http://packetstormsecurity.org/UNIX/admin/xscreensaver-3.29.tar.gz
[xscreensaver] / hacks / glx / sierpinski3d.c
index 9a783a04794600165780e6b80f64ef05f3fa6b53..8e946659b9a8f6dc6f51290290b991c88818c1a0 100644 (file)
@@ -22,6 +22,9 @@ static const char sccsid[] = "@(#)sierpinski3D.c      00.01 99/11/04 xlockmore";
  * Revision History:
  * 1999: written by Tim Robinson <the_luggage@bigfoot.com>
  *       a 3-D representation of the Sierpinski gasket fractal.
+ *
+ * 10-Dec-99  jwz   rewrote to draw a set of tetrahedrons instead of a
+ *                  random scattering of points.
  */
 
 /*-
@@ -35,11 +38,15 @@ static const char sccsid[] = "@(#)sierpinski3D.c    00.01 99/11/04 xlockmore";
 # define PROGCLASS                                     "Sierpinski3D"
 # define HACK_INIT                                     init_gasket
 # define HACK_DRAW                                     draw_gasket
+# define HACK_RESHAPE                          reshape_gasket
 # define gasket_opts                           xlockmore_opts
-# define DEFAULTS      "*count:                1       \n"                     \
-                       "*cycles:               9999    \n"                     \
-                       "*delay:                100     \n"                     \
-                       "*wireframe:    False   \n"
+# define DEFAULTS                                      "*count:                1       \n"                     \
+                                                                       "*cycles:               9999    \n"                     \
+                                                                       "*delay:                20000   \n"                     \
+                                                                       "*maxDepth:             5       \n"                     \
+                                                                       "*speed:                150     \n"                     \
+                                                                       "*showFPS:      False   \n"                     \
+                                                                       "*wireframe:    False   \n"
 # include "xlockmore.h"                /* from the xscreensaver distribution */
 #else  /* !STANDALONE */
 # include "xlock.h"                    /* from the xlockmore distribution */
@@ -47,8 +54,23 @@ static const char sccsid[] = "@(#)sierpinski3D.c     00.01 99/11/04 xlockmore";
 
 #ifdef USE_GL
 
-ModeSpecOpt gasket_opts =
-{0, NULL, 0, NULL, NULL};
+#undef countof
+#define countof(x) (sizeof((x))/sizeof((*x)))
+
+static int max_depth;
+static int speed;
+static XrmOptionDescRec opts[] = {
+  {"-depth", ".sierpinski3d.maxDepth", XrmoptionSepArg, (caddr_t) 0 },
+  {"-speed", ".sierpinski3d.speed",    XrmoptionSepArg, (caddr_t) 0 }
+};
+
+static argtype vars[] = {
+  {(caddr_t *) &max_depth, "maxDepth", "MaxDepth", "5", t_Int},
+  {(caddr_t *) &speed,     "speed",    "Speed",   "150", t_Int},
+};
+
+
+ModeSpecOpt gasket_opts = {countof(opts), opts, countof(vars), vars, NULL};
 
 #ifdef USE_MODULES
 ModStruct   gasket_description =
@@ -66,17 +88,22 @@ typedef struct{
 } GL_VECTOR;
 
 typedef struct {
-  GLfloat     view_rotx, view_roty, view_rotz;
-  GLfloat     light_colour[4];/* = {6.0, 6.0, 6.0, 1.0}; */
-  GLfloat     pos[3];/* = {0.0, 0.0, 0.0}; */
-  GLfloat     xinc,yinc,zinc;
+  GLfloat rotx, roty, rotz;       /* current object rotation */
+  GLfloat dx, dy, dz;             /* current rotational velocity */
+  GLfloat ddx, ddy, ddz;          /* current rotational acceleration */
+  GLfloat d_max;                          /* max velocity */
+
   GLfloat     angle;
   GLuint      gasket1;
   GLXContext *glx_context;
   Window      window;
-#if 0
-  Window      win;
-#endif
+
+  int current_depth;
+
+  int ncolors;
+  XColor *colors;
+  int ccolor;
+
 } gasketstruct;
 
 static gasketstruct *gasket = NULL;
@@ -85,11 +112,205 @@ static gasketstruct *gasket = NULL;
 
