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