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

   1 /* -*- Mode: C; tab-width: 4 -*- */
   2 /* strange --- strange attractors */
   3
   4 #if 0
   5 static const char sccsid[] = "@(#)strange.c     5.00 2000/11/01 xlockmore";
   6 #endif
   7
   8 /*-
   9  * Copyright (c) 1997 by Massimino Pascal <Pascal.Massimon@ens.fr>
  10  *
  11  * Permission to use, copy, modify, and distribute this software and its
  12  * documentation for any purpose and without fee is hereby granted,
  13  * provided that the above copyright notice appear in all copies and that
  14  * both that copyright notice and this permission notice appear in
  15  * supporting documentation.
  16  *
  17  * This file is provided AS IS with no warranties of any kind.  The author
  18  * shall have no liability with respect to the infringement of copyrights,
  19  * trade secrets or any patents by this file or any part thereof.  In no
  20  * event will the author be liable for any lost revenue or profits or
  21  * other special, indirect and consequential damages.
  22  *
  23  * Revision History:
  24  * 01-Nov-2000: Allocation checks
  25  * 10-May-1997: jwz@jwz.org: turned into a standalone program.
  26  *              Made it render into an offscreen bitmap and then copy
  27  *              that onto the screen, to reduce flicker.
  28  *
  29  * strange attractors are not so hard to find...
  30  */
  31
  32 #ifdef STANDALONE
  33 #define MODE_strange
  34 #define PROGCLASS "Strange"
  35 #define HACK_INIT init_strange
  36 #define HACK_DRAW draw_strange
  37 #define strange_opts xlockmore_opts
  38 #define DEFAULTS "*delay: 2000 \n" \
  39  "*ncolors: 100 \n"
  40 #define SMOOTH_COLORS
  41 #include "xlockmore.h"          /* from the xscreensaver distribution */
  42 #else /* !STANDALONE */
  43 #include "xlock.h"              /* from the xlockmore distribution */
  44 #endif /* !STANDALONE */
  45
  46 #ifdef MODE_strange
  47
  48 ModeSpecOpt strange_opts =
  49 {0, (XrmOptionDescRec *) NULL, 0, (argtype *) NULL, (OptionStruct *) NULL};
  50
  51 #ifdef USE_MODULES
  52 ModStruct   strange_description =
  53 {"strange", "init_strange", "draw_strange", "release_strange",
  54  "init_strange", "init_strange", (char *) NULL, &strange_opts,
  55  1000, 1, 1, 1, 64, 1.0, "",
  56  "Shows strange attractors", 0, NULL};
  57
  58 #endif
  59
  60 typedef float DBL;
  61 typedef int PRM;
  62
  63 #define UNIT (1<<12)
  64 #define UNIT2 (1<<14)
  65 /* #define UNIT2 (3140*UNIT/1000) */
  66
  67 #define SKIP_FIRST      100
  68 #define MAX_POINTS      5500
  69 #define DBL_To_PRM(x)  (PRM)( (DBL)(UNIT)*(x) )
  70
  71
  72 #define DO_FOLD(a) (a)<0 ? -A->Fold[ (-(a))&(UNIT2-1) ] : A->Fold[ (a)&(UNIT2-1) ]
  73
  74 #if 0
  75 #define DO_FOLD(a) (a)<-UNIT2 ? -A->Fold[(-(a))%UNIT2] : (a)<0 ? -A->Fold[ -(a) ] :\
  76 (a)>UNIT2 ? A->Fold[ (a)%UNIT2 ] : A->Fold[ (a) ]
  77 #define DO_FOLD(a) DBL_To_PRM( sin( (DBL)(a)/UNIT ) )
  78 #define DO_FOLD(a) (a)<0 ? DBL_To_PRM( exp( 16.0*(a)/UNIT2 ) )-1.0 : \
  79 DBL_To_PRM( 1.0-exp( -16.0*(a)/UNIT2 ) )
  80 #endif
  81
  82 /******************************************************************/
  83
  84 #define MAX_PRM 3*5
  85
  86 typedef struct _ATTRACTOR {
