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 int load_mesh(struct g3d_mesh *mesh, const char *fname)
   9 {
  10         return -1;      /* TODO */
  11 }
  12
  13 static struct {
  14         struct g3d_vertex *varr;
  15         const float *xform;
  16 } zsort_cls;
  17
  18 static int zsort_cmp(const void *aptr, const void *bptr)
  19 {
  20         const float *m = zsort_cls.xform;
  21
  22         const struct g3d_vertex *va = (const struct g3d_vertex*)aptr;
  23         const struct g3d_vertex *vb = (const struct g3d_vertex*)bptr;
  24
  25         float za = m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
  26         float zb = m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
  27
  28         ++va;
  29         ++vb;
  30
  31         za += m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
  32         zb += m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
  33
  34         return za - zb;
  35 }
  36
  37 static int zsort_indexed_cmp(const void *aptr, const void *bptr)
  38 {
  39         const int16_t *a = (const int16_t*)aptr;
  40         const int16_t *b = (const int16_t*)bptr;
  41
  42         const float *m = zsort_cls.xform;
  43
  44         const struct g3d_vertex *va = zsort_cls.varr + a[0];
  45         const struct g3d_vertex *vb = zsort_cls.varr + b[0];
  46
  47         float za = m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
  48         float zb = m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
  49
  50         va = zsort_cls.varr + a[2];
  51         vb = zsort_cls.varr + b[2];
  52
  53         za += m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
  54         zb += m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
  55
  56         return za - zb;
  57 }
  58
  59
  60 void zsort_mesh(struct g3d_mesh *m)
  61 {
  62         zsort_cls.varr = m->varr;
  63         zsort_cls.xform = g3d_get_matrix(G3D_MODELVIEW, 0);
  64
  65         if(m->iarr) {
  66                 int nfaces = m->icount / m->prim;
  67                 qsort(m->iarr, nfaces, m->prim * sizeof *m->iarr, zsort_indexed_cmp);
  68         } else {
  69                 int nfaces = m->vcount / m->prim;
  70                 qsort(m->varr, nfaces, m->prim * sizeof *m->varr, zsort_cmp);
  71         }
  72 }
  73
  74
  75 void draw_mesh(struct g3d_mesh *mesh)
  76 {
  77         if(mesh->iarr) {
  78                 g3d_draw_indexed(mesh->prim, mesh->varr, mesh->vcount, mesh->iarr, mesh->icount);
  79         } else {
  80                 g3d_draw(mesh->prim, mesh->varr, mesh->vcount);
  81         }
  82 }
  83
  84 void apply_mesh_xform(struct g3d_mesh *mesh, const float *xform)
  85 {
  86         int i;
  87         struct g3d_vertex *v = mesh->varr;
  88
  89         for(i=0; i<mesh->vcount; i++) {
  90                 float x = xform[0] * v->x + xform[4] * v->y + xform[8] * v->z + xform[12];
  91                 float y = xform[1] * v->x + xform[5] * v->y + xform[9] * v->z + xform[13];
  92                 v->z = xform[2] * v->x + xform[6] * v->y + xform[10] * v->z + xform[14];
  93                 v->x = x;
  94                 v->y = y;
  95                 x = xform[0] * v->nx + xform[4] * v->ny + xform[8] * v->nz;
  96                 y = xform[1] * v->nx + xform[5] * v->ny + xform[9] * v->nz;
  97                 v->nz = xform[2] * v->nx + xform[6] * v->ny + xform[10] * v->nz;
  98                 v->nx = x;
  99                 v->ny = y;
 100                 ++v;
 101         }
 102 }
 103
 104 int append_mesh(struct g3d_mesh *ma, struct g3d_mesh *mb)
 105 {
 106         int i, new_vcount, new_icount;
 107         void *tmp;
 108         int16_t *iptr;
 109
 110         if(ma->prim != mb->prim) {
 111                 fprintf(stderr, "append_mesh failed, primitive mismatch\n");
 112                 return -1;
 113         }
 114
 115         if(ma->iarr || mb->iarr) {
 116                 if(!ma->iarr) {
 117                         if(indexify_mesh(ma) == -1) {
 118                                 return -1;
 119                         }
 120                 } else if(!mb->iarr) {
 121                         if(indexify_mesh(mb) == -1) {
 122                                 return -1;
 123                         }
 124                 }
 125
 126                 new_icount = ma->icount + mb->icount;
 127                 if(!(iptr = realloc(ma->iarr, new_icount * sizeof *iptr))) {
 128                         fprintf(stderr, "append_mesh: failed to allocate combined index buffer (%d indices)\n", new_icount);
 129                         return -1;
 130                 }
 131                 ma->iarr = iptr;
 132
 133                 iptr += ma->icount;
 134                 for(i=0; i<mb->icount; i++) {
 135                         *iptr++ = mb->iarr[i] + ma->vcount;
 136                 }
 137                 ma->icount = new_icount;
