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

   1 /* romanboy --- Shows a 3d immersion of the real projective plane
   2    that rotates in 3d or on which you can walk and that can deform
   3    smoothly between the Roman surface and the Boy surface. */
   4
   5 #if 0
   6 static const char sccsid[] = "@(#)romanboy.c  1.1 14/10/03 xlockmore";
   7 #endif
   8
   9 /* Copyright (c) 2013-2014 Carsten Steger <carsten@mirsanmir.org>. */
  10
  11 /*
  12  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and its
  13  * documentation for any purpose and without fee is hereby granted,
  14  * provided that the above copyright notice appear in all copies and that
  15  * both that copyright notice and this permission notice appear in
  16  * supporting documentation.
  17  *
  18  * This file is provided AS IS with no warranties of any kind.  The author
  19  * shall have no liability with respect to the infringement of copyrights,
  20  * trade secrets or any patents by this file or any part thereof.  In no
  21  * event will the author be liable for any lost revenue or profits or
  22  * other special, indirect and consequential damages.
  23  *
  24  * REVISION HISTORY:
  25  * C. Steger - 14/10/03: Initial version
  26  */
  27
  28 /*
  29  * This program shows a 3d immersion of the real projective plane
  30  * that smoothly deforms between the Roman surface and the Boy
  31  * surface.  You can walk on the projective plane or turn in 3d.  The
  32  * smooth deformation (homotopy) between these two famous immersions
  33  * of the real projective plane was constructed by François Apéry.
  34  *
  35  * The real projective plane is a non-orientable surface.  To make
  36  * this apparent, the two-sided color mode can be used.
  37  * Alternatively, orientation markers (curling arrows) can be drawn as
  38  * a texture map on the surface of the projective plane.  While
  39  * walking on the projective plane, you will notice that the
  40  * orientation of the curling arrows changes (which it must because
  41  * the projective plane is non-orientable).
  42  *
  43  * The real projective plane is a model for the projective geometry in
  44  * 2d space.  One point can be singled out as the origin.  A line can
  45  * be singled out as the line at infinity, i.e., a line that lies at
  46  * an infinite distance to the origin.  The line at infinity is
  47  * topologically a circle.  Points on the line at infinity are also
  48  * used to model directions in projective geometry.  The origin can be
  49  * visualized in different manners.  When using distance colors, the
  50  * origin is the point that is displayed as fully saturated red, which
  51  * is easier to see as the center of the reddish area on the
  52  * projective plane.  Alternatively, when using distance bands, the
  53  * origin is the center of the only band that projects to a disk.
  54  * When using direction bands, the origin is the point where all
  55  * direction bands collapse to a point.  Finally, when orientation
  56  * markers are being displayed, the origin the the point where all
  57  * orientation markers are compressed to a point.  The line at
  58  * infinity can also be visualized in different ways.  When using
  59  * distance colors, the line at infinity is the line that is displayed
  60  * as fully saturated magenta.  When two-sided colors are used, the
  61  * line at infinity lies at the points where the red and green "sides"
  62  * of the projective plane meet (of course, the real projective plane
  63  * only has one side, so this is a design choice of the
  64  * visualization).  Alternatively, when orientation markers are being
  65  * displayed, the line at infinity is the place where the orientation
  66  * markers change their orientation.
  67  *
  68  * Note that when the projective plane is displayed with bands, the
  69  * orientation markers are placed in the middle of the bands.  For
  70  * distance bands, the bands are chosen in such a way that the band at
  71  * the origin is only half as wide as the remaining bands, which
  72  * results in a disk being displayed at the origin that has the same
  73  * diameter as the remaining bands.  This choice, however, also
  74  * implies that the band at infinity is half as wide as the other
  75  * bands.  Since the projective plane is attached to itself (in a
  76  * complicated fashion) at the line at infinity, effectively the band
  77  * at infinity is again as wide as the remaining bands.  However,
  78  * since the orientation markers are displayed in the middle of the
  79  * bands, this means that only one half of the orientation markers
  80  * will be displayed twice at the line at infinity if distance bands
  81  * are used.  If direction bands are used or if the projective plane
  82  * is displayed as a solid surface, the orientation markers are
  83  * displayed fully at the respective sides of the line at infinity.
  84  *
  85  * The immersed projective plane can be projected to the screen either
  86  * perspectively or orthographically.  When using the walking modes,
  87  * perspective projection to the screen will be used.
  88  *
  89  * There are three display modes for the projective plane: mesh
  90  * (wireframe), solid, or transparent.  Furthermore, the appearance of
  91  * the projective plane can be as a solid object or as a set of
  92  * see-through bands.  The bands can be distance bands, i.e., bands
  93  * that lie at increasing distances from the origin, or direction
  94  * bands, i.e., bands that lie at increasing angles with respect to
  95  * the origin.
  96  *
  97  * When the projective plane is displayed with direction bands, you
  98  * will be able to see that each direction band (modulo the "pinching"
  99  * at the origin) is a Moebius strip, which also shows that the
 100  * projective plane is non-orientable.
 101  *
 102  * Finally, the colors with with the projective plane is drawn can be
 103  * set to two-sided, distance, or direction.  In two-sided mode, the
 104  * projective plane is drawn with red on one "side" and green on the
 105  * "other side".  As described above, the projective plane only has
 106  * one side, so the color jumps from red to green along the line at
 107  * infinity.  This mode enables you to see that the projective plane
 108  * is non-orientable.  In distance mode, the projective plane is
 109  * displayed with fully saturated colors that depend on the distance
 110  * of the points on the projective plane to the origin.  The origin is
 111  * displayed in red, the line at infinity is displayed in magenta.  If
 112  * the projective plane is displayed as distance bands, each band will
 113  * be displayed with a different color.  In direction mode, the
 114  * projective plane is displayed with fully saturated colors that
 115  * depend on the angle of the points on the projective plane with
 116  * respect to the origin.  Angles in opposite directions to the origin
 117  * (e.g., 15 and 205 degrees) are displayed in the same color since
 118  * they are projectively equivalent.  If the projective plane is
 119  * displayed as direction bands, each band will be displayed with a
 120  * different color.
 121  *
 122  * The rotation speed for each of the three coordinate axes around
 123  * which the projective plane rotates can be chosen.
 124  *
 125  * Furthermore, in the walking mode the walking direction in the 2d
 126  * base square of the projective plane and the walking speed can be
 127  * chosen.  The walking direction is measured as an angle in degrees
 128  * in the 2d square that forms the coordinate system of the surface of
 129  * the projective plane.  A value of 0 or 180 means that the walk is
 130  * along a circle at a randomly chosen distance from the origin
 131  * (parallel to a distance band).  A value of 90 or 270 means that the
 132  * walk is directly from the origin to the line at infinity and back
 133  * (analogous to a direction band).  Any other value results in a
 134  * curved path from the origin to the line at infinity and back.
 135  *
 136  * By default, the immersion of the real projective plane smoothly
 137  * deforms between the Roman and Boy surfaces.  It is possible to
 138  * choose the speed of the deformation.  Furthermore, it is possible
 139  * to switch the deformation off.  It is also possible to determine
 140  * the initial deformation of the immersion.  This is mostly useful if
 141  * the deformation is switched off, in which case it will determine
 142  * the appearance of the surface.
 143  *
 144  * As a final option, it is possible to display generalized versions
 145  * of the immersion discussed above by specifying the order of the
 146  * surface.  The default surface order of 3 results in the immersion
 147  * of the real projective described above.  The surface order can be
 148  * chosen between 2 and 9.  Odd surface orders result in generalized
 149  * immersions of the real projective plane, while even numbers result
 150  * in a immersion of a topological sphere (which is orientable).  The
 151  * most interesting even case is a surface order of 2, which results
 152  * in an immersion of the halfway model of Morin's sphere eversion (if
 153  * the deformation is switched off).
 154  *
 155  * This program is inspired by François Apéry's book "Models of the
 156  * Real Projective Plane", Vieweg, 1987.
