git.hungrycats.org Git - xscreensaver/blob - hacks/glx/sierpinski3d.c

   1 /* -*- Mode: C; tab-width: 4 -*- */
   2 /* Sierpinski3D --- 3D sierpinski gasket */
   3
   4 #if 0
   5 static const char sccsid[] = "@(#)sierpinski3D.c        00.01 99/11/04 xlockmore";
   6 #endif
   7
   8 /*-
   9  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and its
  10  * documentation for any purpose and without fee is hereby granted,
  11  * provided that the above copyright notice appear in all copies and that
  12  * both that copyright notice and this permission notice appear in
  13  * supporting documentation.
  14  *
  15  * This file is provided AS IS with no warranties of any kind.  The author
  16  * shall have no liability with respect to the infringement of copyrights,
  17  * trade secrets or any patents by this file or any part thereof.  In no
  18  * event will the author be liable for any lost revenue or profits or
  19  * other special, indirect and consequential damages.
  20  *
  21  * Revision History:
  22  * 1999: written by Tim Robinson <the_luggage@bigfoot.com>
  23  *       a 3-D representation of the Sierpinski gasket fractal.
  24  *
  25  * 10-Dec-99  jwz   rewrote to draw a set of tetrahedrons instead of a
  26  *                  random scattering of points.
  27  */
  28
  29 #ifdef STANDALONE
  30 # define DEFAULTS                                       "*delay:                20000   \n"                     \
  31                                                                         "*showFPS:      False   \n"                     \
  32                                                                         "*wireframe:    False   \n"                     \
  33
  34 # define refresh_gasket 0
  35 # include "xlockmore.h"         /* from the xscreensaver distribution */
  36 #else  /* !STANDALONE */
  37 # include "xlock.h"                     /* from the xlockmore distribution */
  38 #endif /* !STANDALONE */
  39
  40 #ifdef USE_GL
  41
  42 #define DEF_SPIN                                "True"
  43 #define DEF_WANDER                              "True"
  44 #define DEF_SPEED                               "150"
  45 #define DEF_MAX_DEPTH                   "5"
  46
  47 #include "rotator.h"
  48 #include "gltrackball.h"
  49
  50 #undef countof
  51 #define countof(x) (sizeof((x))/sizeof((*x)))
  52
  53 static int max_depth;
  54 static int speed;
  55 static Bool do_spin;
  56 static Bool do_wander;
  57
  58 static XrmOptionDescRec opts[] = {
  59   {"-depth", ".sierpinski3d.maxDepth", XrmoptionSepArg, 0 },
  60   {"-speed", ".sierpinski3d.speed",    XrmoptionSepArg, 0 },
  61   { "-spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "True" },
  62   { "+spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "False" },
  63   { "-wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "True" },
  64   { "+wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "False" },
  65 };
  66
  67 static argtype vars[] = {
  68   {&do_spin,   "spin",     "Spin",     DEF_SPIN,      t_Bool},
  69   {&do_wander, "wander",   "Wander",   DEF_WANDER,    t_Bool},
  70   {&speed,     "speed",    "Speed",    DEF_SPEED,     t_Int},
  71   {&max_depth, "maxDepth", "MaxDepth", DEF_MAX_DEPTH, t_Int},
  72 };
  73
  74
  75 ENTRYPOINT ModeSpecOpt gasket_opts = {countof(opts), opts, countof(vars), vars, NULL};
