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

   1 /* splodesic, Copyright (c) 2016 Jamie Zawinski <jwz@jwz.org>
   2  *
   3  * Permission to use, copy, modify, distribute, and sell this software and its
   4  * documentation for any purpose is hereby granted without fee, provided that
   5  * the above copyright notice appear in all copies and that both that
   6  * copyright notice and this permission notice appear in supporting
   7  * documentation.  No representations are made about the suitability of this
   8  * software for any purpose.  It is provided "as is" without express or
   9  * implied warranty.
  10  */
  11
  12 #define DEFAULTS        "*delay:        30000       \n" \
  13                         "*showFPS:      False       \n" \
  14                         "*wireframe:    False       \n" \
  15                         "*suppressRotationAnimation: True\n" \
  16
  17 # define refresh_splodesic 0
  18 # define release_splodesic 0
  19 #undef countof
  20 #define countof(x) (sizeof((x))/sizeof((*x)))
  21
  22 #include "xlockmore.h"
  23 #include "colors.h"
  24 #include "normals.h"
  25 #include "rotator.h"
  26 #include "gltrackball.h"
  27 #include <ctype.h>
  28
  29 #ifdef USE_GL /* whole file */
  30
  31
  32 #define DEF_SPIN        "True"
  33 #define DEF_WANDER      "True"
  34 #define DEF_SPEED       "1.0"
  35 #define DEF_DEPTH       "4"
  36
  37 #define BELLRAND(n) ((frand((n)) + frand((n)) + frand((n))) / 3)
  38
  39 typedef struct { double a, o; } LL;     /* latitude + longitude */
  40
  41 typedef struct triangle triangle;
  42 struct triangle {
  43   XYZ p[3];
  44   triangle *next;
  45   triangle *neighbors[3];
  46   GLfloat altitude;
  47   GLfloat velocity;
  48   GLfloat thrust;
  49   int thrust_duration;
  50   int refcount;
  51 };
  52
  53 typedef struct {
  54   GLXContext *glx_context;
  55   rotator *rot;
  56   trackball_state *trackball;
  57   Bool button_down_p;
  58
  59   int count;
  60   triangle *triangles;
  61
  62   int ncolors;
  63   XColor *colors;
  64   int ccolor;
  65
  66 } splodesic_configuration;
  67
  68 static splodesic_configuration *bps = NULL;
  69
  70 static Bool do_spin;
  71 static GLfloat speed;
  72 static int depth_arg;
  73 static Bool do_wander;
  74
  75 static XrmOptionDescRec opts[] = {
  76   { "-spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "True" },
  77   { "+spin",   ".spin",   XrmoptionNoArg, "False" },
  78   { "-speed",  ".speed",  XrmoptionSepArg, 0 },
  79   { "-depth",  ".freq",   XrmoptionSepArg, 0 },
  80   { "-wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "True" },
  81   { "+wander", ".wander", XrmoptionNoArg, "False" }
  82 };
  83
  84 static argtype vars[] = {
  85   {&do_spin,   "spin",   "Spin",   DEF_SPIN,   t_Bool},
  86   {&do_wander, "wander", "Wander", DEF_WANDER, t_Bool},
  87   {&speed,     "speed",  "Speed",  DEF_SPEED,  t_Float},
  88   {&depth_arg, "freq",   "Depth",  DEF_DEPTH,  t_Int},
  89 };
  90
  91 ENTRYPOINT ModeSpecOpt splodesic_opts = {countof(opts), opts, countof(vars), vars, NULL};
  92
  93
  94 /* Creates a triangle specified by 3 polar endpoints.
  95  */
  96 static void
  97 make_triangle1 (ModeInfo *mi, LL v1, LL v2, LL v3)
  98 {
  99   splodesic_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 100   triangle *t = (triangle *) calloc (1, sizeof(*t));
 101
 102   t->p[0].x = cos (v1.a) * cos (v1.o);
 103   t->p[0].y = cos (v1.a) * sin (v1.o);
 104   t->p[0].z = sin (v1.a);
 105
 106   t->p[1].x = cos (v2.a) * cos (v2.o);
 107   t->p[1].y = cos (v2.a) * sin (v2.o);
 108   t->p[1].z = sin (v2.a);
 109
 110   t->p[2].x = cos (v3.a) * cos (v3.o);
 111   t->p[2].y = cos (v3.a) * sin (v3.o);
 112   t->p[2].z = sin (v3.a);
 113
 114   t->next = bp->triangles;
 115   bp->triangles = t;
 116   bp->count++;
 117 }
 118
 119
 120 /* Computes the midpoint of a line between two polar coords.