  87         DBL         Prm1[MAX_PRM], Prm2[MAX_PRM];
  88         PRM         Prm[MAX_PRM], *Fold;
  89         void        (*Iterate) (struct _ATTRACTOR *, PRM, PRM, PRM *, PRM *);
  90         XPoint     *Buffer1, *Buffer2;
  91         int         Cur_Pt, Max_Pt;
  92         int         Col, Count, Speed;
  93         int         Width, Height;
  94         Pixmap      dbuf;       /* jwz */
  95         GC          dbuf_gc;
  96 } ATTRACTOR;
  97
  98 static ATTRACTOR *Root = (ATTRACTOR *) NULL;
  99
 100 static DBL  Amp_Prm[MAX_PRM] =
 101 {
 102         1.0, 3.5, 3.5, 2.5, 4.7,
 103         1.0, 3.5, 3.6, 2.5, 4.7,
 104         1.0, 1.5, 2.2, 2.1, 3.5
 105 };
 106 static DBL  Mid_Prm[MAX_PRM] =
 107 {
 108         0.0, 1.5, 0.0, .5, 1.5,
 109         0.0, 1.5, 0.0, .5, 1.5,
 110         0.0, 1.5, -1.0, -.5, 2.5,
 111 };
 112
 113 static      DBL
 114 Gauss_Rand(DBL c, DBL A, DBL S)
 115 {
 116         DBL         y;
 117
 118         y = (DBL) LRAND() / MAXRAND;
 119         y = A * (1.0 - exp(-y * y * S)) / (1.0 - exp(-S));
 120         if (NRAND(2))
 121                 return (c + y);
 122         else
 123                 return (c - y);
 124 }
 125
 126 static void
 127 Random_Prm(DBL * Prm)
 128 {
 129         int         i;
 130
 131         for (i = 0; i < MAX_PRM; ++i)
 132                 Prm[i] = Gauss_Rand(Mid_Prm[i], Amp_Prm[i], 4.0);
 133 }
 134
 135 /***************************************************************/
 136
 137    /* 2 examples of non-linear map */
 138
 139 static void
 140 Iterate_X2(ATTRACTOR * A, PRM x, PRM y, PRM * xo, PRM * yo)
 141 {
 142         PRM         xx, yy, xy, x2y, y2x, Tmp;
 143
 144         xx = (x * x) / UNIT;
 145         x2y = (xx * y) / UNIT;
 146         yy = (y * y) / UNIT;
 147         y2x = (yy * x) / UNIT;
 148         xy = (x * y) / UNIT;
 149
 150         Tmp = A->Prm[1] * xx + A->Prm[2] * xy + A->Prm[3] * yy + A->Prm[4] * x2y;
 151         Tmp = A->Prm[0] - y + (Tmp / UNIT);
 152         *xo = DO_FOLD(Tmp);
 153         Tmp = A->Prm[6] * xx + A->Prm[7] * xy + A->Prm[8] * yy + A->Prm[9] * y2x;
 154         Tmp = A->Prm[5] + x + (Tmp / UNIT);
 155         *yo = DO_FOLD(Tmp);
 156 }
 157
 158 static void
 159 Iterate_X3(ATTRACTOR * A, PRM x, PRM y, PRM * xo, PRM * yo)
 160 {
 161         PRM         xx, yy, xy, x2y, y2x, Tmp_x, Tmp_y, Tmp_z;
 162
 163         xx = (x * x) / UNIT;
 164         x2y = (xx * y) / UNIT;
 165         yy = (y * y) / UNIT;
 166         y2x = (yy * x) / UNIT;
 167         xy = (x * y) / UNIT;
 168
 169         Tmp_x = A->Prm[1] * xx + A->Prm[2] * xy + A->Prm[3] * yy + A->Prm[4] * x2y;
 170         Tmp_x = A->Prm[0] - y + (Tmp_x / UNIT);
 171         Tmp_x = DO_FOLD(Tmp_x);
 172
 173         Tmp_y = A->Prm[6] * xx + A->Prm[7] * xy + A->Prm[8] * yy + A->Prm[9] * y2x;
 174         Tmp_y = A->Prm[5] + x + (Tmp_y / UNIT);
 175
 176         Tmp_y = DO_FOLD(Tmp_y);
 177
 178         Tmp_z = A->Prm[11] * xx + A->Prm[12] * xy + A->Prm[13] * yy + A->Prm[14] * y2x;
 179         Tmp_z = A->Prm[10] + x + (Tmp_z / UNIT);
 180         Tmp_z = UNIT + Tmp_z * Tmp_z / UNIT;
 181
 182         *xo = (Tmp_x * UNIT) / Tmp_z;
 183         *yo = (Tmp_y * UNIT) / Tmp_z;
 184 }
 185
