ftp://ftp.smr.ru/pub/0/FreeBSD/releases/distfiles/xscreensaver-3.16.tar.gz
[xscreensaver] / hacks / interference.c
diff --git a/hacks/interference.c b/hacks/interference.c
new file mode 100644 (file)
index 0000000..a7a9195
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,445 @@
+/* interference.c --- colored fields via decaying sinusoidal waves.
+ * An entry for the RHAD Labs Screensaver Contest.
+ *
+ * Author: Hannu Mallat <hmallat@cs.hut.fi>
+ *
+ * Copyright (C) 1998 Hannu Mallat.
+ *
+ * Permission to use, copy, modify, distribute, and sell this software and its
+ * documentation for any purpose is hereby granted without fee, provided that
+ * the above copyright notice appear in all copies and that both that
+ * copyright notice and this permission notice appear in supporting
+ * documentation.  No representations are made about the suitability of this
+ * software for any purpose.  It is provided "as is" without express or 
+ * implied warranty.
+ *
+ * decaying sinusoidal waves, which extend spherically from their
+ * respective origins, move around the plane. a sort of interference
+ * between them is calculated and the resulting twodimensional wave
+ * height map is plotted in a grid, using softly changing colours.
+ *
+ * not physically (or in any sense) accurate, but fun to look at for 
+ * a while. you may tune the speed/resolution/interestingness tradeoff 
+ * with X resources, see below.
+ *
+ * Created      : Wed Apr 22 09:30:30 1998, hmallat
+ * Last modified: Wed Apr 22 09:30:30 1998, hmallat
+ *
+ * TODO:
+ *
+ *    This really needs to be sped up.
+ *
+ *    I've tried making it use XPutPixel/XPutImage instead of XFillRectangle,
+ *    but that doesn't seem to help (it's the same speed at gridsize=1, and
+ *    it actually makes it slower at larger sizes.)
+ *
+ *    I played around with shared memory, but clearly I still don't know how
+ *    to use the XSHM extension properly, because it doesn't work yet.
+ *
+ *    Hannu had put in code to use the double-buffering extension, but that
+ *    code didn't work for me on Irix.  I don't think it would help anyway,
+ *    since it's not the swapping of frames that is the bottleneck (or a source
+ *    of visible flicker.)
+ *
+ *     -- jwz, 4-Jun-98
+ */
+
+#include <math.h>
+
+#include "screenhack.h"
+
+# include <X11/Xutil.h>
+
+/* I thought it would be faster this way, but it turns out not to be... -jwz */
+#undef USE_XIMAGE
+
+#ifndef USE_XIMAGE
+# undef HAVE_XSHM_EXTENSION  /* only applicable when using XImages */
+#endif /* USE_XIMAGE */
+
+
+#ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
+# include "xdbe.h"
+#endif /* HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
+
+#ifdef HAVE_XSHM_EXTENSION
+# include "xshm.h"
+#endif /* HAVE_XSHM_EXTENSION */
+
+char *progclass="Interference";
+
+char *defaults [] = {
+  "*count:       3",     /* number of waves */
+  "*gridsize:    4",     /* pixel size, smaller values for better resolution */
+  "*ncolors:     128",   /* number of colours used */
+  "*speed:       30",    /* speed of wave origins moving around */
+  "*delay:       30000", /* or something */
+  "*color-shift: 60",    /* h in hsv space, smaller values for smaller
+                         * color gradients */
+  "*radius:      800",   /* wave extent */
+  "*gray:        false", /* color or grayscale */
+  "*mono:        false", /* monochrome, not very much fun */
+
+  "*doubleBuffer: True",
+#ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
+  "*useDBE:      True", /* use double buffering extension */
+#endif /* HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
+
+#ifdef HAVE_XSHM_EXTENSION
