Extras/sph/common/gl_helper.cpp

   1 /*
   2   FLUIDS v.1 - SPH Fluid Simulator for CPU and GPU
   3   Copyright (C) 2009. Rama Hoetzlein, http://www.rchoetzlein.com
   4
   5   ZLib license
   6   This software is provided 'as-is', without any express or implied
   7   warranty.  In no event will the authors be held liable for any damages
   8   arising from the use of this software.
   9
  10   Permission is granted to anyone to use this software for any purpose,
  11   including commercial applications, and to alter it and redistribute it
  12   freely, subject to the following restrictions:
  13
  14   1. The origin of this software must not be misrepresented; you must not
  15      claim that you wrote the original software. If you use this software
  16      in a product, an acknowledgment in the product documentation would be
  17      appreciated but is not required.
  18   2. Altered source versions must be plainly marked as such, and must not be
  19      misrepresented as being the original software.
  20   3. This notice may not be removed or altered from any source distribution.
  21 */
  22
  23 #include "common_defs.h"
  24 #include "gl_helper.h"
  25
  26 #include <math.h>
  27
  28
  29 // Shadow Light
  30 float light_proj[16];
  31 float light_x, light_y, light_z;
  32 float light_tox, light_toy, light_toz;
  33 float light_mfov;
  34
  35 // Fonts
  36 void *font = GLUT_BITMAP_8_BY_13;
  37 void *fonts[] = {GLUT_BITMAP_9_BY_15,
  38                                  GLUT_BITMAP_TIMES_ROMAN_10,
  39                                 GLUT_BITMAP_TIMES_ROMAN_24};
  40 // Timing
  41 mint::Time      tm_last;
  42 int                     tm_cnt;
  43 float           tm_fps;
  44
  45 GLuint glSphere = 65535;
  46 float  glRadius = 0.0;
  47
  48 void setSphereRadius ( float r )
  49 {
  50         if ( glRadius == r ) return;
  51         glRadius = r;
  52
  53         // GL sphere
  54         if ( glSphere != 65535 ) glDeleteLists ( glSphere, 1 );
  55         glSphere = glGenLists ( 1 );
  56         float x, y, z, x1, y1, z1;
  57         glNewList ( glSphere, GL_COMPILE );
  58                 glBegin ( GL_TRIANGLE_STRIP );
  59                 for ( float tilt=-90; tilt <= 90; tilt += 10.0) {
  60                         for ( float ang=0; ang <= 360; ang += 30.0) {
  61                                 x = sin ( ang*DEGtoRAD) * cos ( tilt*DEGtoRAD );
  62                                 y = cos ( ang*DEGtoRAD) * cos ( tilt*DEGtoRAD );
  63                                 z = sin ( tilt*DEGtoRAD ) ;
  64                                 x1 = sin ( ang*DEGtoRAD) * cos ( (tilt+10.0)*DEGtoRAD ) ;
  65                                 y1 = cos ( ang*DEGtoRAD) * cos ( (tilt+10.0)*DEGtoRAD ) ;
  66                                 z1 = sin ( (tilt+10.0)*DEGtoRAD );
  67                                 glNormal3f ( x, y, z );         glVertex3f ( x*r, y*r, z*r );
  68                                 glNormal3f ( x1, y1, z1 );      glVertex3f ( x1*r, y1*r, z1*r );
  69                         }
  70                 }
  71                 glEnd ();
  72         glEndList ();
  73 }
  74
  75 void drawSphere ()
  76 {
  77         if ( glRadius == 0.0 ) setSphereRadius ( 1.0 );
  78         glCallList ( glSphere );
  79 }
  80
  81 // Check if there have been any openGL problems
  82 void checkOpenGL ()
  83 {
  84         GLenum errCode = glGetError();
  85         if (errCode != GL_NO_ERROR) {
  86                 const GLubyte* errString = gluErrorString(errCode);
  87                 fprintf( stderr, "OpenGL error: %s\n", errString );
  88         }
  89 }
  90
  91 void drawText ( int x, int y, char* msg)
  92 {
  93   int len, i;
  94   glRasterPos2f(x, y);
  95   len = (int) strlen(msg);
  96   for (i = 0; i < len; i++)
  97     glutBitmapCharacter(font, msg[i]);
  98 }
  99
 100 void drawGrid ()
 101 {
 102         glColor3f ( 0.3, 0.3, 0.3 );
 103         glBegin ( GL_LINES );
 104         for (float x=-40; x<=40.0; x+=10.0 ) {
 105                 glVertex3f ( x, -40.0, 0 );
