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

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <math.h>
   5 #include "mesh.h"
   6 #include "3dgfx.h"
   7
   8 void free_mesh(struct g3d_mesh *mesh)
   9 {
  10         destroy_mesh(mesh);
  11         free(mesh);
  12 }
  13
  14 void destroy_mesh(struct g3d_mesh *mesh)
  15 {
  16         free(mesh->varr);
  17         free(mesh->iarr);
  18 }
  19
  20 int copy_mesh(struct g3d_mesh *dest, struct g3d_mesh *src)
  21 {
  22         dest->prim = src->prim;
  23         if(src->varr) {
  24                 if(!(dest->varr = malloc(src->vcount * sizeof *src->varr))) {
  25                         return -1;
  26                 }
  27                 memcpy(dest->varr, src->varr, src->vcount * sizeof *src->varr);
  28         }
  29         dest->vcount = src->vcount;
  30         if(src->iarr) {
  31                 if(!(dest->iarr = malloc(src->icount * sizeof *src->iarr))) {
  32                         free(dest->varr);
  33                         dest->varr = 0;
  34                         return -1;
  35                 }
  36                 memcpy(dest->iarr, src->iarr, src->icount * sizeof *src->iarr);
  37         }
  38         dest->icount = src->icount;
  39         return 0;
  40 }
  41
  42 static struct {
  43         int prim;
  44         struct g3d_vertex *varr;
  45         const float *xform;
  46 } zsort_cls;
  47
  48 static int zsort_cmp(const void *aptr, const void *bptr)
  49 {
  50         int i;
  51         float za = 0.0f;
  52         float zb = 0.0f;
  53         const float *m = zsort_cls.xform;
  54         const struct g3d_vertex *va = (const struct g3d_vertex*)aptr;
  55         const struct g3d_vertex *vb = (const struct g3d_vertex*)bptr;
  56
  57         for(i=0; i<zsort_cls.prim; i++) {
  58                 za += m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
  59                 zb += m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
  60                 ++va;
  61                 ++vb;
  62         }
  63         return za - zb;
  64 }
  65
  66 static int zsort_indexed_cmp(const void *aptr, const void *bptr)
  67 {
  68         int i;
  69         float za = 0.0f;
  70         float zb = 0.0f;
  71         const uint16_t *a = (const uint16_t*)aptr;
  72         const uint16_t *b = (const uint16_t*)bptr;
  73
  74         const float *m = zsort_cls.xform;
  75
  76         for(i=0; i<zsort_cls.prim; i++) {
  77                 const struct g3d_vertex *va = zsort_cls.varr + a[i];
  78                 const struct g3d_vertex *vb = zsort_cls.varr + b[i];
  79
  80                 za += m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
  81                 zb += m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
  82         }
  83         return za - zb;
  84 }
  85
  86
  87 void zsort_mesh(struct g3d_mesh *m)
  88 {
  89         zsort_cls.varr = m->varr;
  90         zsort_cls.xform = g3d_get_matrix(G3D_MODELVIEW, 0);
  91         zsort_cls.prim = m->prim;
  92
  93         if(m->iarr) {
  94                 int nfaces = m->icount / m->prim;
  95                 qsort(m->iarr, nfaces, m->prim * sizeof *m->iarr, zsort_indexed_cmp);
  96         } else {
  97                 int nfaces = m->vcount / m->prim;
  98                 qsort(m->varr, nfaces, m->prim * sizeof *m->varr, zsort_cmp);
  99         }
 100 }
 101
 102
 103 void draw_mesh(struct g3d_mesh *mesh)
 104 {
 105         if(mesh->iarr) {
 106                 g3d_draw_indexed(mesh->prim, mesh->varr, mesh->vcount, mesh->iarr, mesh->icount);
 107         } else {
 108                 g3d_draw(mesh->prim, mesh->varr, mesh->vcount);
 109         }
 110 }
 111
 112 void apply_mesh_xform(struct g3d_mesh *mesh, const float *xform)
 113 {
 114         int i;
