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 <stdint.h>
  24 #include <stdio.h>
  25 #include <stdlib.h>
  26 #include <string.h>
  27 #include <time.h>
  28 #include <math.h>
  29 #include <time.h>
  30 #include <cairo.h>
  31
  32 #include <wayland-client.h>
  33 #include "window.h"
  34
  35 struct smoke {
  36         struct display *display;
  37         struct window *window;
  38         struct widget *widget;
  39         int width, height;
  40         int offset, current;
  41         uint32_t time;
  42         struct { float *d, *u, *v; } b[2];
  43 };
  44
  45 static void diffuse(struct smoke *smoke, uint32_t time,
  46                     float *source, float *dest)
  47 {
  48         float *s, *d;
  49         int x, y, k, stride;
  50         float t, a = 0.0002;
  51
  52         stride = smoke->width;
  53
  54         for (k = 0; k < 5; k++) {
  55                 for (y = 1; y < smoke->height - 1; y++) {
  56                         s = source + y * stride;
  57                         d = dest + y * stride;
  58                         for (x = 1; x < smoke->width - 1; x++) {
  59                                 t = d[x - 1] + d[x + 1] +
  60                                         d[x - stride] + d[x + stride];
  61                                 d[x] = (s[x] + a * t) / (1 + 4 * a) * 0.995;
  62                         }
  63                 }
  64         }
  65 }
  66
  67 static void advect(struct smoke *smoke, uint32_t time,
  68                    float *uu, float *vv, float *source, float *dest)
  69 {
  70         float *s, *d;
  71         float *u, *v;
  72         int x, y, stride;
  73         int i, j;
  74         float px, py, fx, fy;
  75
  76         stride = smoke->width;
  77
  78         for (y = 1; y < smoke->height - 1; y++) {
  79                 d = dest + y * stride;
  80                 u = uu + y * stride;
  81                 v = vv + y * stride;
  82
  83                 for (x = 1; x < smoke->width - 1; x++) {
  84                         px = x - u[x];
  85                         py = y - v[x];
  86                         if (px < 0.5)
  87                                 px = 0.5;
  88                         if (py < 0.5)
  89                                 py = 0.5;
  90                         if (px > smoke->width - 0.5)
  91                                 px = smoke->width - 0.5;
  92                         if (py > smoke->height - 0.5)
  93                                 py = smoke->height - 0.5;
  94                         i = (int) px;
  95                         j = (int) py;
  96                         fx = px - i;
  97                         fy = py - j;
  98                         s = source + j * stride + i;
  99                         d[x] = (s[0] * (1 - fx) + s[1] * fx) * (1 - fy) +
 100                                 (s[stride] * (1 - fx) + s[stride + 1] * fx) * fy;
 101                 }
 102         }
 103 }
 104
 105 static void project(struct smoke *smoke, uint32_t time,
 106                     float *u, float *v, float *p, float *div)
 107 {
 108         int x, y, k, l, s;
 109         float h;
 110
 111         h = 1.0 / smoke->width;
 112         s = smoke->width;
 113         memset(p, 0, smoke->height * smoke->width);
 114         for (y = 1; y < smoke->height - 1; y++) {
 115                 l = y * s;
 116                 for (x = 1; x < smoke->width - 1; x++) {
 117                         div[l + x] = -0.5 * h * (u[l + x + 1] - u[l + x - 1] +
 118                                                  v[l + x + s] - v[l + x - s]);
 119                         p[l + x] = 0;
 120                 }
 121         }
 122
 123         for (k = 0; k < 5; k++) {
 124                 for (y = 1; y < smoke->height - 1; y++) {
 125                         l = y * s;
 126                         for (x = 1; x < smoke->width - 1; x++) {
 127                                 p[l + x] = (div[l + x] +
 128                                             p[l + x - 1] +
 129                                             p[l + x + 1] +
 130                                             p[l + x - s] +
 131                                             p[l + x + s]) / 4;
 132                         }
 133                 }
 134         }
 135
 136         for (y = 1; y < smoke->height - 1; y++) {
 137                 l = y * s;
 138                 for (x = 1; x < smoke->width - 1; x++) {
 139                         u[l + x] -= 0.5 * (p[l + x + 1] - p[l + x - 1]) / h;
 140                         v[l + x] -= 0.5 * (p[l + x + s] - p[l + x - s]) / h;
 141                 }
 142         }
 143 }
 144
 145 static void render(struct smoke *smoke, cairo_surface_t *surface)
 146 {
 147         unsigned char *dest;
 148         int x, y, width, height, stride;
 149         float *s;
 150         uint32_t *d, c, a;
 151
 152         dest = cairo_image_surface_get_data(surface);
 153         width = cairo_image_surface_get_width(surface);
