git.mutantstargoat.com Git - dosdemo/blob - src/grise.c

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <math.h>
   5 #include <assert.h>
   6 #include "imago2.h"
   7 #include "demo.h"
   8 #include "screen.h"
   9
  10 /* APPROX. 170 FPS Minimum */
  11
  12 typedef struct {
  13         unsigned int w, h;
  14         unsigned char *scans;
  15 } RLEBitmap;
  16
  17 static RLEBitmap rleCreate(unsigned int w, unsigned int h);
  18 static void rleDestroy(RLEBitmap b);
  19 static void rleBlit(unsigned short *dst, int dstW, int dstH, int dstStride,
  20         RLEBitmap bitmap, int blitX, int blitY);
  21 static void rleBlitScale(unsigned short *dst, int dstW, int dstH, int dstStride,
  22         RLEBitmap bitmap, int blitX, int blitY, float scaleX, float scaleY);
  23 static void rleBlitScaleInv(unsigned short *dst, int dstW, int dstH, int dstStride,
  24         RLEBitmap bitmap, int blitX, int blitY, float scaleX, float scaleY);
  25 static RLEBitmap rleEncode(unsigned char *pixels, unsigned int w, unsigned int h);
  26
  27 #define BG_FILENAME "data/grise.png"
  28 #define GROBJ_01_FILENAME "data/grobj_01.png"
  29
  30 #define BB_SIZE 512     /* Let's use a power of 2. Maybe we'll zoom/rotate the effect */
  31
  32 /* Every backBuffer scanline is guaranteed to have that many dummy pixels before and after */
  33 #define PIXEL_PADDING 32
  34
  35 /* Make sure this is less than PIXEL_PADDING*/
  36 #define MAX_DISPLACEMENT 16
  37
  38 #define MIN_SCROLL PIXEL_PADDING
  39 #define MAX_SCROLL (backgroundW - fb_width - MIN_SCROLL)
  40
  41 #define FAR_SCROLL_SPEED 15.0f
  42 #define NEAR_SCROLL_SPEED 120.0f
  43
  44 #define HORIZON_HEIGHT 100
  45 #define REFLECTION_HEIGHT (240 - HORIZON_HEIGHT)
  46
  47 #define NORMALMAP_SCANLINE 372
  48
  49 static int init(void);
  50 static void destroy(void);
  51 static void start(long trans_time);
  52 static void stop(long trans_time);
  53 static void draw(void);
  54
  55 static void convert32To16(unsigned int *src32, unsigned short *dst16, unsigned int pixelCount);
  56 static void processNormal();
  57 static void initScrollTables();
  58 static void updateScrollTables(float dt);
  59
  60
  61
  62 static unsigned short *background = 0;
  63 static unsigned int backgroundW = 0;
  64 static unsigned int backgroundH = 0;
  65
  66 static unsigned int lastFrameTime = 0;
  67 static float lastFrameDuration = 0.0f;
  68
  69 static short *displacementMap;
  70
  71 static unsigned short *backBuffer;
  72
  73 static float scrollScaleTable[REFLECTION_HEIGHT];
  74 static float scrollTable[REFLECTION_HEIGHT];
  75 static int scrollTableRounded[REFLECTION_HEIGHT];
  76 static int scrollModTable[REFLECTION_HEIGHT];
  77 static float nearScrollAmount = 0.0f;
  78
  79 static RLEBitmap grobj;
  80
  81 static struct screen scr = {
  82         "galaxyrise",
  83         init,
  84         destroy,
  85         start,
  86         stop,
  87         draw
  88 };
  89
  90 struct screen *grise_screen(void)
  91 {
  92         return &scr;
  93 }
  94
  95
  96 static int init(void)
  97 {
  98         unsigned char *tmpBitmap;
  99         int tmpBitmapW, tmpBitmapH;
 100
 101         /* Allocate back buffer */
 102         backBuffer = (unsigned short*) malloc(BB_SIZE * BB_SIZE * sizeof(unsigned short));
 103
 104         /* grise.png contains the background (horizon), baked reflection and normalmap for displacement */
 105         if (!(background = img_load_pixels(BG_FILENAME, &backgroundW, &backgroundH, IMG_FMT_RGBA32))) {
 106                 fprintf(stderr, "failed to load image " BG_FILENAME "\n");
 107                 return -1;
 108         }
 109
 110         /* Convert to 16bpp */
 111         convert32To16((unsigned int*)background, background, backgroundW * NORMALMAP_SCANLINE); /* Normalmap will keep its 32 bit color */
 112
 113         /* Load reflected objects */
 114         if (!(tmpBitmap = img_load_pixels(GROBJ_01_FILENAME, &tmpBitmapW, &tmpBitmapH, IMG_FMT_GREY8))) {
 115                 fprintf(stderr, "failed to load image " GROBJ_01_FILENAME "\n");
 116                 return -1;
 117         }
 118
 119         grobj = rleEncode(tmpBitmap, tmpBitmapW, tmpBitmapH);
 120
 121         img_free_pixels(tmpBitmap);
 122
 123         initScrollTables();
 124
 125         processNormal();
 126
 127 #ifdef MIKE_PC
 128         return 0xCAFE;
 129 #else
