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     /* Do it twice because we don't track the device's orientation. */
 331     glRotatef( current_device_rotation(), 0, 0, 1);
 332     gltrackball_rotate (gp->trackball);
 333     glRotatef(-current_device_rotation(), 0, 0, 1);
 334
 335     get_rotation (gp->rot, &x, &y, &z, !gp->button_down_p);
 336     glRotatef (x * 360, 1.0, 0.0, 0.0);
 337     glRotatef (y * 360, 0.0, 1.0, 0.0);
 338     glRotatef (z * 360, 0.0, 0.0, 1.0);
 339   }
 340
 341   glScalef (4, 4, 4);
 342
 343   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color0);
 344   glCallList(gp->gasket0);
 345   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color1);
 346   glCallList(gp->gasket1);
 347   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color2);
 348   glCallList(gp->gasket2);
 349   glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color3);
 350   glCallList(gp->gasket3);
 351
 352   glPopMatrix();
 353
 354
 355   if (gp->tick++ >= speed)
 356     {
 357       gp->tick = 0;
 358       if (gp->current_depth >= max_depth)
 359         gp->current_depth = -max_depth;
 360       gp->current_depth++;
 361
 362       /* We make four different lists so that each face of the tetrahedrons
 363          can have a different color (all triangles facing in the same
 364          direction have the same color, which is different from all
 365          triangles facing in other directions.)
 366        */
 367       glDeleteLists (gp->gasket0, 1);
 368       glDeleteLists (gp->gasket1, 1);
 369       glDeleteLists (gp->gasket2, 1);
 370       glDeleteLists (gp->gasket3, 1);
 371
 372       mi->polygon_count = 0;
 373       glNewList (gp->gasket0, GL_COMPILE); compile_gasket (mi, 0); glEndList();
 374       glNewList (gp->gasket1, GL_COMPILE); compile_gasket (mi, 1); glEndList();
 375       glNewList (gp->gasket2, GL_COMPILE); compile_gasket (mi, 2); glEndList();
 376       glNewList (gp->gasket3, GL_COMPILE); compile_gasket (mi, 3); glEndList();
 377
 378       mi->recursion_depth = (gp->current_depth > 0
 379                              ? gp->current_depth
 380                              : -gp->current_depth);
 381     }
 382 }
 383
 384
 385 /* new window size or exposure */
 386 ENTRYPOINT void
 387 reshape_gasket(ModeInfo *mi, int width, int height)
 388 {
 389   GLfloat h = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 390
 391   glViewport(0, 0, (GLint) width, (GLint) height);
 392   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 393   glLoadIdentity();
 394   gluPerspective (30.0, 1/h, 1.0, 100.0);
 395
 396   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 397   glLoadIdentity();
 398   gluLookAt( 0.0, 0.0, 30.0,
 399              0.0, 0.0, 0.0,
 400              0.0, 1.0, 0.0);
 401
 402   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 403 }
 404
 405 static void
 406 pinit(ModeInfo *mi)
 407 {
 408   gasketstruct *gp = &gasket[MI_SCREEN(mi)];
 409
 410   /* draw the gasket */
 411   gp->gasket0 = glGenLists(1);
 412   gp->gasket1 = glGenLists(1);
 413   gp->gasket2 = glGenLists(1);
 414   gp->gasket3 = glGenLists(1);
 415   gp->current_depth = 1;       /* start out at level 1, not 0 */
 416 }
 417
 418
 419 ENTRYPOINT Bool
 420 gasket_handle_event (ModeInfo *mi, XEvent *event)
 421 {
 422   gasketstruct *gp = &gasket[MI_SCREEN(mi)];
 423
 424   if (event->xany.type == ButtonPress &&
 425       event->xbutton.button == Button1)
 426     {
 427       gp->button_down_p = True;
 428       gltrackball_start (gp->trackball,
 429                          event->xbutton.x, event->xbutton.y,
 430                          MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi));
 431       return True;
 432     }
 433   else if (event->xany.type == ButtonRelease &&
 434            event->xbutton.button == Button1)
 435     {
 436       gp->button_down_p = False;
 437       return True;
 438     }
 439   else if (event->xany.type == ButtonPress &&
 440            (event->xbutton.button == Button4 ||
 441             event->xbutton.button == Button5 ||
 442             event->xbutton.button == Button6 ||
 443             event->xbutton.button == Button7))
 444     {
 445       gltrackball_mousewheel (gp->trackball, event->xbutton.button, 10,
 446                               !!event->xbutton.state);
