From http://www.jwz.org/xscreensaver/xscreensaver-5.37.tar.gz
[xscreensaver] / hacks / interference.c
index 6edd81762f5b4d7f002863242d0f69080ba7f1ac..cbb6fae9f09fec5388927d8b6f62563c63f43178 100644 (file)
  * Last modified: Sun Aug 31 23:40:14 2003, 
  *              david slimp <rock808@DavidSlimp.com>
  *             added -hue option to specify base color hue
- *
- * 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
+ * Last modified: Wed May 15 00:04:43 2013,
+ *              Dave Odell <dmo2118@gmail.com>
+ *              Tuned performance; double-buffering is now off by default.
+ *              Made animation speed independent of FPS.
+ *              Added cleanup code, fixed a few glitches.
+ *              Added gratuitous #ifdefs.
+ * Last modified: Fri Feb 21 02:14:29 2014, <dmo2118@gmail.com>
+ *              Added support for SMP rendering.
+ *              Tweaked math a bit re: performance.
+ * Last modified: Tue Dec 30 16:43:33 2014, <dmo2118@gmail.com>
+ *              Killed the black margin on the right and bottom.
+ *              Reduced the default grid size to 2.
+ * Last modified: Sun Oct 9 11:20:48 2016, <dmo2118@gmail.com>
+ *              Updated for new xshm.c.
+ *              Ditched USE_BIG_XIMAGE.
  */
 
 #include <math.h>
+#include <errno.h>
 
 #include "screenhack.h"
 
-# include <X11/Xutil.h>
+#include "thread_util.h"
+
+#ifdef HAVE_INTTYPES_H
+# include <inttypes.h>
+#else
+
+typedef unsigned int uint32_t;
+typedef unsigned short uint16_t;
+typedef unsigned char uint8_t;
+
+#endif
+
+/*
+Tested on an Intel(R) Pentium(R) 4 CPU 3.00GHz (family 15, model 6, 2 cores),
+1 GB PC2-4200, nouveau - Gallium 0.4 on NV44, X.Org version: 1.13.3. A very
+modest system by current standards.
+
+Does double-buffering make sense? (gridsize = 2)
+USE_XIMAGE is off: Yes (-db: 4.1 FPS, -no-db: 2.9 FPS)
+XPutImage in strips: No (-db: 35.9 FPS, -no-db: 38.7 FPS)
+XPutImage, whole image: No (-db: 32.3 FPS, -no-db: 33.7 FPS)
+MIT-SHM, whole image: Doesn't work anyway: (-no-db: 37.3 FPS)
+
+If gridsize = 1, XPutImage is slow when the XImage is one line at a time.
+XPutImage in strips: -db: 21.2 FPS, -no-db: 19.7 FPS
+XPutimage, whole image: -db: 23.2 FPS, -no-db: 23.4 FPS
+MIT-SHM: 26.0 FPS
+
+So XPutImage in strips is very slightly faster when gridsize >= 2, but
+quite a bit worse when gridsize = 1.
+*/
 
 /* I thought it would be faster this way, but it turns out not to be... -jwz */
-#undef USE_XIMAGE
+/* It's a lot faster for me, though - D.O. */
+#define USE_XIMAGE
 
-#ifndef USE_XIMAGE
-# undef HAVE_XSHM_EXTENSION  /* only applicable when using XImages */
-#endif /* USE_XIMAGE */
+/* Numbers are wave_table size, measured in # of unsigned integers.
+ * FPS/radius = 50/radius = 800/radius = 1500/Big-O memory usage
+ *
+ * Use at most one of the following:
+ * Both off = regular sqrt() - 13.5 FPS, 50/800/1500. */
 
+/* #define USE_FAST_SQRT_HACKISH */ /* 17.8 FPS/2873/4921/5395/O(lg(radius)) */
+#define USE_FAST_SQRT_BIGTABLE2 /* 26.1 FPS/156/2242/5386/O(radius^2) */
 
 #ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
 # include "xdbe.h"
 #endif /* HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
 
-#ifdef HAVE_XSHM_EXTENSION
+#ifdef USE_XIMAGE
 # include "xshm.h"
-#endif /* HAVE_XSHM_EXTENSION */
-
-char *progclass="Interference";
+#endif /* USE_XIMAGE */
 