 130         return 0;
 131 #endif
 132 }
 133
 134 static void destroy(void)
 135 {
 136         free(backBuffer);
 137         backBuffer = 0;
 138
 139         img_free_pixels(background);
 140
 141         rleDestroy(grobj);
 142 }
 143
 144 static void start(long trans_time)
 145 {
 146         lastFrameTime = time_msec;
 147 }
 148
 149 static void stop(long trans_time)
 150 {
 151 }
 152
 153 static void draw(void)
 154 {
 155         int scroll = MIN_SCROLL + (MAX_SCROLL - MIN_SCROLL) * mouse_x / fb_width;
 156         unsigned short *dst = backBuffer + PIXEL_PADDING;
 157         unsigned short *src = background + scroll;
 158         int scanline = 0;
 159         int i = 0;
 160         short *dispScanline;
 161         int d;
 162
 163         lastFrameDuration = (time_msec - lastFrameTime) / 1000.0f;
 164         lastFrameTime = time_msec;
 165
 166         /* First, render the horizon */
 167         for (scanline = 0; scanline < HORIZON_HEIGHT; scanline++) {
 168                 memcpy(dst, src, fb_width * 2);
 169                 src += backgroundW;
 170                 dst += BB_SIZE;
 171         }
 172
 173         /* Create scroll offsets for all scanlines of the normalmap */
 174         updateScrollTables(lastFrameDuration);
 175
 176         /* Render the baked reflection one scanline below its place, so that
 177          * the displacement that follows will be done in a cache-friendly way
 178          */
 179         src -= PIXEL_PADDING; /* We want to also fill the PADDING pixels here */
 180         dst = backBuffer + (HORIZON_HEIGHT + 1) * BB_SIZE;
 181         for (scanline = 0; scanline < REFLECTION_HEIGHT; scanline++) {
 182                 memcpy(dst, src, (fb_width + PIXEL_PADDING) * 2);
 183                 src += backgroundW;
 184                 dst += BB_SIZE;
 185         }
 186
 187         /* Blit reflections first, to be  displaced */
 188         for (i = 0; i < 5; i++) rleBlitScaleInv(backBuffer + PIXEL_PADDING, fb_width, fb_height, BB_SIZE, grobj, 134 + (i-3) * 60, 235, 1.0f, 1.8f);
 189
 190         /* Perform displacement */
 191         dst = backBuffer + HORIZON_HEIGHT * BB_SIZE + PIXEL_PADDING;
 192         src = dst + BB_SIZE; /* The pixels to be displaced are 1 scanline below */
 193         dispScanline = displacementMap;
 194         for (scanline = 0; scanline < REFLECTION_HEIGHT; scanline++) {
 195                 for (i = 0; i < fb_width; i++) {
 196                         d = dispScanline[(i + scrollTableRounded[scanline]) % scrollModTable[scanline]];
 197                         *dst++ = src[i + d];
 198                 }
 199                 src += backgroundW;
 200                 dst += BB_SIZE - fb_width;
 201                 dispScanline += backgroundW;
 202         }
 203
 204         /* Then after displacement, blit the objects */
 205         for (i = 0; i < 5; i++) rleBlit(backBuffer + PIXEL_PADDING, fb_width, fb_height, BB_SIZE, grobj, 134 + (i-3) * 60, 100);
 206
 207         /* Blit effect to framebuffer */
 208         src = backBuffer + PIXEL_PADDING;
 209         dst = fb_pixels;
 210         for (scanline = 0; scanline < fb_height; scanline++) {
 211                 memcpy(dst, src, fb_width * 2);
 212                 src += BB_SIZE;
 213                 dst += fb_width;
 214         }
 215
 216         swap_buffers(fb_pixels);
 217 }
 218
 219 /* src and dst can be the same */
 220 static void convert32To16(unsigned int *src32, unsigned short *dst16, unsigned int pixelCount) {
 221         unsigned int p;
 222         while (pixelCount) {
 223                 p = *src32++;
 224                 *dst16++ =      ((p << 8) & 0xF800)             /* R */
 225                         |               ((p >> 5) & 0x07E0)             /* G */
 226                         |               ((p >> 19) & 0x001F);   /* B */
 227                 pixelCount--;
 228         }
 229 }
 230
 231 /* Normal map preprocessing */
 232 /* Scale normal with depth and unpack R component (horizontal component) */
 233 static void processNormal() {
 234         int scanline;
 235         int i;
 236         int x;
 237         short maxDisplacement = 0;
 238         short minDisplacement = 256;
 239         unsigned short *dst;
 240         short *dst2;
 241         unsigned int *normalmap = (unsigned int*)background;
 242         normalmap += NORMALMAP_SCANLINE * backgroundW;