 106                 glVertex3f ( x,  40.0, 0 );
 107         }
 108         for (float y=-40; y<=40.0; y+=10.0 ) {
 109                 glVertex3f ( -40.0, y, 0 );
 110                 glVertex3f (  40.0, y, 0 );
 111         }
 112         glEnd ();
 113 }
 114
 115 void measureFPS ()
 116 {
 117         // Measure FPS
 118         mint::Time tm_elaps;
 119         if ( ++tm_cnt > 5 ) {
 120                 tm_elaps.SetSystemTime ( ACC_NSEC );                    // get current sytem time - accurate to 1 ns
 121                 tm_elaps = tm_elaps - tm_last;                                  // get elapsed time from 5 frames ago
 122                 tm_fps = 5.0 * 1000.0 / tm_elaps.GetMSec ();    // compute fps
 123                 tm_cnt = 0;                                                                             // reset frame counter
 124                 tm_last.SetSystemTime ( ACC_NSEC );
 125         }
 126 }
 127
 128 void checkFrameBuffers ()
 129 {
 130         GLenum status;
 131         status = glCheckFramebufferStatusEXT(GL_FRAMEBUFFER_EXT);
 132         switch(status) {
 133         case GL_FRAMEBUFFER_COMPLETE_EXT: printf ( "FBO complete\n" ); break;
 134         case GL_FRAMEBUFFER_UNSUPPORTED_EXT: printf ( "FBO format unsupported\n"); break;
 135         default:  printf ( "Unknown FBO error\n");
 136         }
 137 }
 138
 139 void disableShadows ()
 140         {
 141                 glDisable ( GL_TEXTURE_2D );
 142
 143                 glActiveTextureARB( GL_TEXTURE1_ARB );
 144                 glBindTexture ( GL_TEXTURE_2D, 0 );
 145                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_S );
 146                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_T );
 147                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_R );
 148                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_Q );
 149
 150                 glActiveTextureARB( GL_TEXTURE2_ARB );
 151                 glBindTexture ( GL_TEXTURE_2D, 0 );
 152                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_S );
 153                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_T );
 154                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_R );
 155                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_Q );
 156         }
 157
 158 #ifdef USE_SHADOWS
 159         // Materials & Textures
 160         GLuint shadow1_id = 0;                  // display buffer shadows
 161         GLuint shadow2_id = 0;                  // display buffer shadows
 162
 163         // Frame buffer
 164         GLuint frameBufferObject = 0;   // frame buffer shadows
 165
 166         void createFrameBuffer ()
 167         {
 168                 //Generate the frame buffer object
 169                 glGenFramebuffersEXT (1, &frameBufferObject);
 170                 glBindFramebufferEXT (GL_FRAMEBUFFER_EXT, frameBufferObject);           // Turn on frame buffer object
 171                 glFramebufferTexture2DEXT (GL_FRAMEBUFFER_EXT, GL_DEPTH_ATTACHMENT_EXT, GL_TEXTURE_2D, shadow1_id, 0);
 172                 glDrawBuffer (GL_NONE);                                                 // Set Draw & ReadBuffer to none since we're rendering depth only
 173                 glReadBuffer (GL_NONE);
 174                 checkFrameBuffers ();                                   // Check completeness of frame buffer object (no need for stencil and depth attachement)
 175                 glBindFramebufferEXT (GL_FRAMEBUFFER_EXT, 0);   // Turn off frame buffer object
 176         }
 177
 178         void createShadowTextures ()
 179         {
 180                 // Create depth texture maps
 181                 glActiveTextureARB( GL_TEXTURE1_ARB );
 182                 glGenTextures( 1, &shadow1_id );
 183                 glBindTexture ( GL_TEXTURE_2D, shadow1_id );
 184                 glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR );
 185                 glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR );
 186
 187                 //-- sets region outside shadow to 0