 447       return True;
 448     }
 449   else if (event->xany.type == MotionNotify &&
 450            gp->button_down_p)
 451     {
 452       gltrackball_track (gp->trackball,
 453                          event->xmotion.x, event->xmotion.y,
 454                          MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi));
 455       return True;
 456     }
 457
 458   return False;
 459 }
 460
 461
 462 ENTRYPOINT void
 463 init_gasket(ModeInfo *mi)
 464 {
 465   int           screen = MI_SCREEN(mi);
 466   gasketstruct *gp;
 467
 468   if (gasket == NULL)
 469   {
 470     if ((gasket = (gasketstruct *) calloc(MI_NUM_SCREENS(mi),
 471                                               sizeof (gasketstruct))) == NULL)
 472         return;
 473   }
 474   gp = &gasket[screen];
 475
 476   gp->window = MI_WINDOW(mi);
 477
 478   {
 479     double spin_speed   = 1.0;
 480     double wander_speed = 0.03;
 481     gp->rot = make_rotator (do_spin ? spin_speed : 0,
 482                             do_spin ? spin_speed : 0,
 483                             do_spin ? spin_speed : 0,
 484                             1.0,
 485                             do_wander ? wander_speed : 0,
 486                             True);
 487     gp->trackball = gltrackball_init ();
 488   }
 489
 490   gp->ncolors = 255;
 491   gp->colors = (XColor *) calloc(gp->ncolors, sizeof(XColor));
 492   make_smooth_colormap (0, 0, 0,
 493                         gp->colors, &gp->ncolors,
 494                         False, 0, False);
 495   gp->ccolor0 = 0;
 496   gp->ccolor1 = gp->ncolors * 0.25;
 497   gp->ccolor2 = gp->ncolors * 0.5;
 498   gp->ccolor3 = gp->ncolors * 0.75;
 499   gp->tick = 999999;
 500
 501   if ((gp->glx_context = init_GL(mi)) != NULL)
 502   {
 503     reshape_gasket(mi, MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
 504     pinit(mi);
 505   }
 506   else
 507   {
 508     MI_CLEARWINDOW(mi);
 509   }
 510 }
 511
 512 ENTRYPOINT void
 513 draw_gasket(ModeInfo * mi)
 514 {
 515   gasketstruct *gp = &gasket[MI_SCREEN(mi)];
 516   Display      *display = MI_DISPLAY(mi);
 517   Window        window = MI_WINDOW(mi);
 518
 519   if (!gp->glx_context) return;
 520
 521   glDrawBuffer(GL_BACK);
 522
 523   /*  0 =              4 polygons
 524       1 =             16 polygons
 525       2 =             64 polygons
 526       3 =            256 polygons
 527       4 =          1,024 polygons
 528       5 =          4,096 polygons
 529       6 =         16,384 polygons
 530       7 =         65,536 polygons,  30 fps (3GHz Core 2 Duo, GeForce 8800 GS)
 531       8 =        262,144 polygons,  12 fps
 532       9 =      1,048,576 polygons,   4 fps
 533      10 =      4,194,304 polygons,   1 fps
 534      11 =     16,777,216 polygons, 0.3 fps
 535      12 =     67,108,864 polygons,    OOM!
 536      13 =    268,435,456 polygons
 537      14 =  1,073,741,824 polygons, 31 bits
 538      15 =  4,294,967,296 polygons, 33 bits
 539      16 = 17,179,869,184 polygons, 35 bits
 540    */
 541   if (max_depth > 10)
 542     max_depth = 10;
 543
 544   glXMakeCurrent(display, window, *(gp->glx_context));
 545   draw(mi);
 546   if (mi->fps_p) do_fps (mi);
 547   glFinish();
 548   glXSwapBuffers(display, window);
 549 }
 550
 551 ENTRYPOINT void
 552 release_gasket(ModeInfo * mi)
 553 {
 554   if (gasket != NULL)
 555   {
 556     int         screen;
 557
 558     for (screen = 0; screen < MI_NUM_SCREENS(mi); screen++)
 559     {
 560       gasketstruct *gp = &gasket[screen];
 561
 562       if (gp->glx_context)
 563       {
 564         /* Display lists MUST be freed while their glXContext is current. */
 565         glXMakeCurrent(MI_DISPLAY(mi), gp->window, *(gp->glx_context));
 566
 567         if (glIsList(gp->gasket0)) glDeleteLists(gp->gasket0, 1);
 568         if (glIsList(gp->gasket1)) glDeleteLists(gp->gasket1, 1);
 569         if (glIsList(gp->gasket2)) glDeleteLists(gp->gasket2, 1);
 570         if (glIsList(gp->gasket3)) glDeleteLists(gp->gasket3, 1);
 571       }
 572     }
 573     (void) free((void *) gasket);
 574     gasket = NULL;
 575   }
 576   FreeAllGL(mi);
 577 }
 578
 579 XSCREENSAVER_MODULE_2 ("Sierpinski3D", sierpinski3d, gasket)
 580
 581 /*********************************************************/
 582
 583 #endif