 115         struct g3d_vertex *v = mesh->varr;
 116
 117         for(i=0; i<mesh->vcount; i++) {
 118                 float x = xform[0] * v->x + xform[4] * v->y + xform[8] * v->z + xform[12];
 119                 float y = xform[1] * v->x + xform[5] * v->y + xform[9] * v->z + xform[13];
 120                 v->z = xform[2] * v->x + xform[6] * v->y + xform[10] * v->z + xform[14];
 121                 v->x = x;
 122                 v->y = y;
 123                 x = xform[0] * v->nx + xform[4] * v->ny + xform[8] * v->nz;
 124                 y = xform[1] * v->nx + xform[5] * v->ny + xform[9] * v->nz;
 125                 v->nz = xform[2] * v->nx + xform[6] * v->ny + xform[10] * v->nz;
 126                 v->nx = x;
 127                 v->ny = y;
 128                 ++v;
 129         }
 130 }
 131
 132 int append_mesh(struct g3d_mesh *ma, struct g3d_mesh *mb)
 133 {
 134         int i, new_vcount, new_icount;
 135         void *tmp;
 136         uint16_t *iptr;
 137
 138         if(ma->prim != mb->prim) {
 139                 fprintf(stderr, "append_mesh failed, primitive mismatch\n");
 140                 return -1;
 141         }
 142
 143         if(ma->iarr || mb->iarr) {
 144                 if(!ma->iarr) {
 145                         if(indexify_mesh(ma) == -1) {
 146                                 return -1;
 147                         }
 148                 } else if(!mb->iarr) {
 149                         if(indexify_mesh(mb) == -1) {
 150                                 return -1;
 151                         }
 152                 }
 153
 154                 new_icount = ma->icount + mb->icount;
 155                 if(!(iptr = realloc(ma->iarr, new_icount * sizeof *iptr))) {
 156                         fprintf(stderr, "append_mesh: failed to allocate combined index buffer (%d indices)\n", new_icount);
 157                         return -1;
 158                 }
 159                 ma->iarr = iptr;
 160
 161                 iptr += ma->icount;
 162                 for(i=0; i<mb->icount; i++) {
 163                         *iptr++ = mb->iarr[i] + ma->vcount;
 164                 }
 165                 ma->icount = new_icount;
 166         }
 167
 168         new_vcount = ma->vcount + mb->vcount;
 169         if(!(tmp = realloc(ma->varr, new_vcount * sizeof *ma->varr))) {
 170                 fprintf(stderr, "append_mesh: failed to allocate combined vertex buffer (%d verts)\n", new_vcount);
 171                 return -1;
 172         }
 173         ma->varr = tmp;
 174         memcpy(ma->varr + ma->vcount, mb->varr, mb->vcount * sizeof *ma->varr);
 175         ma->vcount = new_vcount;
 176         return 0;
 177 }
 178
 179 #define FEQ(a, b)       ((a) - (b) < 1e-5 && (b) - (a) < 1e-5)
 180 static int cmp_vertex(struct g3d_vertex *a, struct g3d_vertex *b)
 181 {
 182         if(!FEQ(a->x, b->x) || !FEQ(a->y, b->y) || !FEQ(a->z, b->z) || !FEQ(a->w, b->w))
 183                 return -1;
 184         if(!FEQ(a->nx, b->nx) || !FEQ(a->ny, b->ny) || !FEQ(a->nz, b->nz))
 185                 return -1;
 186         if(!FEQ(a->u, b->u) || !FEQ(a->v, b->v))
 187                 return -1;
 188         if(a->r != b->r || a->g != b->g || a->b != b->b || a->a != b->a)
 189                 return -1;
 190         return 0;
 191 }
 192
 193 static int find_existing(struct g3d_vertex *v, struct g3d_vertex *varr, int vcount)
 194 {
 195         int i;
 196         for(i=0; i<vcount; i++) {
 197                 if(cmp_vertex(v, varr++) == 0) {
 198                         return i;
 199                 }
 200         }
 201         return -1;
 202 }
 203
 204 int indexify_mesh(struct g3d_mesh *mesh)
 205 {
 206         int i, j, nfaces, max_icount, idx;
 207         int out_vcount = 0;
 208         struct g3d_vertex *vin, *vout;