 243         dst = (unsigned short*)normalmap;
 244         displacementMap = (short*)dst;
 245         dst2 = displacementMap;
 246
 247         for (scanline = 0; scanline < REFLECTION_HEIGHT; scanline++) {
 248                 scrollModTable[scanline] = (int) (backgroundW / scrollScaleTable[scanline] + 0.5f);
 249                 for (i = 0; i < backgroundW; i++) {
 250                         x = (int)(i * scrollScaleTable[scanline] + 0.5f);
 251                         if (x < backgroundW) {
 252                                 *dst = (unsigned short)(normalmap[x] >> 8) & 0xFF;
 253                                 if ((short)*dst > maxDisplacement) maxDisplacement = (short)(*dst);
 254                                 if ((short)*dst < minDisplacement) minDisplacement = (short)(*dst);
 255                         } else {
 256                                 *dst = 0;
 257                         }
 258                         dst++;
 259                 }
 260                 normalmap += backgroundW;
 261         }
 262
 263         if (maxDisplacement == minDisplacement) {
 264                 printf("Warning: grise normalmap fucked up\n");
 265                 return;
 266         }
 267
 268         /* Second pass - subtract half maximum displacement to displace in both directions */
 269         for (scanline = 0; scanline < REFLECTION_HEIGHT; scanline++) {
 270                 for (i = 0; i < backgroundW; i++) {
 271                         /* Remember that MIN_SCROLL is the padding around the screen, so ti's the maximum displacement we can get (positive & negative) */
 272                         *dst2 = 2 * MAX_DISPLACEMENT * (*dst2 - minDisplacement) / (maxDisplacement - minDisplacement) - MAX_DISPLACEMENT;
 273                         *dst2 = (short)((float)*dst2 / scrollScaleTable[scanline] + 0.5f); /* Displacements must also scale with distance*/
 274                         dst2++;
 275                 }
 276         }
 277 }
 278
 279 static float distanceScale(int scanline) {
 280         float farScale, t;
 281         farScale = (float)NEAR_SCROLL_SPEED / (float)FAR_SCROLL_SPEED;
 282         t = (float)scanline / ((float)REFLECTION_HEIGHT - 1);
 283         return 1.0f / (1.0f / farScale + (1.0f - 1.0f / farScale) * t);
 284 }
 285
 286 static void initScrollTables() {
 287         int i = 0;
 288         for (i = 0; i < REFLECTION_HEIGHT; i++) {
 289                 scrollScaleTable[i] = distanceScale(i);
 290                 scrollTable[i] = 0.0f;
 291                 scrollTableRounded[i] = 0;
 292         }
 293 }
 294
 295
 296 static void updateScrollTables(float dt) {
 297         int i = 0;
 298
 299         nearScrollAmount += dt * NEAR_SCROLL_SPEED;
 300         nearScrollAmount = (float) fmod(nearScrollAmount, 512.0f);
 301
 302         for (i = 0; i < REFLECTION_HEIGHT; i++) {
 303                 scrollTable[i] = nearScrollAmount / scrollScaleTable[i];
 304                 scrollTableRounded[i] = (int)(scrollTable[i] + 0.5f) % scrollModTable[i];
 305         }
 306 }
 307
 308 /* -------------------------------------------------------------------------------------------------
 309  *                                   RLE STUFF
 310  * -------------------------------------------------------------------------------------------------
 311  */
 312 /* Limit streak count per scanline so we can directly jump to specific scanline */
 313 #define RLE_STREAKS_PER_SCANLINE 4
 314 /* Every streak is encoded by 2 bytes: offset and count of black pixels in the streak */
 315 #define RLE_BYTES_PER_SCANLINE RLE_STREAKS_PER_SCANLINE * 2
 316 #define RLE_FILL_COLOR 0
 317 #define RLE_FILL_COLOR_32 ((RLE_FILL_COLOR << 16) | RLE_FILL_COLOR)
 318
 319 static RLEBitmap rleCreate(unsigned int w, unsigned int h) {
 320         RLEBitmap ret;
 321         ret.w = w;
 322         ret.h = h;
 323
 324         /* Add some padding at the end of the buffer, with the worst case for a scanline (w/2 streaks) */
 325         ret.scans = (unsigned char*) calloc(h * RLE_BYTES_PER_SCANLINE + w, 1);
 326
 327         return ret;
 328 }
 329
 330 static void rleDestroy(RLEBitmap b) {
 331         free(b.scans);
 332 }
 333
 334 static RLEBitmap rleEncode(unsigned char *pixels, unsigned int w, unsigned int h) {
 335         int scanline;
 336         int i;
 337         int penActive = 0;
 338         int counter = 0;
 339         int accum = 0;
