git.hungrycats.org Git - xscreensaver/blob - hacks/goop.c

   1 /* xscreensaver, Copyright (c) 1997 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 #include <math.h>
  13 #include "screenhack.h"
  14 #include "spline.h"
  15 #include "alpha.h"
  16
  17
  18 /* This is pretty compute-intensive, probably due to the large number of
  19    polygon fills.  I tried introducing a scaling factor to make the spline
  20    code emit fewer line segments, but that made the edges very rough.
  21    However, tuning *maxVelocity, *elasticity and *delay can result in much
  22    smoother looking animation.  I tuned these for a 1280x1024 Indy display,
  23    but I don't know whether these values will be reasonable for a slower
  24    machine...
  25
  26    The more planes the better -- SGIs have a 12-bit pseudocolor display
  27    (4096 colormap cells) which is mostly useless, except for this program,
  28    where it means you can have 11 or 12 mutually-transparent objects instead
  29    of only 7 or 8.  But, if you are using the 12-bit visual, you should crank
  30    down the velocity and elasticity, or server slowness will cause the
  31    animation to look jerky (yes, it's sad but true, SGI's X server is
  32    perceptibly slower when using plane masks on a 12-bit visual than on an
  33    8-bit visual.)  Using -max-velocity 0.5 -elasticity 0.9 seems to work ok
  34    on my Indy R5k with visual 0x27 and the bottom-of-the-line 24-bit graphics
  35    board.
  36
  37    It might look better if each blob had an outline, which was a *slightly*
  38    darker color than the center, to give them a bit more definition -- but
  39    that would mean using two planes per blob.  (Or maybe allocating the
  40    outline colors outside of the plane-space?  Then the outlines wouldn't be
  41    transparent, but maybe that wouldn't be so noticeable?)
  42
  43    Oh, for an alpha channel... maybe I should rewrite this in GL.  Then the
  44    blobs could have thickness, and curved edges with specular reflections...
  45  */
  46
  47
  48 #define SCALE       10000  /* fixed-point math, for sub-pixel motion */
  49 #define DEF_COUNT   12     /* When planes and count are 0, how many blobs. */
  50
  51
  52 #define RAND(n) ((long) ((random() & 0x7fffffff) % ((long) (n))))
  53 #define RANDSIGN() ((random() & 1) ? 1 : -1)
  54
  55 struct blob {
  56   long x, y;            /* position of midpoint */
  57   long dx, dy;          /* velocity and direction */
  58   double torque;        /* rotational speed */
  59   double th;            /* angle of rotation */
  60   long elasticity;      /* how fast they deform */
  61   long max_velocity;    /* speed limit */
  62   long min_r, max_r;    /* radius range */
  63   int npoints;          /* control points */
  64   long *r;              /* radii */
  65   spline *spline;
  66 };
  67
  68 struct layer {
  69   int nblobs;
  70   struct blob **blobs;
  71   Pixmap pixmap;
  72   unsigned long pixel;
  73   GC gc;
  74 };
  75
  76 enum goop_mode {
  77   transparent,
  78   opaque,
  79   xor,
  80   outline
  81 };
  82
  83 struct goop {
  84   enum goop_mode mode;
  85   int width, height;
  86   int nlayers;
  87   struct layer **layers;
  88   unsigned long background;
  89   Pixmap pixmap;
  90   GC pixmap_gc;
  91   GC window_gc;
  92   Bool additive_p;
  93   Bool cmap_p;
  94 };
  95
  96
  97 static struct blob *
  98 make_blob (int maxx, int maxy, int size)
  99 {
 100   struct blob *b = (struct blob *) calloc(1, sizeof(*b));
 101   int i;
 102   int mid;
 103
 104   maxx *= SCALE;
 105   maxy *= SCALE;