-char *defaults [] = {
+static const char *interference_defaults [] = {
   ".background:  black",
   ".foreground:  white",
   "*count:       3",     /* number of waves */
-  "*gridsize:    4",     /* pixel size, smaller values for better resolution */
-  "*ncolors:     128",   /* number of colours used */
+  "*gridsize:    2",     /* pixel size, smaller values for better resolution */
+  "*ncolors:     192",   /* number of colours used */
   "*hue:         0",     /* hue to use for base color (0-360) */
   "*speed:       30",    /* speed of wave origins moving around */
   "*delay:       30000", /* or something */
@@ -86,7 +117,7 @@ char *defaults [] = {
   "*gray:        false", /* color or grayscale */
   "*mono:        false", /* monochrome, not very much fun */
 
-  "*doubleBuffer: True",
+  "*doubleBuffer: False", /* doubleBuffer slows things down for me - D.O. */
 #ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
   "*useDBE:      True", /* use double buffering extension */
 #endif /* HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
@@ -94,10 +125,14 @@ char *defaults [] = {
 #ifdef HAVE_XSHM_EXTENSION
   "*useSHM:      True", /* use shared memory extension */
 #endif /*  HAVE_XSHM_EXTENSION */
+#ifdef HAVE_MOBILE
+  "*ignoreRotation: True",
+#endif
+  THREAD_DEFAULTS
   0
 };
 
-XrmOptionDescRec options [] = {
+static XrmOptionDescRec interference_options [] = {
   { "-count",       ".count",       XrmoptionSepArg, 0 }, 
   { "-ncolors",     ".ncolors",     XrmoptionSepArg, 0 }, 
   { "-gridsize",    ".gridsize",    XrmoptionSepArg, 0 }, 
@@ -114,13 +149,12 @@ XrmOptionDescRec options [] = {
   { "-shm",    ".useSHM",      XrmoptionNoArg, "True" },
   { "-no-shm", ".useSHM",      XrmoptionNoArg, "False" },
 #endif /*  HAVE_XSHM_EXTENSION */
+  THREAD_OPTIONS
   { 0, 0, 0, 0 }
 };
 
-int options_size = (sizeof (options) / sizeof (XrmOptionDescRec));
-
 struct inter_source {
-  int x; 
+  int x;
   int y;
   double x_theta;
   double y_theta;
@@ -128,7 +162,7 @@ struct inter_source {
 
 struct inter_context {
   /*
-   * Display-related entries 
+   * Display-related entries
    */
   Display* dpy;
   Window   win;
@@ -141,12 +175,10 @@ struct inter_context {
   GC       copy_gc;
 #ifdef USE_XIMAGE
   XImage  *ximage;
-#endif /* USE_XIMAGE */
 
-#ifdef HAVE_XSHM_EXTENSION
-  Bool use_shm;
+  Bool shm_can_draw;
   XShmSegmentInfo shm_info;
-#endif /* HAVE_XSHM_EXTENSION */
+#endif /* USE_XIMAGE */
 
   /*
    * Resources
@@ -158,21 +190,29 @@ struct inter_context {
   int speed;
   int delay;
   int shift;
-  int radius;
 
   /*
    * Drawing-related entries
    */
   int w;
   int h;
+  unsigned w_div_g, h_div_g;
   Colormap cmap;
+  Screen *screen;
+  unsigned bits_per_pixel;
   XColor* pal;
+#ifndef USE_XIMAGE
   GC* gcs;
+#endif
+  int radius; /* Not always the same as the X resource. */
+  double last_frame;
+
+  struct threadpool threadpool;
 
   /*
    * lookup tables
    */
-  int* wave_height;
+  unsigned* wave_height;
     
   /*
    * Interference sources
@@ -180,6 +220,18 @@ struct inter_context {
   struct inter_source* source;
 };
 