 /* static GLuint limit; */
 
+\f
+/* Computing normal vectors (thanks to Nat Friedman <ndf@mit.edu>)
+ */
+
+typedef struct vector {
+  GLfloat x, y, z;
+} vector;
+
+typedef struct plane {
+  vector p1, p2, p3;
+} plane;
+
+static void
+vector_set(vector *v, GLfloat x, GLfloat y, GLfloat z)
+{
+  v->x = x;
+  v->y = y;
+  v->z = z;
+}
+
+static void
+vector_cross(vector v1, vector v2, vector *v3)
+{
+  v3->x = (v1.y * v2.z) - (v1.z * v2.y);
+  v3->y = (v1.z * v2.x) - (v1.x * v2.z);
+  v3->z = (v1.x * v2.y) - (v1.y * v2.x);
+}
+
+static void
+vector_subtract(vector v1, vector v2, vector *res)
+{
+  res->x = v1.x - v2.x;
+  res->y = v1.y - v2.y;
+  res->z = v1.z - v2.z;
+}
+
+static void
+plane_normal(plane p, vector *n)
+{
+  vector v1, v2;
+  vector_subtract(p.p1, p.p2, &v1);
+  vector_subtract(p.p1, p.p3, &v2);
+  vector_cross(v2, v1, n);
+}
+
+static void
+do_normal(GLfloat x1, GLfloat y1, GLfloat z1,
+         GLfloat x2, GLfloat y2, GLfloat z2,
+         GLfloat x3, GLfloat y3, GLfloat z3)
+{
+  plane plane;
+  vector n;
+  vector_set(&plane.p1, x1, y1, z1);
+  vector_set(&plane.p2, x2, y2, z2);
+  vector_set(&plane.p3, x3, y3, z3);
+  plane_normal(plane, &n);
+  n.x = -n.x; n.y = -n.y; n.z = -n.z;
+
+  glNormal3f(n.x, n.y, n.z);
+
+#ifdef DEBUG
+  /* Draw a line in the direction of this face's normal. */
+  {
+    GLfloat ax = n.x > 0 ? n.x : -n.x;
+    GLfloat ay = n.y > 0 ? n.y : -n.y;
+    GLfloat az = n.z > 0 ? n.z : -n.z;
+    GLfloat mx = (x1 + x2 + x3) / 3;
+    GLfloat my = (y1 + y2 + y3) / 3;
+    GLfloat mz = (z1 + z2 + z3) / 3;
+    GLfloat xx, yy, zz;
+
+    GLfloat max = ax > ay ? ax : ay;
+    if (az > max) max = az;
+    max *= 2;
+    xx = n.x / max;
+    yy = n.y / max;
+    zz = n.z / max;
+
+    glBegin(GL_LINE_LOOP);
+    glVertex3f(mx, my, mz);
+    glVertex3f(mx+xx, my+yy, mz+zz);
+    glEnd();
+  }
+#endif /* DEBUG */
+}
+
+\f
+
+static void
+triangle (GLfloat x1, GLfloat y1, GLfloat z1,
+          GLfloat x2, GLfloat y2, GLfloat z2,
+          GLfloat x3, GLfloat y3, GLfloat z3,
+          Bool wireframe_p)
+{
+  if (wireframe_p)
+    glBegin (GL_LINE_LOOP);
+  else
+    {
+      do_normal (x1, y1, z1,  x2, y2, z2,  x3, y3, z3);
+      glBegin (GL_TRIANGLES);
+    }
+  glVertex3f (x1, y1, z1);
+  glVertex3f (x2, y2, z2);
+  glVertex3f (x3, y3, z3);
+  glEnd();
+}
+
+static void
+four_tetras (GL_VECTOR *outer, Bool wireframe_p, int countdown)
+{
+  if (countdown <= 0)
+    {
+      triangle (outer[0].x, outer[0].y, outer[0].z,
+                outer[1].x, outer[1].y, outer[1].z,
+                outer[2].x, outer[2].y, outer[2].z,
+                wireframe_p);
+      triangle (outer[0].x, outer[0].y, outer[0].z,