  76
  77 #ifdef USE_MODULES
  78 ModStruct   gasket_description =
  79 {"gasket", "init_gasket", "draw_gasket", "release_gasket",
  80  "draw_gasket", "init_gasket", NULL, &gasket_opts,
  81  1000, 1, 2, 1, 4, 1.0, "",
  82  "Shows GL's Sierpinski gasket", 0, NULL};
  83
  84 #endif
  85
  86 typedef struct {
  87   double x,y,z;
  88 } XYZ;
  89
  90 typedef struct {
  91   GLuint      gasket0, gasket1, gasket2, gasket3;
  92   GLXContext *glx_context;
  93   Window      window;
  94   rotator    *rot;
  95   trackball_state *trackball;
  96   Bool            button_down_p;
  97
  98   int current_depth;
  99
 100   int ncolors;
 101   XColor *colors;
 102   int ccolor0;
 103   int ccolor1;
 104   int ccolor2;
 105   int ccolor3;
 106
 107   int tick;
 108
 109 } gasketstruct;
 110
 111 static gasketstruct *gasket = NULL;
 112
 113
 114 static void
 115 triangle (GLfloat x1, GLfloat y1, GLfloat z1,
 116           GLfloat x2, GLfloat y2, GLfloat z2,
 117           GLfloat x3, GLfloat y3, GLfloat z3,
 118           Bool wireframe_p)
 119 {
 120   if (wireframe_p)
 121     glBegin (GL_LINE_LOOP);
 122   else
 123     glBegin (GL_TRIANGLES);
 124   glVertex3f (x1, y1, z1);
 125   glVertex3f (x2, y2, z2);
 126   glVertex3f (x3, y3, z3);
 127   glEnd();
 128 }
 129
 130 static void
 131 four_tetras (gasketstruct *gp,
 132              XYZ *outer, XYZ *normals,
 133              Bool wireframe_p, int countdown, int which,
 134              int *countP)
 135 {
 136   if (countdown <= 0)
 137     {
 138       (*countP)++;
 139       if (which == 0)
 140         {
 141           glNormal3f (normals[0].x, normals[0].y, normals[0].z);
 142           triangle (outer[0].x, outer[0].y, outer[0].z,
 143                     outer[1].x, outer[1].y, outer[1].z,
 144                     outer[2].x, outer[2].y, outer[2].z,
 145                     wireframe_p);
 146         }
 147       else if (which == 1)
 148         {
 149           glNormal3f (normals[1].x, normals[1].y, normals[1].z);
 150           triangle (outer[0].x, outer[0].y, outer[0].z,
 151                     outer[3].x, outer[3].y, outer[3].z,
 152                     outer[1].x, outer[1].y, outer[1].z,
 153                     wireframe_p);
 154         }
 155       else if (which == 2)
 156         {
 157           glNormal3f (normals[2].x, normals[2].y, normals[2].z);
 158           triangle (outer[0].x, outer[0].y, outer[0].z,
 159                     outer[2].x, outer[2].y, outer[2].z,
 160                     outer[3].x, outer[3].y, outer[3].z,
 161                     wireframe_p);
 162         }
 163       else
 164         {
 165           glNormal3f (normals[3].x, normals[3].y, normals[3].z);
 166           triangle (outer[1].x, outer[1].y, outer[1].z,
 167                     outer[3].x, outer[3].y, outer[3].z,
 168                     outer[2].x, outer[2].y, outer[2].z,
 169                     wireframe_p);
 170         }
 171     }
 172   else
 173     {
 174 #     define M01 0
 175 #     define M02 1
 176 #     define M03 2
 177 #     define M12 3
 178 #     define M13 4
 179 #     define M23 5
 180       XYZ inner[M23+1];
 181       XYZ corner[4];
 182
 183       inner[M01].x = (outer[0].x + outer[1].x) / 2.0;
 184       inner[M01].y = (outer[0].y + outer[1].y) / 2.0;
 185       inner[M01].z = (outer[0].z + outer[1].z) / 2.0;