 157  */
 158
 159 #include "curlicue.h"
 160
 161 #ifndef M_PI
 162 #define M_PI 3.14159265358979323846
 163 #endif
 164
 165 #define DISP_WIREFRAME             0
 166 #define DISP_SURFACE               1
 167 #define DISP_TRANSPARENT           2
 168 #define NUM_DISPLAY_MODES          3
 169
 170 #define APPEARANCE_SOLID           0
 171 #define APPEARANCE_DISTANCE_BANDS  1
 172 #define APPEARANCE_DIRECTION_BANDS 2
 173 #define NUM_APPEARANCES            3
 174
 175 #define COLORS_TWOSIDED            0
 176 #define COLORS_DISTANCE            1
 177 #define COLORS_DIRECTION           2
 178 #define NUM_COLORS                 3
 179
 180 #define VIEW_WALK                  0
 181 #define VIEW_TURN                  1
 182 #define NUM_VIEW_MODES             2
 183
 184 #define DISP_PERSPECTIVE           0
 185 #define DISP_ORTHOGRAPHIC          1
 186 #define NUM_DISP_MODES             2
 187
 188 #define DEF_DISPLAY_MODE           "random"
 189 #define DEF_APPEARANCE             "random"
 190 #define DEF_COLORS                 "random"
 191 #define DEF_VIEW_MODE              "random"
 192 #define DEF_MARKS                  "False"
 193 #define DEF_DEFORM                 "True"
 194 #define DEF_PROJECTION             "random"
 195 #define DEF_SPEEDX                 "1.1"
 196 #define DEF_SPEEDY                 "1.3"
 197 #define DEF_SPEEDZ                 "1.5"
 198 #define DEF_WALK_DIRECTION         "83.0"
 199 #define DEF_WALK_SPEED             "20.0"
 200 #define DEF_DEFORM_SPEED           "10.0"
 201 #define DEF_INIT_DEFORM            "1000.0"
 202 #define DEF_SURFACE_ORDER          "3"
 203
 204 #ifdef STANDALONE
 205 # define DEFAULTS           "*delay:      10000 \n" \
 206                             "*showFPS:    False \n" \
 207
 208 # define refresh_romanboy 0
 209 # include "xlockmore.h"         /* from the xscreensaver distribution */
 210 #else  /* !STANDALONE */
 211 # include "xlock.h"             /* from the xlockmore distribution */
 212 #endif /* !STANDALONE */
 213
 214 #ifdef USE_GL
 215
 216 #ifndef HAVE_JWXYZ
 217 # include <X11/keysym.h>
 218 #endif
 219
 220 #include "gltrackball.h"
 221
 222 #include <float.h>
 223
 224
 225 #ifdef USE_MODULES
 226 ModStruct romanboy_description =
 227 {"romanboy", "init_romanboy", "draw_romanboy",
 228  "release_romanboy", "draw_romanboy", "change_romanboy",
 229  NULL, &romanboy_opts, 25000, 1, 1, 1, 1.0, 4, "",
 230  "Rotate a 3d immersion of the real projective plane in 3d or walk on it",
 231  0, NULL};
 232
 233 #endif
 234
 235
 236 static char *mode;
 237 static int display_mode;
 238 static char *appear;
 239 static int appearance;
 240 static char *color_mode;
 241 static int colors;
 242 static char *view_mode;
 243 static int view;
 244 static Bool marks;
 245 static Bool deform;
 246 static char *proj;
 247 static int projection;
 248 static float speed_x;
 249 static float speed_y;
 250 static float speed_z;
 251 static float walk_direction;
 252 static float walk_speed;
 253 static float deform_speed;
 254 static float init_deform;
 255 static int surface_order;
 256
 257
 258 static XrmOptionDescRec opts[] =
 259 {
 260   {"-mode",                ".displayMode",   XrmoptionSepArg, 0 },
 261   {"-wireframe",           ".displayMode",   XrmoptionNoArg,  "wireframe" },
 262   {"-surface",             ".displayMode",   XrmoptionNoArg,  "surface" },
 263   {"-transparent",         ".displayMode",   XrmoptionNoArg,  "transparent" },
 264   {"-appearance",          ".appearance",    XrmoptionSepArg, 0 },
 265   {"-solid",               ".appearance",    XrmoptionNoArg,  "solid" },
 266   {"-distance-bands",      ".appearance",    XrmoptionNoArg,  "distance-bands" },
 267   {"-direction-bands",     ".appearance",    XrmoptionNoArg,  "direction-bands" },
 268   {"-colors",              ".colors",        XrmoptionSepArg, 0 },
 269   {"-twosided-colors",     ".colors",        XrmoptionNoArg,  "two-sided" },
 270   {"-distance-colors",     ".colors",        XrmoptionNoArg,  "distance" },
 271   {"-direction-colors",    ".colors",        XrmoptionNoArg,  "direction" },
 272   {"-view-mode",           ".viewMode",      XrmoptionSepArg, 0 },
 273   {"-walk",                ".viewMode",      XrmoptionNoArg,  "walk" },
 274   {"-turn",                ".viewMode",      XrmoptionNoArg,  "turn" },
 275   {"-deform",              ".deform",        XrmoptionNoArg, "on"},
 276   {"+deform",              ".deform",        XrmoptionNoArg, "off"},
 277   {"-orientation-marks",   ".marks",         XrmoptionNoArg, "on"},
 278   {"+orientation-marks",   ".marks",         XrmoptionNoArg, "off"},
 279   {"-projection",          ".projection",    XrmoptionSepArg, 0 },
 280   {"-perspective",         ".projection",    XrmoptionNoArg,  "perspective" },
 281   {"-orthographic",        ".projection",    XrmoptionNoArg,  "orthographic" },
 282   {"-speed-x",             ".speedx",        XrmoptionSepArg, 0 },
 283   {"-speed-y",             ".speedy",        XrmoptionSepArg, 0 },
 284   {"-speed-z",             ".speedz",        XrmoptionSepArg, 0 },
 285   {"-walk-direction",      ".walkDirection", XrmoptionSepArg, 0 },
 286   {"-walk-speed",          ".walkSpeed",     XrmoptionSepArg, 0 },
 287   {"-deformation-speed",   ".deformSpeed",   XrmoptionSepArg, 0 },
 288   {"-initial-deformation", ".initDeform",    XrmoptionSepArg, 0 },
 289   {"-roman",               ".initDeform",    XrmoptionNoArg,  "0.0" },
 290   {"-boy",                 ".initDeform",    XrmoptionNoArg,  "1000.0" },
 291   {"-surface-order",       ".surfaceOrder",  XrmoptionSepArg, 0 },
 292 };
 293
 294 static argtype vars[] =
 295 {
 296   { &mode,           "displayMode",   "DisplayMode",   DEF_DISPLAY_MODE,   t_String },
 297   { &appear,         "appearance",    "Appearance",    DEF_APPEARANCE,     t_String },
 298   { &color_mode,     "colors",        "Colors",        DEF_COLORS,         t_String },
 299   { &view_mode,      "viewMode",      "ViewMode",      DEF_VIEW_MODE,      t_String },