 209         uint16_t *iout;
 210
 211         if(mesh->iarr) {
 212                 fprintf(stderr, "indexify_mesh failed: already indexed\n");
 213                 return -1;
 214         }
 215
 216         nfaces = mesh->vcount / mesh->prim;
 217         max_icount = mesh->vcount;
 218
 219         if(!(mesh->iarr = malloc(max_icount * sizeof *mesh->iarr))) {
 220                 fprintf(stderr, "indexify_mesh failed to allocate index buffer of %d indices\n", max_icount);
 221                 return -1;
 222         }
 223
 224         vin = vout = mesh->varr;
 225         iout = mesh->iarr;
 226
 227         for(i=0; i<nfaces; i++) {
 228                 for(j=0; j<mesh->prim; j++) {
 229                         if((idx = find_existing(vin, mesh->varr, out_vcount)) >= 0) {
 230                                 *iout++ = idx;
 231                         } else {
 232                                 *iout++ = out_vcount++;
 233                                 if(vin != vout) {
 234                                         *vout++ = *vin;
 235                                 }
 236                         }
 237                         ++vin;
 238                 }
 239         }
 240
 241         /* XXX also shrink buffers? I'll just leave them to max size for now */
 242         return 0;
 243 }
 244
 245 void normalize_mesh_normals(struct g3d_mesh *mesh)
 246 {
 247         int i;
 248         struct g3d_vertex *v = mesh->varr;
 249
 250         for(i=0; i<mesh->vcount; i++) {
 251                 float mag = sqrt(v->nx * v->nx + v->ny * v->ny + v->nz * v->nz);
 252                 float s = (mag == 0.0f) ? 1.0f : 1.0f / mag;
 253                 v->nx *= s;
 254                 v->ny *= s;
 255                 v->nz *= s;
 256                 ++v;
 257         }
 258 }
 259
 260
 261 static void sphvec(float *res, float theta, float phi, float rad)
 262 {
 263         theta = -theta;
 264         res[0] = sin(theta) * sin(phi);
 265         res[1] = cos(phi);
 266         res[2] = cos(theta) * sin(phi);
 267 }
 268
 269 int gen_sphere_mesh(struct g3d_mesh *mesh, float rad, int usub, int vsub)
 270 {
 271         int i, j;
 272         int nfaces, uverts, vverts;
 273         struct g3d_vertex *vptr;
 274         uint16_t *iptr;
 275
 276         mesh->prim = G3D_QUADS;
 277
 278         if(usub < 4) usub = 4;
 279         if(vsub < 2) vsub = 2;
 280
 281         uverts = usub + 1;
 282         vverts = vsub + 1;
 283
 284         mesh->vcount = uverts * vverts;
 285         nfaces = usub * vsub;
 286         mesh->icount = nfaces * 4;
 287
 288         if(!(mesh->varr = malloc(mesh->vcount * sizeof *mesh->varr))) {
 289                 fprintf(stderr, "gen_sphere_mesh: failed to allocate vertex buffer (%d vertices)\n", mesh->vcount);
 290                 return -1;
 291         }
 292         if(!(mesh->iarr = malloc(mesh->icount * sizeof *mesh->iarr))) {
 293                 fprintf(stderr, "gen_sphere_mesh: failed to allocate index buffer (%d indices)\n", mesh->icount);
 294                 return -1;
 295         }
 296         vptr = mesh->varr;
 297         iptr = mesh->iarr;
 298
 299         for(i=0; i<uverts; i++) {
 300                 float u = (float)i / (float)(uverts - 1);
 301                 float theta = u * 2.0 * M_PI;
 302
 303                 for(j=0; j<vverts; j++) {
 304                         float v = (float)j / (float)(vverts - 1);
 305                         float phi = v * M_PI;
 306                         int chess = (i & 1) == (j & 1);
 307
 308                         sphvec(&vptr->x, theta, phi, rad);
 309                         vptr->w = 1.0f;
 310
 311                         vptr->nx = vptr->x / rad;
 312                         vptr->ny = vptr->y / rad;
