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

   1 /* MetaBalls, Copyright (c) 2002-2003 W.P. van Paassen <peter@paassen.tmfweb.nl>
   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  * Module - "metaballs.c"
  12  *
  13  * [01/24/03] - W.P. van Paassen: Additional features
  14  * [12/29/02] - W.P. van Paassen: Port to X for use with XScreenSaver, the shadebob hack by Shane Smit was used as a template
  15  * [12/26/02] - W.P. van Paassen: Creation for the Demo Effects Collection (http://demo-effects.sourceforge.net)
  16  */
  17
  18 #include <math.h>
  19 #include "screenhack.h"
  20
  21 /*#define VERBOSE*/
  22
  23 /*blob structure*/
  24 typedef struct
  25 {
  26   short xpos,ypos;
  27 } BLOB;
  28
  29 struct state {
  30   Display *dpy;
  31   Window window;
  32
  33   unsigned short iWinWidth, iWinHeight;
  34   char *sColor;
  35
  36   unsigned int nBlobCount;
  37   unsigned char radius;
  38   unsigned char delta;
  39   unsigned char dradius;
  40   unsigned short sradius;
  41   unsigned char **blob;
  42   BLOB *blobs;
  43   unsigned char **blub;
  44
  45   int delay, cycles;
  46   signed short iColorCount;
  47   unsigned long *aiColorVals;
  48   XImage *pImage;
  49   GC gc;
  50   int draw_i;
  51 };
  52
  53
  54 #undef BELLRAND
  55 #define BELLRAND(n) ((frand((n)) + frand((n)) + frand((n))) / 3)
  56
  57 static void init_blob(struct state *st, BLOB *blob)
  58 {
  59   blob->xpos = st->iWinWidth/4  + BELLRAND(st->iWinWidth/2)  - st->radius;
  60   blob->ypos = st->iWinHeight/4 + BELLRAND(st->iWinHeight/2) - st->radius;
  61 }
  62
  63 static void Execute( struct state *st )
  64 {
  65         int i, j, k;
  66
  67         /* clear st->blub array */
  68         for (i = 0; i < st->iWinHeight; ++i)
  69           memset(st->blub[i], 0, st->iWinWidth * sizeof(unsigned char));
  70
  71         /* move st->blobs */
  72         for (i = 0; i < st->nBlobCount; i++)
  73         {
  74           st->blobs[i].xpos += -st->delta + (int)((st->delta + .5f) * frand(2.0));
  75           st->blobs[i].ypos += -st->delta + (int)((st->delta + .5f) * frand(2.0));
  76         }
  77
  78         /* draw st->blobs to st->blub array */
  79         for (k = 0; k < st->nBlobCount; ++k)
  80           {
  81             if (st->blobs[k].ypos > -st->dradius && st->blobs[k].xpos > -st->dradius && st->blobs[k].ypos < st->iWinHeight && st->blobs[k].xpos < st->iWinWidth)
  82               {
  83                 for (i = 0; i < st->dradius; ++i)
  84                   {
  85                     if (st->blobs[k].ypos + i >= 0 && st->blobs[k].ypos + i < st->iWinHeight)
  86                       {
  87                         for (j = 0; j < st->dradius; ++j)
  88                           {
  89                             if (st->blobs[k].xpos + j >= 0 && st->blobs[k].xpos + j < st->iWinWidth)
  90                               {
  91                                 if (st->blub[st->blobs[k].ypos + i][st->blobs[k].xpos + j] < st->iColorCount-1)
  92                                   {
  93                                     if (st->blub[st->blobs[k].ypos + i][st->blobs[k].xpos + j] + st->blob[i][j] > st->iColorCount-1)
  94                                       st->blub[st->blobs[k].ypos + i][st->blobs[k].xpos + j] = st->iColorCount-1;
  95                                     else
  96                                       st->blub[st->blobs[k].ypos + i][st->blobs[k].xpos + j] += st->blob[i][j];
  97                                   }
  98                               }
  99                           }
 100                       }
 101                   }
 102               }
 103             else
 104               init_blob(st, st->blobs + k);
 105           }
 106
 107         memset( st->pImage->data, 0, st->pImage->bytes_per_line * st->pImage->height);
 108
 109         /* draw st->blub array to screen */
 110         for (i = 0; i < st->iWinHeight; ++i)
 111           {
