git.mutantstargoat.com Git - gbajam22/blob - src/voxscape.c

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <stdint.h>
   5 #include <math.h>
   6 #include <assert.h>
   7 #include "voxscape.h"
   8 #include "debug.h"
   9 #include "data.h"
  10
  11 /* hardcoded dimensions for the GBA */
  12 #define FBWIDTH         240
  13 #define FBHEIGHT        160
  14 #define FBPITCH         240
  15 /* map size */
  16 #define XSZ                     512
  17 #define YSZ                     512
  18 #define XSHIFT          9
  19 #define XMASK           0x1ff
  20 #define YMASK           0x1ff
  21 #define HSCALE          40
  22
  23 /* XXX */
  24 #define OBJ_STRIDE_SHIFT        5
  25
  26 #define NO_LERP
  27
  28 #define XLERP(a, b, t, fp) \
  29         ((((a) << (fp)) + ((b) - (a)) * (t)) >> fp)
  30
  31 enum {
  32         SLICELEN        = 1
  33 };
  34
  35 static unsigned char *vox_height;
  36 static unsigned char *vox_color;
  37 /* framebuffer */
  38 static uint16_t *vox_fb;
  39 static int *vox_coltop;
  40 static int vox_horizon;
  41 /* view */
  42 static int32_t vox_x, vox_y, vox_angle;
  43 static int vox_vheight;
  44 /* projection */
  45 static int vox_fov, vox_znear, vox_zfar;
  46 static int vox_nslices;
  47 static int32_t *vox_slicelen;
  48
  49 static unsigned int vox_valid;
  50
  51 static struct vox_object *vox_obj;
  52 static int vox_num_obj, vox_obj_stride;
  53
  54 int *projlut;
  55
  56 int vox_init(int xsz, int ysz, uint8_t *himg, uint8_t *cimg)
  57 {
  58         assert(xsz == XSZ && ysz == YSZ);
  59
  60         vox_height = himg;
  61         vox_color = cimg;
  62
  63         vox_fb = 0;
  64         vox_coltop = 0;
  65         vox_horizon = 0;
  66         vox_x = vox_y = vox_angle = 0;
  67         vox_fov = 0;
  68         vox_znear = vox_zfar = 0;
  69         vox_nslices = 0;
  70         vox_slicelen = 0;
  71         vox_valid = 0;
  72         projlut = 0;
  73
  74         vox_vheight = 80;
  75
  76         return 0;
  77 }
  78
  79 void vox_destroy(void)
  80 {
  81         /* XXX we rely on the screen to clear up any allocated IWRAM */
  82 }
  83
  84 #define H(x, y) \
  85         vox_height[((((y) >> 16) & YMASK) << XSHIFT) + (((x) >> 16) & XMASK)]
  86 #define C(x, y) \
  87         vox_color[((((y) >> 16) & YMASK) << XSHIFT) + (((x) >> 16) & XMASK)]
  88
  89 void vox_framebuf(int xres, int yres, void *fb, int horizon)
  90 {
  91         if(!vox_coltop) {
  92                 if(!(vox_coltop = iwram_sbrk(xres * sizeof *vox_coltop))) {
  93                         panic(get_pc(), "vox_framebuf: failed to allocate column table (%d)\n", xres);
  94                 }
  95         }
  96         vox_fb = fb;
  97         vox_horizon = horizon >= 0 ? horizon : (FBHEIGHT >> 1);
  98 }
  99
 100 void vox_view(int32_t x, int32_t y, int h, int32_t angle)
 101 {
 102         if(h < 0) {
 103                 h = H(x, y) - h;
 104         }
 105
 106         vox_x = x;
 107         vox_y = y;
 108         vox_vheight = h;
 109         vox_angle = angle;
 110
 111         vox_valid &= ~SLICELEN;
 112 }
 113
 114 void vox_proj(int fov, int znear, int zfar)
 115 {
 116         vox_fov = fov;
 117         vox_znear = znear;
 118         vox_zfar = zfar;
 119
 120         vox_nslices = vox_zfar - vox_znear;
 121         if(!vox_slicelen) {
 122                 if(!(vox_slicelen = iwram_sbrk(vox_nslices * sizeof *vox_slicelen))) {
 123                         panic(get_pc(), "vox_proj: failed to allocate slice length table (%d)\n", vox_nslices);
 124                 }
 125                 if(!(projlut = iwram_sbrk(vox_nslices * sizeof *projlut))) {
 126                         panic(get_pc(), "vox_framebuf: failed to allocate projection table (%d)\n", vox_nslices);
 127                 }
 128         }
 129
 130         vox_valid &= ~SLICELEN;
 131 }
 132
 133 /* algorithm:
 134  * calculate extents of horizontal equidistant line from the viewer based on fov
 135  * for each column step along this line and compute height for each pixel
 136  * fill the visible (top) part of each column
 137  */
 138 ARM_IWRAM
 139 void vox_render(void)
 140 {
 141         int i;
 142
 143         vox_begin();
 144
 145         for(i=0; i<vox_nslices; i++) {
 146                 vox_render_slice(i);
 147         }
 148 }
 149
 150 ARM_IWRAM
 151 void vox_begin(void)
 152 {
 153         int i;
 154
 155         memset(vox_coltop, 0, FBWIDTH * sizeof *vox_coltop);
 156
 157         if(!(vox_valid & SLICELEN)) {
 158                 float theta = (float)vox_fov * M_PI / 360.0f;   /* half angle */
 159                 for(i=0; i<vox_nslices; i++) {
 160                         vox_slicelen[i] = (int32_t)((vox_znear + i) * tan(theta) * 4.0f * 65536.0f);
 161                         projlut[i] = (HSCALE << 8) / (vox_znear + i);