 138         }
 139
 140         new_vcount = ma->vcount + mb->vcount;
 141         if(!(tmp = realloc(ma->varr, new_vcount * sizeof *ma->varr))) {
 142                 fprintf(stderr, "append_mesh: failed to allocate combined vertex buffer (%d verts)\n", new_vcount);
 143                 return -1;
 144         }
 145         ma->varr = tmp;
 146         memcpy(ma->varr + ma->vcount, mb->varr, mb->vcount * sizeof *ma->varr);
 147         ma->vcount = new_vcount;
 148         return 0;
 149 }
 150
 151 #define FEQ(a, b)       ((a) - (b) < 1e-5 && (b) - (a) < 1e-5)
 152 static int cmp_vertex(struct g3d_vertex *a, struct g3d_vertex *b)
 153 {
 154         if(!FEQ(a->x, b->x) || !FEQ(a->y, b->y) || !FEQ(a->z, b->z) || !FEQ(a->w, b->w))
 155                 return -1;
 156         if(!FEQ(a->nx, b->nx) || !FEQ(a->ny, b->ny) || !FEQ(a->nz, b->nz))
 157                 return -1;
 158         if(!FEQ(a->u, b->u) || !FEQ(a->v, b->v))
 159                 return -1;
 160         if(a->r != b->r || a->g != b->g || a->b != b->b || a->a != b->a)
 161                 return -1;
 162         return 0;
 163 }
 164
 165 static int find_existing(struct g3d_vertex *v, struct g3d_vertex *varr, int vcount)
 166 {
 167         int i;
 168         for(i=0; i<vcount; i++) {
 169                 if(cmp_vertex(v, varr++) == 0) {
 170                         return i;
 171                 }
 172         }
 173         return -1;
 174 }
 175
 176 int indexify_mesh(struct g3d_mesh *mesh)
 177 {
 178         int i, j, nfaces, max_icount, idx;
 179         int out_vcount = 0;
 180         struct g3d_vertex *vin, *vout;
 181         int16_t *iout;
 182
 183         if(mesh->iarr) {
 184                 fprintf(stderr, "indexify_mesh failed: already indexed\n");
 185                 return -1;
 186         }
 187
 188         nfaces = mesh->vcount / mesh->prim;
 189         max_icount = mesh->vcount;
 190
 191         if(!(mesh->iarr = malloc(max_icount * sizeof *mesh->iarr))) {
 192                 fprintf(stderr, "indexify_mesh failed to allocate index buffer of %d indices\n", max_icount);
 193                 return -1;
 194         }
 195
 196         vin = vout = mesh->varr;
 197         iout = mesh->iarr;
 198
 199         for(i=0; i<nfaces; i++) {
 200                 for(j=0; j<mesh->prim; j++) {
 201                         if((idx = find_existing(vin, mesh->varr, out_vcount)) >= 0) {
 202                                 *iout++ = idx;
 203                         } else {
 204                                 *iout++ = out_vcount++;
 205                                 if(vin != vout) {
 206                                         *vout++ = *vin;
 207                                 }
 208                         }
 209                         ++vin;
 210                 }
 211         }
 212
 213         /* XXX also shrink buffers? I'll just leave them to max size for now */
 214         return 0;
 215 }
 216
 217 int gen_plane_mesh(struct g3d_mesh *m, float width, float height, int usub, int vsub)
 218 {
 219         int i, j;
 220         int nfaces, nverts, nidx, uverts, vverts;
 221         float x, y, u, v, du, dv;
 222         struct g3d_vertex *vptr;
 223         int16_t *iptr;
 224
 225         if(usub < 1) usub = 1;
 226         if(vsub < 1) vsub = 1;
 227
 228         nfaces = usub * vsub;
 229         uverts = usub + 1;
 230         vverts = vsub + 1;
 231         du = (float)width / (float)usub;
 232         dv = (float)height / (float)vsub;
 233
 234         nverts = uverts * vverts;
 235         nidx = nfaces * 4;
 236
 237         if(!(m->varr = malloc(nverts * sizeof *m->varr))) {
 238                 fprintf(stderr, "gen_plane_mesh: failed to allocate vertex buffer (%d vertices)\n", nverts);
 239                 return -1;
 240         }
 241         if(!(m->iarr = malloc(nidx * sizeof *m->iarr))) {
 242                 fprintf(stderr, "gen_plane_mesh: failed to allocate index buffer (%d indices)\n", nidx);
 243                 free(m->varr);
 244                 m->varr = 0;
 245                 return -1;
 246         }
 247
 248         m->prim = G3D_QUADS;
 249         m->vcount = nverts;
 250         m->icount = nidx;
 251
 252         vptr = m->varr;
 253         iptr = m->iarr;
 254
 255         v = 0.0f;
 256         for(i=0; i<vverts; i++) {
 257                 y = (v - 0.5) * height;
 258                 u = 0.0f;
 259
 260                 for(j=0; j<uverts; j++) {
 261                         x = (u - 0.5) * width;
 262
 263                         vptr->x = x;
 264                         vptr->y = y;
 265                         vptr->z = 0.0f;
 266                         vptr->w = 1.0f;
 267                         vptr->nx = 0.0f;
 268                         vptr->ny = 0.0f;
 269                         vptr->nz = 1.0f;
 270                         vptr->u = u;
 271                         vptr->v = v;