+struct inter_thread
+{
+  const struct inter_context *context;
+  unsigned thread_id;
+
+#ifdef USE_XIMAGE
+  uint32_t* row;
+#endif
+
+  unsigned* result_row;
+};
+
 #ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
 # define TARGET(c) ((c)->back_buf ? (c)->back_buf : \
                     (c)->pix_buf ? (c)->pix_buf : (c)->win)
@@ -187,103 +239,523 @@ struct inter_context {
 # 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) 
+#ifdef USE_FAST_SQRT_HACKISH
+/* Based loosely on code from Wikipedia:
+ * https://en.wikipedia.org/wiki/Methods_of_computing_square_roots#Approximations_that_depend_on_IEEE_representation
+ */
+
+/* FAST_SQRT_EXTRA_BITS = 3: Smallest useful value
+ * = 5/6: A little bit of banding, wave_height table is on par with regular
+ *        sqrt() code.
+ * = 7: No apparent difference with original @ radius = 800.
+ * = 8: One more just to be comfortable.
+ */
+
+# define FAST_SQRT_EXTRA_BITS 8
+
+union int_float
+{
+  uint32_t i;
+  float f;
+};
+
+static unsigned fast_log2(unsigned x)
+{
+  union int_float u;
+  if(!x)
+    return x;
+  u.f = x;
+  return ((u.i - 0x3f800000) >> (23 - FAST_SQRT_EXTRA_BITS)) + 1;
+}
+
+static float fast_inv_log2(unsigned x)
+{
+  union int_float u;
+  if(!x)
+    return 0.0f;
+  u.i = ((x - 1) << (23 - FAST_SQRT_EXTRA_BITS)) + 0x3f800000;
+  return u.f;
+}
+
+#endif
+
+#ifdef USE_FAST_SQRT_BIGTABLE2
+
+/* I eyeballed these figures. They could be improved. - D.O. */
+
+# define FAST_SQRT_DISCARD_BITS1 4
+/* = 5: Dot in center is almost invisible at radius = 800. */
+/* = 4: Dot in center looks OK at radius = 50. */
+
+/* 156/2740/9029 */
+/* # define FAST_SQRT_DISCARD_BITS2 8 */
+/* # define FAST_SQRT_CUTOFF 64 * 64 */
+
+/* 156/2242/5386 */
+# define FAST_SQRT_DISCARD_BITS2 9
+# define FAST_SQRT_CUTOFF 128 * 128
+
+/*
+ * This is a little faster:
+ * 44.5 FPS, 19/5000/17578
+ *
+ * # define FAST_SQRT_DISCARD_BITS1 7
+ * # define FAST_SQRT_DISCARD_BITS2 7
+ * # define FAST_SQRT_CUTOFF 0
+ *
+ * For radius = 800, FAST_SQRT_DISCARD_BITS2 =
+ * = 9/10: Approximately the original table size, some banding near origins.
+ * = 7: wave_height is 20 KB, and just fits inside a 32K L1 cache.
+ * = 6: Nearly indistinguishable from original
+ */
+
+/*
+  FAST_TABLE(x) is equivalent to, but slightly faster than:
+  x < FAST_SQRT_CUTOFF ?
+    (x >> FAST_SQRT_DISCARD_BITS1) :
+    ((x - FAST_SQRT_CUTOFF) >> FAST_SQRT_DISCARD_BITS2) +
+      (FAST_SQRT_CUTOFF >> FAST_SQRT_DISCARD_BITS1);
+*/
+
+#define FAST_TABLE(x) \
+  ((x) < FAST_SQRT_CUTOFF ? \
+    ((x) >> FAST_SQRT_DISCARD_BITS1) : \
+    (((x) + \
+      ((FAST_SQRT_CUTOFF << (FAST_SQRT_DISCARD_BITS2 - \
+        FAST_SQRT_DISCARD_BITS1)) - FAST_SQRT_CUTOFF)) >> \
+      FAST_SQRT_DISCARD_BITS2))
+
+static double fast_inv_table(unsigned x)
+{
+  return x < (FAST_SQRT_CUTOFF >> FAST_SQRT_DISCARD_BITS1) ?
+    (x << FAST_SQRT_DISCARD_BITS1) :
+    ((x - (FAST_SQRT_CUTOFF >> FAST_SQRT_DISCARD_BITS1)) <<
+      FAST_SQRT_DISCARD_BITS2) + FAST_SQRT_CUTOFF;
+}
+
+#endif
+
+static void destroy_image(Display* dpy, struct inter_context* c)
+{
+#ifdef USE_XIMAGE
+  if(c->ximage) {
+    destroy_xshm_image(dpy, c->ximage, &c->shm_info);
+  }
+#endif
+
+  if(c->threadpool.count)
+  {
+    threadpool_destroy(&c->threadpool);
+    c->threadpool.count = 0;
+  }
+}
+
+static void inter_free(Display* dpy, struct inter_context* c)
+{
+#ifndef USE_XIMAGE
+  unsigned i;
+#endif
+
+  if(c->pix_buf)
+    XFreePixmap(dpy, c->pix_buf);
+
+  if(c->copy_gc)
+    XFreeGC(dpy, c->copy_gc);
+
+  destroy_image(dpy, c);
+
+  if(c->colors <= 2)
+    free(c->pal);
+  else if(c->pal)
+    free_colors(c->screen, c->cmap, c->pal, c->colors);
+
+#ifndef USE_XIMAGE
+  for(i = 0; i != c->colors; ++i)
+    XFreeGC(dpy, c->gcs[i]);
+  free(c->gcs);
+#endif
+
+  free(c->wave_height);
+  free(c->source);
+}
+
+static void abort_on_error(int error)
+{
+  fprintf(stderr, "interference: %s\n", strerror(error));
+  exit(1);
+}
+
+static void abort_no_mem(void)
+{
+  abort_on_error(ENOMEM);
+}
+
+static void check_no_mem(Display* dpy, struct inter_context* c, void* ptr)
+{
+  if(!ptr) {
+    inter_free(dpy, c);