 186
 187       inner[M02].x = (outer[0].x + outer[2].x) / 2.0;
 188       inner[M02].y = (outer[0].y + outer[2].y) / 2.0;
 189       inner[M02].z = (outer[0].z + outer[2].z) / 2.0;
 190
 191       inner[M03].x = (outer[0].x + outer[3].x) / 2.0;
 192       inner[M03].y = (outer[0].y + outer[3].y) / 2.0;
 193       inner[M03].z = (outer[0].z + outer[3].z) / 2.0;
 194
 195       inner[M12].x = (outer[1].x + outer[2].x) / 2.0;
 196       inner[M12].y = (outer[1].y + outer[2].y) / 2.0;
 197       inner[M12].z = (outer[1].z + outer[2].z) / 2.0;
 198
 199       inner[M13].x = (outer[1].x + outer[3].x) / 2.0;
 200       inner[M13].y = (outer[1].y + outer[3].y) / 2.0;
 201       inner[M13].z = (outer[1].z + outer[3].z) / 2.0;
 202
 203       inner[M23].x = (outer[2].x + outer[3].x) / 2.0;
 204       inner[M23].y = (outer[2].y + outer[3].y) / 2.0;
 205       inner[M23].z = (outer[2].z + outer[3].z) / 2.0;
 206
 207       countdown--;
 208
 209       corner[0] = outer[0];
 210       corner[1] = inner[M01];
 211       corner[2] = inner[M02];
 212       corner[3] = inner[M03];
 213       four_tetras (gp, corner, normals, wireframe_p, countdown, which, countP);
 214
 215       corner[0] = inner[M01];
 216       corner[1] = outer[1];
 217       corner[2] = inner[M12];
 218       corner[3] = inner[M13];
 219       four_tetras (gp, corner, normals, wireframe_p, countdown, which, countP);
 220
 221       corner[0] = inner[M02];
 222       corner[1] = inner[M12];
 223       corner[2] = outer[2];
 224       corner[3] = inner[M23];
 225       four_tetras (gp, corner, normals, wireframe_p, countdown, which, countP);
 226
 227       corner[0] = inner[M03];
 228       corner[1] = inner[M13];
 229       corner[2] = inner[M23];
 230       corner[3] = outer[3];
 231       four_tetras (gp, corner, normals, wireframe_p, countdown, which, countP);
 232     }
 233 }
 234
 235
 236 static void
 237 compile_gasket(ModeInfo *mi, int which)
 238 {
 239   Bool wireframe_p = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 240   gasketstruct *gp = &gasket[MI_SCREEN(mi)];
 241   int count = 0;
 242   XYZ vertex[5];
 243   XYZ normal[4];
 244
 245   vertex[0].x = -1; vertex[0].y = -1; vertex[0].z = -1;
 246   vertex[1].x =  1; vertex[1].y =  1; vertex[1].z = -1;
 247   vertex[2].x =  1; vertex[2].y = -1; vertex[2].z =  1;
 248   vertex[3].x = -1; vertex[3].y =  1; vertex[3].z =  1;
 249   vertex[4].x =  0; vertex[4].y =  0; vertex[4].z =  0;  /* center */
 250
 251   normal[0].x =  1; normal[0].y = -1; normal[0].z = -1;
 252   normal[1].x = -1; normal[1].y =  1; normal[1].z = -1;
 253   normal[2].x = -1; normal[2].y = -1; normal[2].z =  1;
 254   normal[3].x =  1; normal[3].y =  1; normal[3].z =  1;
 255
 256   four_tetras (gp, vertex, normal, wireframe_p,
 257                (gp->current_depth < 0
 258                 ? -gp->current_depth : gp->current_depth),
 259                which,
 260                &count);
 261   mi->polygon_count += count;
 262 }
 263
 264 static void
 265 draw(ModeInfo *mi)
 266 {
 267   Bool wireframe_p = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 268   gasketstruct *gp = &gasket[MI_SCREEN(mi)];
 269
 270   static const GLfloat pos[]    = {-4.0, 3.0, 10.0, 1.0};
 271   static const GLfloat white[]  = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 272