 106   size *= SCALE;
 107
 108   b->max_r = size/2;
 109   b->min_r = size/10;
 110
 111   if (b->min_r < (5*SCALE)) b->min_r = (5*SCALE);
 112   mid = ((b->min_r + b->max_r) / 2);
 113
 114   b->torque       = get_float_resource ("torque", "Torque");
 115   b->elasticity   = SCALE * get_float_resource ("elasticity", "Elasticity");
 116   b->max_velocity = SCALE * get_float_resource ("maxVelocity", "MaxVelocity");
 117
 118   b->x = RAND(maxx);
 119   b->y = RAND(maxy);
 120
 121   b->dx = RAND(b->max_velocity) * RANDSIGN();
 122   b->dy = RAND(b->max_velocity) * RANDSIGN();
 123   b->th = frand(M_PI+M_PI) * RANDSIGN();
 124   b->npoints = (random() % 5) + 5;
 125
 126   b->spline = make_spline (b->npoints);
 127   b->r = (long *) malloc (sizeof(*b->r) * b->npoints);
 128   for (i = 0; i < b->npoints; i++)
 129     b->r[i] = ((random() % mid) + (mid/2)) * RANDSIGN();
 130   return b;
 131 }
 132
 133 static void
 134 throb_blob (struct blob *b)
 135 {
 136   int i;
 137   double frac = ((M_PI+M_PI) / b->npoints);
 138
 139   for (i = 0; i < b->npoints; i++)
 140     {
 141       long r = b->r[i];
 142       long ra = (r > 0 ? r : -r);
 143       double th = (b->th > 0 ? b->th : -b->th);
 144       long x, y;
 145
 146       /* place control points evenly around perimiter, shifted by theta */
 147       x = b->x + ra * cos (i * frac + th);
 148       y = b->y + ra * sin (i * frac + th);
 149
 150       b->spline->control_x[i] = x / SCALE;
 151       b->spline->control_y[i] = y / SCALE;
 152
 153       /* alter the radius by a random amount, in the direction in which
 154          it had been going (the sign of the radius indicates direction.) */
 155       ra += (RAND(b->elasticity) * (r > 0 ? 1 : -1));
 156       r = ra * (r >= 0 ? 1 : -1);
 157
 158       /* If we've reached the end (too long or too short) reverse direction. */
 159       if ((ra > b->max_r && r >= 0) ||
 160           (ra < b->min_r && r < 0))
 161         r = -r;
 162       /* And reverse direction in mid-course once every 50 times. */
 163       else if (! (random() % 50))
 164         r = -r;
 165
 166       b->r[i] = r;
 167     }
 168 }
 169
 170 static void
 171 move_blob (struct blob *b, int maxx, int maxy)
 172 {
 173   maxx *= SCALE;
 174   maxy *= SCALE;
 175
 176   b->x += b->dx;
 177   b->y += b->dy;
 178
 179   /* If we've reached the edge of the box, reverse direction. */
 180   if ((b->x > maxx && b->dx >= 0) ||
 181       (b->x < 0    && b->dx < 0))
 182     {
 183       b->dx = -b->dx;
 184     }
 185   if ((b->y > maxy && b->dy >= 0) ||
 186       (b->y < 0    && b->dy < 0))
 187     {
 188       b->dy = -b->dy;
 189     }
 190
 191   /* Alter velocity randomly. */
 192   if (! (random() % 10))
 193     {
 194       b->dx += (RAND(b->max_velocity/2) * RANDSIGN());
 195       b->dy += (RAND(b->max_velocity/2) * RANDSIGN());
 196
 197       /* Throttle velocity */
 198       if (b->dx > b->max_velocity || b->dx < -b->max_velocity)
 199         b->dx /= 2;
 200       if (b->dy > b->max_velocity || b->dy < -b->max_velocity)
 201         b->dy /= 2;
 202     }
 203
 204   {
 205     double th = b->th;
 206     double d = (b->torque == 0 ? 0 : frand(b->torque));
 207     if (th < 0)
 208       th = -(th + d);
 209     else
 210       th += d;
 211
 212     if (th > (M_PI+M_PI))
 213       th -= (M_PI+M_PI);
 214     else if (th < 0)
 215       th += (M_PI+M_PI);
 216
 217     b->th = (b->th > 0 ? th : -th);
 218   }
 219
 220   /* Alter direction of rotation randomly. */
 221   if (! (random() % 100))
 222     b->th *= -1;
 223 }
 224
 225 static void
