clients/smoke.c

   1 /*
   2  * Copyright © 2010 Kristian Høgsberg
   3  *
   4  * Permission to use, copy, modify, distribute, and sell this software and its
   5  * documentation for any purpose is hereby granted without fee, provided that
   6  * the above copyright notice appear in all copies and that both that copyright
   7  * notice and this permission notice appear in supporting documentation, and
   8  * that the name of the copyright holders not be used in advertising or
   9  * publicity pertaining to distribution of the software without specific,
  10  * written prior permission.  The copyright holders make no representations
  11  * about the suitability of this software for any purpose.  It is provided "as
  12  * is" without express or implied warranty.
  13  *
  14  * THE COPYRIGHT HOLDERS DISCLAIM ALL WARRANTIES WITH REGARD TO THIS SOFTWARE,
  15  * INCLUDING ALL IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS, IN NO
  16  * EVENT SHALL THE COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY SPECIAL, INDIRECT OR
  17  * CONSEQUENTIAL DAMAGES OR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM LOSS OF USE,
  18  * DATA OR PROFITS, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER
  19  * TORTIOUS ACTION, ARISING OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE
  20  * OF THIS SOFTWARE.
  21  */
  22
  23 #include "config.h"
  24
  25 #include <stdint.h>
  26 #include <stdio.h>
  27 #include <stdlib.h>
  28 #include <string.h>
  29 #include <time.h>
  30 #include <math.h>
  31 #include <cairo.h>
  32
  33 #include <wayland-client.h>
  34 #include "window.h"
  35
  36 struct smoke {
  37         struct display *display;
  38         struct window *window;
  39         struct widget *widget;
  40         int width, height;
  41         int current;
  42         uint32_t time;
  43         struct { float *d, *u, *v; } b[2];
  44 };
  45
  46 static void diffuse(struct smoke *smoke, uint32_t time,
  47                     float *source, float *dest)
  48 {
  49         float *s, *d;
  50         int x, y, k, stride;
  51         float t, a = 0.0002;
  52
  53         stride = smoke->width;
  54
  55         for (k = 0; k < 5; k++) {
  56                 for (y = 1; y < smoke->height - 1; y++) {
  57                         s = source + y * stride;
  58                         d = dest + y * stride;
  59                         for (x = 1; x < smoke->width - 1; x++) {
  60                                 t = d[x - 1] + d[x + 1] +
  61                                         d[x - stride] + d[x + stride];
  62                                 d[x] = (s[x] + a * t) / (1 + 4 * a) * 0.995;
  63                         }
  64                 }
  65         }
  66 }
  67
  68 static void advect(struct smoke *smoke, uint32_t time,
  69                    float *uu, float *vv, float *source, float *dest)
  70 {
  71         float *s, *d;
  72         float *u, *v;
  73         int x, y, stride;
  74         int i, j;
  75         float px, py, fx, fy;
  76
  77         stride = smoke->width;
  78
  79         for (y = 1; y < smoke->height - 1; y++) {
  80                 d = dest + y * stride;
  81                 u = uu + y * stride;
  82                 v = vv + y * stride;
  83
  84                 for (x = 1; x < smoke->width - 1; x++) {
  85                         px = x - u[x];
  86                         py = y - v[x];
  87                         if (px < 0.5)
  88                                 px = 0.5;
  89                         if (py < 0.5)
  90                                 py = 0.5;
  91                         if (px > smoke->width - 0.5)
  92                                 px = smoke->width - 0.5;
  93                         if (py > smoke->height - 0.5)
  94                                 py = smoke->height - 0.5;
  95                         i = (int) px;
  96                         j = (int) py;
  97                         fx = px - i;
  98                         fy = py - j;
  99                         s = source + j * stride + i;
 100                         d[x] = (s[0] * (1 - fx) + s[1] * fx) * (1 - fy) +
 101                                 (s[stride] * (1 - fx) + s[stride + 1] * fx) * fy;
 102                 }
 103         }
 104 }
 105
