backporting...
[dosdemo] / src / 3dgfx.c
index 17ddd93..b1dea9f 100644 (file)
@@ -3,6 +3,11 @@
 #include <string.h>
 #include <math.h>
 #include <assert.h>
+#if defined(__WATCOMC__) || defined(_MSC_VER) || defined(__DJGPP__)
+#include <malloc.h>
+#else
+#include <alloca.h>
+#endif
 #include "3dgfx.h"
 #include "gfxutil.h"
 #include "polyfill.h"
@@ -18,7 +23,20 @@ typedef float g3d_matrix[16];
 
 #define IMM_VBUF_SIZE  256
 
+#define NORMALIZE(v) \
+       do { \
+               float len = sqrt((v)[0] * (v)[0] + (v)[1] * (v)[1] + (v)[2] * (v)[2]); \
+               if(len != 0.0) { \
+                       float s = 1.0 / len; \
+                       (v)[0] *= s; \
+                       (v)[1] *= s; \
+                       (v)[2] *= s; \
+               } \
+       } while(0)
+
+enum {LT_POS, LT_DIR};
 struct light {
+       int type;
        float x, y, z;
        float r, g, b;
 };
@@ -32,7 +50,7 @@ struct material {
 struct g3d_state {
        unsigned int opt;
        int frontface;
-       int fill_mode;
+       int polymode;
 
        g3d_matrix mat[G3D_NUM_MATRICES][STACK_SIZE];
        int mtop[G3D_NUM_MATRICES];
@@ -45,7 +63,7 @@ struct g3d_state {
        struct material mtl;
 
        int width, height;
-       uint16_t *pixels;
+       g3d_pixel *pixels;
 
        int vport[4];
 
@@ -57,8 +75,8 @@ struct g3d_state {
 };
 
 static void imm_flush(void);
-static void xform4_vec3(const float *mat, float *vec);
-static void xform3_vec3(const float *mat, float *vec);
+static __inline void xform4_vec3(const float *mat, float *vec);
+static __inline void xform3_vec3(const float *mat, float *vec);
 static void shade(struct g3d_vertex *v);
 
 static struct g3d_state *st;
@@ -77,7 +95,8 @@ int g3d_init(void)
                fprintf(stderr, "failed to allocate G3D context\n");
                return -1;
        }
-       st->fill_mode = POLYFILL_FLAT;
+       st->opt = G3D_CLIP_FRUSTUM;
+       st->polymode = POLYFILL_FLAT;
 
        for(i=0; i<G3D_NUM_MATRICES; i++) {
                g3d_matrix_mode(i);
@@ -111,6 +130,13 @@ void g3d_framebuffer(int width, int height, void *pixels)
        g3d_viewport(0, 0, width, height);
 }
 
+/* set the framebuffer pointer, without resetting the size */
+void g3d_framebuffer_addr(void *pixels)
+{
+       st->pixels = pixels;
+       pfill_fb.pixels = pixels;
+}
+
 void g3d_viewport(int x, int y, int w, int h)
 {
        st->vport[0] = x;
@@ -146,7 +172,7 @@ void g3d_front_face(unsigned int order)
 
 void g3d_polygon_mode(int pmode)
 {
-       st->fill_mode = pmode;
+       st->polymode = pmode;
 }
 
 void g3d_matrix_mode(int mmode)
@@ -323,6 +349,7 @@ void g3d_light_pos(int idx, float x, float y, float z)
 {
        int mvtop = st->mtop[G3D_MODELVIEW];
 
+       st->lt[idx].type = LT_POS;
        st->lt[idx].x = x;
        st->lt[idx].y = y;
        st->lt[idx].z = z;
@@ -330,6 +357,24 @@ void g3d_light_pos(int idx, float x, float y, float z)
        xform4_vec3(st->mat[G3D_MODELVIEW][mvtop], &st->lt[idx].x);
 }
 
+void g3d_light_dir(int idx, float x, float y, float z)
+{
+       int mvtop = st->mtop[G3D_MODELVIEW];
+
+       st->lt[idx].type = LT_DIR;
+       st->lt[idx].x = x;
+       st->lt[idx].y = y;
+       st->lt[idx].z = z;
+
+       /* calc the normal matrix */
+       memcpy(st->norm_mat, st->mat[G3D_MODELVIEW][mvtop], 16 * sizeof(float));
+       st->norm_mat[12] = st->norm_mat[13] = st->norm_mat[14] = 0.0f;
+
+       xform4_vec3(st->norm_mat, &st->lt[idx].x);
+
+       NORMALIZE(&st->lt[idx].x);
+}
+
 void g3d_light_color(int idx, float r, float g, float b)
 {
        st->lt[idx].r = r;
@@ -396,20 +441,22 @@ void g3d_draw(int prim, const struct g3d_vertex *varr, int varr_size)
 }
 
