git.mutantstargoat.com Git - o2demo/blob - src/mesh.c

   1 #include <stdio.h>
   2 #include <stdlib.h>
   3 #include <string.h>
   4 #include <math.h>
   5 #include <GL/gl.h>
   6 #include "mesh.h"
   7
   8 void draw_mesh(struct g3d_mesh *mesh)
   9 {
  10         glEnableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
  11         glEnableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
  12         glEnableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
  13         glEnableClientState(GL_COLOR_ARRAY);
  14
  15         glVertexPointer(3, GL_FLOAT, sizeof *mesh->varr, &mesh->varr->x);
  16         glNormalPointer(GL_FLOAT, sizeof *mesh->varr, &mesh->varr->nx);
  17         glTexCoordPointer(2, GL_FLOAT, sizeof *mesh->varr, &mesh->varr->u);
  18         glColorPointer(4, GL_UNSIGNED_BYTE, sizeof *mesh->varr, &mesh->varr->r);
  19
  20         if(mesh->iarr) {
  21                 glDrawElements(mesh->prim, mesh->icount, GL_UNSIGNED_SHORT, mesh->iarr);
  22         } else {
  23                 glDrawArrays(mesh->prim, 0, mesh->vcount);
  24         }
  25
  26         glDisableClientState(GL_VERTEX_ARRAY);
  27         glDisableClientState(GL_NORMAL_ARRAY);
  28         glDisableClientState(GL_TEXTURE_COORD_ARRAY);
  29         glDisableClientState(GL_COLOR_ARRAY);
  30 }
  31
  32 void apply_mesh_xform(struct g3d_mesh *mesh, const float *xform)
  33 {
  34         int i;
  35         struct g3d_vertex *v = mesh->varr;
  36
  37         for(i=0; i<mesh->vcount; i++) {
  38                 float x = xform[0] * v->x + xform[4] * v->y + xform[8] * v->z + xform[12];
  39                 float y = xform[1] * v->x + xform[5] * v->y + xform[9] * v->z + xform[13];
  40                 v->z = xform[2] * v->x + xform[6] * v->y + xform[10] * v->z + xform[14];
  41                 v->x = x;
  42                 v->y = y;
  43                 x = xform[0] * v->nx + xform[4] * v->ny + xform[8] * v->nz;
  44                 y = xform[1] * v->nx + xform[5] * v->ny + xform[9] * v->nz;
  45                 v->nz = xform[2] * v->nx + xform[6] * v->ny + xform[10] * v->nz;
  46                 v->nx = x;
  47                 v->ny = y;
  48                 ++v;
  49         }
  50 }
  51
  52 int append_mesh(struct g3d_mesh *ma, struct g3d_mesh *mb)
  53 {
  54         int i, new_vcount, new_icount;
  55         void *tmp;
  56         uint16_t *iptr;
  57
  58         if(ma->prim != mb->prim) {
  59                 fprintf(stderr, "append_mesh failed, primitive mismatch\n");
  60                 return -1;
  61         }
  62
  63         if(ma->iarr || mb->iarr) {
  64                 if(!ma->iarr) {
  65                         if(indexify_mesh(ma) == -1) {
  66                                 return -1;
  67                         }
  68                 } else if(!mb->iarr) {
  69                         if(indexify_mesh(mb) == -1) {
  70                                 return -1;
  71                         }
  72                 }
  73
  74                 new_icount = ma->icount + mb->icount;
  75                 if(!(iptr = realloc(ma->iarr, new_icount * sizeof *iptr))) {
  76                         fprintf(stderr, "append_mesh: failed to allocate combined index buffer (%d indices)\n", new_icount);
  77                         return -1;
  78                 }
  79                 ma->iarr = iptr;
  80
  81                 iptr += ma->icount;
  82                 for(i=0; i<mb->icount; i++) {
  83                         *iptr++ = mb->iarr[i] + ma->vcount;
  84                 }
  85                 ma->icount = new_icount;
  86         }
  87
  88         new_vcount = ma->vcount + mb->vcount;
  89         if(!(tmp = realloc(ma->varr, new_vcount * sizeof *ma->varr))) {