 106 static void project(struct smoke *smoke, uint32_t time,
 107                     float *u, float *v, float *p, float *div)
 108 {
 109         int x, y, k, l, s;
 110         float h;
 111
 112         h = 1.0 / smoke->width;
 113         s = smoke->width;
 114         memset(p, 0, smoke->height * smoke->width);
 115         for (y = 1; y < smoke->height - 1; y++) {
 116                 l = y * s;
 117                 for (x = 1; x < smoke->width - 1; x++) {
 118                         div[l + x] = -0.5 * h * (u[l + x + 1] - u[l + x - 1] +
 119                                                  v[l + x + s] - v[l + x - s]);
 120                         p[l + x] = 0;
 121                 }
 122         }
 123
 124         for (k = 0; k < 5; k++) {
 125                 for (y = 1; y < smoke->height - 1; y++) {
 126                         l = y * s;
 127                         for (x = 1; x < smoke->width - 1; x++) {
 128                                 p[l + x] = (div[l + x] +
 129                                             p[l + x - 1] +
 130                                             p[l + x + 1] +
 131                                             p[l + x - s] +
 132                                             p[l + x + s]) / 4;
 133                         }
 134                 }
 135         }
 136
 137         for (y = 1; y < smoke->height - 1; y++) {
 138                 l = y * s;
 139                 for (x = 1; x < smoke->width - 1; x++) {
 140                         u[l + x] -= 0.5 * (p[l + x + 1] - p[l + x - 1]) / h;
 141                         v[l + x] -= 0.5 * (p[l + x + s] - p[l + x - s]) / h;
 142                 }
 143         }
 144 }
 145
 146 static void render(struct smoke *smoke, cairo_surface_t *surface)
 147 {
 148         unsigned char *dest;
 149         int x, y, width, height, stride;
 150         float *s;
 151         uint32_t *d, c, a;
 152
 153         dest = cairo_image_surface_get_data(surface);
 154         width = cairo_image_surface_get_width(surface);
 155         height = cairo_image_surface_get_height(surface);
 156         stride = cairo_image_surface_get_stride(surface);
 157
 158         for (y = 1; y < height - 1; y++) {
 159                 s = smoke->b[smoke->current].d + y * smoke->height;
 160                 d = (uint32_t *) (dest + y * stride);
 161                 for (x = 1; x < width - 1; x++) {
 162                         c = (int) (s[x] * 800);
 163                         if (c > 255)
 164                                 c = 255;
 165                         a = c;
 166                         if (a < 0x33)
 167                                 a = 0x33;
 168                         d[x] = (a << 24) | (c << 16) | (c << 8) | c;
 169                 }
 170         }
 171 }
 172
 173 static void
 174 frame_callback(void *data, struct wl_callback *callback, uint32_t time)
 175 {
 176         struct smoke *smoke = data;
 177
 178         window_schedule_redraw(smoke->window);
 179         smoke->time = time;
 180
 181         if (callback)
 182                 wl_callback_destroy(callback);
 183 }
 184
 185 static const struct wl_callback_listener listener = {
 186         frame_callback,
 187 };
 188
 189 static void
 190 redraw_handler(struct widget *widget, void *data)
 191 {
 192         struct smoke *smoke = data;
 193         uint32_t time = smoke->time;
 194         struct wl_callback *callback;
 195         cairo_surface_t *surface;
 196
 197         diffuse(smoke, time / 30, smoke->b[0].u, smoke->b[1].u);
 198         diffuse(smoke, time / 30, smoke->b[0].v, smoke->b[1].v);
 199         project(smoke, time / 30,
 200                 smoke->b[1].u, smoke->b[1].v,
 201                 smoke->b[0].u, smoke->b[0].v);
 202         advect(smoke, time / 30,
 203                smoke->b[1].u, smoke->b[1].v,
 204                smoke->b[1].u, smoke->b[0].u);
 205         advect(smoke, time / 30,
 206                smoke->b[1].u, smoke->b[1].v,
 207                smoke->b[1].v, smoke->b[0].v);
 208         project(smoke, time / 30,
 209                 smoke->b[0].u, smoke->b[0].v,
 210                 smoke->b[1].u, smoke->b[1].v);
 211
 212         diffuse(smoke, time / 30, smoke->b[0].d, smoke->b[1].d);
 213         advect(smoke, time / 30,