 void g3d_draw_indexed(int prim, const struct g3d_vertex *varr, int varr_size,
-               const int16_t *iarr, int iarr_size)
+               const uint16_t *iarr, int iarr_size)
 {
-       int i, j, nfaces;
+       int i, j, vnum, nfaces, fill_mode;
        struct pvertex pv[16];
        struct g3d_vertex v[16];
-       int vnum = prim; /* primitive vertex counts correspond to enum values */
        int mvtop = st->mtop[G3D_MODELVIEW];
        int ptop = st->mtop[G3D_PROJECTION];
+       struct g3d_vertex *tmpv;
+
+       tmpv = alloca(prim * 6 * sizeof *tmpv);
 
        /* calc the normal matrix */
        memcpy(st->norm_mat, st->mat[G3D_MODELVIEW][mvtop], 16 * sizeof(float));
        st->norm_mat[12] = st->norm_mat[13] = st->norm_mat[14] = 0.0f;
 
-       nfaces = (iarr ? iarr_size : varr_size) / vnum;
+       nfaces = (iarr ? iarr_size : varr_size) / prim;
 
        for(j=0; j<nfaces; j++) {
                vnum = prim;    /* reset vnum for each iteration */
@@ -423,22 +470,35 @@ void g3d_draw_indexed(int prim, const struct g3d_vertex *varr, int varr_size,
                        if(st->opt & G3D_LIGHTING) {
                                shade(v + i);
                        }
+                       if(st->opt & G3D_TEXTURE_GEN) {
+                               v[i].u = v[i].nx * 0.5 + 0.5;
+                               v[i].v = v[i].ny * 0.5 + 0.5;
+                       }
+                       if(st->opt & G3D_TEXTURE_MAT) {
+                               float *mat = st->mat[G3D_TEXTURE][st->mtop[G3D_TEXTURE]];
+                               float x = mat[0] * v[i].u + mat[4] * v[i].v + mat[12];
+                               float y = mat[1] * v[i].u + mat[5] * v[i].v + mat[13];
+                               float w = mat[3] * v[i].u + mat[7] * v[i].v + mat[15];
+                               v[i].u = x / w;
+                               v[i].v = y / w;
+                       }
                        xform4_vec3(st->mat[G3D_PROJECTION][ptop], &v[i].x);
                }
 
                /* clipping */
-               for(i=0; i<6; i++) {
-                       struct g3d_vertex tmpv[16];
-                       memcpy(tmpv, v, vnum * sizeof *v);
-
-                       if(clip_frustum(v, &vnum, tmpv, vnum, i) < 0) {
-                               /* polygon completely outside of view volume. discard */
-                               vnum = 0;
-                               break;
+               if(st->opt & G3D_CLIP_FRUSTUM) {
+                       for(i=0; i<6; i++) {
+                               memcpy(tmpv, v, vnum * sizeof *v);
+
+                               if(clip_frustum(v, &vnum, tmpv, vnum, i) < 0) {
+                                       /* polygon completely outside of view volume. discard */
+                                       vnum = 0;
+                                       break;
+                               }
                        }
-               }
 
-               if(!vnum) continue;
+                       if(!vnum) continue;
+               }
 
                for(i=0; i<vnum; i++) {
                        if(v[i].w != 0.0f) {
@@ -470,7 +530,7 @@ void g3d_draw_indexed(int prim, const struct g3d_vertex *varr, int varr_size,
                        int32_t ay = pv[1].y - pv[0].y;
                        int32_t bx = pv[2].x - pv[0].x;
                        int32_t by = pv[2].y - pv[0].y;
-                       int32_t cross_z = ax * (by >> 8) - ay * (bx >> 8);
+                       int32_t cross_z = (ax >> 4) * (by >> 4) - (ay >> 4) * (bx >> 4);
                        int sign = (cross_z >> 31) & 1;
 