+  "*useSHM:      True", /* use shared memory extension */
+#endif /*  HAVE_XSHM_EXTENSION */
+  0
+};
+
+XrmOptionDescRec options [] = {
+  { "-count",       ".count",       XrmoptionSepArg, 0 }, 
+  { "-ncolors",     ".ncolors",     XrmoptionSepArg, 0 }, 
+  { "-gridsize",    ".gridsize",    XrmoptionSepArg, 0 }, 
+  { "-speed",       ".speed",       XrmoptionSepArg, 0 },
+  { "-delay",       ".delay",       XrmoptionSepArg, 0 },
+  { "-color-shift", ".color-shift", XrmoptionSepArg, 0 },
+  { "-radius",      ".radius",      XrmoptionSepArg, 0 },
+  { "-gray",        ".gray",        XrmoptionNoArg,  "True" },
+  { "-mono",        ".mono",        XrmoptionNoArg,  "True" },
+  { "-db",         ".doubleBuffer", XrmoptionNoArg,  "True" },
+  { "-no-db",      ".doubleBuffer", XrmoptionNoArg,  "False" },
+#ifdef HAVE_XSHM_EXTENSION
+  { "-shm",    ".useSHM",      XrmoptionNoArg, "True" },
+  { "-no-shm", ".useSHM",      XrmoptionNoArg, "False" },
+#endif /*  HAVE_XSHM_EXTENSION */
+  { 0, 0, 0, 0 }
+};
+
+int options_size = (sizeof (options) / sizeof (XrmOptionDescRec));
+
+struct inter_source {
+  int x; 
+  int y;
+  double x_theta;
+  double y_theta;
+};
+
+struct inter_context {
+  /*
+   * Display-related entries 
+   */
+  Display* dpy;
+  Window   win;
+
+#ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
+  XdbeBackBuffer back_buf;
+#endif /* HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
+  Pixmap   pix_buf;
+
+  GC       copy_gc;
+#ifdef USE_XIMAGE
+  XImage  *ximage;
+#endif /* USE_XIMAGE */
+
+#ifdef HAVE_XSHM_EXTENSION
+  Bool use_shm;
+  XShmSegmentInfo shm_info;
+#endif /* HAVE_XSHM_EXTENSION */
+
+  /*
+   * Resources
+   */
+  int count;
+  int grid_size;
+  int colors;
+  int speed;
+  int delay;
+  int shift;
+  int radius;
+
+  /*
+   * Drawing-related entries
+   */
+  int w;
+  int h;
+  Colormap cmap;
+  XColor* pal;
+  GC* gcs;
+
+  /*
+   * lookup tables
+   */
+  int* wave_height;
+    
+  /*
+   * Interference sources
+   */
+  struct inter_source* source;
+};
+
+#ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
+# define TARGET(c) ((c)->back_buf ? (c)->back_buf : \
+                    (c)->pix_buf ? (c)->pix_buf : (c)->win)
+#else  /* HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
+# define TARGET(c) ((c)->pix_buf ? (c)->pix_buf : (c)->win)
+#endif /* !HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
+
+void inter_init(Display* dpy, Window win, struct inter_context* c) 
+{
+  XWindowAttributes xgwa;
+  double H[3], S[3], V[3];
+  int i;
+  int mono;
+  int gray;
+  XGCValues val;
+  unsigned long valmask = 0;
+  Bool dbuf = get_boolean_resource ("doubleBuffer", "Boolean");
+
+  memset (c, 0, sizeof(*c));
+
+  c->dpy = dpy;
+  c->win = win;
+
+  XGetWindowAttributes(c->dpy, c->win, &xgwa);
+  c->w = xgwa.width;
+  c->h = xgwa.height;
+  c->cmap = xgwa.colormap;
+
+#ifdef HAVE_XSHM_EXTENSION
+  c->use_shm = get_boolean_resource("useSHM", "Boolean");
+#endif /*  HAVE_XSHM_EXTENSION */
+
+  if (dbuf)
+    {
+#ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
+      c->back_buf = xdbe_get_backbuffer (c->dpy, c->win, XdbeUndefined);
+#endif /* HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
+
+#ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
+      if (!c->back_buf)
+#endif /* HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
+        c->pix_buf = XCreatePixmap (dpy, win, xgwa.width, xgwa.height,
+                                    xgwa.depth);
+    }
+
+  val.function = GXcopy;
+  c->copy_gc = XCreateGC(c->dpy, TARGET(c), GCFunction, &val);
+
+  c->count = get_integer_resource("count", "Integer");