+    abort_no_mem();
+  }
+}
+
+static int inter_thread_create(
+  void* self_raw,
+  struct threadpool* pool,
+  unsigned id)
+{
+  struct inter_thread* self = (struct inter_thread*)self_raw;
+  const struct inter_context* c = GET_PARENT_OBJ(struct inter_context, threadpool, pool);
+
+  self->context = c;
+  self->thread_id = id;
+
+  self->result_row = malloc(c->w_div_g * sizeof(unsigned));
+  if(!self->result_row)
+    return ENOMEM;
+
+#ifdef USE_XIMAGE
+  self->row = malloc(c->w_div_g * sizeof(uint32_t));
+  if(!self->row) {
+    free(self->result_row);
+    return ENOMEM;
+  }
+#endif
+
+  return 0;
+}
+
+static void inter_thread_destroy(void* self_raw)
+{
+  struct inter_thread* self = (struct inter_thread*)self_raw;
+#ifdef USE_XIMAGE
+  free(self->row);
+#endif
+  free(self->result_row);
+}
+
+/*
+A higher performance design would have input and output queues, so that when
+worker threads finish with one frame, they can pull the next work order from
+the queue and get started on it immediately, rather than going straight to
+sleep. The current "single-buffered" design still provides reasonable
+performance at low frame rates; high frame rates are noticeably less efficient.
+*/
+
+static void inter_thread_run(void* self_raw)
+{
+  struct inter_thread* self = (struct inter_thread*)self_raw;
+  const struct inter_context* c = self->context;
+
+  int i, j, k;
+  unsigned result;
+  int dist1;
+  int g = c->grid_size;
+
+  int dx, dy, g2 = 2 * g * g;
+  int px, py, px2g;
+
+  int dist0, ddist;
+
+#ifdef USE_XIMAGE
+  unsigned img_y = g * self->thread_id;
+  void *scanline = c->ximage->data + c->ximage->bytes_per_line * g * self->thread_id;
+#endif
+
+  for(j = self->thread_id; j < c->h_div_g; j += c->threadpool.count) {
+    px = g/2;
+    py = j*g + px;
+
+    memset(self->result_row, 0, c->w_div_g * sizeof(unsigned));
+
+    for(k = 0; k < c->count; k++) {
+
+      dx = px - c->source[k].x;
+      dy = py - c->source[k].y;
+
+      dist0 = dx*dx + dy*dy;
+      ddist = -2 * g * c->source[k].x;
+
+      /* px2g = g*(px*2 + g); */
+      px2g = g2;
+
+      for(i = 0; i < c->w_div_g; i++) {
+        /*
+         * Discarded possibilities for improving performance here:
+         * 1. Using octagon-based distance estimation
+         *    (Which causes giant octagons to appear.)
+         * 2. Square root approximation by reinterpret-casting IEEE floats to
+         *    integers.
+         *    (Which causes angles to appear when two waves interfere.)
+         */
+
+/*      int_float u;
+        u.f = dx*dx + dy*dy;
+        u.i = (1 << 29) + (u.i >> 1) - (1 << 22);
+        dist = u.f; */
+
+#if defined USE_FAST_SQRT_BIGTABLE2
+        dist1 = FAST_TABLE(dist0);
+#elif defined USE_FAST_SQRT_HACKISH
+        dist1 = fast_log2(dist0);
+#else
+        dist1 = sqrt(dist0);
+#endif
+
+        if(dist1 < c->radius)
+          self->result_row[i] += c->wave_height[dist1];
+
+        dist0 += px2g + ddist;
+        px2g += g2;
+      }
+    }
+
+    for(i = 0; i < c->w_div_g; i++) {
+
+      result = self->result_row[i];
+
+      /* It's slightly faster to do a subtraction or two before calculating the
+       * modulus. - D.O. */
+      if(result >= c->colors)
+      {
+        result -= c->colors;
+        if(result >= c->colors)
+          result %= (unsigned)c->colors;
+      }
+
+#ifdef USE_XIMAGE
+      self->row[i] = c->pal[result].pixel;
+#else
+      XFillRectangle(c->dpy, TARGET(c), c->gcs[result], g*i, g*j, g, g);
+#endif /* USE_XIMAGE */
+    }
+
+#ifdef USE_XIMAGE
+    /* Fill in these `gridsize' horizontal bits in the scanline */
+    if(c->ximage->bits_per_pixel == 32)
+    {
+      uint32_t *ptr = (uint32_t *)scanline;
+      for(i = 0; i < c->w_div_g; i++) {
+        for(k = 0; k < g; k++)
+          ptr[g*i+k] = self->row[i];
+      }
+    }
+    else if(c->ximage->bits_per_pixel == 24)
+    {
+      uint8_t *ptr = (uint8_t *)scanline;
+      for(i = 0; i < c->w_div_g; i++) {
+        for(k = 0; k < g; k++) {
+          uint32_t pixel = self->row[i];
+          /* Might not work on big-endian. */
+          ptr[0] = pixel;