 300   { &deform,         "deform",        "Deform",        DEF_DEFORM,         t_Bool },
 301   { &marks,          "marks",         "Marks",         DEF_MARKS,          t_Bool },
 302   { &proj,           "projection",    "Projection",    DEF_PROJECTION,     t_String },
 303   { &speed_x,        "speedx",        "Speedx",        DEF_SPEEDX,         t_Float},
 304   { &speed_y,        "speedy",        "Speedy",        DEF_SPEEDY,         t_Float},
 305   { &speed_z,        "speedz",        "Speedz",        DEF_SPEEDZ,         t_Float},
 306   { &walk_direction, "walkDirection", "WalkDirection", DEF_WALK_DIRECTION, t_Float},
 307   { &walk_speed,     "walkSpeed",     "WalkSpeed",     DEF_WALK_SPEED,     t_Float},
 308   { &deform_speed,   "deformSpeed",   "DeformSpeed",   DEF_DEFORM_SPEED,   t_Float},
 309   { &init_deform,    "initDeform",    "InitDeform",    DEF_INIT_DEFORM,    t_Float },
 310   { &surface_order,  "surfaceOrder",  "SurfaceOrder",  DEF_SURFACE_ORDER,  t_Int }
 311 };
 312
 313 ENTRYPOINT ModeSpecOpt romanboy_opts =
 314 {sizeof opts / sizeof opts[0], opts, sizeof vars / sizeof vars[0], vars, NULL};
 315
 316
 317 /* Offset by which we walk above the projective plane */
 318 #define DELTAY  0.01
 319
 320 /* Number of subdivisions of the projective plane */
 321 #define NUMU 64
 322 #define NUMV 128
 323
 324 /* Number of subdivisions per band */
 325 #define NUMB 8
 326
 327
 328 typedef struct {
 329   GLint WindH, WindW;
 330   GLXContext *glx_context;
 331   /* 3D rotation angles */
 332   float alpha, beta, delta;
 333   /* Movement parameters */
 334   float umove, vmove, dumove, dvmove;
 335   int side, dir;
 336   /* Deformation parameters */
 337   float dd;
 338   int defdir;
 339   /* The type of the generalized Roman-Boy surface */
 340   int g;
 341   /* The viewing offset in 3d */
 342   float offset3d[3];
 343   /* The 3d coordinates of the projective plane and their derivatives */
 344   float *pp;
 345   float *pn;
 346   /* The precomputed colors of the projective plane */
 347   float *col;
 348   /* The precomputed texture coordinates of the projective plane */
 349   float *tex;
 350   /* The "curlicue" texture */
 351   GLuint tex_name;
 352   /* Aspect ratio of the current window */
 353   float aspect;
 354   /* Trackball states */
 355   trackball_state *trackball;
 356   Bool button_pressed;
 357   /* A random factor to modify the rotation speeds */
 358   float speed_scale;
 359 } romanboystruct;
 360
 361 static romanboystruct *romanboy = (romanboystruct *) NULL;
 362
 363
 364 /* Add a rotation around the x-axis to the matrix m. */
 365 static void rotatex(float m[3][3], float phi)
 366 {
 367   float c, s, u, v;
 368   int i;
 369
 370   phi *= M_PI/180.0;
 371   c = cos(phi);
 372   s = sin(phi);
 373   for (i=0; i<3; i++)
 374   {
 375     u = m[i][1];
 376     v = m[i][2];
 377     m[i][1] = c*u+s*v;
 378     m[i][2] = -s*u+c*v;
 379   }
 380 }
 381
 382
 383 /* Add a rotation around the y-axis to the matrix m. */
 384 static void rotatey(float m[3][3], float phi)
 385 {
 386   float c, s, u, v;
 387   int i;
 388
 389   phi *= M_PI/180.0;
 390   c = cos(phi);
 391   s = sin(phi);
 392   for (i=0; i<3; i++)
 393   {
 394     u = m[i][0];
 395     v = m[i][2];
 396     m[i][0] = c*u-s*v;
 397     m[i][2] = s*u+c*v;
 398   }
 399 }
 400
 401
 402 /* Add a rotation around the z-axis to the matrix m. */
 403 static void rotatez(float m[3][3], float phi)
 404 {
 405   float c, s, u, v;
 406   int i;
 407
 408   phi *= M_PI/180.0;
 409   c = cos(phi);
 410   s = sin(phi);
 411   for (i=0; i<3; i++)
 412   {
 413     u = m[i][0];
 414     v = m[i][1];
 415     m[i][0] = c*u+s*v;
 416     m[i][1] = -s*u+c*v;
 417   }
 418 }
 419
 420
 421 /* Compute the rotation matrix m from the rotation angles. */
 422 static void rotateall(float al, float be, float de, float m[3][3])
 423 {
 424   int i, j;
 425
 426   for (i=0; i<3; i++)
 427     for (j=0; j<3; j++)
 428       m[i][j] = (i==j);
 429   rotatex(m,al);
 430   rotatey(m,be);
 431   rotatez(m,de);
 432 }
 433
 434
 435 /* Multiply two rotation matrices: o=m*n. */
 436 static void mult_rotmat(float m[3][3], float n[3][3], float o[3][3])
 437 {
 438   int i, j, k;
 439
 440   for (i=0; i<3; i++)
 441   {
 442     for (j=0; j<3; j++)
 443     {
 444       o[i][j] = 0.0;
 445       for (k=0; k<3; k++)
 446         o[i][j] += m[i][k]*n[k][j];
 447     }
 448   }
 449 }
 450
 451
 452 /* Compute a 3D rotation matrix from a unit quaternion. */
 453 static void quat_to_rotmat(float p[4], float m[3][3])
 454 {
 455   double al, be, de;
 456   double r00, r01, r02, r12, r22;
 457
 458   r00 = 1.0-2.0*(p[1]*p[1]+p[2]*p[2]);
 459   r01 = 2.0*(p[0]*p[1]+p[2]*p[3]);
 460   r02 = 2.0*(p[2]*p[0]-p[1]*p[3]);
 461   r12 = 2.0*(p[1]*p[2]+p[0]*p[3]);
 462   r22 = 1.0-2.0*(p[1]*p[1]+p[0]*p[0]);
 463
 464   al = atan2(-r12,r22)*180.0/M_PI;
 465   be = atan2(r02,sqrt(r00*r00+r01*r01))*180.0/M_PI;
 466   de = atan2(-r01,r00)*180.0/M_PI;
 467
 468   rotateall(al,be,de,m);
 469 }
 470
 471
 472 /* Compute a fully saturated and bright color based on an angle. */
 473 static void color(double angle, float col[4])
 474 {
 475   int s;
 476   double t;
 477
 478   if (colors == COLORS_TWOSIDED)
 479     return;
 480
 481   if (angle >= 0.0)
 482     angle = fmod(angle,2.0*M_PI);
 483   else
 484     angle = fmod(angle,-2.0*M_PI);
 485   s = floor(angle/(M_PI/3));
 486   t = angle/(M_PI/3)-s;
 487   if (s >= 6)
 488     s = 0;
 489   switch (s)
 490   {
 491     case 0:
 492       col[0] = 1.0;
 493       col[1] = t;
 494       col[2] = 0.0;
 495       break;
 496     case 1:
 497       col[0] = 1.0-t;
 498       col[1] = 1.0;
 499       col[2] = 0.0;
 500       break;
 501     case 2:
 502       col[0] = 0.0;
 503       col[1] = 1.0;
 504       col[2] = t;
 505       break;
 506     case 3:
 507       col[0] = 0.0;
 508       col[1] = 1.0-t;
 509       col[2] = 1.0;
 510       break;
 511     case 4:
 512       col[0] = t;
 513       col[1] = 0.0;
 514       col[2] = 1.0;