+  if(c->count < 1)
+    c->count = 1;
+  c->grid_size = get_integer_resource("gridsize", "Integer");
+  if(c->grid_size < 1)
+    c->grid_size = 1;
+  mono = get_boolean_resource("mono", "Boolean");
+  if(!mono) {
+    c->colors = get_integer_resource("ncolors", "Integer");
+    if(c->colors < 2)
+      c->colors = 2;
+  }
+  c->speed = get_integer_resource("speed", "Integer");
+  c->shift = get_float_resource("color-shift", "Float");
+  while(c->shift >= 360.0)
+    c->shift -= 360.0;
+  while(c->shift <= -360.0)
+    c->shift += 360.0;
+  c->radius = get_integer_resource("radius", "Integer");;
+  if(c->radius < 1)
+    c->radius = 1;
+
+#ifdef USE_XIMAGE
+
+  c->ximage = 0;
+
+# ifdef HAVE_XSHM_EXTENSION
+  if (c->use_shm)
+    {
+      c->ximage = create_xshm_image(dpy, xgwa.visual, xgwa.depth,
+                                   ZPixmap, 0, &c->shm_info,
+                                   xgwa.width, c->grid_size);
+      if (!c->ximage)
+       c->use_shm = False;
+    }
+# endif /* HAVE_XSHM_EXTENSION */
+
+  if (!c->ximage)
+    {
+      c->ximage =
+       XCreateImage (dpy, xgwa.visual,
+                     xgwa.depth, ZPixmap, 0, 0, /* depth, fmt, offset, data */
+                     xgwa.width, c->grid_size,  /* width, height */
+                     8, 0);                     /* pad, bpl */
+      c->ximage->data = (unsigned char *)
+       calloc(c->ximage->height, c->ximage->bytes_per_line);
+    }
+#endif /* USE_XIMAGE */
+
+  if(!mono) {
+    c->pal = calloc(c->colors, sizeof(XColor));
+
+    srand48(time(NULL));
+
+    gray = get_boolean_resource("gray", "Boolean");
+    if(!gray) {
+      H[0] = frand(360.0); 
+      H[1] = H[0] + c->shift < 360.0 ? H[0]+c->shift : H[0] + c->shift-360.0; 
+      H[2] = H[1] + c->shift < 360.0 ? H[1]+c->shift : H[1] + c->shift-360.0; 
+      S[0] = S[1] = S[2] = 1.0;
+      V[0] = V[1] = V[2] = 1.0;
+    } else {
+      H[0] = H[1] = H[2] = 0.0;
+      S[0] = S[1] = S[2] = 0.0;
+      V[0] = 1.0; V[1] = 0.5; V[2] = 0.0;
+    }
+
+    make_color_loop(c->dpy, c->cmap, 
+                   H[0], S[0], V[0], 
+                   H[1], S[1], V[1], 
+                   H[2], S[2], V[2], 
+                   c->pal, &(c->colors), 
+                   True, False);
+    if(c->colors < 2) { /* color allocation failure */
+      mono = 1;
+      free(c->pal);
+    }
+  }
+
+  if(mono) { /* DON'T else this with the previous if! */
+    c->colors = 2;
+    c->pal = calloc(2, sizeof(XColor));
+    c->pal[0].pixel = BlackPixel(c->dpy, DefaultScreen(c->dpy));
+    c->pal[1].pixel = WhitePixel(c->dpy, DefaultScreen(c->dpy));
+  }    
+
+  valmask = GCForeground;
+  c->gcs = calloc(c->colors, sizeof(GC));
+  for(i = 0; i < c->colors; i++) {
+    val.foreground = c->pal[i].pixel;    
+    c->gcs[i] = XCreateGC(c->dpy, TARGET(c), valmask, &val);
+  }
+
+  c->wave_height = calloc(c->radius, sizeof(int));
+  for(i = 0; i < c->radius; i++) {
+    float max = 
+      ((float)c->colors) * 
+      ((float)c->radius - (float)i) /
+      ((float)c->radius);
+    c->wave_height[i] = 
+      (int)
+      ((max + max*cos((double)i/50.0)) / 2.0);
+  }
+
+  c->source = calloc(c->count, sizeof(struct inter_source));
+  for(i = 0; i < c->count; i++) {
+    c->source[i].x_theta = frand(2.0)*3.14159;
+    c->source[i].y_theta = frand(2.0)*3.14159;
+  }
+
+}
+
+#define source_x(c, i) \
+  (c->w/2 + ((int)(cos(c->source[i].x_theta)*((float)c->w/2.0))))
+#define source_y(c, i) \
+  (c->h/2 + ((int)(cos(c->source[i].y_theta)*((float)c->h/2.0))))
+
+/*
+ * this is rather suboptimal. the sqrt() doesn't seem to be a big
+ * performance hit, but all those separate XFillRectangle()'s are.