+          ptr[1] = (pixel & 0x0000ff00) >> 8;
+          ptr[2] = (pixel & 0x00ff0000) >> 16;
+          ptr += 3;
+        }
+      }
+    }
+    else if(c->ximage->bits_per_pixel == 16)
+    {
+      uint16_t *ptr = (uint16_t *)scanline;
+      for(i = 0; i < c->w_div_g; i++) {
+        for(k = 0; k < g; k++)
+          ptr[g*i+k] = self->row[i];
+      }
+    }
+    else if(c->ximage->bits_per_pixel == 8)
+    {
+      uint8_t *ptr = (uint8_t *)scanline;
+      for(i = 0; i < c->w_div_g; i++) {
+        for(k = 0; k < g; k++)
+          ptr[g*i+k] = self->row[i];
+      }
+    }
+    else
+    {
+      for(i = 0; i < c->w_div_g; i++) {
+        for(k = 0; k < g; k++)
+          /* XPutPixel is thread safe as long as the XImage didn't have its
+           * bits_per_pixel changed. */
+          XPutPixel(c->ximage, (g*i)+k, img_y, self->row[i]);
+      }
+    }
+
+    /* 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 * (img_y + k + 1)),
+             c->ximage->data + (c->ximage->bytes_per_line * img_y),
+             c->ximage->bytes_per_line);
+
+    scanline = (char *)scanline +
+                 c->ximage->bytes_per_line * g * c->threadpool.count;
+    img_y += g * c->threadpool.count;
+
+#endif /* USE_XIMAGE */
+  }
+}
+
+/* On allocation error, c->ximage == NULL. */
+static void create_image(
+  Display* dpy, 
+  struct inter_context* c, 
+  const XWindowAttributes* xgwa)
+{
+#ifdef USE_XIMAGE
+
+  /* Set the width so that each thread can work on a different line. */
+  unsigned align = thread_memory_alignment(dpy) * 8 - 1;
+  unsigned wbits, w, h;
+#endif /* USE_XIMAGE */
+
+  c->w = xgwa->width;
+  c->h = xgwa->height;
+  c->w_div_g = (c->w + c->grid_size - 1) / c->grid_size;
+  c->h_div_g = (c->h + c->grid_size - 1) / c->grid_size;
+
+#ifdef USE_XIMAGE
+  w = c->w_div_g * c->grid_size;
+  h = c->h_div_g * c->grid_size;
+
+  /* The width of a scan line, in *bits*. */
+  wbits = (w * c->bits_per_pixel + align) & ~align;
+
+  /* This uses a lot more RAM than the single line approach. Users without
+   * enough RAM to fit even a single framebuffer should consider an upgrade for
+   * their 386. - D.O.
+   */
+
+  c->ximage = create_xshm_image(dpy, xgwa->visual, xgwa->depth,
+                                ZPixmap, &c->shm_info,
+                                wbits / c->bits_per_pixel, h);
+
+  c->shm_can_draw = True;
+
+  check_no_mem(dpy, c, c->ximage);
+#endif /* USE_XIMAGE */
+
+  {
+    static const struct threadpool_class cls =
+    {
+      sizeof(struct inter_thread),
+      inter_thread_create,
+      inter_thread_destroy
+    };
+
+    int error = threadpool_create(
+      &c->threadpool,
+      &cls,
+      dpy,
+#ifdef USE_XIMAGE
+      hardware_concurrency(dpy)
+#else
+      1
+      /* At least two issues with threads without USE_XIMAGE:
+       * 1. Most of Xlib isn't thread safe without XInitThreads.
+       * 2. X(Un)LockDisplay would need to be called for each line, which is
+       *    terrible.
+       */
+#endif
+      );
+
+    if(error) {
+      c->threadpool.count = 0; /* See the note in thread_util.h. */
+      inter_free(dpy, c);
+      abort_on_error(error);
+    }
+  }
+}
+
+static void create_pix_buf(Display* dpy, Window win, struct inter_context *c,
+                           const XWindowAttributes* xgwa)
+{
+#ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
+  if(c->back_buf)
+    return;
+#endif /* HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
+  c->pix_buf = XCreatePixmap(dpy, win, xgwa->width, xgwa->height, xgwa->depth);
+}
+
+static double float_time(void)
+{
+  struct timeval result;
+  gettimeofday(
+    &result
+#ifdef GETTIMEOFDAY_TWO_ARGS
+    , NULL
+#endif
+    );
+
+  return result.tv_usec * 1.0e-6 + result.tv_sec;
+}
+
+static 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;
+  int radius;
   XGCValues val;
+  Bool dbuf = get_boolean_resource (dpy, "doubleBuffer", "Boolean");
+
+#ifndef USE_XIMAGE
   unsigned long valmask = 0;
-  Bool dbuf = get_boolean_resource ("doubleBuffer", "Boolean");
+#endif
+
+# ifdef HAVE_JWXYZ     /* Don't second-guess Quartz's double-buffering */
+  dbuf = False;
+# endif
 