 186 static void (*Funcs[2]) (ATTRACTOR *, PRM, PRM, PRM *, PRM *) = {
 187         Iterate_X2, Iterate_X3
 188 };
 189
 190 /***************************************************************/
 191
 192 static void
 193 free_strange(Display *display, ATTRACTOR *A)
 194 {
 195         if (A->Buffer1 != NULL) {
 196                 (void) free((void *) A->Buffer1);
 197                 A->Buffer1 = (XPoint *) NULL;
 198         }
 199         if (A->Buffer2 != NULL) {
 200                 (void) free((void *) A->Buffer2);
 201                 A->Buffer2 = (XPoint *) NULL;
 202         }
 203         if (A->dbuf) {
 204                 XFreePixmap(display, A->dbuf);
 205                 A->dbuf = None;
 206         }
 207         if (A->dbuf_gc) {
 208                 XFreeGC(display, A->dbuf_gc);
 209                 A->dbuf_gc = None;
 210         }
 211         if (A->Fold != NULL) {
 212                 (void) free((void *) A->Fold);
 213                 A->Fold = (PRM *) NULL;
 214         }
 215 }
 216
 217 void
 218 draw_strange(ModeInfo * mi)
 219 {
 220         int         i, j, n, Cur_Pt;
 221         PRM         x, y, xo, yo;
 222         DBL         u;
 223         XPoint     *Buf;
 224         Display    *display = MI_DISPLAY(mi);
 225         Window      window = MI_WINDOW(mi);
 226         GC          gc = MI_GC(mi);
 227         DBL         Lx, Ly;
 228         void        (*Iterate) (ATTRACTOR *, PRM, PRM, PRM *, PRM *);
 229         PRM         xmin, xmax, ymin, ymax;
 230         ATTRACTOR  *A;
 231
 232         if (Root == NULL)
 233                 return;
 234         A = &Root[MI_SCREEN(mi)];
 235         if (A->Fold == NULL)
 236                 return;
 237
 238         Cur_Pt = A->Cur_Pt;
 239         Iterate = A->Iterate;
 240
 241         u = (DBL) (A->Count) / 1000.0;
 242         for (j = MAX_PRM - 1; j >= 0; --j)
 243                 A->Prm[j] = DBL_To_PRM((1.0 - u) * A->Prm1[j] + u * A->Prm2[j]);
 244
 245         x = y = DBL_To_PRM(.0);
 246         for (n = SKIP_FIRST; n; --n) {
 247                 (*Iterate) (A, x, y, &xo, &yo);
 248                 x = xo + NRAND(8) - 4;
 249                 y = yo + NRAND(8) - 4;
 250         }
 251
 252         xmax = 0;
 253         xmin = UNIT * 4;
 254         ymax = 0;
 255         ymin = UNIT * 4;
 256         A->Cur_Pt = 0;
 257         Buf = A->Buffer2;
 258         Lx = (DBL) A->Width / UNIT / 2.2;
 259         Ly = (DBL) A->Height / UNIT / 2.2;
 260         for (n = A->Max_Pt; n; --n) {
 261                 (*Iterate) (A, x, y, &xo, &yo);
 262                 Buf->x = (int) (Lx * (x + DBL_To_PRM(1.1)));
 263                 Buf->y = (int) (Ly * (DBL_To_PRM(1.1) - y));
 264                 /* (void) fprintf( stderr, "X,Y: %d %d    ", Buf->x, Buf->y ); */
 265                 Buf++;
 266                 A->Cur_Pt++;
 267                 if (xo > xmax)
 268                         xmax = xo;
 269                 else if (xo < xmin)
 270                         xmin = xo;
 271                 if (yo > ymax)
 272                         ymax = yo;
 273                 else if (yo < ymin)
 274                         ymin = yo;
 275                 x = xo + NRAND(8) - 4;
 276                 y = yo + NRAND(8) - 4;
 277         }