 515       break;
 516     case 5:
 517       col[0] = 1.0;
 518       col[1] = 0.0;
 519       col[2] = 1.0-t;
 520       break;
 521   }
 522   if (display_mode == DISP_TRANSPARENT)
 523     col[3] = 0.7;
 524   else
 525     col[3] = 1.0;
 526 }
 527
 528
 529 /* Set up the projective plane colors and texture. */
 530 static void setup_roman_boy_color_texture(ModeInfo *mi, double umin,
 531                                           double umax, double vmin,
 532                                           double vmax, int numu, int numv)
 533 {
 534   int i, j, k, g;
 535   double u, v, ur, vr;
 536   romanboystruct *pp = &romanboy[MI_SCREEN(mi)];
 537
 538   g = pp->g;
 539   ur = umax-umin;
 540   vr = vmax-vmin;
 541   for (i=0; i<=numv; i++)
 542   {
 543     for (j=0; j<=numu; j++)
 544     {
 545       k = i*(numu+1)+j;
 546       if (appearance != APPEARANCE_DIRECTION_BANDS)
 547         u = -ur*j/numu+umin;
 548       else
 549         u = ur*j/numu+umin;
 550       v = vr*i/numv+vmin;
 551       if (colors == COLORS_DIRECTION)
 552         color(2.0*M_PI-fmod(2.0*u,2.0*M_PI),&pp->col[4*k]);
 553       else /* colors == COLORS_DISTANCE */
 554         color(v*(5.0/6.0),&pp->col[4*k]);
 555       pp->tex[2*k+0] = -16*g*u/(2.0*M_PI);
 556       if (appearance == APPEARANCE_DISTANCE_BANDS)
 557         pp->tex[2*k+1] = 32*v/(2.0*M_PI)-0.5;
 558       else
 559         pp->tex[2*k+1] = 32*v/(2.0*M_PI);
 560     }
 561   }
 562 }
 563
 564
 565 /* Draw a 3d immersion of the projective plane. */
 566 static int roman_boy(ModeInfo *mi, double umin, double umax,
 567                      double vmin, double vmax, int numu, int numv)
 568 {
 569   int polys = 0;
 570   static const GLfloat mat_diff_red[]         = { 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 };
 571   static const GLfloat mat_diff_green[]       = { 0.0, 1.0, 0.0, 1.0 };
 572   static const GLfloat mat_diff_trans_red[]   = { 1.0, 0.0, 0.0, 0.7 };
 573   static const GLfloat mat_diff_trans_green[] = { 0.0, 1.0, 0.0, 0.7 };
 574   float p[3], pu[3], pv[3], pm[3], n[3], b[3], mat[3][3];
 575   int i, j, k, l, m, o, g;
 576   double u, v, ur, vr, oz;
 577   double xx[3], xxu[3], xxv[3];
 578   double r, s, t;
 579   double d, dd, radius;
 580   double cu, su, cgu, sgu, cgm1u, sgm1u, cv, c2v, s2v, cv2;
 581   double sqrt2og, h1m1og, gm1, nomx, nomy, nomux, nomuy, nomvx, nomvy;
 582   double den, den2, denu, denv;
 583   float qu[4], r1[3][3], r2[3][3];
 584   romanboystruct *pp = &romanboy[MI_SCREEN(mi)];
 585
 586   g = pp->g;
 587   dd = pp->dd;
 588   d = ((6.0*dd-15.0)*dd+10.0)*dd*dd*dd;
 589   r = 1.0+d*d*(1.0/2.0+d*d*(1.0/6.0+d*d*(1.0/3.0)));
 590   radius = 1.0/r;
 591   oz = 0.5*r;
 592   if (view == VIEW_WALK)
 593   {
 594     u = pp->umove;
 595     v = pp->vmove;
 596     if (g & 1)
 597       v = 0.5*M_PI-0.25*v;
 598     else
 599       v = 0.5*M_PI-0.5*v;
 600     sqrt2og = M_SQRT2/g;
 601     h1m1og = 0.5*(1.0-1.0/g);
 602     gm1 = g-1.0;
 603     cu = cos(u);
 604     su = sin(u);
 605     cgu = cos(g*u);
 606     sgu = sin(g*u);
 607     cgm1u = cos(gm1*u);
 608     sgm1u = sin(gm1*u);
 609     cv = cos(v);
 610     c2v = cos(2.0*v);
 611     s2v = sin(2.0*v);
 612     cv2 = cv*cv;
 613     nomx = sqrt2og*cv2*cgm1u+h1m1og*s2v*cu;
 614     nomy = sqrt2og*cv2*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 615     nomux = -sqrt2og*cv2*gm1*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 616     nomuy = sqrt2og*cv2*gm1*cgm1u-h1m1og*s2v*cu;
 617     nomvx = -sqrt2og*s2v*cgm1u+2.0*h1m1og*c2v*cu;
 618     nomvy = -sqrt2og*s2v*sgm1u-2.0*h1m1og*c2v*su;
 619     den = 1.0/(1.0-0.5*M_SQRT2*d*s2v*sgu);
 620     den2 = den*den;
 621     denu = 0.5*M_SQRT2*d*g*cgu*s2v;
 622     denv = M_SQRT2*d*sgu*c2v;
 623     xx[0] = nomx*den;
 624     xx[1] = nomy*den;
 625     xx[2] = cv2*den-oz;
 626     /* Avoid degenerate tangential plane basis vectors. */
 627     if (0.5*M_PI-fabs(v) < FLT_EPSILON)
 628     {
 629       if (0.5*M_PI-v < FLT_EPSILON)
 630         v = 0.5*M_PI-FLT_EPSILON;
 631       else
 632         v = -0.5*M_PI+FLT_EPSILON;
 633       cv = cos(v);
 634       c2v = cos(2.0*v);
 635       s2v = sin(2.0*v);
 636       cv2 = cv*cv;
 637       nomx = sqrt2og*cv2*cgm1u+h1m1og*s2v*cu;
 638       nomy = sqrt2og*cv2*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 639       nomux = -sqrt2og*cv2*gm1*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 640       nomuy = sqrt2og*cv2*gm1*cgm1u-h1m1og*s2v*cu;
 641       nomvx = -sqrt2og*s2v*cgm1u+2.0*h1m1og*c2v*cu;
 642       nomvy = -sqrt2og*s2v*sgm1u-2.0*h1m1og*c2v*su;
 643       den = 1.0/(1.0-0.5*M_SQRT2*d*s2v*sgu);
 644       den2 = den*den;
 645       denu = 0.5*M_SQRT2*d*g*cgu*s2v;
 646       denv = M_SQRT2*d*sgu*c2v;
 647     }
 648     xxu[0] = nomux*den+nomx*denu*den2;
 649     xxu[1] = nomuy*den+nomy*denu*den2;
 650     xxu[2] = cv2*denu*den2;
 651     xxv[0] = nomvx*den+nomx*denv*den2;
 652     xxv[1] = nomvy*den+nomy*denv*den2;
 653     xxv[2] = -s2v*den+cv2*denv*den2;
 654     for (l=0; l<3; l++)
 655     {
 656       p[l] = xx[l]*radius;
 657       pu[l] = xxu[l]*radius;
 658       pv[l] = xxv[l]*radius;
 659     }
 660     n[0] = pu[1]*pv[2]-pu[2]*pv[1];
 661     n[1] = pu[2]*pv[0]-pu[0]*pv[2];
 662     n[2] = pu[0]*pv[1]-pu[1]*pv[0];
 663     t = 1.0/(pp->side*4.0*sqrt(n[0]*n[0]+n[1]*n[1]+n[2]*n[2]));
 664     n[0] *= t;
 665     n[1] *= t;
 666     n[2] *= t;
 667     pm[0] = pu[0]*pp->dumove-pv[0]*0.25*pp->dvmove;
 668     pm[1] = pu[1]*pp->dumove-pv[1]*0.25*pp->dvmove;
 669     pm[2] = pu[2]*pp->dumove-pv[2]*0.25*pp->dvmove;
 670     t = 1.0/(4.0*sqrt(pm[0]*pm[0]+pm[1]*pm[1]+pm[2]*pm[2]));
 671     pm[0] *= t;
 672     pm[1] *= t;
 673     pm[2] *= t;
 674     b[0] = n[1]*pm[2]-n[2]*pm[1];
 675     b[1] = n[2]*pm[0]-n[0]*pm[2];
 676     b[2] = n[0]*pm[1]-n[1]*pm[0];
 677     t = 1.0/(4.0*sqrt(b[0]*b[0]+b[1]*b[1]+b[2]*b[2]));
 678     b[0] *= t;
 679     b[1] *= t;
 680     b[2] *= t;
 681
 682     /* Compute alpha, beta, gamma from the three basis vectors.
