 305         {
 306           if (MI_COUNT(mi) <= 13)
 307             return False;
 308           MI_COUNT(mi) -= 2;
 309           reset_mgears (mi);
 310           return True;
 311         }
 312       else if (screenhack_event_helper (MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), event))
 313         goto DEF;
 314     }
 315   else if (screenhack_event_helper (MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), event))
 316     {
 317     DEF:
 318       MI_COUNT(mi) = 13 + (2 * (random() % 10));
 319       reset_mgears (mi);
 320       return True;
 321     }
 322
 323   return False;
 324 }
 325
 326
 327 ENTRYPOINT void
 328 draw_mgears (ModeInfo *mi)
 329 {
 330   mgears_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 331   Display *dpy = MI_DISPLAY(mi);
 332   Window window = MI_WINDOW(mi);
 333   int i;
 334
 335   if (!bp->glx_context)
 336     return;
 337
 338   glXMakeCurrent(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), *(bp->glx_context));
 339
 340   glShadeModel(GL_SMOOTH);
 341
 342   glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 343   glEnable(GL_NORMALIZE);
 344   glEnable(GL_CULL_FACE);
 345
 346   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 347
 348   glPushMatrix ();
 349
 350   glScalef(1.1, 1.1, 1.1);
 351
 352   {
 353     double x, y, z;
 354     get_position (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 355     glTranslatef ((x - 0.5) * 4,
 356                   (y - 0.5) * 4,
 357                   (z - 0.5) * 7);
 358
 359     gltrackball_rotate (bp->trackball);
 360
 361     get_rotation (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 362
 363     /* add a little rotation for -no-spin mode */
 364     x -= 0.14;
 365     y -= 0.06;
 366
 367     glRotatef (x * 360, 1.0, 0.0, 0.0);
 368     glRotatef (y * 360, 0.0, 1.0, 0.0);
 369     glRotatef (z * 360, 0.0, 0.0, 1.0);
 370   }
 371
 372   mi->polygon_count = 0;
 373
 374   glScalef (1.5, 1.5, 1.5);
 375
 376 /*#define DEBUG*/
 377
 378 #ifdef DEBUG
 379   glScalef (.5, .5, .5);
 380   glTranslatef (0, -bp->gears[0].g.r * bp->ngears, 0);
 381 #endif
 382
 383   for (i = 0; i < bp->ngears; i++)
 384     {
 385       mogear *mg = &bp->gears[i];
 386       gear *g = &mg->g;
 387
 388       glPushMatrix();
 389 #ifndef DEBUG
 390       glRotatef (mg->pos_th  * 180 / M_PI, 0, 0, 1);  /* rotation on ring */
 391       glTranslatef (bp->ring_r, 0, 0);                /* position on ring */
 392       glRotatef (mg->pos_thz * 180 / M_PI, 0, 1, 0);  /* twist a bit */
 393
 394       if (do_roll)
 395         {
 396           glRotatef (bp->roll_th * 180 / M_PI, 0, 1, 0);
 397           bp->roll_th += speed * 0.0005;
 398         }
 399 #else
 400       glTranslatef (0, i * 2 * g->r, 0);
 401 #endif
 402       glRotatef (g->th * 180 / M_PI, 0, 0, 1);
 403
 404       glCallList (g->dlist);
 405       mi->polygon_count += g->polygons;
 406       glPopMatrix ();
 407     }
 408
 409   glPopMatrix ();
 410
 411 #ifndef DEBUG
 412   /* spin gears */
 413   for (i = 0; i < bp->ngears; i++)
 414     {
 415       mogear *mg = &bp->gears[i];
 416       mg->g.th += speed * (M_PI / 100) * (i & 1 ? 1 : -1);
 417     }
 418 #endif
 419
 420   if (mi->fps_p) do_fps (mi);
 421   glFinish();
 422
 423   glXSwapBuffers(dpy, window);
 424 }
 425
 426 XSCREENSAVER_MODULE_2 ("MoebiusGears", moebiusgears, mgears)
 427
 428 #endif /* USE_GL */