 188                 //glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_BORDER_ARB );
 189                 //glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_BORDER_ARB  );
 190
 191                 //-- sets region outside shadow to 1 (border edge color)
 192                 glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE );
 193                 glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE );
 194
 195                 glTexParameteri ( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_COMPARE_MODE_ARB, GL_COMPARE_R_TO_TEXTURE_ARB);
 196                 glTexParameteri ( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_COMPARE_FUNC_ARB, GL_LEQUAL);
 197                 glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);
 198                 glTexImage2D ( GL_TEXTURE_2D, 0, GL_DEPTH_COMPONENT24_ARB, TEX_SIZE, TEX_SIZE, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_UNSIGNED_INT, 0);
 199
 200                 glActiveTextureARB( GL_TEXTURE2_ARB );
 201                 glGenTextures( 1, &shadow2_id );
 202                 glBindTexture ( GL_TEXTURE_2D, shadow2_id );
 203                 glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_LINEAR );
 204                 glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_LINEAR );
 205                 //glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_BORDER_ARB );
 206                 //glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_BORDER_ARB  );
 207                 glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_EDGE );
 208                 glTexParameterf( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_EDGE  );
 209                 glTexParameteri ( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_COMPARE_MODE_ARB, GL_COMPARE_R_TO_TEXTURE_ARB);
 210                 glTexParameteri ( GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_COMPARE_FUNC_ARB, GL_LEQUAL);
 211                 glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1);
 212                 glTexImage2D ( GL_TEXTURE_2D, 0, GL_DEPTH_COMPONENT24_ARB, TEX_SIZE, TEX_SIZE, 0, GL_DEPTH_COMPONENT, GL_UNSIGNED_INT, 0);
 213         }
 214
 215         void computeLightMatrix ( int n, int tx, int ty )
 216         {
 217                 int lnum = n;
 218                 // Construct projective texturing matrix
 219
 220                 // S - light bias matrix
 221                 glMatrixMode ( GL_MODELVIEW );
 222                 glLoadIdentity ();
 223                 glTranslatef ( 0.5, 0.5, 0.5 );
 224                 glScalef ( 0.5, 0.5, 0.5 );
 225                 // Plight - light projection matrix
 226                 gluPerspective ( light_mfov*2.0, float(tx) / ty, LIGHT_NEAR, LIGHT_FAR );
 227                 // L^-1 - light view inverse matrix
 228                 gluLookAt ( light_x, light_y, light_z, light_tox, light_toy, light_toz, 0, 0, 1);
 229                 glPushMatrix ();
 230                 glGetFloatv ( GL_MODELVIEW_MATRIX, light_proj );
 231                 glPopMatrix ();
 232
 233         }
 234
 235         void renderDepthMap_Clear ( float wx, float wy )
 236         {
 237                 glBindFramebufferEXT (GL_FRAMEBUFFER_EXT, frameBufferObject);
 238                 glFramebufferTexture2DEXT (GL_FRAMEBUFFER_EXT, GL_DEPTH_ATTACHMENT_EXT, GL_TEXTURE_2D, shadow1_id, 0);
 239                 glActiveTextureARB( GL_TEXTURE1_ARB );                  // TEXTURE1 = shadow map stage
 240                 glViewport (1, 1, TEX_SIZE-2, TEX_SIZE-2);              // Note: Avoid artifact cause by drawing into border pixels
 241                 glClear ( GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
 242                 glBindFramebufferEXT (GL_FRAMEBUFFER_EXT, 0);
 243                 glViewport ( 0, 0, (GLsizei) wx, (GLsizei) wy );
 244         }
 245
 246         void renderDepthMap_FrameBuffer ( int n, float wx, float wy )
 247         {
 248                 float vmat[16];
 249
 250                 computeLightMatrix ( n, TEX_SIZE, TEX_SIZE );
 251