 112             for (j = 0; j < st->iWinWidth; ++j)
 113               {
 114                 if (st->aiColorVals[st->blub[i][j]] > 0)
 115                   XPutPixel( st->pImage, j, i, st->aiColorVals[st->blub[i][j]] );
 116               }
 117           }
 118
 119         XPutImage( st->dpy, st->window, st->gc, st->pImage,
 120                    0, 0, 0, 0, st->iWinWidth, st->iWinHeight );
 121 }
 122
 123 static unsigned long * SetPalette(struct state *st )
 124 {
 125         XWindowAttributes XWinAttribs;
 126         XColor Color, *aColors;
 127         signed short iColor;
 128         float nHalfColors;
 129
 130         XGetWindowAttributes( st->dpy, st->window, &XWinAttribs );
 131
 132         Color.red =   random() % 0xFFFF;
 133         Color.green = random() % 0xFFFF;
 134         Color.blue =  random() % 0xFFFF;
 135
 136         if( strcasecmp( st->sColor, "random" ) && !XParseColor( st->dpy, XWinAttribs.colormap, st->sColor, &Color ) )
 137                 fprintf( stderr, "%s: color %s not found in database. Choosing to random...\n", progname, st->sColor );
 138
 139 #ifdef VERBOSE
 140         printf( "%s: Base color (RGB): <%d, %d, %d>\n", progname, Color.red, Color.green, Color.blue );
 141 #endif  /*  VERBOSE */
 142
 143         st->iColorCount = get_integer_resource(st->dpy,  "ncolors", "Integer" );
 144         if( st->iColorCount <   2 )     st->iColorCount = 2;
 145         if( st->iColorCount > 255 )     st->iColorCount = 255;
 146
 147         aColors    = calloc( st->iColorCount, sizeof(XColor) );
 148         st->aiColorVals = calloc( st->iColorCount, sizeof(unsigned long) );
 149
 150         for( iColor=0; iColor < st->iColorCount; iColor++ )
 151         {
 152                 nHalfColors = st->iColorCount / 2.0F;
 153                 /* Black -> Base Color */
 154                 if( iColor < (st->iColorCount/2) )
 155                 {
 156                         aColors[ iColor ].red   = ( Color.red   / nHalfColors ) * iColor;
 157                         aColors[ iColor ].green = ( Color.green / nHalfColors ) * iColor;
 158                         aColors[ iColor ].blue  = ( Color.blue  / nHalfColors ) * iColor;
 159                 }
 160                 /* Base Color -> White */
 161                 else
 162                 {
 163                         aColors[ iColor ].red   = ( ( ( 0xFFFF - Color.red )   / nHalfColors ) * ( iColor - nHalfColors ) ) + Color.red;
 164                         aColors[ iColor ].green = ( ( ( 0xFFFF - Color.green ) / nHalfColors ) * ( iColor - nHalfColors ) ) + Color.green;
 165                         aColors[ iColor ].blue  = ( ( ( 0xFFFF - Color.blue )  / nHalfColors ) * ( iColor - nHalfColors ) ) + Color.blue;
 166                 }
 167
 168                 if( !XAllocColor( st->dpy, XWinAttribs.colormap, &aColors[ iColor ] ) )
 169                 {
 170                         /* start all over with less colors */
 171                         XFreeColors( st->dpy, XWinAttribs.colormap, st->aiColorVals, iColor, 0 );
 172                         free( aColors );
 173                         free( st->aiColorVals );
 174                         (st->iColorCount)--;
 175
 176                         if (st->iColorCount < 6)
 177                           {
 178                             fprintf (stderr, "%s: insufficient colors!\n",
 179                                      progname);
 180                             exit (1);
 181                           }
 182
 183                         aColors     = calloc( st->iColorCount, sizeof(XColor) );
 184                         st->aiColorVals = calloc( st->iColorCount, sizeof(unsigned long) );
 185                         iColor = -1;
 186                 }
 187                 else
 188                         st->aiColorVals[ iColor ] = aColors[ iColor ].pixel;
 189         }
 190
 191         free( aColors );
 192
 193         XSetWindowBackground( st->dpy, st->window, st->aiColorVals[ 0 ] );
 194