 121  */
 122 static void
 123 midpoint2 (LL v1, LL v2, LL *vm_ret,
 124            XYZ *p1_ret, XYZ *p2_ret, XYZ *pm_ret)
 125 {
 126   XYZ p1, p2, pm;
 127   LL vm;
 128   GLfloat hyp;
 129
 130   p1.x = cos (v1.a) * cos (v1.o);
 131   p1.y = cos (v1.a) * sin (v1.o);
 132   p1.z = sin (v1.a);
 133
 134   p2.x = cos (v2.a) * cos (v2.o);
 135   p2.y = cos (v2.a) * sin (v2.o);
 136   p2.z = sin (v2.a);
 137
 138   pm.x = (p1.x + p2.x) / 2;
 139   pm.y = (p1.y + p2.y) / 2;
 140   pm.z = (p1.z + p2.z) / 2;
 141
 142   vm.o = atan2 (pm.y, pm.x);
 143   hyp = sqrt (pm.x * pm.x + pm.y * pm.y);
 144   vm.a = atan2 (pm.z, hyp);
 145
 146   *p1_ret = p1;
 147   *p2_ret = p2;
 148   *pm_ret = pm;
 149   *vm_ret = vm;
 150 }
 151
 152
 153 /* Creates triangular geodesic facets to the given depth.
 154  */
 155 static void
 156 make_triangle (ModeInfo *mi, LL v1, LL v2, LL v3, int depth)
 157 {
 158   if (depth <= 0)
 159     make_triangle1 (mi, v1, v2, v3);
 160   else
 161     {
 162       LL v12, v23, v13;
 163       XYZ p1, p2, p3, p12, p23, p13;
 164
 165       midpoint2 (v1, v2, &v12, &p1, &p2, &p12);
 166       midpoint2 (v2, v3, &v23, &p2, &p3, &p23);
 167       midpoint2 (v1, v3, &v13, &p1, &p3, &p13);
 168       depth--;
 169
 170       make_triangle (mi, v1,  v12, v13, depth);
 171       make_triangle (mi, v12, v2,  v23, depth);
 172       make_triangle (mi, v13, v23, v3,  depth);
 173       make_triangle (mi, v12, v23, v13, depth);
 174     }
 175 }
 176
 177
 178 /* Creates triangles of a geodesic to the given depth (frequency).
 179  */
 180 static void
 181 make_geodesic (ModeInfo *mi)
 182 {
 183   int depth = depth_arg;
 184   GLfloat th0 = atan (0.5);  /* lat division: 26.57 deg */
 185   GLfloat s = M_PI / 5;      /* lon division: 72 deg    */
 186   int i;
 187
 188   for (i = 0; i < 10; i++)
 189     {
 190       GLfloat th1 = s * i;
 191       GLfloat th2 = s * (i+1);
 192       GLfloat th3 = s * (i+2);
 193       LL v1, v2, v3, vc;
 194       v1.a = th0;    v1.o = th1;
 195       v2.a = th0;    v2.o = th3;
 196       v3.a = -th0;   v3.o = th2;
 197       vc.a = M_PI/2; vc.o = th2;
 198
 199       if (i & 1)                        /* north */
 200         {
 201           make_triangle (mi, v1, v2, vc, depth);
 202           make_triangle (mi, v2, v1, v3, depth);
 203         }
 204       else                              /* south */
 205         {
 206           v1.a = -v1.a;
 207           v2.a = -v2.a;
 208           v3.a = -v3.a;
 209           vc.a = -vc.a;
 210           make_triangle (mi, v2, v1, vc, depth);
 211           make_triangle (mi, v1, v2, v3, depth);
 212         }
 213     }
 214 }
 215
 216
 217 /* Add t1 to the neighbor list of t0. */
 218 static void
 219 link_neighbor (int i, int j, triangle *t0, triangle *t1)
 220 {
 221   int k;
 222   if (t0 == t1)
 223     return;
 224   for (k = 0; k < countof(t0->neighbors); k++)
 225     {
 226       if (t0->neighbors[k] == t1 ||
 227           t0->neighbors[k] == 0)
 228         {
 229           t0->neighbors[k] = t1;
 230           return;
 231         }
 232     }
 233   fprintf (stderr, "%d %d: too many neighbors\n", i, j);
 234   abort();
 235 }
 236
 237
 238 static int
 239 feq (GLfloat a, GLfloat b)      /* Oh for fuck's sake */
 240 {
 241   const GLfloat e = 0.00001;
 242   GLfloat d = a - b;
 243   return (d > -e && d < e);
 244 }
 245
 246
 247 /* Link each triangle to its three neighbors.