 252                 glBindFramebufferEXT (GL_FRAMEBUFFER_EXT, frameBufferObject);
 253
 254                 if ( n == 0 )   {
 255                         glFramebufferTexture2DEXT (GL_FRAMEBUFFER_EXT, GL_DEPTH_ATTACHMENT_EXT, GL_TEXTURE_2D, shadow1_id, 0);
 256                 } else {
 257                         glFramebufferTexture2DEXT (GL_FRAMEBUFFER_EXT, GL_DEPTH_ATTACHMENT_EXT, GL_TEXTURE_2D, shadow2_id, 0);
 258                 }
 259
 260                 if ( n == 0 )   glActiveTextureARB( GL_TEXTURE1_ARB );                  // TEXTURE1 = shadow map stage
 261                 else                    glActiveTextureARB( GL_TEXTURE2_ARB );                  // TEXTURE2 = shadow map stage
 262
 263                 glViewport (1, 1, TEX_SIZE-2, TEX_SIZE-2);              // Note: Avoid artifact cause by drawing into border pixels
 264                 glClear ( GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
 265                 glLoadIdentity();
 266
 267                 // Plight - projection matrix of light
 268                 glMatrixMode ( GL_PROJECTION );                 // Setup projection for depth-map rendering
 269                 glLoadIdentity ();
 270                 gluPerspective ( light_mfov*2.0, float(TEX_SIZE) / TEX_SIZE, LIGHT_NEAR, LIGHT_FAR );
 271
 272                 // L^-1 - light view matrix (gluLookAt computes inverse)
 273                 glMatrixMode ( GL_MODELVIEW);                   // Setup view for depth-map rendering
 274                 glLoadIdentity ();
 275                 gluLookAt ( light_x, light_y, light_z, light_tox, light_toy, light_toz, 0, 0, 1);
 276                 glPushMatrix ();                                                // Save view matrix for later
 277                 glGetFloatv ( GL_MODELVIEW_MATRIX, vmat );
 278                 glPopMatrix ();
 279
 280                 glDisable ( GL_LIGHTING );
 281                 glColor4f ( 1, 1, 1, 1 );
 282                 glShadeModel (GL_FLAT);                                 // No shading (faster)
 283
 284                 glEnable ( GL_CULL_FACE );
 285                 glCullFace ( GL_FRONT );
 286
 287                 glEnable ( GL_POLYGON_OFFSET_FILL );
 288                 glPolygonOffset ( 50.0, 0.1 );                  // Depth bias
 289
 290                 drawScene ( &vmat[0], false );                          // Draw scene.
 291
 292                 glDisable ( GL_POLYGON_OFFSET_FILL );
 293                 glBindFramebufferEXT (GL_FRAMEBUFFER_EXT, 0);
 294                 glViewport ( 0, 0, (GLsizei) wx, (GLsizei) wy );
 295
 296                 //glCullFace (GL_BACK);                                 // Restore render states
 297                 //glBindTexture ( GL_TEXTURE_2D, 0);
 298         }
 299
 300         void renderShadowStage ( int n, float* vmat )
 301         {
 302                 GLfloat pos[4];
 303                 GLfloat row[4];
 304
 305                 computeLightMatrix ( n, TEX_SIZE, TEX_SIZE );
 306                 if ( n == 0 ) {
 307                         glActiveTextureARB( GL_TEXTURE1_ARB );                  // TEXTURE1 = shadow map stage #1
 308                 } else {
 309                         glActiveTextureARB( GL_TEXTURE2_ARB );                  // TEXTURE2 = shadow map stage #2
 310                 }
 311                 glEnable ( GL_TEXTURE_2D );
 312                 if ( n == 0 )   glBindTexture ( GL_TEXTURE_2D, shadow1_id );
 313                 else                    glBindTexture ( GL_TEXTURE_2D, shadow2_id );
 314
 315                 glMatrixMode( GL_MODELVIEW );
 316                 glLoadMatrixf ( vmat );
 317
 318                 row[0] = light_proj[0]; row[1] = light_proj[4]; row[2] = light_proj[8]; row[3] = light_proj[12];
 319                 glTexGenfv(GL_S, GL_EYE_PLANE, &row[0] );
 320                 row[0] = light_proj[1]; row[1] = light_proj[5]; row[2] = light_proj[9]; row[3] = light_proj[13];
 321                 glTexGenfv(GL_T, GL_EYE_PLANE, &row[0] );
 322                 row[0] = light_proj[2]; row[1] = light_proj[6]; row[2] = light_proj[10]; row[3] = light_proj[14];