 683            |  -b[0]  -b[1]  -b[2] |
 684        m = |   n[0]   n[1]   n[2] |
 685            | -pm[0] -pm[1] -pm[2] |
 686     */
 687     pp->alpha = atan2(-n[2],-pm[2])*180/M_PI;
 688     pp->beta = atan2(-b[2],sqrt(b[0]*b[0]+b[1]*b[1]))*180/M_PI;
 689     pp->delta = atan2(b[1],-b[0])*180/M_PI;
 690
 691     /* Compute the rotation that rotates the projective plane in 3D. */
 692     rotateall(pp->alpha,pp->beta,pp->delta,mat);
 693
 694     u = pp->umove;
 695     v = pp->vmove;
 696     if (g & 1)
 697       v = 0.5*M_PI-0.25*v;
 698     else
 699       v = 0.5*M_PI-0.5*v;
 700     sqrt2og = M_SQRT2/g;
 701     h1m1og = 0.5*(1.0-1.0/g);
 702     gm1 = g-1.0;
 703     cu = cos(u);
 704     su = sin(u);
 705     sgu = sin(g*u);
 706     cgm1u = cos(gm1*u);
 707     sgm1u = sin(gm1*u);
 708     cv = cos(v);
 709     s2v = sin(2.0*v);
 710     cv2 = cv*cv;
 711     nomx = sqrt2og*cv2*cgm1u+h1m1og*s2v*cu;
 712     nomy = sqrt2og*cv2*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 713     den = 1.0/(1.0-0.5*M_SQRT2*d*s2v*sgu);
 714     xx[0] = nomx*den;
 715     xx[1] = nomy*den;
 716     xx[2] = cv2*den-oz;
 717     for (l=0; l<3; l++)
 718     {
 719       r = 0.0;
 720       for (m=0; m<3; m++)
 721         r += mat[l][m]*xx[m];
 722       p[l] = r*radius;
 723     }
 724
 725     pp->offset3d[0] = -p[0];
 726     pp->offset3d[1] = -p[1]-DELTAY;
 727     pp->offset3d[2] = -p[2];
 728   }
 729   else
 730   {
 731     /* Compute the rotation that rotates the projective plane in 3D,
 732        including the trackball rotations. */
 733     rotateall(pp->alpha,pp->beta,pp->delta,r1);
 734
 735     gltrackball_get_quaternion(pp->trackball,qu);
 736     quat_to_rotmat(qu,r2);
 737
 738     mult_rotmat(r2,r1,mat);
 739   }
 740
 741   if (colors == COLORS_TWOSIDED)
 742   {
 743     glColor3fv(mat_diff_red);
 744     if (display_mode == DISP_TRANSPARENT)
 745     {
 746       glMaterialfv(GL_FRONT,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE,mat_diff_trans_red);
 747       glMaterialfv(GL_BACK,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE,mat_diff_trans_green);
 748     }
 749     else
 750     {
 751       glMaterialfv(GL_FRONT,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE,mat_diff_red);
 752       glMaterialfv(GL_BACK,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE,mat_diff_green);
 753     }
 754   }
 755   glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,pp->tex_name);
 756
 757   ur = umax-umin;
 758   vr = vmax-vmin;
 759
 760   /* Set up the projective plane coordinates and normals. */
 761   if (appearance != APPEARANCE_DIRECTION_BANDS)
 762   {
 763     for (i=0; i<=numv; i++)
 764     {
 765       if (appearance == APPEARANCE_DISTANCE_BANDS &&
 766           ((i & (NUMB-1)) >= NUMB/4+1) && ((i & (NUMB-1)) < 3*NUMB/4))
 767         continue;
 768       for (j=0; j<=numu; j++)
 769       {
 770         o = i*(numu+1)+j;
 771         u = ur*j/numu+umin;
 772         v = vr*i/numv+vmin;
 773         if (g & 1)
 774           v = 0.5*M_PI-0.25*v;
 775         else
 776           v = 0.5*M_PI-0.5*v;
 777         sqrt2og = M_SQRT2/g;
 778         h1m1og = 0.5*(1.0-1.0/g);
 779         gm1 = g-1.0;
 780         cu = cos(u);
 781         su = sin(u);
 782         cgu = cos(g*u);
 783         sgu = sin(g*u);
 784         cgm1u = cos(gm1*u);
 785         sgm1u = sin(gm1*u);
 786         cv = cos(v);
 787         c2v = cos(2.0*v);
 788         s2v = sin(2.0*v);
 789         cv2 = cv*cv;
 790         nomx = sqrt2og*cv2*cgm1u+h1m1og*s2v*cu;
 791         nomy = sqrt2og*cv2*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 792         nomux = -sqrt2og*cv2*gm1*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 793         nomuy = sqrt2og*cv2*gm1*cgm1u-h1m1og*s2v*cu;
 794         nomvx = -sqrt2og*s2v*cgm1u+2.0*h1m1og*c2v*cu;
 795         nomvy = -sqrt2og*s2v*sgm1u-2.0*h1m1og*c2v*su;
 796         den = 1.0/(1.0-0.5*M_SQRT2*d*s2v*sgu);
 797         den2 = den*den;
 798         denu = 0.5*M_SQRT2*d*g*cgu*s2v;
 799         denv = M_SQRT2*d*sgu*c2v;
 800         xx[0] = nomx*den;
 801         xx[1] = nomy*den;
 802         xx[2] = cv2*den-oz;
 803         /* Avoid degenerate tangential plane basis vectors. */
 804         if (0.5*M_PI-fabs(v) < FLT_EPSILON)
 805         {
 806           if (0.5*M_PI-v < FLT_EPSILON)
 807             v = 0.5*M_PI-FLT_EPSILON;
 808           else
 809             v = -0.5*M_PI+FLT_EPSILON;
 810           cv = cos(v);
 811           c2v = cos(2.0*v);
 812           s2v = sin(2.0*v);
 813           cv2 = cv*cv;
 814           nomx = sqrt2og*cv2*cgm1u+h1m1og*s2v*cu;
 815           nomy = sqrt2og*cv2*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 816           nomux = -sqrt2og*cv2*gm1*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 817           nomuy = sqrt2og*cv2*gm1*cgm1u-h1m1og*s2v*cu;
 818           nomvx = -sqrt2og*s2v*cgm1u+2.0*h1m1og*c2v*cu;
 819           nomvy = -sqrt2og*s2v*sgm1u-2.0*h1m1og*c2v*su;
 820           den = 1.0/(1.0-0.5*M_SQRT2*d*s2v*sgu);
 821           den2 = den*den;
 822           denu = 0.5*M_SQRT2*d*g*cgu*s2v;
 823           denv = M_SQRT2*d*sgu*c2v;
 824         }
 825         xxu[0] = nomux*den+nomx*denu*den2;
 826         xxu[1] = nomuy*den+nomy*denu*den2;
 827         xxu[2] = cv2*denu*den2;
 828         xxv[0] = nomvx*den+nomx*denv*den2;
 829         xxv[1] = nomvy*den+nomy*denv*den2;
 830         xxv[2] = -s2v*den+cv2*denv*den2;
 831         for (l=0; l<3; l++)
 832         {
 833           r = 0.0;
 834           s = 0.0;
 835           t = 0.0;
 836           for (m=0; m<3; m++)
 837           {
 838             r += mat[l][m]*xx[m];
 839             s += mat[l][m]*xxu[m];
 840             t += mat[l][m]*xxv[m];
 841           }
 842           p[l] = r*radius+pp->offset3d[l];
 843           pu[l] = s*radius;
 844           pv[l] = t*radius;
 845         }
 846         n[0] = pu[1]*pv[2]-pu[2]*pv[1];
 847         n[1] = pu[2]*pv[0]-pu[0]*pv[2];
 848         n[2] = pu[0]*pv[1]-pu[1]*pv[0];
 849         t = 1.0/sqrt(n[0]*n[0]+n[1]*n[1]+n[2]*n[2]);
 850         n[0] *= t;
 851         n[1] *= t;
 852         n[2] *= t;
 853         pp->pp[3*o+0] = p[0];
 854         pp->pp[3*o+1] = p[1];
 855         pp->pp[3*o+2] = p[2];
 856         pp->pn[3*o+0] = n[0];
 857         pp->pn[3*o+1] = n[1];
 858         pp->pn[3*o+2] = n[2];
 859       }
 860     }
 861   }
 862   else /* appearance == APPEARANCE_DIRECTION_BANDS */
 863   {
 864     for (j=0; j<=numu; j++)
 865     {
 866       if ((j & (NUMB-1)) >= NUMB/2+1)
 867         continue;
 868       for (i=0; i<=numv; i++)
 869       {
 870         o = i*(numu+1)+j;
 871         u = -ur*j/numu+umin;
 872         v = vr*i/numv+vmin;
 873         if (g & 1)
 874           v = 0.5*M_PI-0.25*v;
 875         else
 876           v = 0.5*M_PI-0.5*v;
 877         sqrt2og = M_SQRT2/g;
 878         h1m1og = 0.5*(1.0-1.0/g);
 879         gm1 = g-1.0;
 880         cu = cos(u);
 881         su = sin(u);
 882         cgu = cos(g*u);
 883         sgu = sin(g*u);
 884         cgm1u = cos(gm1*u);
 885         sgm1u = sin(gm1*u);
 886         cv = cos(v);
 887         c2v = cos(2.0*v);
 888         s2v = sin(2.0*v);
 889         cv2 = cv*cv;