+                outer[3].x, outer[3].y, outer[3].z,
+                outer[1].x, outer[1].y, outer[1].z,
+                wireframe_p);
+      triangle (outer[0].x, outer[0].y, outer[0].z,
+                outer[2].x, outer[2].y, outer[2].z,
+                outer[3].x, outer[3].y, outer[3].z,
+                wireframe_p);
+      triangle (outer[1].x, outer[1].y, outer[1].z,
+                outer[3].x, outer[3].y, outer[3].z,
+                outer[2].x, outer[2].y, outer[2].z,
+                wireframe_p);
+    }
+  else
+    {
+#     define M01 0
+#     define M02 1
+#     define M03 2
+#     define M12 3
+#     define M13 4
+#     define M23 5
+      GL_VECTOR inner[M23+1];
+      GL_VECTOR corner[4];
+
+      inner[M01].x = (outer[0].x + outer[1].x) / 2.0;
+      inner[M01].y = (outer[0].y + outer[1].y) / 2.0;
+      inner[M01].z = (outer[0].z + outer[1].z) / 2.0;
+
+      inner[M02].x = (outer[0].x + outer[2].x) / 2.0;
+      inner[M02].y = (outer[0].y + outer[2].y) / 2.0;
+      inner[M02].z = (outer[0].z + outer[2].z) / 2.0;
+
+      inner[M03].x = (outer[0].x + outer[3].x) / 2.0;
+      inner[M03].y = (outer[0].y + outer[3].y) / 2.0;
+      inner[M03].z = (outer[0].z + outer[3].z) / 2.0;
+
+      inner[M12].x = (outer[1].x + outer[2].x) / 2.0;
+      inner[M12].y = (outer[1].y + outer[2].y) / 2.0;
+      inner[M12].z = (outer[1].z + outer[2].z) / 2.0;
+
+      inner[M13].x = (outer[1].x + outer[3].x) / 2.0;
+      inner[M13].y = (outer[1].y + outer[3].y) / 2.0;
+      inner[M13].z = (outer[1].z + outer[3].z) / 2.0;
+
+      inner[M23].x = (outer[2].x + outer[3].x) / 2.0;
+      inner[M23].y = (outer[2].y + outer[3].y) / 2.0;
+      inner[M23].z = (outer[2].z + outer[3].z) / 2.0;
+
+      countdown--;
+
+      corner[0] = outer[0];
+      corner[1] = inner[M01];
+      corner[2] = inner[M02];
+      corner[3] = inner[M03];
+      four_tetras (corner, wireframe_p, countdown);
+
+      corner[0] = inner[M01];
+      corner[1] = outer[1];
+      corner[2] = inner[M12];
+      corner[3] = inner[M13];
+      four_tetras (corner, wireframe_p, countdown);
+
+      corner[0] = inner[M02];
+      corner[1] = inner[M12];
+      corner[2] = outer[2];
+      corner[3] = inner[M23];
+      four_tetras (corner, wireframe_p, countdown);
+
+      corner[0] = inner[M03];
+      corner[1] = inner[M13];
+      corner[2] = inner[M23];
+      corner[3] = outer[3];
+      four_tetras (corner, wireframe_p, countdown);
+    }
+}
+
+
 static void
 compile_gasket(ModeInfo *mi)
 {
-  int i,p;
-  int points = MI_CYCLES(mi) ? MI_CYCLES(mi) : 9999;
+  Bool wireframe_p = MI_IS_WIREFRAME(mi);
+  gasketstruct *gp = &gasket[MI_SCREEN(mi)];
+
   GL_VECTOR   vertex[5];
 