   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 */
+  c->delay = get_integer_resource(dpy, "delay", "Integer");
 
-#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);
-    }
+  XGetWindowAttributes(c->dpy, c->win, &xgwa);
+  c->cmap = xgwa.colormap;
+  c->screen = xgwa.screen;
+  c->bits_per_pixel = visual_pixmap_depth(xgwa.screen, xgwa.visual);
+  check_no_mem(dpy, c, (void *)(ptrdiff_t)c->bits_per_pixel);
 
   val.function = GXcopy;
   c->copy_gc = XCreateGC(c->dpy, TARGET(c), GCFunction, &val);
 
-  c->count = get_integer_resource("count", "Integer");
+  c->count = get_integer_resource(dpy, "count", "Integer");
   if(c->count < 1)
     c->count = 1;
-  c->grid_size = get_integer_resource("gridsize", "Integer");
+  c->grid_size = get_integer_resource(dpy, "gridsize", "Integer");
   if(c->grid_size < 1)
     c->grid_size = 1;
-  mono = get_boolean_resource("mono", "Boolean");
+  mono = get_boolean_resource(dpy, "mono", "Boolean");
   if(!mono) {
-    c->colors = get_integer_resource("ncolors", "Integer");
+    c->colors = get_integer_resource(dpy, "ncolors", "Integer");
     if(c->colors < 2)
       c->colors = 2;
   }
-  c->hue = get_integer_resource("hue", "Float");
+  c->hue = get_integer_resource(dpy, "hue", "Float");
   while (c->hue < 0 || c->hue >= 360)
     c->hue = frand(360.0);
-  c->speed = get_integer_resource("speed", "Integer");
-  c->shift = get_float_resource("color-shift", "Float");
+  c->speed = get_integer_resource(dpy, "speed", "Integer");
+  c->shift = get_float_resource(dpy, "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;
+  radius = get_integer_resource(dpy, "radius", "Integer");;
+  if(radius < 1)
+    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 */
+  create_image(dpy, c, &xgwa);
 
   if(!mono) {
     c->pal = calloc(c->colors, sizeof(XColor));
+    check_no_mem(dpy, c, c->pal);
 