  90                 fprintf(stderr, "append_mesh: failed to allocate combined vertex buffer (%d verts)\n", new_vcount);
  91                 return -1;
  92         }
  93         ma->varr = tmp;
  94         memcpy(ma->varr + ma->vcount, mb->varr, mb->vcount * sizeof *ma->varr);
  95         ma->vcount = new_vcount;
  96         return 0;
  97 }
  98
  99 #define FEQ(a, b)       ((a) - (b) < 1e-5 && (b) - (a) < 1e-5)
 100 static int cmp_vertex(struct g3d_vertex *a, struct g3d_vertex *b)
 101 {
 102         if(!FEQ(a->x, b->x) || !FEQ(a->y, b->y) || !FEQ(a->z, b->z))
 103                 return -1;
 104         if(!FEQ(a->nx, b->nx) || !FEQ(a->ny, b->ny) || !FEQ(a->nz, b->nz))
 105                 return -1;
 106         if(!FEQ(a->u, b->u) || !FEQ(a->v, b->v))
 107                 return -1;
 108         if(a->r != b->r || a->g != b->g || a->b != b->b || a->a != b->a)
 109                 return -1;
 110         return 0;
 111 }
 112
 113 static int find_existing(struct g3d_vertex *v, struct g3d_vertex *varr, int vcount)
 114 {
 115         int i;
 116         for(i=0; i<vcount; i++) {
 117                 if(cmp_vertex(v, varr++) == 0) {
 118                         return i;
 119                 }
 120         }
 121         return -1;
 122 }
 123
 124 int indexify_mesh(struct g3d_mesh *mesh)
 125 {
 126         int i, j, nfaces, max_icount, idx;
 127         int out_vcount = 0;
 128         struct g3d_vertex *vin, *vout;
 129         uint16_t *iout;
 130
 131         if(mesh->iarr) {
 132                 fprintf(stderr, "indexify_mesh failed: already indexed\n");
 133                 return -1;
 134         }
 135
 136         nfaces = mesh->vcount / mesh->prim;
 137         max_icount = mesh->vcount;
 138
 139         if(!(mesh->iarr = malloc(max_icount * sizeof *mesh->iarr))) {
 140                 fprintf(stderr, "indexify_mesh failed to allocate index buffer of %d indices\n", max_icount);
 141                 return -1;
 142         }
 143
 144         vin = vout = mesh->varr;
 145         iout = mesh->iarr;
 146
 147         for(i=0; i<nfaces; i++) {
 148                 for(j=0; j<mesh->prim; j++) {
 149                         if((idx = find_existing(vin, mesh->varr, out_vcount)) >= 0) {
 150                                 *iout++ = idx;
 151                         } else {
 152                                 *iout++ = out_vcount++;
 153                                 if(vin != vout) {
 154                                         *vout++ = *vin;
 155                                 }
 156                         }
 157                         ++vin;
 158                 }
 159         }
 160
 161         /* XXX also shrink buffers? I'll just leave them to max size for now */
 162         return 0;
 163 }
 164
 165 void normalize_mesh_normals(struct g3d_mesh *mesh)
 166 {
 167         int i;
 168         struct g3d_vertex *v = mesh->varr;
 169
 170         for(i=0; i<mesh->vcount; i++) {
 171                 float mag = sqrt(v->nx * v->nx + v->ny * v->ny + v->nz * v->nz);
 172                 float s = (mag == 0.0f) ? 1.0f : 1.0f / mag;
 173                 v->nx *= s;
 174                 v->ny *= s;
 175                 v->nz *= s;
 176                 ++v;
 177         }
 178 }
 179
 180
 181 static void sphvec(float *res, float theta, float phi, float rad)
 182 {
 183         theta = -theta;
 184         res[0] = sin(theta) * sin(phi);
 185         res[1] = cos(phi);
 186         res[2] = cos(theta) * sin(phi);
 187 }
 188
 189 int gen_sphere_mesh(struct g3d_mesh *mesh, float rad, int usub, int vsub)
 190 {
 191         int i, j;
 192         int nfaces, uverts, vverts;
 193         struct g3d_vertex *vptr;
 194         uint16_t *iptr;
 195
 196         mesh->prim = GL_QUADS;
 197
 198         if(usub < 4) usub = 4;
 199         if(vsub < 2) vsub = 2;
