Pileus Git - aweather/blob - src/gears.c

   1 /*
   2  * 3-D gear wheels.  This program is in the public domain.
   3  *
   4  * Brian Paul
   5  */
   6
   7 /* Conversion to GLUT by Mark J. Kilgard */
   8
   9 /* Conversion to GtkGLExt by Naofumi Yasufuku */
  10
  11 #include <stdlib.h>
  12 #include <string.h>
  13 #include <math.h>
  14
  15 #include <gtk/gtk.h>
  16 #include <gdk/gdkkeysyms.h>
  17
  18 #include <gtk/gtkgl.h>
  19
  20 #ifdef G_OS_WIN32
  21 #define WIN32_LEAN_AND_MEAN 1
  22 #include <windows.h>
  23 #endif
  24
  25 #include <GL/gl.h>
  26 #include <GL/glu.h>
  27
  28 /*
  29  * Draw a gear wheel.  You'll probably want to call this function when
  30  * building a display list since we do a lot of trig here.
  31  *
  32  * Input:  inner_radius - radius of hole at center
  33  * outer_radius - radius at center of teeth
  34  * width - width of gear
  35  * teeth - number of teeth
  36  * tooth_depth - depth of tooth
  37  */
  38
  39 static void
  40 gear(GLfloat inner_radius,
  41      GLfloat outer_radius,
  42      GLfloat width,
  43      GLint   teeth,
  44      GLfloat tooth_depth)
  45 {
  46   GLint i;
  47   GLfloat r0, r1, r2;
  48   GLfloat angle, da;
  49   GLfloat u, v, len;
  50
  51   r0 = inner_radius;
  52   r1 = outer_radius - tooth_depth / 2.0;
  53   r2 = outer_radius + tooth_depth / 2.0;
  54
  55   da = 2.0 * G_PI / teeth / 4.0;
  56
  57   glShadeModel(GL_FLAT);
  58
  59   glNormal3f(0.0, 0.0, 1.0);
  60
  61   /* draw front face */
  62   glBegin(GL_QUAD_STRIP);
  63   for (i = 0; i <= teeth; i++) {
  64     angle = i * 2.0 * G_PI / teeth;
  65     glVertex3f(r0 * cos(angle), r0 * sin(angle), width * 0.5);
  66     glVertex3f(r1 * cos(angle), r1 * sin(angle), width * 0.5);
  67     if (i < teeth) {
  68       glVertex3f(r0 * cos(angle), r0 * sin(angle), width * 0.5);
  69       glVertex3f(r1 * cos(angle + 3 * da), r1 * sin(angle + 3 * da), width * 0.5);
  70     }
  71   }
  72   glEnd();
  73
  74   /* draw front sides of teeth */
  75   glBegin(GL_QUADS);
  76   da = 2.0 * G_PI / teeth / 4.0;
  77   for (i = 0; i < teeth; i++) {
  78     angle = i * 2.0 * G_PI / teeth;
  79
  80     glVertex3f(r1 * cos(angle), r1 * sin(angle), width * 0.5);
  81     glVertex3f(r2 * cos(angle + da), r2 * sin(angle + da), width * 0.5);
  82     glVertex3f(r2 * cos(angle + 2 * da), r2 * sin(angle + 2 * da), width * 0.5);
  83     glVertex3f(r1 * cos(angle + 3 * da), r1 * sin(angle + 3 * da), width * 0.5);
  84   }
  85   glEnd();
  86
  87   glNormal3f(0.0, 0.0, -1.0);
  88
  89   /* draw back face */
  90   glBegin(GL_QUAD_STRIP);
  91   for (i = 0; i <= teeth; i++) {
  92     angle = i * 2.0 * G_PI / teeth;
  93     glVertex3f(r1 * cos(angle), r1 * sin(angle), -width * 0.5);
  94     glVertex3f(r0 * cos(angle), r0 * sin(angle), -width * 0.5);
  95     if (i < teeth) {
  96       glVertex3f(r1 * cos(angle + 3 * da), r1 * sin(angle + 3 * da), -width * 0.5);
  97       glVertex3f(r0 * cos(angle), r0 * sin(angle), -width * 0.5);