-    gray = get_boolean_resource("gray", "Boolean");
+    gray = get_boolean_resource(dpy, "gray", "Boolean");
     if(!gray) {
       H[0] = c->hue;
       H[1] = H[0] + c->shift < 360.0 ? H[0]+c->shift : H[0] + c->shift-360.0; 
@@ -296,7 +768,7 @@ void inter_init(Display* dpy, Window win, struct inter_context* c)
       V[0] = 1.0; V[1] = 0.5; V[2] = 0.0;
     }
 
-    make_color_loop(c->dpy, c->cmap, 
+    make_color_loop(c->screen, xgwa.visual, c->cmap, 
                    H[0], S[0], V[0], 
                    H[1], S[1], V[1], 
                    H[2], S[2], V[2], 
@@ -311,34 +783,78 @@ void inter_init(Display* dpy, Window win, struct inter_context* c)
   if(mono) { /* DON'T else this with the previous if! */
     c->colors = 2;
     c->pal = calloc(2, sizeof(XColor));
+    check_no_mem(dpy, c, c->pal);
     c->pal[0].pixel = BlackPixel(c->dpy, DefaultScreen(c->dpy));
     c->pal[1].pixel = WhitePixel(c->dpy, DefaultScreen(c->dpy));
-  }    
+  }
 
+#ifdef USE_XIMAGE
+  dbuf = False;
+  /* Double-buffering doesn't work with MIT-SHM: XShmPutImage must draw to the
+   * window. Otherwise, XShmCompletion events will have the XAnyEvent::window
+   * field set to the back buffer, and XScreenSaver will ignore the event.
+   */
+#endif
+
+  if (dbuf)
+    {
+#ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
+      c->back_buf = xdbe_get_backbuffer (c->dpy, c->win, XdbeUndefined);
+#endif /* HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION */
+
+      create_pix_buf(dpy, win, c, &xgwa);
+    }
+
+#ifndef USE_XIMAGE
   valmask = GCForeground;
   c->gcs = calloc(c->colors, sizeof(GC));
+  check_no_mem(dpy, c, c->gcs);
   for(i = 0; i < c->colors; i++) {
     val.foreground = c->pal[i].pixel;    
     c->gcs[i] = XCreateGC(c->dpy, TARGET(c), valmask, &val);
   }
+#endif
+
+#if defined USE_FAST_SQRT_HACKISH
+  c->radius = fast_log2(radius * radius);
+#elif defined USE_FAST_SQRT_BIGTABLE2
+  c->radius = radius * radius;
+  c->radius = FAST_TABLE(c->radius);
+#else
+  c->radius = radius;
+#endif
+
+  if (c->radius < 1) c->radius = 1;
+  c->wave_height = calloc(c->radius, sizeof(unsigned));
+  check_no_mem(dpy, c, c->wave_height);
 
-  c->wave_height = calloc(c->radius, sizeof(int));
   for(i = 0; i < c->radius; i++) {
-    float max = 
+    float max, fi;
+#if defined USE_FAST_SQRT_HACKISH
+    fi = sqrt(fast_inv_log2(i));
+#elif defined USE_FAST_SQRT_BIGTABLE2
+    fi = sqrt(fast_inv_table(i));
+#else
+    fi = i;
+#endif
+    max = 
       ((float)c->colors) * 
-      ((float)c->radius - (float)i) /
-      ((float)c->radius);
+      ((float)radius - fi) /
+      ((float)radius);
     c->wave_height[i] = 
-      (int)
-      ((max + max*cos((double)i/50.0)) / 2.0);
+      (unsigned)
+      ((max + max*cos(fi/50.0)) / 2.0);
   }
 
   c->source = calloc(c->count, sizeof(struct inter_source));
+  check_no_mem(dpy, c, c->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;
   }
 