 226 draw_blob (Display *dpy, Drawable drawable, GC gc, struct blob *b,
 227            Bool fill_p)
 228 {
 229   compute_closed_spline (b->spline);
 230 #ifdef DEBUG
 231   {
 232     int i;
 233     for (i = 0; i < b->npoints; i++)
 234       XDrawLine (dpy, drawable, gc, b->x/SCALE, b->y/SCALE,
 235                  b->spline->control_x[i], b->spline->control_y[i]);
 236   }
 237 #else
 238   if (fill_p)
 239     XFillPolygon (dpy, drawable, gc, b->spline->points, b->spline->n_points,
 240                   Nonconvex, CoordModeOrigin);
 241   else
 242 #endif
 243     XDrawLines (dpy, drawable, gc, b->spline->points, b->spline->n_points,
 244                 CoordModeOrigin);
 245 }
 246
 247
 248 static struct layer *
 249 make_layer (Display *dpy, Window window, int width, int height, int nblobs)
 250 {
 251   int i;
 252   struct layer *layer = (struct layer *) calloc(1, sizeof(*layer));
 253   int blob_min, blob_max;
 254   XGCValues gcv;
 255   layer->nblobs = nblobs;
 256
 257   layer->blobs = (struct blob **) malloc(sizeof(*layer->blobs)*layer->nblobs);
 258
 259   blob_max = (width < height ? width : height) / 2;
 260   blob_min = (blob_max * 2) / 3;
 261   for (i = 0; i < layer->nblobs; i++)
 262     layer->blobs[i] = make_blob (width, height,
 263                                  (random() % (blob_max-blob_min)) + blob_min);
 264
 265   layer->pixmap = XCreatePixmap (dpy, window, width, height, 1);
 266   layer->gc = XCreateGC (dpy, layer->pixmap, 0, &gcv);
 267
 268   return layer;
 269 }
 270
 271 static void
 272 draw_layer_plane (Display *dpy, struct layer *layer, int width, int height)
 273 {
 274   int i;
 275   for (i = 0; i < layer->nblobs; i++)
 276     {
 277       throb_blob (layer->blobs[i]);
 278       move_blob (layer->blobs[i], width, height);
 279       draw_blob (dpy, layer->pixmap, layer->gc, layer->blobs[i], True);
 280     }
 281 }
 282
 283
 284 static void
 285 draw_layer_blobs (Display *dpy, Drawable drawable, GC gc,
 286                   struct layer *layer, int width, int height,
 287                   Bool fill_p)
 288 {
 289   int i;
 290   for (i = 0; i < layer->nblobs; i++)
 291     {
 292       draw_blob (dpy, drawable, gc, layer->blobs[i], fill_p);
 293       throb_blob (layer->blobs[i]);
 294       move_blob (layer->blobs[i], width, height);
 295     }
 296 }
 297
 298
 299 static struct goop *
 300 make_goop (Screen *screen, Visual *visual, Window window, Colormap cmap,
 301            int width, int height, long depth)
 302 {
 303   Display *dpy = DisplayOfScreen (screen);
 304   int i;
 305   struct goop *goop = (struct goop *) calloc(1, sizeof(*goop));
 306   XGCValues gcv;
 307   int nblobs = get_integer_resource ("count", "Count");
 308
 309   unsigned long *plane_masks = 0;
 310   unsigned long base_pixel = 0;
 311
 312   goop->mode = (get_boolean_resource("xor", "Xor")
 313                 ? xor
 314                 : (get_boolean_resource("transparent", "Transparent")
 315                    ? transparent
 316                    : opaque));
 317
 318   goop->width = width;
 319   goop->height = height;
 320
 321
 322   goop->nlayers = get_integer_resource ("planes", "Planes");
 323   if (goop->nlayers <= 0)
 324     goop->nlayers = (random() % (depth-2)) + 2;
 325   goop->layers = (struct layer **) malloc(sizeof(*goop->layers)*goop->nlayers);
 326
 327   goop->additive_p = get_boolean_resource ("additive", "Additive");
 328   goop->cmap_p = has_writable_cells (screen, visual);
 329
 330   if (mono_p && goop->mode == transparent)
 331     goop->mode = opaque;
 332
 333   /* Try to allocate some color planes before committing to nlayers.
