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

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <math.h>
   5 #include <assert.h>
   6 #include "screen.h"
   7 #include "demo.h"
   8 #include "3dgfx.h"
   9 #include "gfxutil.h"
  10 #include "util.h"
  11 #include "metasurf.h"
  12 #include "dynarr.h"
  13
  14 struct mesh {
  15         int prim;
  16         struct g3d_vertex *varr;
  17         int16_t *iarr;
  18         int vcount, icount;
  19 };
  20
  21 struct metaball {
  22         float energy;
  23         float pos[3];
  24 };
  25
  26 static int init(void);
  27 static void destroy(void);
  28 static void start(long trans_time);
  29 static void draw(void);
  30 static void draw_mesh(struct mesh *mesh);
  31 static void zsort(struct mesh *m);
  32
  33 static void calc_voxel_field(void);
  34 static float eval(struct metasurface *ms, float x, float y, float z);
  35 static void emit_vertex(struct metasurface *ms, float x, float y, float z);
  36
  37 static struct screen scr = {
  38         "metaballs",
  39         init,
  40         destroy,
  41         start, 0,
  42         draw
  43 };
  44
  45 static float cam_theta, cam_phi = 25;
  46 static float cam_dist = 3;
  47 static struct mesh mmesh;
  48
  49 static struct metasurface *msurf;
  50
  51 #define VOL_SZ  32
  52 #define VOL_SCALE       10.0f
  53 #define VOL_HALF_SCALE  (VOL_SCALE * 0.5f)
  54 static float *volume;
  55 #define VOXEL(x, y, z)  (volume[(z) * VOL_SZ * VOL_SZ + (y) * VOL_SZ + (x)])
  56
  57 #define NUM_MBALLS      3
  58 static struct metaball mball[NUM_MBALLS];
  59
  60
  61 struct screen *metaballs_screen(void)
  62 {
  63         return &scr;
  64 }
  65
  66 static int init(void)
  67 {
  68         if(!(volume = malloc(VOL_SZ * VOL_SZ * VOL_SZ * sizeof *volume))) {
  69                 fprintf(stderr, "failed to allocate %dx%dx%d voxel field\n", VOL_SZ, VOL_SZ, VOL_SZ);
  70                 return -1;
  71         }
  72
  73         mball[0].energy = 1.2;
  74         mball[1].energy = 0.8;
  75         mball[2].energy = 1.0;
  76
  77         if(!(msurf = msurf_create())) {
  78                 fprintf(stderr, "failed to initialize metasurf\n");
  79                 return -1;
  80         }
  81         msurf_set_resolution(msurf, VOL_SZ, VOL_SZ, VOL_SZ);
  82         msurf_set_bounds(msurf, 0, 0, 0, VOL_SCALE, VOL_SCALE, VOL_SCALE);
  83         msurf_eval_func(msurf, eval);
  84         msurf_set_threshold(msurf, 0.5);
  85         msurf_set_inside(msurf, MSURF_GREATER);
  86         msurf_vertex_func(msurf, emit_vertex);
  87
  88         mmesh.prim = G3D_TRIANGLES;
  89         mmesh.varr = 0;
  90         mmesh.iarr = 0;
  91         mmesh.vcount = mmesh.icount = 0;
  92
  93         return 0;
  94 }
  95
  96 static void destroy(void)
  97 {
  98         dynarr_free(mmesh.varr);
  99 }
 100
 101 static void start(long trans_time)
 102 {
 103         g3d_matrix_mode(G3D_PROJECTION);
 104         g3d_load_identity();
 105         g3d_perspective(50.0, 1.3333333, 0.5, 100.0);
 106
 107         g3d_enable(G3D_CULL_FACE);
 108         g3d_enable(G3D_LIGHTING);
 109         g3d_enable(G3D_LIGHT0);
 110
 111         g3d_polygon_mode(G3D_WIRE);
 112 }
 113
 114 static void update(void)
 115 {
 116         static int prev_mx, prev_my;
 117         static unsigned int prev_bmask;
 118
 119         if(mouse_bmask) {
 120                 if((mouse_bmask ^ prev_bmask) == 0) {
 121                         int dx = mouse_x - prev_mx;
 122                         int dy = mouse_y - prev_my;
 123
 124                         if(dx || dy) {
 125                                 if(mouse_bmask & 1) {
 126                                         cam_theta += dx * 1.0;
 127                                         cam_phi += dy * 1.0;
 128
 129                                         if(cam_phi < -90) cam_phi = -90;
 130                                         if(cam_phi > 90) cam_phi = 90;
 131                                 }
 132                                 if(mouse_bmask & 4) {
 133                                         cam_dist += dy * 0.5;
 134
 135                                         if(cam_dist < 0) cam_dist = 0;
 136                                 }
 137                         }
 138                 }
 139         }
 140         prev_mx = mouse_x;
 141         prev_my = mouse_y;
 142         prev_bmask = mouse_bmask;
 143
 144         {
 145                 int i, j;
 146                 float tsec = time_msec / 1000.0f;
 147                 static float phase[] = {0.0, M_PI / 3.0, M_PI * 0.8};
 148                 static float speed[] = {0.8, 1.4, 1.0};
 149                 static float scale[][3] = {{1, 2, 0.8}, {0.5, 1.6, 0.6}, {1.5, 0.7, 0.5}};
 150                 static float offset[][3] = {{0, 0, 0}, {0.25, 0, 0}, {-0.2, 0.15, 0.2}};
 151