 162                 }
 163                 vox_valid |= SLICELEN;
 164         }
 165 }
 166
 167 ARM_IWRAM
 168 void vox_render_slice(int n)
 169 {
 170         int i, j, hval, last_hval, colstart, colheight, col, z, offs, last_offs = -1;
 171         int32_t x, y, len, xstep, ystep;
 172         uint8_t color, last_col;
 173         uint16_t *fbptr;
 174         /*int proj;*/
 175         struct vox_object *obj;
 176
 177         z = vox_znear + n;
 178
 179         len = vox_slicelen[n] >> 8;
 180         xstep = (((COS(vox_angle) >> 4) * len) >> 4) / (FBWIDTH / 2);
 181         ystep = (((SIN(vox_angle) >> 4) * len) >> 4) / (FBWIDTH / 2);
 182
 183         x = vox_x - SIN(vox_angle) * z - xstep * (FBWIDTH / 4);
 184         y = vox_y + COS(vox_angle) * z - ystep * (FBWIDTH / 4);
 185
 186         /*proj = (HSCALE << 8) / (vox_znear + n);*/
 187
 188         for(i=0; i<FBWIDTH/2; i++) {
 189                 col = i << 1;
 190                 offs = (((y >> 16) & YMASK) << XSHIFT) + ((x >> 16) & XMASK);
 191                 if(offs == last_offs) {
 192                         hval = last_hval;
 193                         color = last_col;
 194                 } else {
 195                         hval = vox_height[offs] - vox_vheight;
 196                         hval = ((hval * projlut[n]) >> 8) + vox_horizon;
 197                         if(hval > FBHEIGHT) hval = FBHEIGHT;
 198                         color = vox_color[offs];
 199                         last_offs = offs;
 200                         last_hval = hval;
 201                         last_col = color;
 202                 }
 203                 if(hval >= vox_coltop[col]) {
 204                         colstart = FBHEIGHT - hval;
 205                         colheight = hval - vox_coltop[col];
 206                         fbptr = vox_fb + colstart * (FBPITCH / 2) + i;
 207
 208                         for(j=0; j<colheight; j++) {
 209                                 *fbptr = color | ((uint16_t)color << 8);
 210                                 fbptr += FBPITCH / 2;
 211                         }
 212                         vox_coltop[col] = hval;
 213
 214                         /* check to see if there's an object here */
 215                         if(color >= CMAP_SPAWN0) {
 216                                 int idx = color - CMAP_SPAWN0;
 217                                 obj = (struct vox_object*)((char*)vox_obj + (idx << OBJ_STRIDE_SHIFT));
 218                                 obj->px = col;
 219                                 obj->py = colstart;
 220                                 obj->scale = projlut[n];
 221                         }
 222                 }
 223                 x += xstep;
 224                 y += ystep;
 225         }
 226 }
 227
 228 ARM_IWRAM
 229 void vox_sky_solid(uint8_t color)
 230 {
 231         int i, j, colheight;
 232         uint16_t *fbptr;
 233
 234         for(i=0; i<FBWIDTH / 2; i++) {
 235                 fbptr = vox_fb + i;
 236                 colheight = FBHEIGHT - vox_coltop[i << 1];
 237
 238                 for(j=0; j<colheight; j++) {
 239                         *fbptr = color | ((uint16_t)color << 8);
 240                         fbptr += FBPITCH / 2;
 241                 }
 242         }
 243 }
 244
 245 ARM_IWRAM
 246 void vox_sky_grad(uint8_t chor, uint8_t ctop)
 247 {
 248         int i, j, colheight, t;
 249         int d = FBHEIGHT - vox_horizon;
 250         uint8_t grad[FBHEIGHT];
 251         uint16_t *fbptr;
 252
 253         for(i=0; i<d; i++) {
 254                 t = (i << 16) / d;
 255                 grad[i] = XLERP(ctop, chor, t, 16);
 256         }
 257         for(i=d; i<FBHEIGHT; i++) {
 258                 grad[i] = chor;
 259         }
 260
 261         for(i=0; i<FBWIDTH / 2; i++) {
 262                 fbptr = vox_fb + i;
 263                 colheight = FBHEIGHT - vox_coltop[i << 1];
 264
 265                 for(j=0; j<colheight; j++) {
 266                         *fbptr = grad[j] | ((uint16_t)grad[j] << 8);
 267                         fbptr += FBPITCH / 2;
 268                 }
 269         }
 270 }
 271
 272 void vox_objects(struct vox_object *ptr, int count, int stride)
 273 {
 274         int i;
 275         struct vox_object *obj;
 276
 277         if(stride != 1 << OBJ_STRIDE_SHIFT) {
 278                 panic(get_pc(), "optimization requires %d byte vox obj (got %d)",
 279                                 1 << OBJ_STRIDE_SHIFT, stride);
 280         }
 281
 282         vox_obj = ptr;
 283         vox_num_obj = count;
 284         vox_obj_stride = stride;
 285
 286         obj = ptr;
 287         for(i=0; i<count; i++) {
 288                 obj->offs = obj->y * XSZ + obj->x;
 289                 obj = (struct vox_object*)((char*)obj + stride);
 290         }
 291 }