+  c->last_frame = float_time();
 }
 
 #define source_x(c, i) \
@@ -347,77 +863,48 @@ void inter_init(Display* dpy, Window win, struct inter_context* c)
   (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! 
+ * This is somewhat suboptimal. Calculating the distance per-pixel is going to
+ * be a lot slower than using now-ubiquitous SIMD CPU instructions to do four
+ * or eight pixels at a time.
  */
 
-void do_inter(struct inter_context* c) 
+static unsigned long do_inter(struct inter_context* c)
 {
-  int i, j, k;
-  int result;
-  int dist;
-  int g;
+  int i;
+
+  double now;
+  float elapsed;
+
+#ifdef USE_XIMAGE
+  /* Wait a little while for the XServer to become ready if necessary. */
+  if(!c->shm_can_draw)
+    return 2000;
+#endif
 
-  int dx, dy;
+  now = float_time();
+  elapsed = (now - c->last_frame) * 10.0;
+
+  c->last_frame = now;
 
   for(i = 0; i < c->count; i++) {
-    c->source[i].x_theta += (c->speed/1000.0);
+    c->source[i].x_theta += (elapsed*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);
+    c->source[i].y_theta += (elapsed*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;
+  threadpool_run(&c->threadpool, inter_thread_run);
+  threadpool_wait(&c->threadpool);
 
 #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 */
-  }
+  put_xshm_image(c->dpy, c->win, c->copy_gc, c->ximage, 0, 0, 0, 0,
+                 c->ximage->width, c->ximage->height, &c->shm_info);
+  /* c->shm_can_draw = False; */
+#endif
 
 #ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
   if (c->back_buf)
@@ -435,20 +922,76 @@ void do_inter(struct inter_context* c)
                    0, 0, c->w, c->h, 0, 0);
       }
 
-  XSync(c->dpy, False);
+  return c->delay;
 }
 
-void screenhack(Display *dpy, Window win) 
+static void *
+interference_init (Display *dpy, Window win)
 {
-  struct inter_context c;
-  int delay;
+  struct inter_context *c = (struct inter_context *) calloc (1, sizeof(*c));
+  if(!c)
+    abort_no_mem();
+  inter_init(dpy, win, c);
+  return c;
+}
 
-  delay = get_integer_resource("delay", "Integer");
+static unsigned long
+interference_draw (Display *dpy, Window win, void *closure)
+{
+  struct inter_context *c = (struct inter_context *) closure;
+  return do_inter(c);
+}
+
+static void
+interference_reshape (Display *dpy, Window window, void *closure, 
+                 unsigned int w, unsigned int h)
+{
+  struct inter_context *c = (struct inter_context *) closure;
+  XWindowAttributes xgwa;
+  Bool dbuf = (!!c->pix_buf
+# ifdef HAVE_DOUBLE_BUFFER_EXTENSION
+               || c->back_buf
+# endif
+               );
+
+#ifdef USE_XIMAGE
+  destroy_image(dpy, c);
+  c->ximage = 0;
+#endif
+
+  if(c->pix_buf)
+    XFreePixmap(dpy, c->pix_buf);
+  c->pix_buf = None;
+
+  XGetWindowAttributes(dpy, window, &xgwa);
+  xgwa.width = w;
+  xgwa.height = h;
+  create_image(dpy, c, &xgwa);
+  if(dbuf)
+    create_pix_buf(dpy, window, c, &xgwa);
+}
+
+static Bool
+interference_event (Display *dpy, Window window, void *closure, XEvent *event)
+{
+#if HAVE_XSHM_EXTENSION
+  struct inter_context *c = (struct inter_context *) closure;
 
-  inter_init(dpy, win, &c);
-  while(1) {
-    do_inter(&c); 
-    screenhack_handle_events (dpy);
-    if(delay) usleep(delay);
+  if(event->type == XShmGetEventBase(dpy) + ShmCompletion)
+  {
+    c->shm_can_draw = True;
+    return True;
   }
+#endif
+  return False;
+}
+
+static void
+interference_free (Display *dpy, Window window, void *closure)
+{
+  struct inter_context *c = (struct inter_context *) closure;
+  inter_free(dpy, c);
 }
+
+XSCREENSAVER_MODULE ("Interference", interference)
+