 200
 201         uverts = usub + 1;
 202         vverts = vsub + 1;
 203
 204         mesh->vcount = uverts * vverts;
 205         nfaces = usub * vsub;
 206         mesh->icount = nfaces * 4;
 207
 208         if(!(mesh->varr = malloc(mesh->vcount * sizeof *mesh->varr))) {
 209                 fprintf(stderr, "gen_sphere_mesh: failed to allocate vertex buffer (%d vertices)\n", mesh->vcount);
 210                 return -1;
 211         }
 212         if(!(mesh->iarr = malloc(mesh->icount * sizeof *mesh->iarr))) {
 213                 fprintf(stderr, "gen_sphere_mesh: failed to allocate index buffer (%d indices)\n", mesh->icount);
 214                 return -1;
 215         }
 216         vptr = mesh->varr;
 217         iptr = mesh->iarr;
 218
 219         for(i=0; i<uverts; i++) {
 220                 float u = (float)i / (float)(uverts - 1);
 221                 float theta = u * 2.0 * M_PI;
 222
 223                 for(j=0; j<vverts; j++) {
 224                         float v = (float)j / (float)(vverts - 1);
 225                         float phi = v * M_PI;
 226                         int chess = (i & 1) == (j & 1);
 227
 228                         sphvec(&vptr->x, theta, phi, rad);
 229
 230                         vptr->nx = vptr->x / rad;
 231                         vptr->ny = vptr->y / rad;
 232                         vptr->nz = vptr->z / rad;
 233                         vptr->u = u;
 234                         vptr->v = v;
 235                         vptr->r = chess ? 255 : 64;
 236                         vptr->g = 128;
 237                         vptr->b = chess ? 64 : 255;
 238                         ++vptr;
 239
 240                         if(i < usub && j < vsub) {
 241                                 int idx = i * vverts + j;
 242                                 *iptr++ = idx;
 243                                 *iptr++ = idx + 1;
 244                                 *iptr++ = idx + vverts + 1;
 245                                 *iptr++ = idx + vverts;
 246                         }
 247                 }
 248         }
 249         return 0;
 250 }
 251
 252 int gen_plane_mesh(struct g3d_mesh *m, float width, float height, int usub, int vsub)
 253 {
 254         int i, j;
 255         int nfaces, nverts, nidx, uverts, vverts;
 256         float x, y, u, v, du, dv;
 257         struct g3d_vertex *vptr;
 258         uint16_t *iptr;
 259
 260         if(usub < 1) usub = 1;
 261         if(vsub < 1) vsub = 1;
 262
 263         nfaces = usub * vsub;
 264         uverts = usub + 1;
 265         vverts = vsub + 1;
 266         du = (float)width / (float)usub;
 267         dv = (float)height / (float)vsub;
 268
 269         nverts = uverts * vverts;
 270         nidx = nfaces * 4;
 271
 272         if(!(m->varr = malloc(nverts * sizeof *m->varr))) {
 273                 fprintf(stderr, "gen_plane_mesh: failed to allocate vertex buffer (%d vertices)\n", nverts);
 274                 return -1;
 275         }
 276         if(!(m->iarr = malloc(nidx * sizeof *m->iarr))) {
 277                 fprintf(stderr, "gen_plane_mesh: failed to allocate index buffer (%d indices)\n", nidx);
 278                 free(m->varr);
 279                 m->varr = 0;
 280                 return -1;
 281         }
 282
 283         m->prim = GL_QUADS;
 284         m->vcount = nverts;
 285         m->icount = nidx;
 286
 287         vptr = m->varr;
 288         iptr = m->iarr;
 289
 290         v = 0.0f;
 291         for(i=0; i<vverts; i++) {
 292                 y = (v - 0.5) * height;
 293                 u = 0.0f;
 294
 295                 for(j=0; j<uverts; j++) {
 296                         x = (u - 0.5) * width;
 297
 298                         vptr->x = x;
 299                         vptr->y = y;