 890         nomx = sqrt2og*cv2*cgm1u+h1m1og*s2v*cu;
 891         nomy = sqrt2og*cv2*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 892         nomux = -sqrt2og*cv2*gm1*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 893         nomuy = sqrt2og*cv2*gm1*cgm1u-h1m1og*s2v*cu;
 894         nomvx = -sqrt2og*s2v*cgm1u+2.0*h1m1og*c2v*cu;
 895         nomvy = -sqrt2og*s2v*sgm1u-2.0*h1m1og*c2v*su;
 896         den = 1.0/(1.0-0.5*M_SQRT2*d*s2v*sgu);
 897         den2 = den*den;
 898         denu = 0.5*M_SQRT2*d*g*cgu*s2v;
 899         denv = M_SQRT2*d*sgu*c2v;
 900         xx[0] = nomx*den;
 901         xx[1] = nomy*den;
 902         xx[2] = cv2*den-oz;
 903         /* Avoid degenerate tangential plane basis vectors. */
 904         if (0.5*M_PI-fabs(v) < FLT_EPSILON)
 905         {
 906           if (0.5*M_PI-v < FLT_EPSILON)
 907             v = 0.5*M_PI-FLT_EPSILON;
 908           else
 909             v = -0.5*M_PI+FLT_EPSILON;
 910           cv = cos(v);
 911           c2v = cos(2.0*v);
 912           s2v = sin(2.0*v);
 913           cv2 = cv*cv;
 914           nomx = sqrt2og*cv2*cgm1u+h1m1og*s2v*cu;
 915           nomy = sqrt2og*cv2*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 916           nomux = -sqrt2og*cv2*gm1*sgm1u-h1m1og*s2v*su;
 917           nomuy = sqrt2og*cv2*gm1*cgm1u-h1m1og*s2v*cu;
 918           nomvx = -sqrt2og*s2v*cgm1u+2.0*h1m1og*c2v*cu;
 919           nomvy = -sqrt2og*s2v*sgm1u-2.0*h1m1og*c2v*su;
 920           den = 1.0/(1.0-0.5*M_SQRT2*d*s2v*sgu);
 921           den2 = den*den;
 922           denu = 0.5*M_SQRT2*d*g*cgu*s2v;
 923           denv = M_SQRT2*d*sgu*c2v;
 924         }
 925         xxu[0] = nomux*den+nomx*denu*den2;
 926         xxu[1] = nomuy*den+nomy*denu*den2;
 927         xxu[2] = cv2*denu*den2;
 928         xxv[0] = nomvx*den+nomx*denv*den2;
 929         xxv[1] = nomvy*den+nomy*denv*den2;
 930         xxv[2] = -s2v*den+cv2*denv*den2;
 931         for (l=0; l<3; l++)
 932         {
 933           r = 0.0;
 934           s = 0.0;
 935           t = 0.0;
 936           for (m=0; m<3; m++)
 937           {
 938             r += mat[l][m]*xx[m];
 939             s += mat[l][m]*xxu[m];
 940             t += mat[l][m]*xxv[m];
 941           }
 942           p[l] = r*radius+pp->offset3d[l];
 943           pu[l] = s*radius;
 944           pv[l] = t*radius;
 945         }
 946         n[0] = pu[1]*pv[2]-pu[2]*pv[1];
 947         n[1] = pu[2]*pv[0]-pu[0]*pv[2];
 948         n[2] = pu[0]*pv[1]-pu[1]*pv[0];
 949         t = 1.0/sqrt(n[0]*n[0]+n[1]*n[1]+n[2]*n[2]);
 950         n[0] *= t;
 951         n[1] *= t;
 952         n[2] *= t;
 953         pp->pp[3*o+0] = p[0];
 954         pp->pp[3*o+1] = p[1];
 955         pp->pp[3*o+2] = p[2];
 956         pp->pn[3*o+0] = n[0];
 957         pp->pn[3*o+1] = n[1];
 958         pp->pn[3*o+2] = n[2];
 959       }
 960     }
 961   }
 962
 963   if (appearance != APPEARANCE_DIRECTION_BANDS)
 964   {
 965     for (i=0; i<numv; i++)
 966     {
 967       if (appearance == APPEARANCE_DISTANCE_BANDS &&
 968           ((i & (NUMB-1)) >= NUMB/4) && ((i & (NUMB-1)) < 3*NUMB/4))
 969         continue;
 970       if (display_mode == DISP_WIREFRAME)
 971         glBegin(GL_QUAD_STRIP);
 972       else
 973         glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
 974       for (j=0; j<=numu; j++)
 975       {
 976         for (k=0; k<=1; k++)
 977         {
 978           l = (i+k);
 979           m = j;
 980           o = l*(numu+1)+m;
 981           glTexCoord2fv(&pp->tex[2*o]);
 982           if (colors != COLORS_TWOSIDED)
 983           {
 984             glColor3fv(&pp->col[4*o]);
 985             glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE,
 986                          &pp->col[4*o]);
 987           }
 988           glNormal3fv(&pp->pn[3*o]);
 989           glVertex3fv(&pp->pp[3*o]);
 990           polys++;
 991         }
 992       }
 993       glEnd();
 994     }
 995   }
 996   else /* appearance == APPEARANCE_DIRECTION_BANDS */
 997   {
 998     for (j=0; j<numu; j++)
 999     {
1000       if ((j & (NUMB-1)) >= NUMB/2)
1001         continue;
1002       if (display_mode == DISP_WIREFRAME)
1003         glBegin(GL_QUAD_STRIP);
1004       else
1005         glBegin(GL_TRIANGLE_STRIP);
1006       for (i=0; i<=numv; i++)
1007       {
1008         for (k=0; k<=1; k++)
1009         {
1010           l = i;
1011           m = (j+k);
1012           o = l*(numu+1)+m;
1013           glTexCoord2fv(&pp->tex[2*o]);
1014           if (colors != COLORS_TWOSIDED)
1015           {
1016             glColor3fv(&pp->col[4*o]);
1017             glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK,GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE,
1018                          &pp->col[4*o]);
1019           }
1020           glNormal3fv(&pp->pn[3*o]);
1021           glVertex3fv(&pp->pp[3*o]);
1022           polys++;
1023         }
1024       }
1025       glEnd();
1026     }
1027   }
1028
1029   polys /= 2;
1030   return polys;
1031 }
1032
1033
1034 /* Generate a texture image that shows the orientation reversal. */
1035 static void gen_texture(ModeInfo *mi)
1036 {
1037   romanboystruct *pp = &romanboy[MI_SCREEN(mi)];
1038
1039   glGenTextures(1,&pp->tex_name);
1040   glBindTexture(GL_TEXTURE_2D,pp->tex_name);
1041   glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT,1);
1042   glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_REPEAT);
1043   glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_T,GL_REPEAT);
1044   glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_LINEAR);
1045   glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_LINEAR);
1046   glTexEnvf(GL_TEXTURE_ENV,GL_TEXTURE_ENV_MODE,GL_MODULATE);
1047   glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,GL_RGB,TEX_DIMENSION,TEX_DIMENSION,0,
1048                GL_LUMINANCE,GL_UNSIGNED_BYTE,texture);
1049 }
1050
1051
1052 static void init(ModeInfo *mi)
1053 {
1054   static const GLfloat light_ambient[]  = { 0.0, 0.0, 0.0, 1.0 };
1055   static const GLfloat light_diffuse[]  = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
1056   static const GLfloat light_specular[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
1057   static const GLfloat light_position[] = { 1.0, 1.0, 1.0, 0.0 };
1058   static const GLfloat mat_specular[]   = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
1059   romanboystruct *pp = &romanboy[MI_SCREEN(mi)];
1060
1061   if (deform_speed == 0.0)
1062     deform_speed = 10.0;
1063
1064   if (init_deform < 0.0)
1065     init_deform = 0.0;
1066   if (init_deform > 1000.0)
1067     init_deform = 1000.0;
1068
1069   if (walk_speed == 0.0)
1070     walk_speed = 20.0;
1071
1072   if (view == VIEW_TURN)
1073   {
1074     pp->alpha = frand(360.0);
1075     pp->beta = frand(360.0);
1076     pp->delta = frand(360.0);
1077   }
1078   else
1079   {
1080     pp->alpha = 0.0;
1081     pp->beta = 0.0;
1082     pp->delta = 0.0;
1083   }
1084   pp->umove = frand(2.0*M_PI);
1085   pp->vmove = frand(2.0*M_PI);
1086   pp->dumove = 0.0;
1087   pp->dvmove = 0.0;
1088   pp->side = 1;
1089   if (sin(walk_direction*M_PI/180.0) >= 0.0)
1090     pp->dir = 1;
1091   else
1092     pp->dir = -1;
1093
1094   pp->dd = init_deform*0.001;
1095   pp->defdir = -1;