 248  */
 249 static void
 250 link_neighbors (ModeInfo *mi)
 251 {
 252   splodesic_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 253   triangle *t0 = bp->triangles;
 254   int i;
 255
 256   /* Triangles are neighbors if they share an edge (exactly 2 points).
 257      (There must be a faster than N! way to do this...)
 258    */
 259   for (i = 0, t0 = bp->triangles; t0; t0 = t0->next, i++)
 260     {
 261       triangle *t1;
 262       int j;
 263
 264       for (j = i+1, t1 = t0->next; t1; t1 = t1->next, j++)
 265         {
 266           int count = 0;
 267           int ii, jj;
 268           for (ii = 0; ii < 3; ii++)
 269             for (jj = 0; jj < 3; jj++)
 270               if (feq (t0->p[ii].x, t1->p[jj].x) &&
 271                   feq (t0->p[ii].y, t1->p[jj].y) &&
 272                   feq (t0->p[ii].z, t1->p[jj].z))
 273                 count++;
 274           if (count >= 3)
 275             {
 276               fprintf (stderr, "%d %d: too many matches: %d\n", i, j, count);
 277               abort();
 278             }
 279           if (count == 2)
 280             {
 281               link_neighbor (i, j, t0, t1);
 282               link_neighbor (j, i, t1, t0);
 283             }
 284         }
 285
 286       if (! (t0->neighbors[0] && t0->neighbors[1] && t0->neighbors[2]))
 287         {
 288           fprintf (stderr, "%d: missing neighbors\n", i);
 289           abort();
 290         }
 291
 292       t0->altitude = 60;  /* Fall in from space */
 293     }
 294 }
 295
 296
 297 /* Add thrust to the triangle, and propagate some of that to its neighbors.
 298  */
 299 static void
 300 add_thrust (triangle *t, GLfloat thrust)
 301 {
 302   GLfloat dampen = 0;
 303   if (t->refcount)
 304     return;
 305   t->refcount++;
 306   t->velocity += thrust;
 307
 308   /* Eyeballed this to look roughly the same at various depths. Eh. */
 309   switch (depth_arg) {
 310   case 0: dampen = 0.5;    break;
 311   case 1: dampen = 0.7;    break;
 312   case 2: dampen = 0.9;    break;
 313   case 3: dampen = 0.98;   break;
 314   case 4: dampen = 0.985;  break;
 315   default: dampen = 0.993; break;
 316   }
 317
 318   thrust *= dampen;
 319   if (thrust > 0.1)
 320     {
 321       add_thrust (t->neighbors[0], thrust);
 322       add_thrust (t->neighbors[1], thrust);
 323       add_thrust (t->neighbors[2], thrust);
 324     }
 325 }
 326
 327
 328 static void
 329 tick_triangles (ModeInfo *mi)
 330 {
 331   splodesic_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 332   GLfloat gravity = 0.1;
 333   triangle *t;
 334   int i;
 335
 336   /* Compute new velocities. */
 337   for (i = 0, t = bp->triangles; t; t = t->next, i++)
 338     {
 339       if (t->thrust > 0)
 340         {
 341           add_thrust (t, t->thrust);
 342           t->thrust_duration--;
 343           if (t->thrust_duration <= 0)
 344             {
 345               t->thrust_duration = 0;
 346               t->thrust = 0;
 347             }
 348         }
 349     }
 350
 351   /* Apply new velocities. */
 352   for (i = 0, t = bp->triangles; t; t = t->next, i++)
 353     {
 354       t->altitude += t->velocity;
 355       t->velocity -= gravity;
 356       if (t->altitude < 0)
 357         {
 358           t->velocity = 0;
 359           t->altitude = 0;
 360         }
 361       t->refcount = 0;  /* Clear for next time */
 362     }
 363
 364   /* Add eruptions. */
 365   if (frand(1 / speed) < 0.2)
 366     {
 367       int n = random() % bp->count;
 368       for (i = 0, t = bp->triangles; t; t = t->next, i++)
 369         if (i == n)
 370           break;
 371       t->thrust += gravity * 1.5;
 372       t->thrust_duration = 1 + BELLRAND(16);
 373     }
 374
 375   bp->ccolor++;
 376   if (bp->ccolor >= bp->ncolors)
 377     bp->ccolor = 0;
 378 }
 379
 380
 381 static void
 382 draw_triangles (ModeInfo *mi)
 383 {