 278
 279         MI_IS_DRAWN(mi) = True;
 280
 281         XSetForeground(display, gc, MI_BLACK_PIXEL(mi));
 282
 283         if (A->dbuf != None) {          /* jwz */
 284                 XSetForeground(display, A->dbuf_gc, 0);
 285 /* XDrawPoints(display, A->dbuf, A->dbuf_gc, A->Buffer1,
 286    Cur_Pt,CoordModeOrigin); */
 287                 XFillRectangle(display, A->dbuf, A->dbuf_gc, 0, 0, A->Width, A->Height);
 288         } else
 289                 XDrawPoints(display, window, gc, A->Buffer1, Cur_Pt, CoordModeOrigin);
 290
 291         if (MI_NPIXELS(mi) < 2)
 292                 XSetForeground(display, gc, MI_WHITE_PIXEL(mi));
 293         else
 294                 XSetForeground(display, gc, MI_PIXEL(mi, A->Col % MI_NPIXELS(mi)));
 295
 296         if (A->dbuf != None) {
 297                 XSetForeground(display, A->dbuf_gc, 1);
 298                 XDrawPoints(display, A->dbuf, A->dbuf_gc, A->Buffer2, A->Cur_Pt,
 299                             CoordModeOrigin);
 300                 XCopyPlane(display, A->dbuf, window, gc, 0, 0, A->Width, A->Height, 0, 0, 1);
 301         } else
 302                 XDrawPoints(display, window, gc, A->Buffer2, A->Cur_Pt, CoordModeOrigin);
 303
 304         Buf = A->Buffer1;
 305         A->Buffer1 = A->Buffer2;
 306         A->Buffer2 = Buf;
 307
 308         if ((xmax - xmin < DBL_To_PRM(.2)) && (ymax - ymin < DBL_To_PRM(.2)))
 309                 A->Count += 4 * A->Speed;
 310         else
 311                 A->Count += A->Speed;
 312         if (A->Count >= 1000) {
 313                 for (i = MAX_PRM - 1; i >= 0; --i)
 314                         A->Prm1[i] = A->Prm2[i];
 315                 Random_Prm(A->Prm2);
 316                 A->Count = 0;
 317         }
 318         A->Col++;
 319 }
 320
 321
 322 /***************************************************************/
 323
 324 void
 325 init_strange(ModeInfo * mi)
 326 {
 327         Display    *display = MI_DISPLAY(mi);
 328         Window      window = MI_WINDOW(mi);
 329         GC          gc = MI_GC(mi);
 330         ATTRACTOR  *Attractor;
 331
 332         if (Root == NULL) {
 333                 if ((Root = (ATTRACTOR *) calloc(MI_NUM_SCREENS(mi),
 334                                 sizeof (ATTRACTOR))) == NULL)
 335                         return;
 336         }
 337         Attractor = &Root[MI_SCREEN(mi)];
 338
 339         if (Attractor->Fold == NULL) {
 340                 int         i;
 341
 342                 if ((Attractor->Fold = (PRM *) calloc(UNIT2 + 1,
 343                                 sizeof (PRM))) == NULL) {
 344                         free_strange(display, Attractor);
 345                         return;
 346                 }
 347                 for (i = 0; i <= UNIT2; ++i) {
 348                         DBL         x;
 349
 350                         /* x = ( DBL )(i)/UNIT2; */
 351                         /* x = sin( M_PI/2.0*x ); */
 352                         /* x = sqrt( x ); */
 353                         /* x = x*x; */
 354                         /* x = x*(1.0-x)*4.0; */
 355                         x = (DBL) (i) / UNIT;
 356                         x = sin(x);
 357                         Attractor->Fold[i] = DBL_To_PRM(x);
