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 #include <X11/Xutil.h>
  21
  22 /*#define VERBOSE*/
  23
  24 char *progclass = "Metaballs";
  25
  26 char *defaults [] = {
  27   ".background: black",
  28   ".foreground: white",
  29   "*color:    random",
  30   "*count:    10",
  31   "*cycles:   1000",
  32   "*ncolors:  256",
  33   "*delay:    5000",
  34   "*radius:   100",
  35   "*delta:   3",
  36   0
  37 };
  38
  39 XrmOptionDescRec options [] = {
  40   { "-color",   ".color",   XrmoptionSepArg, 0 },
  41   { "-ncolors", ".ncolors", XrmoptionSepArg, 0 },
  42   { "-count",   ".count",   XrmoptionSepArg, 0 },
  43   { "-delay",   ".delay",   XrmoptionSepArg, 0 },
  44   { "-cycles",  ".cycles",  XrmoptionSepArg, 0 },
  45   { "-radius",  ".radius",  XrmoptionSepArg, 0 },
  46   { "-delta",  ".delta",  XrmoptionSepArg, 0 },
  47   { 0, 0, 0, 0 }
  48 };
  49
  50 static unsigned short iWinWidth, iWinHeight;
  51 static char *sColor;
  52
  53 /*blob structure*/
  54 typedef struct
  55 {
  56   short xpos,ypos;
  57 } BLOB;
  58
  59 static unsigned int nBlobCount;
  60 static unsigned char radius;
  61 static unsigned char delta;
  62 static unsigned char dradius;
  63 static unsigned short sradius;
  64 static unsigned char **blob;
  65 static BLOB *blobs;
  66 static unsigned char **blub;
  67
  68 static void init_blob(BLOB *blob)
  69 {
  70   blob->xpos =  (iWinWidth>> 1) - radius;
  71   blob->ypos =  (iWinHeight >> 1) - radius;
  72 }
  73
  74 static void Execute( Display *pDisplay,
  75                      Window MainWindow,
  76                      GC *pGC, XImage *pImage,
  77                      signed short iColorCount, unsigned long *aiColorVals )
  78 {
  79         unsigned int i, j, k;
  80
  81         /* clear blub array */
  82         for (i = 0; i < iWinHeight; ++i)
  83           memset(blub[i], 0, iWinWidth * sizeof(unsigned char));
  84
  85         /* move blobs */
  86         for (i = 0; i < nBlobCount; i++)
  87         {
  88           blobs[i].xpos += -delta + (int)((delta + .5f) * frand(2.0));
  89           blobs[i].ypos += -delta + (int)((delta + .5f) * frand(2.0));
  90         }
  91
  92         /* draw blobs to blub array */
  93         for (k = 0; k < nBlobCount; ++k)
  94           {
  95             if (blobs[k].ypos > -dradius && blobs[k].xpos > -dradius && blobs[k].ypos < iWinHeight && blobs[k].xpos < iWinWidth)
  96               {
  97                 for (i = 0; i < dradius; ++i)
  98                   {
  99                     if (blobs[k].ypos + i >= 0 && blobs[k].ypos + i < iWinHeight)
 100                       {
 101                         for (j = 0; j < dradius; ++j)
 102                           {
 103                             if (blobs[k].xpos + j >= 0 && blobs[k].xpos + j < iWinWidth)
 104                               {
 105                                 if (blub[blobs[k].ypos + i][blobs[k].xpos + j] < iColorCount)
 106                                   {
 107                                     if (blub[blobs[k].ypos + i][blobs[k].xpos + j] + blob[i][j] > iColorCount)
 108                                       blub[blobs[k].ypos + i][blobs[k].xpos + j] = iColorCount;
 109                                     else
 110                                       blub[blobs[k].ypos + i][blobs[k].xpos + j] += blob[i][j];
 111                                   }
 112                               }
 113                           }
 114                       }
 115                   }
 116               }
 117             else
 118               init_blob(blobs + k);
 119           }
 120
 121         memset( pImage->data, 0, pImage->bytes_per_line * pImage->height);
 122
 123         /* draw blub array to screen */
 124         for (i = 0; i < iWinHeight; ++i)
 125           {
 126             for (j = 0; j < iWinWidth; ++j)
 127               {
 128                 if (aiColorVals[blub[i][j]] > 0)
 129                   XPutPixel( pImage, j, i, aiColorVals[blub[i][j]] );
 130               }
 131           }
 132
 133         XPutImage( pDisplay, MainWindow, *pGC, pImage,
 134                    0, 0, 0, 0, iWinWidth, iWinHeight );
 135         XSync( pDisplay, False );
 136 }
 137
 138 static unsigned long * SetPalette(Display *pDisplay, Window Win, char *sColor, signed short *piColorCount )
 139 {
 140         XWindowAttributes XWinAttribs;
 141         XColor Color, *aColors;
 142         unsigned long *aiColorVals;
 143         signed short iColor;
 144         float nHalfColors;
 145
 146         XGetWindowAttributes( pDisplay, Win, &XWinAttribs );
 147
 148         Color.red =   random() % 0xFFFF;
 149         Color.green = random() % 0xFFFF;
 150         Color.blue =  random() % 0xFFFF;
 151
 152         if( strcasecmp( sColor, "random" ) && !XParseColor( pDisplay, XWinAttribs.colormap, sColor, &Color ) )