 313                         vptr->nz = vptr->z / rad;
 314                         vptr->u = u;
 315                         vptr->v = v;
 316                         vptr->r = chess ? 255 : 64;
 317                         vptr->g = 128;
 318                         vptr->b = chess ? 64 : 255;
 319                         ++vptr;
 320
 321                         if(i < usub && j < vsub) {
 322                                 int idx = i * vverts + j;
 323                                 *iptr++ = idx;
 324                                 *iptr++ = idx + 1;
 325                                 *iptr++ = idx + vverts + 1;
 326                                 *iptr++ = idx + vverts;
 327                         }
 328                 }
 329         }
 330         return 0;
 331 }
 332
 333 int gen_plane_mesh(struct g3d_mesh *m, float width, float height, int usub, int vsub)
 334 {
 335         int i, j;
 336         int nfaces, nverts, nidx, uverts, vverts;
 337         float x, y, u, v, du, dv;
 338         struct g3d_vertex *vptr;
 339         uint16_t *iptr;
 340
 341         if(usub < 1) usub = 1;
 342         if(vsub < 1) vsub = 1;
 343
 344         nfaces = usub * vsub;
 345         uverts = usub + 1;
 346         vverts = vsub + 1;
 347         du = (float)width / (float)usub;
 348         dv = (float)height / (float)vsub;
 349
 350         nverts = uverts * vverts;
 351         nidx = nfaces * 4;
 352
 353         if(!(m->varr = malloc(nverts * sizeof *m->varr))) {
 354                 fprintf(stderr, "gen_plane_mesh: failed to allocate vertex buffer (%d vertices)\n", nverts);
 355                 return -1;
 356         }
 357         if(!(m->iarr = malloc(nidx * sizeof *m->iarr))) {
 358                 fprintf(stderr, "gen_plane_mesh: failed to allocate index buffer (%d indices)\n", nidx);
 359                 free(m->varr);
 360                 m->varr = 0;
 361                 return -1;
 362         }
 363
 364         m->prim = G3D_QUADS;
 365         m->vcount = nverts;
 366         m->icount = nidx;
 367
 368         vptr = m->varr;
 369         iptr = m->iarr;
 370
 371         v = 0.0f;
 372         for(i=0; i<vverts; i++) {
 373                 y = (v - 0.5) * height;
 374                 u = 0.0f;
 375
 376                 for(j=0; j<uverts; j++) {
 377                         x = (u - 0.5) * width;
 378
 379                         vptr->x = x;
 380                         vptr->y = y;
 381                         vptr->z = 0.0f;
 382                         vptr->w = 1.0f;
 383                         vptr->nx = 0.0f;
 384                         vptr->ny = 0.0f;
 385                         vptr->nz = 1.0f;
 386                         vptr->u = u;
 387                         vptr->v = v;
 388                         vptr->r = vptr->g = vptr->b = vptr->a = 255;
 389                         ++vptr;
 390
 391                         u += du;
 392                 }
 393                 v += dv;
 394         }
 395
 396         for(i=0; i<vsub; i++) {
 397                 for(j=0; j<usub; j++) {
 398                         int idx = i * uverts + j;
 399                         *iptr++ = idx;
 400                         *iptr++ = idx + 1;
 401                         *iptr++ = idx + uverts + 1;
 402                         *iptr++ = idx + uverts;
 403                 }
 404         }
 405         return 0;
 406 }
 407
 408 int gen_cube_mesh(struct g3d_mesh *mesh, float sz, int sub)
 409 {
 410         int i;
 411         struct g3d_mesh *m;
 412         struct g3d_mesh tmpmesh;
 413         static float rotface[][4] = {
 414                 {0, 0, 1, 0},
 415                 {90, 0, 1, 0},
 416                 {180, 0, 1, 0},
 417                 {270, 0, 1, 0},
 418                 {90, 1, 0, 0},
 419                 {-90, 1, 0, 0}