1096
1097   pp->offset3d[0] = 0.0;
1098   pp->offset3d[1] = 0.0;
1099   pp->offset3d[2] = -1.8;
1100
1101   gen_texture(mi);
1102   setup_roman_boy_color_texture(mi,0.0,2.0*M_PI,0.0,2.0*M_PI,pp->g*NUMU,NUMV);
1103
1104   if (marks)
1105     glEnable(GL_TEXTURE_2D);
1106   else
1107     glDisable(GL_TEXTURE_2D);
1108
1109   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
1110   glLoadIdentity();
1111   if (projection == DISP_PERSPECTIVE || view == VIEW_WALK)
1112   {
1113     if (view == VIEW_WALK)
1114       gluPerspective(60.0,1.0,0.01,10.0);
1115     else
1116       gluPerspective(60.0,1.0,0.1,10.0);
1117   }
1118   else
1119   {
1120     glOrtho(-1.0,1.0,-1.0,1.0,0.1,10.0);
1121   }
1122   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
1123   glLoadIdentity();
1124
1125 # ifdef HAVE_JWZGLES /* #### glPolygonMode other than GL_FILL unimplemented */
1126   if (display_mode == DISP_WIREFRAME)
1127     display_mode = DISP_SURFACE;
1128 # endif
1129
1130   if (display_mode == DISP_SURFACE)
1131   {
1132     glEnable(GL_DEPTH_TEST);
1133     glDepthFunc(GL_LESS);
1134     glShadeModel(GL_SMOOTH);
1135     glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK,GL_FILL);
1136     glLightModeli(GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE,GL_TRUE);
1137     glEnable(GL_LIGHTING);
1138     glEnable(GL_LIGHT0);
1139     glLightfv(GL_LIGHT0,GL_AMBIENT,light_ambient);
1140     glLightfv(GL_LIGHT0,GL_DIFFUSE,light_diffuse);
1141     glLightfv(GL_LIGHT0,GL_SPECULAR,light_specular);
1142     glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,light_position);
1143     glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK,GL_SPECULAR,mat_specular);
1144     glMaterialf(GL_FRONT_AND_BACK,GL_SHININESS,50.0);
1145     glDepthMask(GL_TRUE);
1146     glDisable(GL_BLEND);
1147   }
1148   else if (display_mode == DISP_TRANSPARENT)
1149   {
1150     glDisable(GL_DEPTH_TEST);
1151     glShadeModel(GL_SMOOTH);
1152     glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK,GL_FILL);
1153     glLightModeli(GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE,GL_TRUE);
1154     glEnable(GL_LIGHTING);
1155     glEnable(GL_LIGHT0);
1156     glLightfv(GL_LIGHT0,GL_AMBIENT,light_ambient);
1157     glLightfv(GL_LIGHT0,GL_DIFFUSE,light_diffuse);
1158     glLightfv(GL_LIGHT0,GL_SPECULAR,light_specular);
1159     glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,light_position);
1160     glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK,GL_SPECULAR,mat_specular);
1161     glMaterialf(GL_FRONT_AND_BACK,GL_SHININESS,50.0);
1162     glDepthMask(GL_FALSE);
1163     glEnable(GL_BLEND);
1164     glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA,GL_ONE);
1165   }
1166   else  /* display_mode == DISP_WIREFRAME */
1167   {
1168     glDisable(GL_DEPTH_TEST);
1169     glShadeModel(GL_FLAT);
1170     glPolygonMode(GL_FRONT_AND_BACK,GL_LINE);
1171     glDisable(GL_LIGHTING);
1172     glDisable(GL_LIGHT0);
1173     glDisable(GL_BLEND);
1174   }
1175 }
1176
1177
1178 /* Redisplay the Klein bottle. */
1179 static void display_romanboy(ModeInfo *mi)
1180 {
1181   romanboystruct *pp = &romanboy[MI_SCREEN(mi)];
1182
1183   if (!pp->button_pressed)
1184   {
1185     if (deform)
1186     {
1187       pp->dd += pp->defdir*deform_speed*0.001;
1188       if (pp->dd < 0.0)
1189       {
1190         pp->dd = -pp->dd;
1191         pp->defdir = -pp->defdir;
1192       }
1193       if (pp->dd > 1.0)
1194       {
1195         pp->dd = 2.0-pp->dd;
1196         pp->defdir = -pp->defdir;
1197       }
1198     }
1199     if (view == VIEW_TURN)
1200     {
1201       pp->alpha += speed_x * pp->speed_scale;
1202       if (pp->alpha >= 360.0)
1203         pp->alpha -= 360.0;
1204       pp->beta += speed_y * pp->speed_scale;
1205       if (pp->beta >= 360.0)
1206         pp->beta -= 360.0;
1207       pp->delta += speed_z * pp->speed_scale;
1208       if (pp->delta >= 360.0)
1209         pp->delta -= 360.0;
1210     }
1211     if (view == VIEW_WALK)
1212     {
1213       pp->dvmove = (pp->dir*sin(walk_direction*M_PI/180.0)*
1214                     walk_speed*M_PI/4096.0);
1215       pp->vmove += pp->dvmove;
1216       if (pp->vmove > 2.0*M_PI)
1217       {
1218         pp->vmove = 4.0*M_PI-pp->vmove;
1219         pp->umove = pp->umove-M_PI;
1220         if (pp->umove < 0.0)
1221           pp->umove += 2.0*M_PI;
1222         pp->side = -pp->side;
1223         pp->dir = -pp->dir;
1224         pp->dvmove = -pp->dvmove;
1225       }
1226       if (pp->vmove < 0.0)
1227       {
1228         pp->vmove = -pp->vmove;
1229         pp->umove = pp->umove-M_PI;
1230         if (pp->umove < 0.0)
1231           pp->umove += 2.0*M_PI;
1232         pp->dir = -pp->dir;
1233         pp->dvmove = -pp->dvmove;
1234       }
1235       pp->dumove = cos(walk_direction*M_PI/180.0)*walk_speed*M_PI/4096.0;
1236       pp->umove += pp->dumove;
1237       if (pp->umove >= 2.0*M_PI)
1238         pp->umove -= 2.0*M_PI;
1239       if (pp->umove < 0.0)
1240         pp->umove += 2.0*M_PI;
1241     }
1242   }
1243
1244   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
1245   glLoadIdentity();
1246   if (projection == DISP_PERSPECTIVE || view == VIEW_WALK)
1247   {
1248     if (view == VIEW_WALK)
1249       gluPerspective(60.0,pp->aspect,0.01,10.0);
1250     else
1251       gluPerspective(60.0,pp->aspect,0.1,10.0);
1252   }
1253   else
1254   {
1255     if (pp->aspect >= 1.0)
1256       glOrtho(-pp->aspect,pp->aspect,-1.0,1.0,0.1,10.0);
1257     else
1258       glOrtho(-1.0,1.0,-1.0/pp->aspect,1.0/pp->aspect,0.1,10.0);
1259   }
1260   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
1261   glLoadIdentity();
1262
1263   mi->polygon_count = roman_boy(mi,0.0,2.0*M_PI,0.0,2.0*M_PI,pp->g*NUMU,NUMV);
1264 }
1265
1266
1267 ENTRYPOINT void reshape_romanboy(ModeInfo *mi, int width, int height)
1268 {
1269   romanboystruct *pp = &romanboy[MI_SCREEN(mi)];
1270
1271   pp->WindW = (GLint)width;
1272   pp->WindH = (GLint)height;
1273   glViewport(0,0,width,height);
1274   pp->aspect = (GLfloat)width/(GLfloat)height;
1275 }
1276
1277
1278 ENTRYPOINT Bool romanboy_handle_event(ModeInfo *mi, XEvent *event)
1279 {
1280   romanboystruct *pp = &romanboy[MI_SCREEN(mi)];
1281
1282   if (event->xany.type == ButtonPress && event->xbutton.button == Button1)
1283   {
1284     pp->button_pressed = True;
1285     gltrackball_start(pp->trackball, event->xbutton.x, event->xbutton.y,
1286                       MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
1287     return True;
1288   }
1289   else if (event->xany.type == ButtonRelease &&
1290            event->xbutton.button == Button1)
1291   {
1292     pp->button_pressed = False;
1293     return True;
1294   }
1295   else if (event->xany.type == MotionNotify && pp->button_pressed)
1296   {
1297     gltrackball_track(pp->trackball, event->xmotion.x, event->xmotion.y,
1298                       MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
1299     return True;
1300   }
1301
1302   return False;
1303 }
1304
1305
1306 /*
1307  *-----------------------------------------------------------------------------
1308  *-----------------------------------------------------------------------------
1309  *    Xlock hooks.
