git.mutantstargoat.com Git - gba_blender/blob - src/xgl.c

   1 /*
   2 blender for the Gameboy Advance
   3 Copyright (C) 2021  John Tsiombikas <nuclear@member.fsf.org>
   4
   5 This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   6 it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7 the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8 (at your option) any later version.
   9
  10 This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13 GNU General Public License for more details.
  14
  15 You should have received a copy of the GNU General Public License
  16 along with this program.  If not, see <https://www.gnu.org/licenses/>.
  17 */
  18 #include <string.h>
  19 #include <math.h>
  20 #include "xgl.h"
  21 #include "polyfill.h"
  22
  23 #define MAT_STACK_SIZE  4
  24
  25 static int vp[4];
  26 static int32_t mat[MAT_STACK_SIZE][16];
  27 static int mtop;
  28
  29 void xgl_init(void)
  30 {
  31         xgl_viewport(0, 0, 240, 160);
  32         xgl_load_identity();
  33 }
  34
  35 void xgl_viewport(int x, int y, int w, int h)
  36 {
  37         vp[0] = x;
  38         vp[1] = y;
  39         vp[2] = w;
  40         vp[3] = h;
  41 }
  42
  43 void xgl_push_matrix(void)
  44 {
  45         int prev;
  46
  47         if(mtop >= MAT_STACK_SIZE - 1) return;
  48
  49         prev = mtop++;
  50         memcpy(mat[mtop], mat[prev], sizeof mat[0]);
  51 }
  52
  53 void xgl_pop_matrix(void)
  54 {
  55         if(mtop > 0) mtop--;
  56 }
  57
  58 static const int32_t id[] = {
  59         0x10000, 0, 0, 0,
  60         0, 0x10000, 0, 0,
  61         0, 0, 0x10000, 0,
  62         0, 0, 0, 0x10000
  63 };
  64
  65 void xgl_load_identity(void)
  66 {
  67         xgl_load_matrix(id);
  68 }
  69
  70 void xgl_load_matrix(const int32_t *m)
  71 {
  72         memcpy(mat[mtop], m, sizeof mat[0]);
  73 }
  74
  75 #define M(i,j)  (((i) << 2) + (j))
  76 #define XMUL(a, b)      (((a) >> 8) * ((b) >> 8))
  77 void xgl_mult_matrix(const int32_t *m2)
  78 {
  79         int i, j;
  80         int32_t m1[16];
  81         int32_t *dest = mat[mtop];
  82
  83         memcpy(m1, dest, sizeof m1);
  84
  85         for(i=0; i<4; i++) {
  86                 for(j=0; j<4; j++) {
  87                         *dest++ = XMUL(m1[M(0, j)], m2[M(i, 0)]) +
  88                                 XMUL(m1[M(1, j)], m2[M(i, 1)]) +
  89                                 XMUL(m1[M(2, j)], m2[M(i, 2)]) +
  90                                 XMUL(m1[M(3, j)], m2[M(i, 3)]);
  91                 }
  92         }
  93 }
  94
  95 #define XSIN(x)         (int32_t)(sin(x / 65536.0f) * 65536.0f)
  96 #define XCOS(x)         (int32_t)(cos(x / 65536.0f) * 65536.0f)
  97
  98 void xgl_translate(int32_t x, int32_t y, int32_t z)
  99 {
 100         int32_t m[16] = {0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000};
 101         m[12] = x;
 102         m[13] = y;
 103         m[14] = z;
 104         xgl_mult_matrix(m);
 105 }
 106
 107 void xgl_rotate_x(int32_t angle)
 108 {
 109         int32_t m[16] = {0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000};
 110         int32_t sa = XSIN(angle);
 111         int32_t ca = XCOS(angle);
 112         m[5] = ca;
 113         m[6] = sa;
 114         m[9] = -sa;
 115         m[10] = ca;
 116         xgl_mult_matrix(m);
 117 }
 118
 119 void xgl_rotate_y(int32_t angle)
 120 {
 121         int32_t m[16] = {0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000};
 122         int32_t sa = XSIN(angle);
 123         int32_t ca = XCOS(angle);
 124         m[0] = ca;
 125         m[2] = -sa;
 126         m[8] = sa;
 127         m[10] = ca;
 128         xgl_mult_matrix(m);
 129 }
 130
 131 void xgl_rotate_z(int32_t angle)
 132 {
 133         int32_t m[16] = {0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000, 0, 0, 0, 0, 0x10000};
 134         int32_t sa = XSIN(angle);
 135         int32_t ca = XCOS(angle);
 136         m[0] = ca;
 137         m[1] = sa;
 138         m[4] = -sa;
 139         m[5] = ca;
 140         xgl_mult_matrix(m);
 141 }
 142
 143 void xgl_scale(int32_t x, int32_t y, int32_t z)
 144 {
 145         int32_t m[16] = {0};
 146         m[0] = x;
 147         m[5] = y;
 148         m[10] = z;
 149         m[15] = 0x10000;
 150         xgl_mult_matrix(m);
 151 }
 152
 153 static void xform(struct xvertex *out, const struct xvertex *in, const int32_t *m)
 154 {
 155         out->x = XMUL(m[0], in->x) + XMUL(m[4], in->y) + XMUL(m[8], in->z) + m[12];
 156         out->y = XMUL(m[1], in->x) + XMUL(m[5], in->y) + XMUL(m[9], in->z) + m[13];
 157         out->z = XMUL(m[2], in->x) + XMUL(m[6], in->y) + XMUL(m[10], in->z) + m[14];
 158 }
 159
 160 /* d = 1.0 / tan(fov/2) */
 161 #define PROJ_D  2.0f
 162
 163 void xgl_draw(int prim, const struct xvertex *varr, int vcount)
 164 {
 165         int i, cidx;
 166         struct xvertex xv[4];
 167         struct pvertex pv[4];
 168
 169         while(vcount >= prim) {
 170                 cidx = varr->cidx;
 171                 for(i=0; i<prim; i++) {
 172                         xform(xv + i, varr, mat[mtop]);
 173                         varr++;
 174
 175                         xv[i].x = xv[i].x / (xv[i].z >> 8);     /* assume aspect: ~2 */
 176                         xv[i].y = (xv[i].y << 1) / (xv[i].z >> 8);
 177                         /* projection result is 24.8 */
 178
 179                         /* viewport */
 180                         pv[i].x = (((xv[i].x + 0x100) >> 1) * vp[2]) + (vp[0] << 8);
 181                         pv[i].y = (((0x100 - xv[i].y) >> 1) * vp[3]) + (vp[1] << 8);
 182                 }
 183                 vcount -= prim;
 184
 185                 polyfill_flat(pv, prim, cidx);
 186         }
 187 }