 340         RLEBitmap ret;
 341         unsigned char *output;
 342
 343         /* https://www.youtube.com/watch?v=RKMR02o1I88&feature=youtu.be&t=55 */
 344         ret = rleCreate(w, h);
 345
 346         for (scanline = 0; scanline < h; scanline++) {
 347                 output = ret.scans + scanline * RLE_BYTES_PER_SCANLINE;
 348                 accum = 0;
 349                 for (i = 0; i < w; i++) {
 350                         if (*pixels++) {
 351                                 if (penActive) {
 352                                         if (counter >= PIXEL_PADDING) {
 353                                                 *output++ = (unsigned char) counter;
 354                                                 counter = 0;
 355                                                 *output++ = (unsigned char)accum;
 356                                         }
 357                                         counter++;
 358                                         accum++;
 359                                 } else {
 360                                         *output++ = (unsigned char)accum;
 361                                         counter = 1;
 362                                         accum++;
 363                                         penActive = 1;
 364                                 }
 365                         } else {
 366                                 if (penActive) {
 367                                         *output++ = (unsigned char)counter;
 368                                         counter = 1;
 369                                         accum++;
 370                                         penActive = 0;
 371                                 } else {
 372                                         counter++;
 373                                         accum++;
 374                                 }
 375                         }
 376                 }
 377
 378                 if (penActive) {
 379                         *output++ = (unsigned char)counter;
 380                 }
 381                 penActive = 0;
 382                 counter = 0;
 383         }
 384
 385         return ret;
 386 }
 387
 388 static void rleBlit(unsigned short *dst, int dstW, int dstH, int dstStride,
 389         RLEBitmap bitmap, int blitX, int blitY)
 390 {
 391         int scanline = 0;
 392         int streakPos = 0;
 393         int streakLength = 0;
 394         int streak = 0;
 395         unsigned char *input = bitmap.scans;
 396         unsigned short *output;
 397         unsigned int *output32;
 398
 399         dst += blitX + blitY * dstStride;
 400
 401         for (scanline = blitY; scanline < blitY + bitmap.h; scanline++) {
 402                 if (scanline < 0 || scanline >= dstH) continue;
 403                 for (streak = 0; streak < RLE_STREAKS_PER_SCANLINE; streak++) {
 404                         streakPos = *input++;
 405                         streakLength = *input++;
 406
 407                         if ((streakPos + blitX) <= 0) continue;
 408
 409                         output = dst + streakPos;
 410
 411                         /* Check if we need to write the first pixel as 16bit */
 412                         if (streakLength % 2) {
 413                                 *output++ = RLE_FILL_COLOR;
 414                         }
 415
 416                         /* Then, write 2 pixels at a time */
 417                         streakLength >>= 1;
 418                         output32 = (unsigned int*) output;
 419                         while (streakLength--) {
 420                                 *output32++ = RLE_FILL_COLOR_32;
 421                         }
 422                 }
 423
 424                 dst += dstStride;
 425         }
 426 }
 427
 428 static void interpolateScan(unsigned char *output, unsigned char *a, unsigned char *b, float t) {
 429         static int div = 1 << 23;
 430         int ti, i;
 431
 432         t += 1.0f;
 433         ti = (*((unsigned int*)&t)) & 0x7FFFFF;
 434
 435         for (i = 0; i < RLE_BYTES_PER_SCANLINE; i++) {
 436                 *output++ = ((*b++ * ti) + (*a++ * (div - ti))) >> 23;
 437         }
 438 }
 439
 440 static void rleBlitScale(unsigned short *dst, int dstW, int dstH, int dstStride,
 441         RLEBitmap bitmap, int blitX, int blitY, float scaleX, float scaleY)
 442 {
 443         int scanline = 0;