 384   splodesic_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 385   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 386   triangle *t;
 387   GLfloat c[4];
 388   int c0 = bp->ccolor;
 389   int c1 = (c0 + bp->ncolors / 2) % bp->ncolors;
 390
 391   c[0] = bp->colors[c0].red    / 65536.0;
 392   c[1] = bp->colors[c0].green  / 65536.0;
 393   c[2] = bp->colors[c0].blue   / 65536.0;
 394   c[3] = 1;
 395
 396   if (wire)
 397     glColor4fv (c);
 398   else
 399     {
 400       glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, c);
 401
 402       c[0] = bp->colors[c1].red    / 65536.0;
 403       c[1] = bp->colors[c1].green  / 65536.0;
 404       c[2] = bp->colors[c1].blue   / 65536.0;
 405       c[3] = 1;
 406       glMaterialfv (GL_BACK, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, c);
 407     }
 408
 409   glFrontFace (GL_CCW);
 410   for (t = bp->triangles; t; t = t->next)
 411     {
 412       GLfloat a = t->altitude * 0.25;
 413       XYZ c;
 414       glPushMatrix();
 415
 416       c.x = t->p[0].x + t->p[1].x + t->p[2].x;
 417       c.y = t->p[0].y + t->p[1].y + t->p[2].y;
 418       c.z = t->p[0].z + t->p[1].z + t->p[2].z;
 419       if (a > 0)
 420         glTranslatef (a * c.x / 3, a * c.y / 3, a * c.z / 3);
 421       glBegin (wire ? GL_LINE_LOOP : GL_TRIANGLES);
 422       glNormal3f (c.x, c.y, c.z);
 423       glVertex3f (t->p[0].x, t->p[0].y, t->p[0].z);
 424       glVertex3f (t->p[1].x, t->p[1].y, t->p[1].z);
 425       glVertex3f (t->p[2].x, t->p[2].y, t->p[2].z);
 426       glEnd();
 427       mi->polygon_count++;
 428       glPopMatrix();
 429     }
 430 }
 431
 432
 433 /* Window management, etc
 434  */
 435 ENTRYPOINT void
 436 reshape_splodesic (ModeInfo *mi, int width, int height)
 437 {
 438   GLfloat h = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 439
 440   glViewport (0, 0, (GLint) width, (GLint) height);
 441
 442   glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 443   glLoadIdentity();
 444   gluPerspective (30.0, 1/h, 1.0, 100.0);
 445
 446   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 447   glLoadIdentity();
 448   gluLookAt( 0.0, 0.0, 30.0,
 449              0.0, 0.0, 0.0,
 450              0.0, 1.0, 0.0);
 451
 452 # ifdef HAVE_MOBILE     /* Keep it the same relative size when rotated. */
 453   {
 454     int o = (int) current_device_rotation();
 455     if (o != 0 && o != 180 && o != -180)
 456       glScalef (1/h, 1/h, 1/h);
 457   }
 458 # endif
 459
 460   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 461 }
 462
 463
 464 ENTRYPOINT Bool
 465 splodesic_handle_event (ModeInfo *mi, XEvent *event)
 466 {
 467   splodesic_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 468
 469   if (gltrackball_event_handler (event, bp->trackball,
 470                                  MI_WIDTH (mi), MI_HEIGHT (mi),
 471                                  &bp->button_down_p))
 472     return True;
 473   else if (event->xany.type == KeyPress)
 474     {
 475       KeySym keysym;
 476       char c = 0;
 477       XLookupString (&event->xkey, &c, 1, &keysym, 0);
 478       if (c == ' ' || c == '\t')
 479         {
 480           bp->ncolors = 1024;
 481           make_smooth_colormap (0, 0, 0,
 482                                 bp->colors, &bp->ncolors,
 483                                 False, 0, False);
 484           return True;
 485         }
 486     }
 487
 488   return False;
 489 }
 490
 491
 492 static void free_splodesic (ModeInfo *mi);
 493
 494 ENTRYPOINT void
 495 init_splodesic (ModeInfo *mi)
 496 {
 497   splodesic_configuration *bp;
 498   int wire = MI_IS_WIREFRAME(mi);
 499
 500   MI_INIT (mi, bps, free_splodesic);
 501
 502   bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 503
 504   bp->glx_context = init_GL(mi);
 505
 506   reshape_splodesic (mi, MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
 507
 508   if (!wire)