 153                 fprintf( stderr, "%s: color %s not found in database. Choosing to random...\n", progname, sColor );
 154
 155 #ifdef VERBOSE
 156         printf( "%s: Base color (RGB): <%d, %d, %d>\n", progclass, Color.red, Color.green, Color.blue );
 157 #endif  /*  VERBOSE */
 158
 159         *piColorCount = get_integer_resource( "ncolors", "Integer" );
 160         if( *piColorCount <   2 )       *piColorCount = 2;
 161         if( *piColorCount > 255 )       *piColorCount = 255;
 162
 163         aColors    = calloc( *piColorCount, sizeof(XColor) );
 164         aiColorVals = calloc( *piColorCount, sizeof(unsigned long) );
 165
 166         for( iColor=0; iColor<*piColorCount; iColor++ )
 167         {
 168                 nHalfColors = *piColorCount / 2.0F;
 169                 /* Black -> Base Color */
 170                 if( iColor < (*piColorCount/2) )
 171                 {
 172                         aColors[ iColor ].red   = ( Color.red   / nHalfColors ) * iColor;
 173                         aColors[ iColor ].green = ( Color.green / nHalfColors ) * iColor;
 174                         aColors[ iColor ].blue  = ( Color.blue  / nHalfColors ) * iColor;
 175                 }
 176                 /* Base Color -> White */
 177                 else
 178                 {
 179                         aColors[ iColor ].red   = ( ( ( 0xFFFF - Color.red )   / nHalfColors ) * ( iColor - nHalfColors ) ) + Color.red;
 180                         aColors[ iColor ].green = ( ( ( 0xFFFF - Color.green ) / nHalfColors ) * ( iColor - nHalfColors ) ) + Color.green;
 181                         aColors[ iColor ].blue  = ( ( ( 0xFFFF - Color.blue )  / nHalfColors ) * ( iColor - nHalfColors ) ) + Color.blue;
 182                 }
 183
 184                 if( !XAllocColor( pDisplay, XWinAttribs.colormap, &aColors[ iColor ] ) )
 185                 {
 186                         /* start all over with less colors */
 187                         XFreeColors( pDisplay, XWinAttribs.colormap, aiColorVals, iColor, 0 );
 188                         free( aColors );
 189                         free( aiColorVals );
 190                         (*piColorCount)--;
 191
 192                         if (*piColorCount < 6)
 193                           {
 194                             fprintf (stderr, "%s: insufficient colors!\n",
 195                                      progname);
 196                             exit (1);
 197                           }
 198
 199                         aColors     = calloc( *piColorCount, sizeof(XColor) );
 200                         aiColorVals = calloc( *piColorCount, sizeof(unsigned long) );
 201                         iColor = -1;
 202                 }
 203                 else
 204                         aiColorVals[ iColor ] = aColors[ iColor ].pixel;
 205         }
 206
 207         free( aColors );
 208
 209         XSetWindowBackground( pDisplay, Win, aiColorVals[ 0 ] );
 210
 211         return aiColorVals;
 212 }
 213
 214
 215 static void Initialize( Display *pDisplay, Window Win, GC *pGC, XImage **ppImage )
 216 {
 217         XGCValues gcValues;
 218         XWindowAttributes XWinAttribs;
 219         int iBitsPerPixel, i, j;
 220         unsigned int distance_squared;
 221         float fraction;
 222
 223         /* Create the Image for drawing */
 224         XGetWindowAttributes( pDisplay, Win, &XWinAttribs );
 225
 226         /* Find the preferred bits-per-pixel. (jwz) */
 227         {
 228                 int pfvc = 0;
 229                 XPixmapFormatValues *pfv = XListPixmapFormats( pDisplay, &pfvc );
 230                 for( i=0; i<pfvc; i++ )
 231                         if( pfv[ i ].depth == XWinAttribs.depth )
 232                         {
 233                                 iBitsPerPixel = pfv[ i ].bits_per_pixel;
 234                                 break;
 235                         }
 236                 if( pfv )
 237                         XFree (pfv);
 238         }
 239
 240         /*  Create the GC. */
 241         *pGC = XCreateGC( pDisplay, Win, 0, &gcValues );
 242
 243         *ppImage = XCreateImage( pDisplay, XWinAttribs.visual, XWinAttribs.depth, ZPixmap, 0, NULL,
 244                                                           XWinAttribs.width, XWinAttribs.height, BitmapPad( pDisplay ), 0 );
 245         (*ppImage)->data = calloc((*ppImage)->bytes_per_line, (*ppImage)->height);
 246
 247         iWinWidth = XWinAttribs.width;
 248         iWinHeight = XWinAttribs.height;
 249
 250         /*  Get the base color. */
 251         sColor = get_string_resource( "color", "Color" );
 252
 253         /*  Get the delta. */
 254         delta = get_integer_resource( "delta", "Integer" );
 255         if (delta < 1)
 256           delta = 1;
 257         else if (delta > 20)
 258           delta = 20;