+ * hell, it's just a quick hack anyway -- if someone wishes to tune
+ * it, go ahead! 
+ */
+
+void do_inter(struct inter_context* c) 
+{
+  int i, j, k;
+  int result;
+  int dist;
+  int g;
+
+  int dx, dy;
+
+  for(i = 0; i < c->count; i++) {
+    c->source[i].x_theta += (c->speed/1000.0);
+    if(c->source[i].x_theta > 2.0*3.14159)
+      c->source[i].x_theta -= 2.0*3.14159;
+    c->source[i].y_theta += (c->speed/1000.0);
+    if(c->source[i].y_theta > 2.0*3.14159)
+      c->source[i].y_theta -= 2.0*3.14159;
+    c->source[i].x = source_x(c, i);
+    c->source[i].y = source_y(c, i);
+  }
+
+  g = c->grid_size;
+
+  for(j = 0; j < c->h/g; j++) {
+    for(i = 0; i < c->w/g; i++) {
+      result = 0;
+      for(k = 0; k < c->count; k++) {
+       dx = i*g + g/2 - c->source[k].x;
+       dy = j*g + g/2 - c->source[k].y;
+       dist = sqrt(dx*dx + dy*dy); /* what's the performance penalty here? */
+       result += (dist > c->radius ? 0 : c->wave_height[dist]);
+      }
+      result %= c->colors;
+
+#ifdef USE_XIMAGE
+      /* Fill in these `gridsize' horizontal bits in the scanline */
+      for(k = 0; k < g; k++)
+       XPutPixel(c->ximage, (g*i)+k, 0, c->pal[result].pixel);
+
+#else  /* !USE_XIMAGE */
+      XFillRectangle(c->dpy, TARGET(c), c->gcs[result], g*i, g*j, g, g); 
+#endif /* !USE_XIMAGE */
+    }
+
+#ifdef USE_XIMAGE
+
+    /* Only the first scanline of the image has been filled in; clone that
+       scanline to the rest of the `gridsize' lines in the ximage */
+    for(k = 0; k < (g-1); k++)
+      memcpy(c->ximage->data + (c->ximage->bytes_per_line * (k + 1)),
+            c->ximage->data + (c->ximage->bytes_per_line * k),
+            c->ximage->bytes_per_line);
+
+    /* Move the bits for this horizontal stripe to the server. */
+# ifdef HAVE_XSHM_EXTENSION
+    if (c->use_shm)
+      XShmPutImage(c->dpy, TARGET(c), c->copy_gc, c->ximage,
+                  0, 0, 0, g*j, c->ximage->width, c->ximage->height,
+                  False);
+    else
+# endif /*  HAVE_XSHM_EXTENSION */
+      XPutImage(c->dpy, TARGET(c), c->copy_gc, c->ximage,
+               0, 0, 0, g*j, c->ximage->width, c->ximage->height);
+
+#endif /* USE_XIMAGE */
+  }
+
+#ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
+  if (c->back_buf)
+    {
+      XdbeSwapInfo info[1];
+      info[0].swap_window = c->win;
+      info[0].swap_action = XdbeUndefined;
+      XdbeSwapBuffers(c->dpy, info, 1);
+    }
+  else
+#endif /* HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
+    if (c->pix_buf)
+      {
+        XCopyArea (c->dpy, c->pix_buf, c->win, c->copy_gc,
+                   0, 0, c->w, c->h, 0, 0);
+      }
+
+  XSync(c->dpy, False);
+}
+
+void screenhack(Display *dpy, Window win) 
+{
+  struct inter_context c;
+  int delay;
+
+  delay = get_integer_resource("delay", "Integer");
+
+  inter_init(dpy, win, &c);
+  while(1) {
+    do_inter(&c); 
+    screenhack_handle_events (dpy);
+    if(delay) usleep(delay);
+  }
+}