 273   GLfloat color0[] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 274   GLfloat color1[] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 275   GLfloat color2[] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 276   GLfloat color3[] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 277
 278   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 279
 280   if (!wireframe_p)
 281     {
 282       glColor4fv (white);
 283
 284       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION,  pos);
 285
 286       color0[0] = gp->colors[gp->ccolor0].red   / 65536.0;
 287       color0[1] = gp->colors[gp->ccolor0].green / 65536.0;
 288       color0[2] = gp->colors[gp->ccolor0].blue  / 65536.0;
 289
 290       color1[0] = gp->colors[gp->ccolor1].red   / 65536.0;
 291       color1[1] = gp->colors[gp->ccolor1].green / 65536.0;
 292       color1[2] = gp->colors[gp->ccolor1].blue  / 65536.0;
 293
 294       color2[0] = gp->colors[gp->ccolor2].red   / 65536.0;
 295       color2[1] = gp->colors[gp->ccolor2].green / 65536.0;
 296       color2[2] = gp->colors[gp->ccolor2].blue  / 65536.0;
 297
 298       color3[0] = gp->colors[gp->ccolor3].red   / 65536.0;
 299       color3[1] = gp->colors[gp->ccolor3].green / 65536.0;
 300       color3[2] = gp->colors[gp->ccolor3].blue  / 65536.0;
 301
 302       gp->ccolor0++;
 303       gp->ccolor1++;
 304       gp->ccolor2++;
 305       gp->ccolor3++;
 306       if (gp->ccolor0 >= gp->ncolors) gp->ccolor0 = 0;
 307       if (gp->ccolor1 >= gp->ncolors) gp->ccolor1 = 0;
 308       if (gp->ccolor2 >= gp->ncolors) gp->ccolor2 = 0;
 309       if (gp->ccolor3 >= gp->ncolors) gp->ccolor3 = 0;
 310
 311       glShadeModel(GL_SMOOTH);
 312
 313       glEnable(GL_LIGHTING);
 314       glEnable(GL_LIGHT0);
 315     }
 316
 317   glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 318   glEnable(GL_NORMALIZE);
 319   glEnable(GL_CULL_FACE);
 320
 321   glPushMatrix();
 322
 323   {
 324     double x, y, z;
 325     get_position (gp->rot, &x, &y, &z, !gp->button_down_p);
 326     glTranslatef((x - 0.5) * 10,
 327                  (y - 0.5) * 10,
 328                  (z - 0.5) * 20);
 329
 330     gltrackball_rotate (gp->trackball);
 331
 332     get_rotation (gp->rot, &x, &y, &z, !gp->button_down_p);
 333     glRotatef (x * 360, 1.0, 0.0, 0.0);
 334     glRotatef (y * 360, 0.0, 1.0, 0.0);
 335     glRotatef (z * 360, 0.0, 0.0, 1.0);
 336   }
 337
 338   glScalef (4, 4, 4);
 339
 340   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color0);
 341   glCallList(gp->gasket0);
 342   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color1);
 343   glCallList(gp->gasket1);
 344   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color2);
 345   glCallList(gp->gasket2);
 346   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color3);
 347   glCallList(gp->gasket3);
 348
 349   glPopMatrix();
 350
 351
 352   if (gp->tick++ >= speed)
 353     {
 354       gp->tick = 0;
 355       if (gp->current_depth >= max_depth)
 356         gp->current_depth = -max_depth;
 357       gp->current_depth++;
 358
 359       /* We make four different lists so that each face of the tetrahedrons
 360          can have a different color (all triangles facing in the same
 361          direction have the same color, which is different from all
 362          triangles facing in other directions.)