   /* define verticies */
@@ -113,51 +334,98 @@ compile_gasket(ModeInfo *mi)
   vertex[4].y = 0.0; 
   vertex[4].z = 0.0;
   
-  glBegin(GL_POINTS);
-  for( i = 0; i < points ; i++ )
-  { 
-    p = NRAND(4);
-    vertex[4].x = ( vertex[4].x + vertex[p].x )/2.0;
-    vertex[4].y = ( vertex[4].y + vertex[p].y )/2.0;
-    vertex[4].z = ( vertex[4].z + vertex[p].z )/2.0;
-
-    glVertex4f( vertex[4].x, vertex[4].y, vertex[4].z, 1.0 );
-  }
-  glEnd();
+  four_tetras (vertex, wireframe_p,
+               (gp->current_depth < 0
+                ? -gp->current_depth : gp->current_depth));
 }
 
 static void
 draw(ModeInfo *mi)
 {
+  Bool wireframe_p = MI_IS_WIREFRAME(mi);
   gasketstruct *gp = &gasket[MI_SCREEN(mi)];
+  static int tick = 0;
   
+  static GLfloat pos[4] = {-4.0, 3.0, 10.0, 1.0};
+  static float white[]  = {1.0, 1.0, 1.0, 1.0};
+  static float color[]  = {0.0, 0.0, 0.0, 1.0};
+
   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 
-  glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, gp->light_colour);
-  glEnable(GL_LIGHTING);
-  glEnable(GL_LIGHT0);
+  if (!wireframe_p)
+    {
+      glColor4fv (white);
+
+      glLightfv(GL_LIGHT0, GL_POSITION,  pos);
+
+      color[0] = gp->colors[gp->ccolor].red   / 65536.0;
+      color[1] = gp->colors[gp->ccolor].green / 65536.0;
+      color[2] = gp->colors[gp->ccolor].blue  / 65536.0;
+      gp->ccolor++;
+      if (gp->ccolor >= gp->ncolors) gp->ccolor = 0;
+
+      glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color);
+
+      glShadeModel(GL_SMOOTH);
+
+      glEnable(GL_LIGHTING);
+      glEnable(GL_LIGHT0);
+    }
+
   glEnable(GL_DEPTH_TEST);
+  glEnable(GL_NORMALIZE);
+  glEnable(GL_CULL_FACE);
 
   glPushMatrix();
-  glTranslatef( gp->pos[0], gp->pos[1], gp->pos[2] );  
 
-  glPushMatrix();
-  glRotatef(2*gp->angle, 1.0, 0.0, 0.0);
-  glRotatef(3*gp->angle, 0.0, 1.0, 0.0);
-  glRotatef(  gp->angle, 0.0, 0.0, 1.0);
+  {
+    static int frame = 0;
+    GLfloat x, y, z;
+
+#   define SINOID(SCALE,SIZE) \
+      ((((1 + sin((frame * (SCALE)) / 2 * M_PI)) / 2.0) * (SIZE)) - (SIZE)/2)
+    x = SINOID(0.0071, 8.0);
+    y = SINOID(0.0053, 6.0);
+    z = SINOID(0.0037, 15.0);
+    frame++;
+    glTranslatef(x, y, z);
+
+    x = gp->rotx;
+    y = gp->roty;
+    z = gp->rotz;
+    if (x < 0) x = 1 - (x + 1);
+    if (y < 0) y = 1 - (y + 1);
+    if (z < 0) z = 1 - (z + 1);
+    glRotatef(x * 360, 1.0, 0.0, 0.0);
+    glRotatef(y * 360, 0.0, 1.0, 0.0);
+    glRotatef(z * 360, 0.0, 0.0, 1.0);
+  }
+
   glScalef( 8.0, 8.0, 8.0 );
   glCallList(gp->gasket1);
-  
-  glPopMatrix();
 
   glPopMatrix();
 