 444         int streakPos = 0;
 445         int streakLength = 0;
 446         int streak = 0;
 447         unsigned short *output;
 448         unsigned int *output32;
 449         unsigned char *input;
 450         int scanlineCounter = 0;
 451         static unsigned char scan[512];
 452
 453         int blitW = (int) (bitmap.w * scaleX + 0.5f);
 454         int blitH = (int)(bitmap.h * scaleY + 0.5f);
 455
 456         dst += blitX + blitY * dstStride;
 457
 458         for (scanline = blitY; scanline < blitY + blitH; scanline++) {
 459                 float normalScan = scanlineCounter / scaleY;
 460                 unsigned char *scan0 = bitmap.scans + RLE_BYTES_PER_SCANLINE * (int)normalScan;
 461                 unsigned char *scan1 = scan0 + RLE_BYTES_PER_SCANLINE;
 462                 normalScan -= (int)normalScan;
 463                 interpolateScan(scan, scan0, scan1, normalScan);
 464                 input = scan;
 465                 scanlineCounter++;
 466
 467                 if (scanline < 0 || scanline >= dstH) continue;
 468                 for (streak = 0; streak < RLE_STREAKS_PER_SCANLINE; streak++) {
 469                         streakPos = (int) ((*input++) * scaleX + 0.5f);
 470                         streakLength = (int)((*input++) * scaleX + 0.5f);
 471
 472                         if ((streakPos + blitX) <= 0) continue;
 473
 474                         output = dst + streakPos;
 475
 476                         /* Check if we need to write the first pixel as 16bit */
 477                         if (streakLength % 2) {
 478                                 *output++ = RLE_FILL_COLOR;
 479                         }
 480
 481                         /* Then, write 2 pixels at a time */
 482                         streakLength >>= 1;
 483                         output32 = (unsigned int*)output;
 484                         while (streakLength--) {
 485                                 *output32++ = RLE_FILL_COLOR_32;
 486                         }
 487                 }
 488
 489                 dst += dstStride;
 490         }
 491 }
 492
 493 static void rleBlitScaleInv(unsigned short *dst, int dstW, int dstH, int dstStride,
 494         RLEBitmap bitmap, int blitX, int blitY, float scaleX, float scaleY)
 495 {
 496         int scanline = 0;
 497         int streakPos = 0;
 498         int streakLength = 0;
 499         int streak = 0;
 500         unsigned short *output;
 501         unsigned int *output32;
 502         unsigned char *input;
 503         int scanlineCounter = 0;
 504         static unsigned char scan[512];
 505
 506         int blitW = (int)(bitmap.w * scaleX + 0.5f);
 507         int blitH = (int)(bitmap.h * scaleY + 0.5f);
 508
 509         dst += blitX + blitY * dstStride;
 510
 511         for (scanline = blitY; scanline > blitY - blitH; scanline--) {
 512                 float normalScan = scanlineCounter / scaleY;
 513                 unsigned char *scan0 = bitmap.scans + RLE_BYTES_PER_SCANLINE * (int)normalScan;
 514                 unsigned char *scan1 = scan0 + RLE_BYTES_PER_SCANLINE;
 515                 normalScan -= (int)normalScan;
 516                 interpolateScan(scan, scan0, scan1, normalScan);
 517                 input = scan;
 518                 scanlineCounter++;
 519
 520                 if (scanline < 0 || scanline >= dstH) continue;
 521                 for (streak = 0; streak < RLE_STREAKS_PER_SCANLINE; streak++) {
 522                         streakPos = (int)((*input++) * scaleX + 0.5f);
 523                         streakLength = (int)((*input++) * scaleX + 0.5f);
 524
 525                         if ((streakPos + blitX) <= 0) continue;
 526
 527                         output = dst + streakPos;
 528
 529                         /* Check if we need to write the first pixel as 16bit */
 530                         if (streakLength % 2) {
 531                                 *output++ = RLE_FILL_COLOR;
 532                         }
 533
 534                         /* Then, write 2 pixels at a time */
 535                         streakLength >>= 1;
 536                         output32 = (unsigned int*)output;
 537                         while (streakLength--) {
 538                                 *output32++ = RLE_FILL_COLOR_32;
 539                         }
 540                 }
 541
 542                 dst -= dstStride;
 543         }
 544 }