 363        */
 364       glDeleteLists (gp->gasket0, 1);
 365       glDeleteLists (gp->gasket1, 1);
 366       glDeleteLists (gp->gasket2, 1);
 367       glDeleteLists (gp->gasket3, 1);
 368
 369       mi->polygon_count = 0;
 370       glNewList (gp->gasket0, GL_COMPILE); compile_gasket (mi, 0); glEndList();
 371       glNewList (gp->gasket1, GL_COMPILE); compile_gasket (mi, 1); glEndList();
 372       glNewList (gp->gasket2, GL_COMPILE); compile_gasket (mi, 2); glEndList();
 373       glNewList (gp->gasket3, GL_COMPILE); compile_gasket (mi, 3); glEndList();
 374
 375       mi->recursion_depth = (gp->current_depth > 0
 376                              ? gp->current_depth
 377                              : -gp->current_depth);
 378     }
 379 }
 380
 381
 382 /* new window size or exposure */
 383 ENTRYPOINT void
 384 reshape_gasket(ModeInfo *mi, int width, int height)
 385 {
 386   GLfloat h = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 387
 388   glViewport(0, 0, (GLint) width, (GLint) height);
 389   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 390   glLoadIdentity();
 391   gluPerspective (30.0, 1/h, 1.0, 100.0);
 392
 393   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 394   glLoadIdentity();
 395   gluLookAt( 0.0, 0.0, 30.0,
 396              0.0, 0.0, 0.0,
 397              0.0, 1.0, 0.0);
 398
 399   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 400 }
 401
 402 static void
 403 pinit(ModeInfo *mi)
 404 {
 405   gasketstruct *gp = &gasket[MI_SCREEN(mi)];
 406
 407   /* draw the gasket */
 408   gp->gasket0 = glGenLists(1);
 409   gp->gasket1 = glGenLists(1);
 410   gp->gasket2 = glGenLists(1);
 411   gp->gasket3 = glGenLists(1);
 412   gp->current_depth = 1;       /* start out at level 1, not 0 */
 413 }
 414
 415
 416 ENTRYPOINT Bool
 417 gasket_handle_event (ModeInfo *mi, XEvent *event)
 418 {
 419   gasketstruct *gp = &gasket[MI_SCREEN(mi)];
 420
 421   if (gltrackball_event_handler (event, gp->trackball,
 422                                  MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi),
 423                                  &gp->button_down_p))
 424     return True;
 425   else if (event->xany.type == KeyPress)
 426     {
 427       KeySym keysym;
 428       char c = 0;
 429       XLookupString (&event->xkey, &c, 1, &keysym, 0);
 430       if (c == '+' || c == '=' ||
 431           keysym == XK_Up || keysym == XK_Right || keysym == XK_Next)
 432         {
 433           gp->tick = speed;
 434           gp->current_depth += (gp->current_depth > 0 ? 1 : -1);
 435           gp->current_depth--;
 436           return True;
 437         }
 438       else if (c == '-' || c == '_' ||
 439                keysym == XK_Down || keysym == XK_Left || keysym == XK_Prior)
 440         {
 441           gp->tick = speed;
 442           gp->current_depth -= (gp->current_depth > 0 ? 1 : -1);
 443           gp->current_depth--;
 444           return True;
 445         }
 446       else if (screenhack_event_helper (MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), event))
 447         goto DEF;
 448     }
 449   else if (screenhack_event_helper (MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), event))
 450     {
 451     DEF:
 452       gp->tick = speed;
 453       return True;
 454     }
 455
 456   return False;
 457 }
 458
 459
 460 ENTRYPOINT void
 461 init_gasket(ModeInfo *mi)
 462 {
 463   int           screen = MI_SCREEN(mi);
 464   gasketstruct *gp;
 465
 466   if (gasket == NULL)
 467   {
 468     if ((gasket = (gasketstruct *) calloc(MI_NUM_SCREENS(mi),