                        if(!(sign ^ st->frontface)) {
@@ -483,23 +543,33 @@ void g3d_draw_indexed(int prim, const struct g3d_vertex *varr, int varr_size,
                        if(st->opt & G3D_BLEND) {
                                int r, g, b;
                                int inv_alpha = 255 - pv[0].a;
-                               uint16_t *dest = st->pixels + (pv[0].y >> 8) * st->width + (pv[0].x >> 8);
-                               r = ((int)pv[0].r * pv[0].a + UNPACK_R16(*dest) * inv_alpha) >> 8;
-                               g = ((int)pv[0].g * pv[0].a + UNPACK_G16(*dest) * inv_alpha) >> 8;
-                               b = ((int)pv[0].b * pv[0].a + UNPACK_B16(*dest) * inv_alpha) >> 8;
-                               *dest++ = PACK_RGB16(r, g, b);
+                               g3d_pixel *dest = st->pixels + (pv[0].y >> 8) * st->width + (pv[0].x >> 8);
+                               r = ((int)pv[0].r * pv[0].a + G3D_UNPACK_R(*dest) * inv_alpha) >> 8;
+                               g = ((int)pv[0].g * pv[0].a + G3D_UNPACK_G(*dest) * inv_alpha) >> 8;
+                               b = ((int)pv[0].b * pv[0].a + G3D_UNPACK_B(*dest) * inv_alpha) >> 8;
+                               *dest++ = G3D_PACK_RGB(r, g, b);
                        } else {
-                               uint16_t *dest = st->pixels + (pv[0].y >> 8) * st->width + (pv[0].x >> 8);
-                               *dest = PACK_RGB16(pv[0].r, pv[0].g, pv[0].b);
+                               g3d_pixel *dest = st->pixels + (pv[0].y >> 8) * st->width + (pv[0].x >> 8);
+                               *dest = G3D_PACK_RGB(pv[0].r, pv[0].g, pv[0].b);
                        }
                        break;
 
                case 2:
-                       /* TODO: draw line */
+                       {
+                               g3d_pixel col = G3D_PACK_RGB(pv[0].r, pv[0].g, pv[0].b);
+                               draw_line(pv[0].x >> 8, pv[0].y >> 8, pv[1].x >> 8, pv[1].y >> 8, col);
+                       }
                        break;
 
                default:
-                       polyfill(st->fill_mode, pv, vnum);
+                       fill_mode = st->polymode;
+                       if(st->opt & G3D_TEXTURE_2D) {
+                               fill_mode |= POLYFILL_TEX_BIT;
+                       }
+                       if(st->opt & G3D_BLEND) {
+                               fill_mode |= POLYFILL_BLEND_BIT;
+                       }
+                       polyfill(fill_mode, pv, vnum);
                }
        }
 }
@@ -547,20 +617,23 @@ void g3d_normal(float x, float y, float z)
        st->imm_curv.nz = z;
 }
 
+#define CLAMP(x, a, b) ((x) < (a) ? (a) : ((x) > (b) ? (b) : (x)))
+#define MIN(a, b)              ((a) < (b) ? (a) : (b))
+
 void g3d_color3b(unsigned char r, unsigned char g, unsigned char b)
 {
-       st->imm_curv.r = r;
-       st->imm_curv.g = g;
-       st->imm_curv.b = b;
+       st->imm_curv.r = MIN(r, 255);
+       st->imm_curv.g = MIN(g, 255);
+       st->imm_curv.b = MIN(b, 255);
        st->imm_curv.a = 255;
 }
 
 void g3d_color4b(unsigned char r, unsigned char g, unsigned char b, unsigned char a)
 {
-       st->imm_curv.r = r;
-       st->imm_curv.g = g;
-       st->imm_curv.b = b;
-       st->imm_curv.a = a;
+       st->imm_curv.r = MIN(r, 255);
+       st->imm_curv.g = MIN(g, 255);
+       st->imm_curv.b = MIN(b, 255);
+       st->imm_curv.a = MIN(a, 255);
 }
 
 void g3d_color3f(float r, float g, float b)
@@ -568,9 +641,9 @@ void g3d_color3f(float r, float g, float b)
        int ir = r * 255.0f;
        int ig = g * 255.0f;
        int ib = b * 255.0f;
-       st->imm_curv.r = ir > 255 ? 255 : ir;
-       st->imm_curv.g = ig > 255 ? 255 : ig;
-       st->imm_curv.b = ib > 255 ? 255 : ib;
+       st->imm_curv.r = CLAMP(ir, 0, 255);
+       st->imm_curv.g = CLAMP(ig, 0, 255);
+       st->imm_curv.b = CLAMP(ib, 0, 255);
        st->imm_curv.a = 255;
 }
 