 334    */
 335   if (goop->mode == transparent)
 336     {
 337       int nplanes = goop->nlayers;
 338       allocate_alpha_colors (screen, visual, cmap,
 339                              &nplanes, goop->additive_p, &plane_masks,
 340                              &base_pixel);
 341       if (nplanes > 1)
 342         goop->nlayers = nplanes;
 343       else
 344         {
 345           fprintf (stderr,
 346          "%s: couldn't allocate any color planes; turning transparency off.\n",
 347                    progname);
 348           goop->mode = opaque;
 349         }
 350     }
 351
 352   {
 353     int lblobs[32];
 354     int total = DEF_COUNT;
 355     memset (lblobs, 0, sizeof(lblobs));
 356     if (nblobs <= 0)
 357       while (total)
 358         for (i = 0; total && i < goop->nlayers; i++)
 359           lblobs[i]++, total--;
 360     for (i = 0; i < goop->nlayers; i++)
 361       goop->layers[i] = make_layer (dpy, window, width, height,
 362                                     (nblobs > 0 ? nblobs : lblobs[i]));
 363   }
 364
 365   if (goop->mode == transparent && plane_masks)
 366     {
 367       for (i = 0; i < goop->nlayers; i++)
 368         goop->layers[i]->pixel = base_pixel | plane_masks[i];
 369       goop->background = base_pixel;
 370     }
 371   if (plane_masks)
 372     free (plane_masks);
 373
 374   if (goop->mode != transparent)
 375     {
 376       XColor color;
 377       color.flags = DoRed|DoGreen|DoBlue;
 378
 379       goop->background =
 380         get_pixel_resource ("background", "Background", dpy,cmap);
 381
 382       for (i = 0; i < goop->nlayers; i++)
 383         {
 384           int H = random() % 360;                          /* range 0-360    */
 385           double S = ((double) (random()%70) + 30)/100.0;  /* range 30%-100% */
 386           double V = ((double) (random()%34) + 66)/100.0;  /* range 66%-100% */
 387           hsv_to_rgb (H, S, V, &color.red, &color.green, &color.blue);
 388           if (XAllocColor (dpy, cmap, &color))
 389             goop->layers[i]->pixel = color.pixel;
 390           else
 391             goop->layers[i]->pixel =
 392               WhitePixelOfScreen(DefaultScreenOfDisplay(dpy));
 393         }
 394     }
 395
 396   goop->pixmap = XCreatePixmap (dpy, window, width, height,
 397                                 (goop->mode == xor ? 1L : depth));
 398
 399   gcv.background = goop->background;
 400   gcv.foreground = get_pixel_resource ("foreground", "Foreground", dpy, cmap);
 401   gcv.line_width = get_integer_resource ("thickness","Thickness");
 402   goop->pixmap_gc = XCreateGC (dpy, goop->pixmap, GCLineWidth, &gcv);
 403   goop->window_gc = XCreateGC (dpy, window, GCForeground|GCBackground, &gcv);
 404
 405   return goop;
 406 }
 407
 408 static struct goop *
 409 init_goop (Display *dpy, Window window)
 410 {
 411   XWindowAttributes xgwa;
 412   XGetWindowAttributes (dpy, window, &xgwa);
 413
 414   return make_goop (xgwa.screen, xgwa.visual, window, xgwa.colormap,
 415                     xgwa.width, xgwa.height, xgwa.depth);
 416 }
 417
 418 static void
 419 run_goop (Display *dpy, Window window, struct goop *goop)
 420 {
 421   int i, j;
 422
 423   switch (goop->mode)
 424     {
 425     case transparent:
 426
 427       for (i = 0; i < goop->nlayers; i++)
 428         draw_layer_plane (dpy, goop->layers[i], goop->width, goop->height);
 429
 430       XSetForeground (dpy, goop->pixmap_gc, goop->background);
 431       XSetFunction (dpy, goop->pixmap_gc, GXcopy);
 432       XSetPlaneMask (dpy, goop->pixmap_gc, AllPlanes);
 433       XFillRectangle (dpy, goop->pixmap, goop->pixmap_gc, 0, 0,
 434                       goop->width, goop->height);
 435
 436       XSetForeground (dpy, goop->pixmap_gc, ~0L);
 437
 438       if (!goop->cmap_p && !goop->additive_p)
 439         {
 440           for (i = 0; i < goop->nlayers; i++)
 441             for (j = 0; j < goop->layers[i]->nblobs; j++)
 442               draw_blob (dpy, goop->pixmap, goop->pixmap_gc,
 443                          goop->layers[i]->blobs[j], True);