 509     {
 510       GLfloat pos[4] = {4.0, 1.4, 1.1, 0.0};
 511       GLfloat amb[4] = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
 512       GLfloat dif[4] = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
 513       GLfloat spc[4] = {1.0, 0.2, 0.2, 1.0};
 514       GLfloat cspec[4] = {1, 1, 1, 1};
 515       static const GLfloat shiny = 10;
 516       int lightmodel = 1;
 517
 518       glEnable(GL_LIGHTING);
 519       glEnable(GL_LIGHT0);
 520       glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 521       glEnable(GL_CULL_FACE);
 522
 523       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos);
 524       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT,  amb);
 525       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE,  dif);
 526       glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, spc);
 527       glLightModeliv (GL_LIGHT_MODEL_TWO_SIDE, &lightmodel);
 528       glMaterialfv (GL_FRONT_AND_BACK, GL_SPECULAR, cspec);
 529       glMateriali (GL_FRONT_AND_BACK, GL_SHININESS, shiny);
 530     }
 531
 532   {
 533     double spin_speed   = 0.5;
 534     double wander_speed = 0.005;
 535     double spin_accel   = 1.0;
 536
 537     bp->rot = make_rotator (do_spin ? spin_speed : 0,
 538                             do_spin ? spin_speed : 0,
 539                             do_spin ? spin_speed : 0,
 540                             spin_accel,
 541                             do_wander ? wander_speed : 0,
 542                             True);
 543     bp->trackball = gltrackball_init (True);
 544   }
 545
 546   bp->ncolors = 1024;
 547   bp->colors = (XColor *) calloc(bp->ncolors, sizeof(XColor));
 548   make_smooth_colormap (0, 0, 0,
 549                         bp->colors, &bp->ncolors,
 550                         False, 0, False);
 551
 552 # ifdef HAVE_MOBILE
 553   depth_arg--;
 554 # endif
 555
 556   if (depth_arg < 0)  depth_arg = 0;
 557   if (depth_arg > 10) depth_arg = 10;
 558
 559   make_geodesic (mi);
 560   link_neighbors (mi);
 561 }
 562
 563
 564 ENTRYPOINT void
 565 draw_splodesic (ModeInfo *mi)
 566 {
 567   splodesic_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 568   Display *dpy = MI_DISPLAY(mi);
 569   Window window = MI_WINDOW(mi);
 570
 571   if (!bp->glx_context)
 572     return;
 573
 574   glXMakeCurrent(MI_DISPLAY(mi), MI_WINDOW(mi), *(bp->glx_context));
 575
 576   glShadeModel(GL_SMOOTH);
 577
 578   glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 579   glEnable(GL_NORMALIZE);
 580   glDisable(GL_CULL_FACE);
 581
 582   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 583
 584   glPushMatrix ();
 585
 586   {
 587     double x, y, z;
 588     get_position (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 589     glTranslatef((x - 0.5) * 6,
 590                  (y - 0.5) * 6,
 591                  (z - 0.5) * 8);
 592
 593     gltrackball_rotate (bp->trackball);
 594
 595     get_rotation (bp->rot, &x, &y, &z, !bp->button_down_p);
 596     glRotatef (x * 360, 1.0, 0.0, 0.0);
 597     glRotatef (y * 360, 0.0, 1.0, 0.0);
 598     glRotatef (z * 360, 0.0, 0.0, 1.0);
 599   }
 600
 601   mi->polygon_count = 0;
 602
 603 # ifdef HAVE_MOBILE
 604   glScalef (3, 3, 3);
 605 #else
 606   glScalef (4, 4, 4);
 607 # endif
 608
 609   if (! bp->button_down_p)
 610     tick_triangles (mi);
 611   draw_triangles (mi);
 612
 613   glPopMatrix ();
 614
 615   if (mi->fps_p) do_fps (mi);
 616   glFinish();
 617
 618   glXSwapBuffers(dpy, window);
 619 }
 620
 621
 622 static void
 623 free_splodesic (ModeInfo *mi)
 624 {
 625   splodesic_configuration *bp = &bps[MI_SCREEN(mi)];
 626   while (bp->triangles)
 627     {
 628       triangle *t = bp->triangles->next;
 629       free (bp->triangles);
 630       bp->triangles = t;
 631     }
 632 }
 633
 634 XSCREENSAVER_MODULE ("Splodesic", splodesic)
 635
 636 #endif /* USE_GL */