 214                smoke->b[0].u, smoke->b[0].v,
 215                smoke->b[1].d, smoke->b[0].d);
 216
 217         surface = window_get_surface(smoke->window);
 218
 219         render(smoke, surface);
 220
 221         window_damage(smoke->window, 0, 0, smoke->width, smoke->height);
 222
 223         cairo_surface_destroy(surface);
 224
 225         callback = wl_surface_frame(window_get_wl_surface(smoke->window));
 226         wl_callback_add_listener(callback, &listener, smoke);
 227         wl_surface_commit(window_get_wl_surface(smoke->window));
 228 }
 229
 230 static void
 231 smoke_motion_handler(struct smoke *smoke, float x, float y)
 232 {
 233         int i, i0, i1, j, j0, j1, k, d = 5;
 234
 235         if (x - d < 1)
 236                 i0 = 1;
 237         else
 238                 i0 = x - d;
 239         if (i0 + 2 * d > smoke->width - 1)
 240                 i1 = smoke->width - 1;
 241         else
 242                 i1 = i0 + 2 * d;
 243
 244         if (y - d < 1)
 245                 j0 = 1;
 246         else
 247                 j0 = y - d;
 248         if (j0 + 2 * d > smoke->height - 1)
 249                 j1 = smoke->height - 1;
 250         else
 251                 j1 = j0 + 2 * d;
 252
 253         for (i = i0; i < i1; i++)
 254                 for (j = j0; j < j1; j++) {
 255                         k = j * smoke->width + i;
 256                         smoke->b[0].u[k] += 256 - (random() & 512);
 257                         smoke->b[0].v[k] += 256 - (random() & 512);
 258                         smoke->b[0].d[k] += 1;
 259                 }
 260 }
 261
 262 static int
 263 mouse_motion_handler(struct widget *widget, struct input *input,
 264                      uint32_t time, float x, float y, void *data)
 265 {
 266         smoke_motion_handler(data, x, y);
 267
 268         return CURSOR_HAND1;
 269 }
 270
 271 static void
 272 touch_motion_handler(struct widget *widget, struct input *input,
 273                      uint32_t time, int32_t id, float x, float y, void *data)
 274 {
 275         smoke_motion_handler(data, x, y);
 276 }
 277
 278 static void
 279 resize_handler(struct widget *widget,
 280                int32_t width, int32_t height, void *data)
 281 {
 282         struct smoke *smoke = data;
 283
 284         /* Dont resize me */
 285         widget_set_size(smoke->widget, smoke->width, smoke->height);
 286 }
 287
 288 int main(int argc, char *argv[])
 289 {
 290         struct timespec ts;
 291         struct smoke smoke;
 292         struct display *d;
 293         int size;
 294
 295         d = display_create(&argc, argv);
 296         if (d == NULL) {
 297                 fprintf(stderr, "failed to create display: %m\n");
 298                 return -1;
 299         }
 300
 301         smoke.width = 200;
 302         smoke.height = 200;
 303         smoke.display = d;
 304         smoke.window = window_create(d);
 305         smoke.widget = window_add_widget(smoke.window, &smoke);
 306         window_set_title(smoke.window, "smoke");
 307
 308         window_set_buffer_type(smoke.window, WINDOW_BUFFER_TYPE_SHM);
 309         clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
 310         srandom(ts.tv_nsec);
 311
 312         smoke.current = 0;
 313         size = smoke.height * smoke.width;
 314         smoke.b[0].d = calloc(size, sizeof(float));
 315         smoke.b[0].u = calloc(size, sizeof(float));
 316         smoke.b[0].v = calloc(size, sizeof(float));
 317         smoke.b[1].d = calloc(size, sizeof(float));
 318         smoke.b[1].u = calloc(size, sizeof(float));
 319         smoke.b[1].v = calloc(size, sizeof(float));
 320
 321         widget_set_motion_handler(smoke.widget, mouse_motion_handler);
 322         widget_set_touch_motion_handler(smoke.widget, touch_motion_handler);
 323         widget_set_resize_handler(smoke.widget, resize_handler);
 324         widget_set_redraw_handler(smoke.widget, redraw_handler);
 325
 326         window_set_user_data(smoke.window, &smoke);
 327
 328         widget_schedule_resize(smoke.widget, smoke.width, smoke.height);
 329
 330         display_run(d);
 331
 332         widget_destroy(smoke.widget);
 333         window_destroy(smoke.window);
 334         display_destroy(d);
 335
 336         return 0;
 337 }