 195         return st->aiColorVals;
 196 }
 197
 198
 199 static void Initialize( struct state *st )
 200 {
 201         XGCValues gcValues;
 202         XWindowAttributes XWinAttribs;
 203         int /*iBitsPerPixel,*/ i, j;
 204         unsigned int distance_squared;
 205         float fraction;
 206
 207         /* Create the Image for drawing */
 208         XGetWindowAttributes( st->dpy, st->window, &XWinAttribs );
 209
 210         /* Find the preferred bits-per-pixel. (jwz) */
 211 #if 0
 212         {
 213                 int pfvc = 0;
 214                 XPixmapFormatValues *pfv = XListPixmapFormats( st->dpy, &pfvc );
 215                 for( i=0; i<pfvc; i++ )
 216                         if( pfv[ i ].depth == XWinAttribs.depth )
 217                         {
 218                                 iBitsPerPixel = pfv[ i ].bits_per_pixel;
 219                                 break;
 220                         }
 221                 if( pfv )
 222                         XFree (pfv);
 223         }
 224 #endif
 225
 226         /*  Create the GC. */
 227         st->gc = XCreateGC( st->dpy, st->window, 0, &gcValues );
 228
 229         st->pImage = XCreateImage( st->dpy, XWinAttribs.visual, XWinAttribs.depth, ZPixmap, 0, NULL,
 230                                                           XWinAttribs.width, XWinAttribs.height, BitmapPad( st->dpy ), 0 );
 231         (st->pImage)->data = calloc((st->pImage)->bytes_per_line, (st->pImage)->height);
 232
 233         st->iWinWidth = XWinAttribs.width;
 234         st->iWinHeight = XWinAttribs.height;
 235
 236         /*  Get the base color. */
 237         st->sColor = get_string_resource(st->dpy,  "color", "Color" );
 238
 239         /*  Get the st->delta. */
 240         st->delta = get_integer_resource(st->dpy,  "delta", "Integer" );
 241         if (st->delta < 1)
 242           st->delta = 1;
 243         else if (st->delta > 20)
 244           st->delta = 20;
 245
 246         /*  Get the st->radius. */
 247         st->radius = get_integer_resource(st->dpy,  "radius", "Integer" );
 248         if (st->radius < 2)
 249           st->radius = 2;
 250         if (st->radius > 100)
 251           st->radius = 100;
 252
 253         st->radius = (st->radius / 100.0) * (st->iWinHeight >> 3);
 254         if (st->radius >= 128) /* should use UCHAR_MAX? */
 255           st->radius = 127; /* st->dradius should fit in u_char */
 256
 257         st->dradius = st->radius * 2;
 258         st->sradius = st->radius * st->radius;
 259
 260         /* create st->blob */
 261         st->blob = malloc ( st->dradius * sizeof(unsigned char*));
 262         for (i = 0; i < st->dradius; ++i)
 263           st->blob[i] = malloc( st->dradius * sizeof(unsigned char));
 264
 265         /* create st->blub array */
 266         st->blub = malloc( st->iWinHeight * sizeof(unsigned char*));
 267         for (i = 0; i < st->iWinHeight; ++i)
 268           st->blub[i] = malloc( st->iWinWidth * sizeof(unsigned char));
 269
 270         /* create st->blob */
 271         for (i = -st->radius; i < st->radius; ++i)
 272           {
 273             for (j = -st->radius; j < st->radius; ++j)
 274               {
 275                 distance_squared = i * i + j * j;
 276                 if (distance_squared <= st->sradius)
 277                   {
 278                     /* compute density */
 279                     fraction = (float)distance_squared / (float)st->sradius;
 280                     st->blob[i + st->radius][j + st->radius] = pow((1.0 - (fraction * fraction)),4.0) * 255.0;
 281                   }
 282                 else
 283                   {
 284                     st->blob[i + st->radius][j + st->radius] = 0;
 285                   }
 286               }
 287           }
 288
 289         for (i = 0; i < st->nBlobCount; i++)
 290           {
 291             init_blob(st, st->blobs + i);
 292           }
 293 }
 294
 295 static void *
 296 metaballs_init (Display *dpy, Window window)
