reorganizing the rope sim
[dosdemo] / tools / ropesim / src / ropesim.c
index 2c2dcd8..07af3ef 100644 (file)
@@ -1,5 +1,6 @@
 #include <stdio.h>
 #include <stdlib.h>
+#include <stdint.h>
 #include "ropesim.h"
 
 static void step(struct rsim_world *rsim, struct rsim_rope *rope, float dt);
@@ -8,7 +9,7 @@ int rsim_init(struct rsim_world *rsim)
 {
        rsim->ropes = 0;
        cgm_vcons(&rsim->grav, 0, -9.807, 0);
-       rsim->damping = 0.995;
+       rsim->damping = 0.5;
        return 0;
 }
 
@@ -28,40 +29,73 @@ int rsim_add_rope(struct rsim_world *rsim, struct rsim_rope *rope)
        return 0;
 }
 
+static inline struct rsim_spring *getspring(struct rsim_rope *rope, int aidx, int bidx)
+{
+       struct rsim_spring *spr = rope->springs + aidx * rope->num_masses + bidx;
+       return *(uint32_t*)&spr->rest_len == 0xffffffff ? 0 : spr;
+}
+
 /* actual step function, called by rsim_step in a loop to microstep or once if
  * microstepping is disabled
  */
 static void step(struct rsim_world *rsim, struct rsim_rope *rope, float dt)
 {
-       int i;
-       cgm_vec3 npos, f, force;
-       float inv_damp = rsim->damping == 0.0f ? 1.0f : 1.0f / rsim->damping;
-       struct rsim_mass *mass = rope->masses;
+       int i, j;
+       float len, fmag;
+       cgm_vec3 npos, faccel, dir;
+       float inv_damp = rsim->damping == 0.0f ? 1.0f : (1.0f - rsim->damping);
+       struct rsim_mass *mass;
+       struct rsim_spring *spr;
+
+       /* for each mass, add spring forces to every other mass it's connected to */
+       for(i=0; i<rope->num_masses; i++) {
+               for(j=0; j<rope->num_masses; j++) {
+                       if(i == j || !(spr = getspring(rope, i, j))) {
+                               continue;
+                       }
 
-       force.x = rsim->grav.x + rsim->extforce.x;
-       force.y = rsim->grav.y + rsim->extforce.y;
-       force.z = rsim->grav.z + rsim->extforce.z;
+                       dir = rope->masses[i].p;
+                       cgm_vsub(&dir, &rope->masses[j].p);
+
+                       len = cgm_vlength(&dir);
+                       if(len != 0.0f) {
+                               float s = 1.0f / len;
+                               cgm_vscale(&dir, s);
+                       }
+                       fmag = (len - spr->rest_len) * spr->k;
+
+                       cgm_vscale(&dir, fmag / rope->masses[j].m);
+                       cgm_vadd(&rope->masses[j].f, &dir);
+               }
+       }
 
+       /* update masses */
+       mass = rope->masses;
        for(i=0; i<rope->num_masses; i++) {
                if(mass->fixed) {
                        mass++;
                        continue;
                }
 
-               npos = mass->p;
+               /* add constant forces to accumulated mass force */
+               cgm_vadd(&mass->f, &rsim->grav);
+
+               faccel = rsim->extforce;
+               cgm_vscale(&faccel, 1.0f / mass->m);
+               cgm_vadd(&mass->f, &rsim->extforce);
+
+               mass->v.x = (mass->v.x - mass->v.x * inv_damp * dt) + mass->f.x * dt;
+               mass->v.y = (mass->v.y - mass->v.y * inv_damp * dt) + mass->f.y * dt;
+               mass->v.z = (mass->v.z - mass->v.z * inv_damp * dt) + mass->f.z * dt;
 
+               /* zero out the accumulated forces for next iter */
+               mass->f.x = mass->f.y = mass->f.z = 0.0f;
+
+               npos = mass->p;
                npos.x = mass->p.x + mass->v.x * dt;
                npos.y = mass->p.y + mass->v.y * dt;
                npos.z = mass->p.z + mass->v.z * dt;
 