 152                 for(i=0; i<NUM_MBALLS; i++) {
 153                         float t = (tsec + phase[i]) * speed[i];
 154
 155                         for(j=0; j<3; j++) {
 156                                 float x = sin(t + j * M_PI / 2.0);
 157                                 mball[i].pos[j] = offset[i][j] + x * scale[i][j];
 158                         }
 159                 }
 160         }
 161
 162         calc_voxel_field();
 163
 164         dynarr_free(mmesh.varr);
 165         mmesh.varr = dynarr_alloc(0, sizeof *mmesh.varr);
 166         msurf_polygonize(msurf);
 167 }
 168
 169 static void draw(void)
 170 {
 171         update();
 172
 173         memset(fb_pixels, 0, fb_width * fb_height * 2);
 174
 175         g3d_matrix_mode(G3D_MODELVIEW);
 176         g3d_load_identity();
 177         g3d_translate(0, 0, -cam_dist);
 178         g3d_rotate(cam_phi, 1, 0, 0);
 179         g3d_rotate(cam_theta, 0, 1, 0);
 180
 181         /*g3d_light_pos(0, -10, 10, 20);*/
 182
 183         /*zsort(&metamesh);*/
 184
 185         /*g3d_mtl_diffuse(0.6, 0.6, 0.6);*/
 186
 187         draw_mesh(&mmesh);
 188
 189         swap_buffers(fb_pixels);
 190 }
 191
 192 static void draw_mesh(struct mesh *mesh)
 193 {
 194         if(mesh->iarr) {
 195                 g3d_draw_indexed(mesh->prim, mesh->varr, mesh->vcount, mesh->iarr, mesh->icount);
 196         } else {
 197                 g3d_draw(mesh->prim, mesh->varr, mesh->vcount);
 198         }
 199 }
 200
 201 static struct {
 202         struct g3d_vertex *varr;
 203         const float *xform;
 204 } zsort_cls;
 205
 206 static int zsort_cmp(const void *aptr, const void *bptr)
 207 {
 208         const int16_t *a = (const int16_t*)aptr;
 209         const int16_t *b = (const int16_t*)bptr;
 210
 211         const float *m = zsort_cls.xform;
 212
 213         const struct g3d_vertex *va = zsort_cls.varr + a[0];
 214         const struct g3d_vertex *vb = zsort_cls.varr + b[0];
 215
 216         float za = m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
 217         float zb = m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
 218
 219         va = zsort_cls.varr + a[2];
 220         vb = zsort_cls.varr + b[2];
 221
 222         za += m[2] * va->x + m[6] * va->y + m[10] * va->z + m[14];
 223         zb += m[2] * vb->x + m[6] * vb->y + m[10] * vb->z + m[14];
 224
 225         return za - zb;
 226 }
 227
 228 static void zsort(struct mesh *m)
 229 {
 230         int nfaces = m->icount / m->prim;
 231
 232         zsort_cls.varr = m->varr;
 233         zsort_cls.xform = g3d_get_matrix(G3D_MODELVIEW, 0);
 234
 235         qsort(m->iarr, nfaces, m->prim * sizeof *m->iarr, zsort_cmp);
 236 }
 237
 238 static void calc_voxel_field(void)
 239 {
 240         int i, j, k, b;
 241         float *voxptr = volume;
 242
 243         for(i=0; i<VOL_SZ; i++) {
 244                 float z = VOL_SCALE * ((float)i / (float)VOL_SZ - 0.5);
 245
 246                 for(j=0; j<VOL_SZ; j++) {
 247                         float y = VOL_SCALE * ((float)j / (float)VOL_SZ - 0.5);
 248
 249                         for(k=0; k<VOL_SZ; k++) {
 250                                 float x = VOL_SCALE * ((float)k / (float)VOL_SZ - 0.5);
 251
 252                                 float val = 0.0f;
 253                                 for(b=0; b<NUM_MBALLS; b++) {
 254                                         float dx = mball[b].pos[0] - x;
 255                                         float dy = mball[b].pos[1] - y;
 256                                         float dz = mball[b].pos[2] - z;
 257
 258                                         float lensq = dx * dx + dy * dy + dz * dz;
 259
 260                                         val += lensq == 0.0f ? 1024.0f : mball[b].energy / lensq;
 261                                 }
 262
 263                                 *voxptr++ = val;
 264                         }
 265                 }
 266         }
 267 }
 268
 269 static float eval(struct metasurface *ms, float x, float y, float z)
 270 {
 271         int xidx = cround64(x);
 272         int yidx = cround64(y);
 273         int zidx = cround64(z);
 274
 275         assert(xidx >= 0 && xidx < VOL_SZ);
 276         assert(yidx >= 0 && yidx < VOL_SZ);
 277         assert(zidx >= 0 && zidx < VOL_SZ);
 278
 279         return VOXEL(xidx, yidx, zidx);
 280 }
 281
 282 static void emit_vertex(struct metasurface *ms, float x, float y, float z)
 283 {
 284         struct g3d_vertex v;
 285
 286         v.x = x - VOL_HALF_SCALE;
 287         v.y = y - VOL_HALF_SCALE;
 288         v.z = z - VOL_HALF_SCALE;
 289         v.r = cround64(255.0 * x / VOL_SCALE);
 290         v.g = cround64(255.0 * y / VOL_SCALE);
 291         v.b = cround64(255.0 * z / VOL_SCALE);
 292
 293         mmesh.varr = dynarr_push(mmesh.varr, &v);
 294         assert(mmesh.varr);
 295         ++mmesh.vcount;
 296 }