 358                 }
 359         }
 360         if (Attractor->Buffer1 == NULL)
 361                 if ((Attractor->Buffer1 = (XPoint *) calloc(MAX_POINTS,
 362                                 sizeof (XPoint))) == NULL) {
 363                         free_strange(display, Attractor);
 364                         return;
 365                 }
 366         if (Attractor->Buffer2 == NULL)
 367                 if ((Attractor->Buffer2 = (XPoint *) calloc(MAX_POINTS,
 368                                 sizeof (XPoint))) == NULL) {
 369                         free_strange(display, Attractor);
 370                         return;
 371                 }
 372         Attractor->Max_Pt = MAX_POINTS;
 373
 374         Attractor->Width = MI_WIDTH(mi);
 375         Attractor->Height = MI_HEIGHT(mi);
 376         Attractor->Cur_Pt = 0;
 377         Attractor->Count = 0;
 378         Attractor->Col = NRAND(MI_NPIXELS(mi));
 379         Attractor->Speed = 4;
 380
 381         Attractor->Iterate = Funcs[NRAND(2)];
 382         Random_Prm(Attractor->Prm1);
 383         Random_Prm(Attractor->Prm2);
 384 #ifndef NO_DBUF
 385         if (Attractor->dbuf != None)
 386                 XFreePixmap(display, Attractor->dbuf);
 387         Attractor->dbuf = XCreatePixmap(display, window,
 388              Attractor->Width, Attractor->Height, 1);
 389         /* Allocation checked */
 390         if (Attractor->dbuf != None) {
 391                 XGCValues   gcv;
 392
 393                 gcv.foreground = 0;
 394                 gcv.background = 0;
 395                 gcv.graphics_exposures = False;
 396                 gcv.function = GXcopy;
 397
 398                 if (Attractor->dbuf_gc != None)
 399                         XFreeGC(display, Attractor->dbuf_gc);
 400
 401                 if ((Attractor->dbuf_gc = XCreateGC(display, Attractor->dbuf,
 402                                 GCForeground | GCBackground | GCGraphicsExposures | GCFunction,
 403                                 &gcv)) == None) {
 404                         XFreePixmap(display, Attractor->dbuf);
 405                         Attractor->dbuf = None;
 406                 } else {
 407                         XFillRectangle(display, Attractor->dbuf, Attractor->dbuf_gc,
 408                                 0, 0, Attractor->Width, Attractor->Height);
 409                         XSetBackground(display, gc, MI_BLACK_PIXEL(mi));
 410                         XSetFunction(display, gc, GXcopy);
 411                 }
 412         }
 413 #endif
 414
 415         MI_CLEARWINDOW(mi);
 416
 417         /* Do not want any exposure events from XCopyPlane */
 418         XSetGraphicsExposures(display, MI_GC(mi), False);
 419 }
 420
 421 /***************************************************************/
 422
 423 void
 424 release_strange(ModeInfo * mi)
 425 {
 426         if (Root != NULL) {
 427                 int         screen;
 428
 429                 for (screen = 0; screen < MI_NUM_SCREENS(mi); ++screen)
 430                         free_strange(MI_DISPLAY(mi), &Root[screen]);
 431                 (void) free((void *) Root);
 432                 Root = (ATTRACTOR *) NULL;
 433         }
 434 }
 435
 436 #endif /* MODE_strange */