 420         };
 421
 422         g3d_matrix_mode(G3D_MODELVIEW);
 423         g3d_push_matrix();
 424
 425         for(i=0; i<6; i++) {
 426                 m = i > 0 ? &tmpmesh : mesh;
 427                 if(gen_plane_mesh(m, sz, sz, sub, sub) == -1)
 428                         return -1;
 429                 g3d_load_identity();
 430                 g3d_rotate(rotface[i][0], rotface[i][1], rotface[i][2], rotface[i][3]);
 431                 g3d_translate(0, 0, sz / 2.0f);
 432                 apply_mesh_xform(m, g3d_get_matrix(G3D_MODELVIEW, 0));
 433                 if(i > 0) {
 434                         if(append_mesh(mesh, m) == -1) {
 435                                 return -1;
 436                         }
 437                 }
 438         }
 439
 440         g3d_pop_matrix();
 441         return 0;
 442 }
 443
 444 static void torusvec(float *res, float theta, float phi, float mr, float rr)
 445 {
 446         float rx, ry, rz;
 447         theta = -theta;
 448
 449         rx = -cos(phi) * rr + mr;
 450         ry = sin(phi) * rr;
 451         rz = 0.0f;
 452
 453         res[0] = rx * sin(theta) + rz * cos(theta);
 454         res[1] = ry;
 455         res[2] = -rx * cos(theta) + rz * sin(theta);
 456 }
 457
 458 int gen_torus_mesh(struct g3d_mesh *mesh, float rad, float ringrad, int usub, int vsub)
 459 {
 460         int i, j;
 461         int nfaces, uverts, vverts;
 462         struct g3d_vertex *vptr;
 463         uint16_t *iptr;
 464
 465         mesh->prim = G3D_QUADS;
 466
 467         if(usub < 4) usub = 4;
 468         if(vsub < 2) vsub = 2;
 469
 470         uverts = usub + 1;
 471         vverts = vsub + 1;
 472
 473         mesh->vcount = uverts * vverts;
 474         nfaces = usub * vsub;
 475         mesh->icount = nfaces * 4;
 476
 477         printf("generating torus with %d faces (%d vertices)\n", nfaces, mesh->vcount);
 478
 479         if(!(mesh->varr = malloc(mesh->vcount * sizeof *mesh->varr))) {
 480                 return -1;
 481         }
 482         if(!(mesh->iarr = malloc(mesh->icount * sizeof *mesh->iarr))) {
 483                 return -1;
 484         }
 485         vptr = mesh->varr;
 486         iptr = mesh->iarr;
 487
 488         for(i=0; i<uverts; i++) {
 489                 float u = (float)i / (float)(uverts - 1);
 490                 float theta = u * 2.0 * M_PI;
 491                 float rcent[3];
 492
 493                 torusvec(rcent, theta, 0, rad, 0);
 494
 495                 for(j=0; j<vverts; j++) {
 496                         float v = (float)j / (float)(vverts - 1);
 497                         float phi = v * 2.0 * M_PI;
 498                         int chess = (i & 1) == (j & 1);
 499
 500                         torusvec(&vptr->x, theta, phi, rad, ringrad);
 501                         vptr->w = 1.0f;
 502
 503                         vptr->nx = (vptr->x - rcent[0]) / ringrad;
 504                         vptr->ny = (vptr->y - rcent[1]) / ringrad;
 505                         vptr->nz = (vptr->z - rcent[2]) / ringrad;
 506                         vptr->u = u;
 507                         vptr->v = v;
 508                         vptr->r = chess ? 255 : 64;
 509                         vptr->g = 128;
 510                         vptr->b = chess ? 64 : 255;
 511                         ++vptr;
 512
 513                         if(i < usub && j < vsub) {
 514                                 int idx = i * vverts + j;
 515                                 *iptr++ = idx;
 516                                 *iptr++ = idx + 1;
 517                                 *iptr++ = idx + vverts + 1;
 518                                 *iptr++ = idx + vverts;
 519                         }
 520                 }
 521         }
 522         return 0;
 523 }
 524