 297 {
 298   struct state *st = (struct state *) calloc (1, sizeof(*st));
 299 #ifdef VERBOSE
 300   time_t nTime = time( NULL );
 301   unsigned short iFrame = 0;
 302 #endif  /*  VERBOSE */
 303
 304   st->dpy = dpy;
 305   st->window = window;
 306
 307   st->nBlobCount = get_integer_resource(st->dpy,  "count", "Integer" );
 308   if( st->nBlobCount > 255 ) st->nBlobCount = 255;
 309   if( st->nBlobCount <  2 ) st->nBlobCount = 2;
 310
 311   if( ( st->blobs = calloc( st->nBlobCount, sizeof(BLOB) ) ) == NULL )
 312     {
 313       fprintf( stderr, "%s: Could not allocate %d Blobs\n", progname, st->nBlobCount );
 314       abort();
 315     }
 316 #ifdef VERBOSE
 317   printf( "%s: Allocated %d Blobs\n", progname, st->nBlobCount );
 318 #endif  /*  VERBOSE */
 319
 320   Initialize( st );
 321
 322   st->delay = get_integer_resource(st->dpy,  "delay", "Integer" );
 323   st->cycles = get_integer_resource(st->dpy,  "cycles", "Integer" );
 324
 325   st->draw_i = -1;
 326   return st;
 327 }
 328
 329
 330
 331 static unsigned long
 332 metaballs_draw (Display *dpy, Window window, void *closure)
 333 {
 334   struct state *st = (struct state *) closure;
 335
 336   if( st->draw_i < 0 || st->draw_i++ >= st->cycles )
 337     {
 338       int i;
 339       XWindowAttributes XWinAttribs;
 340       XGetWindowAttributes( st->dpy, st->window, &XWinAttribs );
 341
 342       memset( st->pImage->data, 0, st->pImage->bytes_per_line * st->pImage->height );
 343       XFreeColors( st->dpy, XWinAttribs.colormap, st->aiColorVals, st->iColorCount, 0 );
 344       free( st->aiColorVals );
 345       st->aiColorVals = SetPalette( st );
 346       XClearWindow( st->dpy, st->window );
 347       for (i = 0; i < st->nBlobCount; i++)
 348         {
 349           init_blob(st, st->blobs + i);
 350         }
 351       st->draw_i = 0;
 352     }
 353
 354   Execute( st );
 355
 356 #ifdef VERBOSE
 357   iFrame++;
 358   if( nTime - time( NULL ) )
 359     {
 360       printf( "%s: %d FPS\n", progname, iFrame );
 361       nTime = time( NULL );
 362       iFrame = 0;
 363     }
 364 #endif  /*  VERBOSE */
 365
 366   return st->delay;
 367 }
 368
 369
 370 static void
 371 metaballs_reshape (Display *dpy, Window window, void *closure,
 372                  unsigned int w, unsigned int h)
 373 {
 374 }
 375
 376 static Bool
 377 metaballs_event (Display *dpy, Window window, void *closure, XEvent *event)
 378 {
 379   return False;
 380 }
 381
 382 static void
 383 metaballs_free (Display *dpy, Window window, void *closure)
 384 {
 385 #if 0
 386   struct state *st = (struct state *) closure;
 387         free( st->pImage->data );
 388         XDestroyImage( st->pImage );
 389         free( st->aiColorVals );
 390         free( st->blobs );
 391         for (i = 0; i < st->iWinHeight; ++i)
 392           free( st->blub[i] );
 393         free( st->blub );
 394         for (i = 0; i < st->dradius; ++i)
 395           free( st->blob[i] );
 396         free( st->blob );
 397 #endif
 398 }
 399
 400
 401 static const char *metaballs_defaults [] = {
 402   ".background: black",
 403   ".foreground: white",
 404   "*color:    random",
 405   "*count:    10",
 406   "*cycles:   1000",
 407   "*ncolors:  256",
 408   "*delay:    10000",
 409   "*radius:   100",
 410   "*delta:   3",
 411 #ifdef USE_IPHONE
 412   "*ignoreRotation: True",
 413 #endif
 414   0
 415 };
 416
 417 static XrmOptionDescRec metaballs_options [] = {
 418   { "-color",   ".color",   XrmoptionSepArg, 0 },
 419   { "-ncolors", ".ncolors", XrmoptionSepArg, 0 },
 420   { "-count",   ".count",   XrmoptionSepArg, 0 },
 421   { "-delay",   ".delay",   XrmoptionSepArg, 0 },
 422   { "-cycles",  ".cycles",  XrmoptionSepArg, 0 },
 423   { "-radius",  ".radius",  XrmoptionSepArg, 0 },
 424   { "-delta",  ".delta",  XrmoptionSepArg, 0 },
 425   { 0, 0, 0, 0 }
 426 };
 427
 428
 429 XSCREENSAVER_MODULE ("MetaBalls", metaballs)
 430
 431 /* End of Module - "metaballs.c" */
 432