+
+  if (tick++ >= speed)
+    {
+      tick = 0;
+      if (gp->current_depth >= max_depth)
+        gp->current_depth = -max_depth;
+      gp->current_depth++;
+
+      glDeleteLists (gp->gasket1, 1);
+      glNewList (gp->gasket1, GL_COMPILE);
+      compile_gasket (mi);
+      glEndList();
+
+    }
 }
 
 
 /* new window size or exposure */
-static void
-reshape(int width, int height)
+void
+reshape_gasket(ModeInfo *mi, int width, int height)
 {
   GLfloat h = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 
@@ -171,11 +439,8 @@ reshape(int width, int height)
              0.0, 1.0, 0.0);
   glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
   glLoadIdentity();
-  glTranslatef(0.0, 0.0, -40.0);
+  glTranslatef(0.0, 0.0, -15.0);
   
-  /* The depth buffer will be cleared, if needed, before the
-  * next frame.  Right now we just want to black the screen.
-  */
   glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 }
 
@@ -184,26 +449,91 @@ pinit(ModeInfo *mi)
 {
   gasketstruct *gp = &gasket[MI_SCREEN(mi)];
 
-  gp->xinc = 0.1*(1.0*random()/RAND_MAX);
-  gp->yinc = 0.1*(1.0*random()/RAND_MAX);
-  gp->zinc = 0.1*(1.0*random()/RAND_MAX);
-  gp->light_colour[0] = 6.0;
-  gp->light_colour[1] = 6.0;
-  gp->light_colour[2] = 6.0;
-  gp->light_colour[3] = 1.0;
-  gp->pos[0] = 0.0;     
-  gp->pos[1] = 0.0;
-  gp->pos[2] = 0.0;    
   /* draw the gasket */
   gp->gasket1 = glGenLists(1);
+  gp->current_depth = 1;       /* start out at level 1, not 0 */
   glNewList(gp->gasket1, GL_COMPILE);
     compile_gasket(mi);
   glEndList();
 }
 
+
+
+/* lifted from lament.c */
+#define RAND(n) ((long) ((random() & 0x7fffffff) % ((long) (n))))
+#define RANDSIGN() ((random() & 1) ? 1 : -1)
+
+static void
+rotate(GLfloat *pos, GLfloat *v, GLfloat *dv, GLfloat max_v)
+{
+  double ppos = *pos;
+
+  /* tick position */
+  if (ppos < 0)
+    ppos = -(ppos + *v);
+  else
+    ppos += *v;
+
+  if (ppos > 1.0)
+    ppos -= 1.0;
+  else if (ppos < 0)
+    ppos += 1.0;
+
+  if (ppos < 0) abort();
+  if (ppos > 1.0) abort();
+  *pos = (*pos > 0 ? ppos : -ppos);
+
+  /* accelerate */
+  *v += *dv;
+
+  /* clamp velocity */
+  if (*v > max_v || *v < -max_v)
+    {
+      *dv = -*dv;
+    }
+  /* If it stops, start it going in the other direction. */
+  else if (*v < 0)
+    {
+      if (random() % 4)
+       {
+         *v = 0;
+
+         /* keep going in the same direction */
+         if (random() % 2)
+           *dv = 0;
+         else if (*dv < 0)
+           *dv = -*dv;
+       }
+      else
+       {
+         /* reverse gears */
+         *v = -*v;
+         *dv = -*dv;
+         *pos = -*pos;
+       }
+    }
+
+  /* Alter direction of rotational acceleration randomly. */
+  if (! (random() % 120))
+    *dv = -*dv;
+
+  /* Change acceleration very occasionally. */
+  if (! (random() % 200))
+    {
+      if (*dv == 0)
+       *dv = 0.00001;
+      else if (random() & 1)
+       *dv *= 1.2;
+      else
+       *dv *= 0.8;
+    }
+}
+
+
 void
 init_gasket(ModeInfo *mi)
 {
+  Bool wireframe_p = MI_IS_WIREFRAME(mi);
   int           screen = MI_SCREEN(mi);
   gasketstruct *gp;
 