@@ -580,10 +653,10 @@ void g3d_color4f(float r, float g, float b, float a)
        int ig = g * 255.0f;
        int ib = b * 255.0f;
        int ia = a * 255.0f;
-       st->imm_curv.r = ir > 255 ? 255 : ir;
-       st->imm_curv.g = ig > 255 ? 255 : ig;
-       st->imm_curv.b = ib > 255 ? 255 : ib;
-       st->imm_curv.a = ia > 255 ? 255 : ia;
+       st->imm_curv.r = CLAMP(ir, 0, 255);
+       st->imm_curv.g = CLAMP(ig, 0, 255);
+       st->imm_curv.b = CLAMP(ib, 0, 255);
+       st->imm_curv.a = CLAMP(ia, 0, 255);
 }
 
 void g3d_texcoord(float u, float v)
@@ -592,41 +665,26 @@ void g3d_texcoord(float u, float v)
        st->imm_curv.v = v;
 }
 
-static void xform4_vec3(const float *mat, float *vec)
+static __inline void xform4_vec3(const float *mat, float *vec)
 {
        float x = mat[0] * vec[0] + mat[4] * vec[1] + mat[8] * vec[2] + mat[12];
        float y = mat[1] * vec[0] + mat[5] * vec[1] + mat[9] * vec[2] + mat[13];
        float z = mat[2] * vec[0] + mat[6] * vec[1] + mat[10] * vec[2] + mat[14];
-       float w = mat[3] * vec[0] + mat[7] * vec[1] + mat[11] * vec[2] + mat[15];
-
-       vec[0] = x;
-       vec[1] = y;
+       vec[3] = mat[3] * vec[0] + mat[7] * vec[1] + mat[11] * vec[2] + mat[15];
        vec[2] = z;
-       vec[3] = w;
+       vec[1] = y;
+       vec[0] = x;
 }
 
-static void xform3_vec3(const float *mat, float *vec)
+static __inline void xform3_vec3(const float *mat, float *vec)
 {
        float x = mat[0] * vec[0] + mat[4] * vec[1] + mat[8] * vec[2];
        float y = mat[1] * vec[0] + mat[5] * vec[1] + mat[9] * vec[2];
-       float z = mat[2] * vec[0] + mat[6] * vec[1] + mat[10] * vec[2];
-
-       vec[0] = x;
+       vec[2] = mat[2] * vec[0] + mat[6] * vec[1] + mat[10] * vec[2];
        vec[1] = y;
-       vec[2] = z;
+       vec[0] = x;
 }
 
-#define NORMALIZE(v) \
-       do { \
-               float len = sqrt(v[0] * v[0] + v[1] * v[1] + v[2] * v[2]); \
-               if(len != 0.0) { \
-                       float s = 1.0 / len; \
-                       v[0] *= s; \
-                       v[1] *= s; \
-                       v[2] *= s; \
-               } \
-       } while(0)
-
 static void shade(struct g3d_vertex *v)
 {
        int i, r, g, b;
@@ -644,10 +702,16 @@ static void shade(struct g3d_vertex *v)
                        continue;
                }
 
-               ldir[0] = st->lt[i].x - v->x;
-               ldir[1] = st->lt[i].y - v->y;
-               ldir[2] = st->lt[i].z - v->z;
-               NORMALIZE(ldir);
+               ldir[0] = st->lt[i].x;
+               ldir[1] = st->lt[i].y;
+               ldir[2] = st->lt[i].z;
+
+               if(st->lt[i].type != LT_DIR) {
+                       ldir[0] -= v->x;
+                       ldir[1] -= v->y;
+                       ldir[2] -= v->z;
+                       NORMALIZE(ldir);
+               }
 
                if((ndotl = v->nx * ldir[0] + v->ny * ldir[1] + v->nz * ldir[2]) < 0.0f) {
                        ndotl = 0.0f;
@@ -656,6 +720,22 @@ static void shade(struct g3d_vertex *v)
                color[0] += st->mtl.kd[0] * st->lt[i].r * ndotl;
                color[1] += st->mtl.kd[1] * st->lt[i].g * ndotl;
                color[2] += st->mtl.kd[2] * st->lt[i].b * ndotl;
+
+               /*
+               if(st->opt & G3D_SPECULAR) {
+                       float ndoth;
+                       ldir[2] += 1.0f;
+                       NORMALIZE(ldir);
+                       if((ndoth = v->nx * ldir[0] + v->ny * ldir[1] + v->nz * ldir[2]) < 0.0f) {
+                               ndoth = 0.0f;
+                       }
+                       ndoth = pow(ndoth, st->mtl.shin);
+
+                       color[0] += st->mtl.ks[0] * st->lt[i].r * ndoth;
+                       color[1] += st->mtl.ks[1] * st->lt[i].g * ndoth;
+                       color[2] += st->mtl.ks[2] * st->lt[i].b * ndoth;
+               }
+               */
        }
 
        r = cround64(color[0] * 255.0);