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

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