 154         height = cairo_image_surface_get_height(surface);
 155         stride = cairo_image_surface_get_stride(surface);
 156
 157         for (y = 1; y < height - 1; y++) {
 158                 s = smoke->b[smoke->current].d + y * smoke->height;
 159                 d = (uint32_t *) (dest + y * stride);
 160                 for (x = 1; x < width - 1; x++) {
 161                         c = (int) (s[x] * 800);
 162                         if (c > 255)
 163                                 c = 255;
 164                         a = c;
 165                         if (a < 0x33)
 166                                 a = 0x33;
 167                         d[x] = (a << 24) | (c << 16) | (c << 8) | c;
 168                 }
 169         }
 170 }
 171
 172 static void
 173 frame_callback(void *data, struct wl_callback *callback, uint32_t time)
 174 {
 175         struct smoke *smoke = data;
 176
 177         window_schedule_redraw(smoke->window);
 178         smoke->time = time;
 179
 180         if (callback)
 181                 wl_callback_destroy(callback);
 182 }
 183
 184 static const struct wl_callback_listener listener = {
 185         frame_callback,
 186 };
 187
 188 static void
 189 redraw_handler(struct widget *widget, void *data)
 190 {
 191         struct smoke *smoke = data;
 192         uint32_t time = smoke->time;
 193         struct wl_callback *callback;
 194         cairo_surface_t *surface;
 195
 196         diffuse(smoke, time / 30, smoke->b[0].u, smoke->b[1].u);
 197         diffuse(smoke, time / 30, smoke->b[0].v, smoke->b[1].v);
 198         project(smoke, time / 30,
 199                 smoke->b[1].u, smoke->b[1].v,
 200                 smoke->b[0].u, smoke->b[0].v);
 201         advect(smoke, time / 30,
 202                smoke->b[1].u, smoke->b[1].v,
 203                smoke->b[1].u, smoke->b[0].u);
 204         advect(smoke, time / 30,
 205                smoke->b[1].u, smoke->b[1].v,
 206                smoke->b[1].v, smoke->b[0].v);
 207         project(smoke, time / 30,
 208                 smoke->b[0].u, smoke->b[0].v,
 209                 smoke->b[1].u, smoke->b[1].v);
 210
 211         diffuse(smoke, time / 30, smoke->b[0].d, smoke->b[1].d);
 212         advect(smoke, time / 30,
 213                smoke->b[0].u, smoke->b[0].v,
 214                smoke->b[1].d, smoke->b[0].d);
 215
 216         surface = window_get_surface(smoke->window);
 217
 218         render(smoke, surface);
 219
 220         window_damage(smoke->window, 0, 0, smoke->width, smoke->height);
 221
 222         cairo_surface_destroy(surface);
 223
 224         callback = wl_surface_frame(window_get_wl_surface(smoke->window));
 225         wl_callback_add_listener(callback, &listener, smoke);
 226 }
 227
 228 static int
 229 smoke_motion_handler(struct widget *widget, struct input *input,
 230                      uint32_t time, float x, float y, void *data)
 231 {
 232         struct smoke *smoke = data;
 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         return CURSOR_HAND1;
 262 }
 263
 264 static void
 265 resize_handler(struct widget *widget,
 266                int32_t width, int32_t height, void *data)
 267 {
 268         struct smoke *smoke = data;
 269
 270         /* Dont resize me */
 271         widget_set_size(smoke->widget, smoke->width, smoke->height);
 272 }
 273
 274 int main(int argc, char *argv[])
 275 {
 276         struct timespec ts;
 277         struct smoke smoke;
 278         struct display *d;
 279         int size;
 280
 281         d = display_create(argc, argv);
 282         if (d == NULL) {
 283                 fprintf(stderr, "failed to create display: %m\n");
 284                 return -1;
 285         }
 286
 287         smoke.width = 200;
 288         smoke.height = 200;
 289         smoke.display = d;
 290         smoke.window = window_create(d);
 291         smoke.widget = window_add_widget(smoke.window, &smoke);
 292         window_set_title(smoke.window, "smoke");
 293
 294         window_set_buffer_type(smoke.window, WINDOW_BUFFER_TYPE_SHM);
 295         clock_gettime(CLOCK_MONOTONIC, &ts);
 296         srandom(ts.tv_nsec);
 297         smoke.offset = random();
 298
 299         smoke.current = 0;
 300         size = smoke.height * smoke.width;
 301         smoke.b[0].d = calloc(size, sizeof(float));
 302         smoke.b[0].u = calloc(size, sizeof(float));
 303         smoke.b[0].v = calloc(size, sizeof(float));
 304         smoke.b[1].d = calloc(size, sizeof(float));
 305         smoke.b[1].u = calloc(size, sizeof(float));
 306         smoke.b[1].v = calloc(size, sizeof(float));
 307
 308         widget_set_motion_handler(smoke.widget, smoke_motion_handler);
 309         widget_set_resize_handler(smoke.widget, resize_handler);
 310         widget_set_redraw_handler(smoke.widget, redraw_handler);
 311
 312         window_set_user_data(smoke.window, &smoke);
 313
 314         widget_schedule_resize(smoke.widget, smoke.width, smoke.height);
 315
 316         display_run(d);
 317
 318         return 0;
 319 }