 323                 glTexGenfv(GL_R, GL_EYE_PLANE, &row[0] );
 324                 row[0] = light_proj[3]; row[1] = light_proj[7]; row[2] = light_proj[11]; row[3] = light_proj[15];
 325                 glTexGenfv(GL_Q, GL_EYE_PLANE, &row[0] );
 326                 glTexGeni(GL_Q, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);
 327                 glTexGeni(GL_R, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);
 328                 glTexGeni(GL_S, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);
 329                 glTexGeni(GL_T, GL_TEXTURE_GEN_MODE, GL_EYE_LINEAR);
 330                 glEnable(GL_TEXTURE_GEN_S);
 331                 glEnable(GL_TEXTURE_GEN_T);
 332                 glEnable(GL_TEXTURE_GEN_R);
 333                 glEnable(GL_TEXTURE_GEN_Q);
 334
 335                 glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_COMBINE );
 336
 337                 glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_COMBINE_RGB, GL_INTERPOLATE ) ;
 338                 glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_SOURCE0_RGB, GL_TEXTURE ) ;
 339                 glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_SOURCE1_RGB, GL_PREVIOUS ) ;
 340                 glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_SOURCE2_RGB, GL_CONSTANT ) ;
 341
 342                 pos[0] = 0.20;
 343                 pos[1] = 0.20;
 344                 pos[2] = 0.20;
 345                 pos[3] = 0.20;
 346                 glTexEnvfv (GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_COLOR, &pos[0] );
 347         }
 348
 349         void renderShadows ( float* vmat )
 350         {
 351                 GLfloat pos[4];
 352
 353                 renderShadowStage ( 0, vmat );
 354         //      renderShadowStage ( 1, vmat );
 355
 356                 glActiveTextureARB( GL_TEXTURE0_ARB );                  // Render Tex 0 - Base render
 357                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_S );
 358                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_T );
 359                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_R );
 360                 glDisable ( GL_TEXTURE_GEN_Q );
 361                 glTexEnvi ( GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_MODULATE );
 362                 glEnable ( GL_LIGHTING );
 363                 glLightModeli (GL_LIGHT_MODEL_COLOR_CONTROL_EXT, GL_SEPARATE_SPECULAR_COLOR_EXT);
 364
 365                 glEnable ( GL_LIGHT0 );
 366                 pos[0] = light_x; pos[1] = light_y; pos[2] = light_z; pos[3] = 1.0;
 367                 glLightfv ( GL_LIGHT0, GL_POSITION, &pos[0] );
 368
 369                 /* glEnable ( GL_LIGHT1 );
 370                 pos[0] = light[1].x; pos[1] = light[1].y; pos[2] = light[1].z; pos[3] = 1.0;
 371                 glLightfv ( GL_LIGHT1, GL_POSITION, &pos[0] );*/
 372         }
 373
 374
 375
 376         void setShadowLight ( float fx, float fy, float fz, float tx, float ty, float tz, float fov )
 377         {
 378                 light_x = fx;
 379                 light_y = fy;
 380                 light_z = fz;
 381                 light_tox = tx;
 382                 light_toy = ty;
 383                 light_toz = tz;
 384                 light_mfov = fov;
 385         }
 386
 387         void setShadowLightColor ( float dr, float dg, float db, float sr, float sg, float sb )
 388         {
 389                 GLfloat amb[4] = {0.0,0.0,0.0,1};
 390                 GLfloat dif[4];
 391                 GLfloat spec[4];
 392                 GLfloat pos[4] = {0.0,0.0,0.0, 100.0};
 393
 394                 glEnable(GL_LIGHT0);
 395                 dif[0] = dr; dif[1] = dg; dif[2] = db; dif[3] = 1;
 396                 spec[0] = sr; spec[1] = sg; spec[2] = sb; spec[3] = 1;
 397                 glLightfv(GL_LIGHT0, GL_AMBIENT, &amb[0] );
 398                 glLightfv(GL_LIGHT0, GL_DIFFUSE, &dif[0] );
 399                 glLightfv(GL_LIGHT0, GL_SPECULAR, &spec[0] );
 400         }
 401
 402 #endif