-               f.x = force.x;/* + spring forces */
-               f.y = force.y;
-               f.z = force.z;
-
-               mass->v.x = ((mass->v.x - mass->v.x * inv_damp) + f.x) * dt;
-               mass->v.y = ((mass->v.y - mass->v.y * inv_damp) + f.y) * dt;
-               mass->v.z = ((mass->v.z - mass->v.z * inv_damp) + f.z) * dt;
-
                /* TODO collisions */
 
                mass->p = npos;
@@ -93,14 +127,14 @@ void rsim_step(struct rsim_world *rsim, float dt)
        }
 }
 
-struct rsim_rope *rsim_alloc_rope(int nmasses, int nsprings)
+struct rsim_rope *rsim_alloc_rope(int nmasses)
 {
        struct rsim_rope *rope;
 
        if(!(rope = malloc(sizeof *rope))) {
                return 0;
        }
-       if(rsim_init_rope(rope, nmasses, nsprings) == -1) {
+       if(rsim_init_rope(rope, nmasses) == -1) {
                free(rope);
                return 0;
        }
@@ -113,19 +147,20 @@ void rsim_free_rope(struct rsim_rope *rope)
        free(rope);
 }
 
-int rsim_init_rope(struct rsim_rope *rope, int nmasses, int nsprings)
+int rsim_init_rope(struct rsim_rope *rope, int nmasses)
 {
        memset(rope, 0, sizeof *rope);
 
        if(!(rope->masses = calloc(nmasses, sizeof *rope->masses))) {
                return -1;
        }
-       if(!(rope->springs = calloc(nsprings, sizeof *rope->springs))) {
+       rope->num_masses = nmasses;
+
+       if(!(rope->springs = malloc(nmasses * nmasses * sizeof *rope->springs))) {
                free(rope->masses);
                return -1;
        }
-       rope->num_masses = nmasses;
-       rope->num_springs = nsprings;
+       memset(rope->springs, 0xff, nmasses * nmasses * sizeof *rope->springs);
        return 0;
 }
 
@@ -135,34 +170,44 @@ void rsim_destroy_rope(struct rsim_rope *rope)
        free(rope->springs);
 }
 
+int rsim_set_rope_spring(struct rsim_rope *rope, int ma, int mb, float k, float rlen)
+{
+       cgm_vec3 dir;
+       struct rsim_spring *spr;
+
+       if(ma == mb || ma < 0 || ma >= rope->num_masses || mb < 0 || mb >= rope->num_masses) {
+               return -1;
+       }
+
+       if(rlen == RSIM_RLEN_DEFAULT) {
+               dir = rope->masses[ma].p;
+               cgm_vsub(&dir, &rope->masses[mb].p);
+               rlen = cgm_vlength(&dir);
+       }
+
+       spr = rope->springs + ma * rope->num_masses + mb;
+       spr->k = fabs(k);
+       spr->rest_len = rlen;
+       return 0;
+}
+
+int rsim_have_spring(struct rsim_rope *rope, int ma, int mb)
+{
+       return getspring(rope, ma, mb) ? 1 : 0;
+}
+
 int rsim_freeze_rope_mass(struct rsim_rope *rope, struct rsim_mass *m)
 {
        if(m->fixed) return -1;
 
        m->fixed = 1;
-       m->next = rope->fixedlist;
-       rope->fixedlist = m;
        return 0;
 }
 
 int rsim_unfreeze_rope_mass(struct rsim_rope *rope, struct rsim_mass *m)
 {
-       struct rsim_mass *it, dummy;
-
        if(!m->fixed) return -1;
 
-       dummy.next = rope->fixedlist;
-       it = &dummy;
-       while(it->next) {
-               if(it->next == m) {
-                       m->fixed = 0;
-                       it->next = m->next;
-                       m->next = 0;
-                       break;
-               }
-               it = it->next;
-       }
-       rope->fixedlist = dummy.next;
-
-       return m->fixed ? -1 : 0;
+       m->fixed = 0;
+       return 0;
 }