1310  *-----------------------------------------------------------------------------
1311  *-----------------------------------------------------------------------------
1312  */
1313
1314 /*
1315  *-----------------------------------------------------------------------------
1316  *    Initialize romanboy.  Called each time the window changes.
1317  *-----------------------------------------------------------------------------
1318  */
1319
1320 ENTRYPOINT void init_romanboy(ModeInfo *mi)
1321 {
1322   romanboystruct *pp;
1323
1324   if (romanboy == NULL)
1325   {
1326     romanboy =
1327       (romanboystruct *)calloc(MI_NUM_SCREENS(mi),sizeof(romanboystruct));
1328     if (romanboy == NULL)
1329       return;
1330   }
1331   pp = &romanboy[MI_SCREEN(mi)];
1332
1333   if (surface_order < 2)
1334     pp->g = 2;
1335   else if (surface_order > 9)
1336     pp->g = 9;
1337   else
1338     pp->g = surface_order;
1339
1340   pp->pp = calloc(3*pp->g*(NUMU+1)*(NUMV+1),sizeof(float));
1341   pp->pn = calloc(3*pp->g*(NUMU+1)*(NUMV+1),sizeof(float));
1342   pp->col = calloc(4*pp->g*(NUMU+1)*(NUMV+1),sizeof(float));
1343   pp->tex = calloc(2*pp->g*(NUMU+1)*(NUMV+1),sizeof(float));
1344
1345   pp->trackball = gltrackball_init(True);
1346   pp->button_pressed = False;
1347
1348   /* Set the display mode. */
1349   if (!strcasecmp(mode,"random"))
1350   {
1351     display_mode = random() % NUM_DISPLAY_MODES;
1352   }
1353   else if (!strcasecmp(mode,"wireframe"))
1354   {
1355     display_mode = DISP_WIREFRAME;
1356   }
1357   else if (!strcasecmp(mode,"surface"))
1358   {
1359     display_mode = DISP_SURFACE;
1360   }
1361   else if (!strcasecmp(mode,"transparent"))
1362   {
1363     display_mode = DISP_TRANSPARENT;
1364   }
1365   else
1366   {
1367     display_mode = random() % NUM_DISPLAY_MODES;
1368   }
1369
1370   /* Orientation marks don't make sense in wireframe mode. */
1371   if (display_mode == DISP_WIREFRAME)
1372     marks = False;
1373
1374   /* Set the appearance. */
1375   if (!strcasecmp(appear,"random"))
1376   {
1377     appearance = random() % NUM_APPEARANCES;
1378   }
1379   else if (!strcasecmp(appear,"solid"))
1380   {
1381     appearance = APPEARANCE_SOLID;
1382   }
1383   else if (!strcasecmp(appear,"distance-bands"))
1384   {
1385     appearance = APPEARANCE_DISTANCE_BANDS;
1386   }
1387   else if (!strcasecmp(appear,"direction-bands"))
1388   {
1389     appearance = APPEARANCE_DIRECTION_BANDS;
1390   }
1391   else
1392   {
1393     appearance = random() % NUM_APPEARANCES;
1394   }
1395
1396   /* Set the color mode. */
1397   if (!strcasecmp(color_mode,"random"))
1398   {
1399     colors = random() % NUM_COLORS;
1400   }
1401   else if (!strcasecmp(color_mode,"two-sided"))
1402   {
1403     colors = COLORS_TWOSIDED;
1404   }
1405   else if (!strcasecmp(color_mode,"distance"))
1406   {
1407     colors = COLORS_DISTANCE;
1408   }
1409   else if (!strcasecmp(color_mode,"direction"))
1410   {
1411     colors = COLORS_DIRECTION;
1412   }
1413   else
1414   {
1415     colors = random() % NUM_COLORS;
1416   }
1417
1418   /* Set the view mode. */
1419   if (!strcasecmp(view_mode,"random"))
1420   {
1421     view = random() % NUM_VIEW_MODES;
1422   }
1423   else if (!strcasecmp(view_mode,"walk"))
1424   {
1425     view = VIEW_WALK;
1426   }
1427   else if (!strcasecmp(view_mode,"turn"))
1428   {
1429     view = VIEW_TURN;
1430   }
1431   else
1432   {
1433     view = random() % NUM_VIEW_MODES;
1434   }
1435
1436   /* Set the 3d projection mode. */
1437   if (!strcasecmp(proj,"random"))
1438   {
1439     /* Orthographic projection only makes sense in turn mode. */
1440     if (view == VIEW_TURN)
1441       projection = random() % NUM_DISP_MODES;
1442     else
1443       projection = DISP_PERSPECTIVE;
1444   }
1445   else if (!strcasecmp(proj,"perspective"))
1446   {
1447     projection = DISP_PERSPECTIVE;
1448   }
1449   else if (!strcasecmp(proj,"orthographic"))
1450   {
1451     projection = DISP_ORTHOGRAPHIC;
1452   }
1453   else
1454   {
1455     /* Orthographic projection only makes sense in turn mode. */
1456     if (view == VIEW_TURN)
1457       projection = random() % NUM_DISP_MODES;
1458     else
1459       projection = DISP_PERSPECTIVE;
1460   }
1461
1462   /* make multiple screens rotate at slightly different rates. */
1463   pp->speed_scale = 0.9 + frand(0.3);
1464
1465   if ((pp->glx_context = init_GL(mi)) != NULL)
1466   {
1467     reshape_romanboy(mi,MI_WIDTH(mi),MI_HEIGHT(mi));
1468     glDrawBuffer(GL_BACK);
1469     init(mi);
1470   }
1471   else
1472   {
1473     MI_CLEARWINDOW(mi);
1474   }
1475 }
1476
1477 /*
1478  *-----------------------------------------------------------------------------
1479  *    Called by the mainline code periodically to update the display.
1480  *-----------------------------------------------------------------------------
1481  */
1482 ENTRYPOINT void draw_romanboy(ModeInfo *mi)
1483 {
1484   Display *display = MI_DISPLAY(mi);
1485   Window window = MI_WINDOW(mi);
1486   romanboystruct *pp;
1487
1488   if (romanboy == NULL)
1489     return;
1490   pp = &romanboy[MI_SCREEN(mi)];
1491
1492   MI_IS_DRAWN(mi) = True;
1493   if (!pp->glx_context)
1494     return;
1495
1496   glXMakeCurrent(display,window,*(pp->glx_context));
1497
1498   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
1499   glLoadIdentity();
1500
1501   display_romanboy(mi);
1502
1503   if (MI_IS_FPS(mi))
1504     do_fps (mi);
1505
1506   glFlush();
1507
1508   glXSwapBuffers(display,window);
1509 }
1510
1511
1512 /*
1513  *-----------------------------------------------------------------------------
1514  *    The display is being taken away from us.  Free up malloc'ed
1515  *      memory and X resources that we've alloc'ed.  Only called
1516  *      once, we must zap everything for every screen.
1517  *-----------------------------------------------------------------------------
1518  */
1519
1520 ENTRYPOINT void release_romanboy(ModeInfo *mi)
1521 {
1522   if (romanboy != NULL)
1523   {
1524     int screen;
1525
1526     for (screen = 0; screen < MI_NUM_SCREENS(mi); screen++)
1527     {
1528       romanboystruct *pp = &romanboy[screen];
1529
1530       if (pp->glx_context)
1531         pp->glx_context = (GLXContext *)NULL;
1532       if (pp->pp)
1533         (void) free((void *)pp->pp);
1534       if (pp->pn)
1535         (void) free((void *)pp->pn);
1536       if (pp->col)
1537         (void) free((void *)pp->col);
1538       if (pp->tex)
1539         (void) free((void *)pp->tex);
1540     }
1541     (void) free((void *)romanboy);
1542     romanboy = (romanboystruct *)NULL;
1543   }
1544   FreeAllGL(mi);
1545 }
1546
1547 #ifndef STANDALONE
1548 ENTRYPOINT void change_romanboy(ModeInfo *mi)
1549 {
1550   romanboystruct *pp = &romanboy[MI_SCREEN(mi)];
1551
1552   if (!pp->glx_context)
1553     return;
1554
1555   glXMakeCurrent(MI_DISPLAY(mi),MI_WINDOW(mi),*(pp->glx_context));
1556   init(mi);
1557 }
1558 #endif /* !STANDALONE */
1559
1560 XSCREENSAVER_MODULE ("RomanBoy", romanboy)
1561
1562 #endif /* USE_GL */