 444           XSetFunction (dpy, goop->pixmap_gc, GXclear);
 445         }
 446
 447       for (i = 0; i < goop->nlayers; i++)
 448         {
 449           XSetPlaneMask (dpy, goop->pixmap_gc, goop->layers[i]->pixel);
 450           draw_layer_blobs (dpy, goop->pixmap, goop->pixmap_gc,
 451                             goop->layers[i], goop->width, goop->height,
 452                             True);
 453         }
 454       XCopyArea (dpy, goop->pixmap, window, goop->window_gc, 0, 0,
 455                  goop->width, goop->height, 0, 0);
 456       break;
 457
 458     case xor:
 459       XSetFunction (dpy, goop->pixmap_gc, GXcopy);
 460       XSetForeground (dpy, goop->pixmap_gc, 0);
 461       XFillRectangle (dpy, goop->pixmap, goop->pixmap_gc, 0, 0,
 462                       goop->width, goop->height);
 463       XSetFunction (dpy, goop->pixmap_gc, GXxor);
 464       XSetForeground (dpy, goop->pixmap_gc, 1);
 465       for (i = 0; i < goop->nlayers; i++)
 466         draw_layer_blobs (dpy, goop->pixmap, goop->pixmap_gc,
 467                           goop->layers[i], goop->width, goop->height,
 468                           (goop->mode != outline));
 469       XCopyPlane (dpy, goop->pixmap, window, goop->window_gc, 0, 0,
 470                   goop->width, goop->height, 0, 0, 1L);
 471       break;
 472
 473     case opaque:
 474     case outline:
 475       XSetForeground (dpy, goop->pixmap_gc, goop->background);
 476       XFillRectangle (dpy, goop->pixmap, goop->pixmap_gc, 0, 0,
 477                       goop->width, goop->height);
 478       for (i = 0; i < goop->nlayers; i++)
 479         {
 480           XSetForeground (dpy, goop->pixmap_gc, goop->layers[i]->pixel);
 481           draw_layer_blobs (dpy, goop->pixmap, goop->pixmap_gc,
 482                             goop->layers[i], goop->width, goop->height,
 483                             (goop->mode != outline));
 484         }
 485       XCopyArea (dpy, goop->pixmap, window, goop->window_gc, 0, 0,
 486                  goop->width, goop->height, 0, 0);
 487       break;
 488
 489     default:
 490       abort ();
 491       break;
 492     }
 493 }
 494
 495 \f
 496 char *progclass = "Goop";
 497
 498 char *defaults [] = {
 499   ".background:         black",
 500   ".foreground:         white",
 501   "*delay:              12000",
 502   "*transparent:        true",
 503   "*additive:           true",
 504   "*xor:                false",
 505   "*count:              0",
 506   "*planes:             0",
 507   "*thickness:          5",
 508   "*torque:             0.0075",
 509   "*elasticity:         1.8",
 510   "*maxVelocity:        1.2",
 511   0
 512 };
 513
 514 XrmOptionDescRec options [] = {
 515   { "-delay",           ".delay",       XrmoptionSepArg, 0 },
 516   { "-count",           ".count",       XrmoptionSepArg, 0 },
 517   { "-planes",          ".planes",      XrmoptionSepArg, 0 },
 518   { "-transparent",     ".transparent", XrmoptionNoArg, "True" },
 519   { "-non-transparent", ".transparent", XrmoptionNoArg, "False" },
 520   { "-additive",        ".additive",    XrmoptionNoArg, "True" },
 521   { "-subtractive",     ".additive",    XrmoptionNoArg, "false" },
 522   { "-xor",             ".xor",         XrmoptionNoArg, "true" },
 523   { "-no-xor",          ".xor",         XrmoptionNoArg, "false" },
 524   { "-thickness",       ".thickness",   XrmoptionSepArg, 0 },
 525   { "-torque",          ".torque",      XrmoptionSepArg, 0 },
 526   { "-elasticity",      ".elasticity",  XrmoptionSepArg, 0 },
 527   { "-max-velocity",    ".maxVelocity", XrmoptionSepArg, 0 },
 528   { 0, 0, 0, 0 }
 529 };
 530
 531 void
 532 screenhack (Display *dpy, Window window)
 533 {
 534   struct goop *g = init_goop (dpy, window);
 535   int delay = get_integer_resource ("delay", "Integer");
 536   while (1)
 537     {
 538       run_goop (dpy, window, g);
 539       XSync (dpy, False);
 540       screenhack_handle_events (dpy);
 541       if (delay) usleep (delay);
 542     }
 543 }