 272                         vptr->r = vptr->g = vptr->b = vptr->a = 255;
 273                         ++vptr;
 274
 275                         u += du;
 276                 }
 277                 v += dv;
 278         }
 279
 280         for(i=0; i<vsub; i++) {
 281                 for(j=0; j<usub; j++) {
 282                         int idx = i * uverts + j;
 283                         *iptr++ = idx;
 284                         *iptr++ = idx + 1;
 285                         *iptr++ = idx + uverts + 1;
 286                         *iptr++ = idx + uverts;
 287                 }
 288         }
 289         return 0;
 290 }
 291
 292 int gen_cube_mesh(struct g3d_mesh *mesh, float sz, int sub)
 293 {
 294         int i;
 295         struct g3d_mesh *m;
 296         struct g3d_mesh tmpmesh;
 297         float xform[16];
 298         static float rotface[][4] = {
 299                 {0, 0, 1, 0},
 300                 {90, 0, 1, 0},
 301                 {180, 0, 1, 0},
 302                 {270, 0, 1, 0},
 303                 {90, 1, 0, 0},
 304                 {-90, 1, 0, 0}
 305         };
 306
 307         g3d_matrix_mode(G3D_MODELVIEW);
 308         g3d_push_matrix();
 309
 310         for(i=0; i<6; i++) {
 311                 m = i > 0 ? &tmpmesh : mesh;
 312                 if(gen_plane_mesh(m, sz, sz, sub, sub) == -1)
 313                         return -1;
 314                 g3d_load_identity();
 315                 g3d_rotate(rotface[i][0], rotface[i][1], rotface[i][2], rotface[i][3]);
 316                 g3d_translate(0, 0, sz / 2.0f);
 317                 g3d_get_matrix(G3D_MODELVIEW, xform);
 318                 apply_mesh_xform(m, xform);
 319                 if(i > 0) {
 320                         if(append_mesh(mesh, m) == -1) {
 321                                 return -1;
 322                         }
 323                 }
 324         }
 325
 326         g3d_pop_matrix();
 327         return 0;
 328 }
 329
 330 static void torusvec(float *res, float theta, float phi, float mr, float rr)
 331 {
 332         float rx, ry, rz;
 333         theta = -theta;
 334
 335         rx = -cos(phi) * rr + mr;
 336         ry = sin(phi) * rr;
 337         rz = 0.0f;
 338
 339         res[0] = rx * sin(theta) + rz * cos(theta);
 340         res[1] = ry;
 341         res[2] = -rx * cos(theta) + rz * sin(theta);
 342 }
 343
 344 int gen_torus_mesh(struct g3d_mesh *mesh, float rad, float ringrad, int usub, int vsub)
 345 {
 346         int i, j;
 347         int nfaces, uverts, vverts;
 348         struct g3d_vertex *vptr;
 349         int16_t *iptr;
 350
 351         mesh->prim = G3D_QUADS;
 352
 353         if(usub < 4) usub = 4;
 354         if(vsub < 2) vsub = 2;
 355
 356         uverts = usub + 1;
 357         vverts = vsub + 1;
 358
 359         mesh->vcount = uverts * vverts;
 360         nfaces = usub * vsub;
 361         mesh->icount = nfaces * 4;
 362
 363         printf("generating torus with %d faces (%d vertices)\n", nfaces, mesh->vcount);
 364
 365         if(!(mesh->varr = malloc(mesh->vcount * sizeof *mesh->varr))) {
 366                 return -1;
 367         }
 368         if(!(mesh->iarr = malloc(mesh->icount * sizeof *mesh->iarr))) {
 369                 return -1;
 370         }
 371         vptr = mesh->varr;
 372         iptr = mesh->iarr;
 373
 374         for(i=0; i<uverts; i++) {
 375                 float u = (float)i / (float)(uverts - 1);
 376                 float theta = u * 2.0 * M_PI;
 377                 float rcent[3];
 378
 379                 torusvec(rcent, theta, 0, rad, 0);
 380
 381                 for(j=0; j<vverts; j++) {
 382                         float v = (float)j / (float)(vverts - 1);
 383                         float phi = v * 2.0 * M_PI;
 384                         int chess = (i & 1) == (j & 1);
 385
 386                         torusvec(&vptr->x, theta, phi, rad, ringrad);
 387
 388                         vptr->nx = (vptr->x - rcent[0]) / ringrad;
 389                         vptr->ny = (vptr->y - rcent[1]) / ringrad;
 390                         vptr->nz = (vptr->z - rcent[2]) / ringrad;
 391                         vptr->u = u;
 392                         vptr->v = v;
 393                         vptr->r = chess ? 255 : 64;
 394                         vptr->g = 128;
 395                         vptr->b = chess ? 64 : 255;
 396                         ++vptr;
 397
 398                         if(i < usub && j < vsub) {
 399                                 int idx = i * vverts + j;
 400                                 *iptr++ = idx;
 401                                 *iptr++ = idx + 1;
 402                                 *iptr++ = idx + vverts + 1;
 403                                 *iptr++ = idx + vverts;
 404                         }
 405                 }
 406         }
 407         return 0;
 408 }
 409