@@ -216,14 +546,36 @@ init_gasket(ModeInfo *mi)
   gp = &gasket[screen];
 
   gp->window = MI_WINDOW(mi);
-  gp->view_rotx = NRAND(360);
-  gp->view_roty = NRAND(360);
-  gp->view_rotz = NRAND(360);
-  gp->angle = NRAND(360)/90.0;
+
+  gp->rotx = frand(1.0) * RANDSIGN();
+  gp->roty = frand(1.0) * RANDSIGN();
+  gp->rotz = frand(1.0) * RANDSIGN();
+
+  /* bell curve from 0-1.5 degrees, avg 0.75 */
+  gp->dx = (frand(1) + frand(1) + frand(1)) / (360*2);
+  gp->dy = (frand(1) + frand(1) + frand(1)) / (360*2);
+  gp->dz = (frand(1) + frand(1) + frand(1)) / (360*2);
+
+  gp->d_max = gp->dx * 2;
+
+  gp->ddx = 0.00006 + frand(0.00003);
+  gp->ddy = 0.00006 + frand(0.00003);
+  gp->ddz = 0.00006 + frand(0.00003);
+
+  gp->ddx = 0.00001;
+  gp->ddy = 0.00001;
+  gp->ddz = 0.00001;
+
+
+  gp->ncolors = 255;
+  gp->colors = (XColor *) calloc(gp->ncolors, sizeof(XColor));
+  make_smooth_colormap (0, 0, 0,
+                        gp->colors, &gp->ncolors,
+                        False, 0, False);
 
   if ((gp->glx_context = init_GL(mi)) != NULL)
   {
-    reshape(MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
+    reshape_gasket(mi, MI_WIDTH(mi), MI_HEIGHT(mi));
     pinit(mi);
   }
   else
@@ -239,30 +591,25 @@ draw_gasket(ModeInfo * mi)
   Display      *display = MI_DISPLAY(mi);
   Window        window = MI_WINDOW(mi);
   int           angle_incr = 1;
-  int           rot_incr = 1;/*MI_COUNT(mi) ? MI_COUNT(mi) : 1;*/
 
   if (!gp->glx_context) return;
 
   glDrawBuffer(GL_BACK);
 
+  if (max_depth > 10)
+    max_depth = 10;
+
   glXMakeCurrent(display, window, *(gp->glx_context));
   draw(mi);
 
-  /* do the colour change & movement thing */
+  /* rotate */
   gp->angle = (int) (gp->angle + angle_incr) % 360;
-  gp->light_colour[0] = 3.0*SINF(gp->angle/20.0) + 4.0;
-  gp->light_colour[1] = 3.0*SINF(gp->angle/30.0) + 4.0;
-  gp->light_colour[2] = 3.0*SINF(gp->angle/60.0) + 4.0;
-  if ( FABSF( gp->pos[0] ) > 9.0 ) gp->xinc = -1.0 * gp->xinc;
-  if ( FABSF( gp->pos[1] ) > 7.0 ) gp->yinc = -1.0 * gp->yinc;
-  if ( FABSF( gp->pos[2] ) >15.0 ) gp->zinc = -1.0 * gp->zinc;
-  gp->pos[0] += gp->xinc;
-  gp->pos[1] += gp->yinc;
-  gp->pos[2] += gp->zinc;    
-  gp->view_rotx = (int) (gp->view_rotx + rot_incr) % 360;
-  gp->view_roty = (int) (gp->view_roty +(rot_incr/2.0)) % 360;
-  gp->view_rotz = (int) (gp->view_rotz +(rot_incr/3.0)) % 360;
 
+  rotate(&gp->rotx, &gp->dx, &gp->ddx, gp->d_max);
+  rotate(&gp->roty, &gp->dy, &gp->ddy, gp->d_max);
+  rotate(&gp->rotz, &gp->dz, &gp->ddz, gp->d_max);
+
+  if (mi->fps_p) do_fps (mi);
   glFinish();
   glXSwapBuffers(display, window);
 }