 300                         vptr->z = 0.0f;
 301                         vptr->nx = 0.0f;
 302                         vptr->ny = 0.0f;
 303                         vptr->nz = 1.0f;
 304                         vptr->u = u;
 305                         vptr->v = v;
 306                         vptr->r = vptr->g = vptr->b = vptr->a = 255;
 307                         ++vptr;
 308
 309                         u += du;
 310                 }
 311                 v += dv;
 312         }
 313
 314         for(i=0; i<vsub; i++) {
 315                 for(j=0; j<usub; j++) {
 316                         int idx = i * uverts + j;
 317                         *iptr++ = idx;
 318                         *iptr++ = idx + 1;
 319                         *iptr++ = idx + uverts + 1;
 320                         *iptr++ = idx + uverts;
 321                 }
 322         }
 323         return 0;
 324 }
 325
 326 static void torusvec(float *res, float theta, float phi, float mr, float rr)
 327 {
 328         float rx, ry, rz;
 329         theta = -theta;
 330
 331         rx = -cos(phi) * rr + mr;
 332         ry = sin(phi) * rr;
 333         rz = 0.0f;
 334
 335         res[0] = rx * sin(theta) + rz * cos(theta);
 336         res[1] = ry;
 337         res[2] = -rx * cos(theta) + rz * sin(theta);
 338 }
 339
 340 int gen_torus_mesh(struct g3d_mesh *mesh, float rad, float ringrad, int usub, int vsub)
 341 {
 342         int i, j;
 343         int nfaces, uverts, vverts;
 344         struct g3d_vertex *vptr;
 345         uint16_t *iptr;
 346
 347         mesh->prim = GL_QUADS;
 348
 349         if(usub < 4) usub = 4;
 350         if(vsub < 2) vsub = 2;
 351
 352         uverts = usub + 1;
 353         vverts = vsub + 1;
 354
 355         mesh->vcount = uverts * vverts;
 356         nfaces = usub * vsub;
 357         mesh->icount = nfaces * 4;
 358
 359         printf("generating torus with %d faces (%d vertices)\n", nfaces, mesh->vcount);
 360
 361         if(!(mesh->varr = malloc(mesh->vcount * sizeof *mesh->varr))) {
 362                 return -1;
 363         }
 364         if(!(mesh->iarr = malloc(mesh->icount * sizeof *mesh->iarr))) {
 365                 return -1;
 366         }
 367         vptr = mesh->varr;
 368         iptr = mesh->iarr;
 369
 370         for(i=0; i<uverts; i++) {
 371                 float u = (float)i / (float)(uverts - 1);
 372                 float theta = u * 2.0 * M_PI;
 373                 float rcent[3];
 374
 375                 torusvec(rcent, theta, 0, rad, 0);
 376
 377                 for(j=0; j<vverts; j++) {
 378                         float v = (float)j / (float)(vverts - 1);
 379                         float phi = v * 2.0 * M_PI;
 380                         int chess = (i & 1) == (j & 1);
 381
 382                         torusvec(&vptr->x, theta, phi, rad, ringrad);
 383
 384                         vptr->nx = (vptr->x - rcent[0]) / ringrad;
 385                         vptr->ny = (vptr->y - rcent[1]) / ringrad;
 386                         vptr->nz = (vptr->z - rcent[2]) / ringrad;
 387                         vptr->u = u;
 388                         vptr->v = v;
 389                         vptr->r = chess ? 255 : 64;
 390                         vptr->g = 128;
 391                         vptr->b = chess ? 64 : 255;
 392                         ++vptr;
 393
 394                         if(i < usub && j < vsub) {
 395                                 int idx = i * vverts + j;
 396                                 *iptr++ = idx;
 397                                 *iptr++ = idx + 1;
 398                                 *iptr++ = idx + vverts + 1;
 399                                 *iptr++ = idx + vverts;
 400                         }
 401                 }
 402         }
 403         return 0;
 404 }
 405