 259
 260         /*  Get the radius. */
 261         radius = get_integer_resource( "radius", "Integer" );
 262         if (radius < 2)
 263           radius = 2;
 264         if (radius > 100)
 265           radius = 100;
 266
 267         radius = (radius / 100.0) * (iWinHeight >> 3);
 268         if (radius >= 128) /* should use UCHAR_MAX? */
 269           radius = 127; /* dradius should fit in u_char */
 270
 271         dradius = radius * 2;
 272         sradius = radius * radius;
 273
 274         /* create blob */
 275         blob = malloc ( dradius * sizeof(unsigned char*));
 276         for (i = 0; i < dradius; ++i)
 277           blob[i] = malloc( dradius * sizeof(unsigned char));
 278
 279         /* create blub array */
 280         blub = malloc( iWinHeight * sizeof(unsigned char*));
 281         for (i = 0; i < iWinHeight; ++i)
 282           blub[i] = malloc( iWinWidth * sizeof(unsigned char));
 283
 284         /* create blob */
 285         for (i = -radius; i < radius; ++i)
 286           {
 287             for (j = -radius; j < radius; ++j)
 288               {
 289                 distance_squared = i * i + j * j;
 290                 if (distance_squared <= sradius)
 291                   {
 292                     /* compute density */
 293                     fraction = (float)distance_squared / (float)sradius;
 294                     blob[i + radius][j + radius] = pow((1.0 - (fraction * fraction)),4.0) * 255.0;
 295                   }
 296                 else
 297                   {
 298                     blob[i + radius][j + radius] = 0;
 299                   }
 300               }
 301           }
 302
 303         for (i = 0; i < nBlobCount; i++)
 304           {
 305             init_blob(blobs + i);
 306           }
 307 }
 308
 309 void screenhack(Display *pDisplay, Window Win )
 310 {
 311         GC gc;
 312         signed short iColorCount = 0;
 313         unsigned long *aiColorVals = NULL;
 314         XImage *pImage = NULL;
 315 #ifdef VERBOSE
 316         time_t nTime = time( NULL );
 317         unsigned short iFrame = 0;
 318 #endif  /*  VERBOSE */
 319         int delay, cycles, i;
 320
 321         nBlobCount = get_integer_resource( "count", "Integer" );
 322         if( nBlobCount > 255 ) nBlobCount = 255;
 323         if( nBlobCount <  2 ) nBlobCount = 2;
 324
 325         if( ( blobs = calloc( nBlobCount, sizeof(BLOB) ) ) == NULL )
 326         {
 327                 fprintf( stderr, "%s: Could not allocate %d Blobs\n", progclass, nBlobCount );
 328                 return;
 329         }
 330 #ifdef VERBOSE
 331         printf( "%s: Allocated %d Blobs\n", progclass, nBlobCount );
 332 #endif  /*  VERBOSE */
 333
 334         Initialize( pDisplay, Win, &gc, &pImage );
 335
 336         delay = get_integer_resource( "delay", "Integer" );
 337         cycles = get_integer_resource( "cycles", "Integer" );
 338         i = cycles;
 339
 340         while( 1 )
 341         {
 342                 screenhack_handle_events( pDisplay );
 343
 344                 if( i++ >= cycles )
 345                 {
 346                         XWindowAttributes XWinAttribs;
 347                         XGetWindowAttributes( pDisplay, Win, &XWinAttribs );
 348
 349                         memset( pImage->data, 0, pImage->bytes_per_line * pImage->height );
 350                         XFreeColors( pDisplay, XWinAttribs.colormap, aiColorVals, iColorCount, 0 );
 351                         free( aiColorVals );
 352                         aiColorVals = SetPalette( pDisplay, Win, sColor, &iColorCount );
 353                         XClearWindow( pDisplay, Win );
 354                         for (i = 0; i < nBlobCount; i++)
 355                           {
 356                             init_blob(blobs + i);
 357                           }
 358                         i = 0;
 359                 }
 360
 361                 Execute( pDisplay, Win, &gc, pImage, iColorCount - 1, aiColorVals );
 362
 363                 if( delay && !(i % 4) )
 364                         usleep(delay);
 365
 366 #ifdef VERBOSE
 367                 iFrame++;
 368                 if( nTime - time( NULL ) )
 369                 {
 370                         printf( "%s: %d FPS\n", progclass, iFrame );
 371                         nTime = time( NULL );
 372                         iFrame = 0;
 373                 }
 374 #endif  /*  VERBOSE */
 375         }
 376
 377         free( pImage->data );
 378         XDestroyImage( pImage );
 379         free( aiColorVals );
 380         free( blobs );
 381         for (i = 0; i < iWinHeight; ++i)
 382           free( blub[i] );
 383         free( blub );
 384         for (i = 0; i < dradius; ++i)
 385           free( blob[i] );
 386         free( blob );
 387 }
 388
 389
 390 /* End of Module - "metaballs.c" */
 391