 469                                               sizeof (gasketstruct))) == NULL)
 470         return;
 471   }
 472   gp = &gasket[screen];
 473
 474   gp->window = MI_WINDOW(mi);
 475
 476   {
 477     double spin_speed   = 1.0;
 478     double wander_speed = 0.03;
 479     gp->rot = make_rotator (do_spin ? spin_speed : 0,
 480                             do_spin ? spin_speed : 0,
 481                             do_spin ? spin_speed : 0,
 482                             1.0,
 483                             do_wander ? wander_speed : 0,
 484                             True);
 485     gp->trackball = gltrackball_init (True);
 486   }
 487
 488   gp->ncolors = 255;
 489   gp->colors = (XColor *) calloc(gp->ncolors, sizeof(XColor));
 490   make_smooth_colormap (0, 0, 0,
 491                         gp->colors, &gp->ncolors,
 492                         False, 0, False);
 493   gp->ccolor0 = 0;
 494   gp->ccolor1 = gp->ncolors * 0.25;
 495   gp->ccolor2 = gp->ncolors * 0.5;
 496   gp->ccolor3 = gp->ncolors * 0.75;
 497   gp->tick = 999999;
 498
 499   if ((gp->glx_context = init_GL(mi)) != NULL)
 500   {
 501     reshape_gasket(mi, MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
 502     pinit(mi);
 503   }
 504   else
 505   {
 506     MI_CLEARWINDOW(mi);
 507   }
 508 }
 509
 510 ENTRYPOINT void
 511 draw_gasket(ModeInfo * mi)
 512 {
 513   gasketstruct *gp = &gasket[MI_SCREEN(mi)];
 514   Display      *display = MI_DISPLAY(mi);
 515   Window        window = MI_WINDOW(mi);
 516
 517   if (!gp->glx_context) return;
 518
 519   glDrawBuffer(GL_BACK);
 520
 521   /*  0 =              4 polygons
 522       1 =             16 polygons
 523       2 =             64 polygons
 524       3 =            256 polygons
 525       4 =          1,024 polygons
 526       5 =          4,096 polygons
 527       6 =         16,384 polygons
 528       7 =         65,536 polygons,  30 fps (3GHz Core 2 Duo, GeForce 8800 GS)
 529       8 =        262,144 polygons,  12 fps
 530       9 =      1,048,576 polygons,   4 fps
 531      10 =      4,194,304 polygons,   1 fps
 532      11 =     16,777,216 polygons, 0.3 fps
 533      12 =     67,108,864 polygons,    OOM!
 534      13 =    268,435,456 polygons
 535      14 =  1,073,741,824 polygons, 31 bits
 536      15 =  4,294,967,296 polygons, 33 bits
 537      16 = 17,179,869,184 polygons, 35 bits
 538    */
 539   if (max_depth > 10)
 540     max_depth = 10;
 541
 542   glXMakeCurrent(display, window, *(gp->glx_context));
 543   draw(mi);
 544   if (mi->fps_p) do_fps (mi);
 545   glFinish();
 546   glXSwapBuffers(display, window);
 547 }
 548
 549 ENTRYPOINT void
 550 release_gasket(ModeInfo * mi)
 551 {
 552   if (gasket != NULL)
 553   {
 554     int         screen;
 555
 556     for (screen = 0; screen < MI_NUM_SCREENS(mi); screen++)
 557     {
 558       gasketstruct *gp = &gasket[screen];
 559
 560       if (gp->glx_context)
 561       {
 562         /* Display lists MUST be freed while their glXContext is current. */
 563         glXMakeCurrent(MI_DISPLAY(mi), gp->window, *(gp->glx_context));
 564
 565         if (glIsList(gp->gasket0)) glDeleteLists(gp->gasket0, 1);
 566         if (glIsList(gp->gasket1)) glDeleteLists(gp->gasket1, 1);
 567         if (glIsList(gp->gasket2)) glDeleteLists(gp->gasket2, 1);
 568         if (glIsList(gp->gasket3)) glDeleteLists(gp->gasket3, 1);
 569       }
 570     }
 571     (void) free((void *) gasket);
 572     gasket = NULL;
 573   }
 574   FreeAllGL(mi);
 575 }
 576
 577 XSCREENSAVER_MODULE_2 ("Sierpinski3D", sierpinski3d, gasket)
 578
 579 /*********************************************************/
 580
 581 #endif