  98     }
  99   }
 100   glEnd();
 101
 102   /* draw back sides of teeth */
 103   glBegin(GL_QUADS);
 104   da = 2.0 * G_PI / teeth / 4.0;
 105   for (i = 0; i < teeth; i++) {
 106     angle = i * 2.0 * G_PI / teeth;
 107
 108     glVertex3f(r1 * cos(angle + 3 * da), r1 * sin(angle + 3 * da), -width * 0.5);
 109     glVertex3f(r2 * cos(angle + 2 * da), r2 * sin(angle + 2 * da), -width * 0.5);
 110     glVertex3f(r2 * cos(angle + da), r2 * sin(angle + da), -width * 0.5);
 111     glVertex3f(r1 * cos(angle), r1 * sin(angle), -width * 0.5);
 112   }
 113   glEnd();
 114
 115   /* draw outward faces of teeth */
 116   glBegin(GL_QUAD_STRIP);
 117   for (i = 0; i < teeth; i++) {
 118     angle = i * 2.0 * G_PI / teeth;
 119
 120     glVertex3f(r1 * cos(angle), r1 * sin(angle), width * 0.5);
 121     glVertex3f(r1 * cos(angle), r1 * sin(angle), -width * 0.5);
 122     u = r2 * cos(angle + da) - r1 * cos(angle);
 123     v = r2 * sin(angle + da) - r1 * sin(angle);
 124     len = sqrt(u * u + v * v);
 125     u /= len;
 126     v /= len;
 127     glNormal3f(v, -u, 0.0);
 128     glVertex3f(r2 * cos(angle + da), r2 * sin(angle + da), width * 0.5);
 129     glVertex3f(r2 * cos(angle + da), r2 * sin(angle + da), -width * 0.5);
 130     glNormal3f(cos(angle), sin(angle), 0.0);
 131     glVertex3f(r2 * cos(angle + 2 * da), r2 * sin(angle + 2 * da), width * 0.5);
 132     glVertex3f(r2 * cos(angle + 2 * da), r2 * sin(angle + 2 * da), -width * 0.5);
 133     u = r1 * cos(angle + 3 * da) - r2 * cos(angle + 2 * da);
 134     v = r1 * sin(angle + 3 * da) - r2 * sin(angle + 2 * da);
 135     glNormal3f(v, -u, 0.0);
 136     glVertex3f(r1 * cos(angle + 3 * da), r1 * sin(angle + 3 * da), width * 0.5);
 137     glVertex3f(r1 * cos(angle + 3 * da), r1 * sin(angle + 3 * da), -width * 0.5);
 138     glNormal3f(cos(angle), sin(angle), 0.0);
 139   }
 140
 141   glVertex3f(r1 * cos(0), r1 * sin(0), width * 0.5);
 142   glVertex3f(r1 * cos(0), r1 * sin(0), -width * 0.5);
 143
 144   glEnd();
 145
 146   glShadeModel(GL_SMOOTH);
 147
 148   /* draw inside radius cylinder */
 149   glBegin(GL_QUAD_STRIP);
 150   for (i = 0; i <= teeth; i++) {
 151     angle = i * 2.0 * G_PI / teeth;
 152     glNormal3f(-cos(angle), -sin(angle), 0.0);
 153     glVertex3f(r0 * cos(angle), r0 * sin(angle), -width * 0.5);
 154     glVertex3f(r0 * cos(angle), r0 * sin(angle), width * 0.5);
 155   }
 156   glEnd();
 157
 158 }
 159
 160 static GLfloat view_rotx = 20.0, view_roty = 30.0, view_rotz = 0.0;
 161 static GLint gear1, gear2, gear3;
 162 static GLfloat angle = 0.0;
 163
 164 static GTimer *timer = NULL;
 165 static gint frames = 0;
 166
 167 static gboolean is_sync = TRUE;
 168
 169 static gboolean
 170 draw (GtkWidget      *widget,
 171       GdkEventExpose *event,
 172       gpointer        data)
 173 {
 174   GdkGLContext *glcontext = gtk_widget_get_gl_context (widget);
 175   GdkGLDrawable *gldrawable = gtk_widget_get_gl_drawable (widget);
 176
 177   /*** OpenGL BEGIN ***/
 178   if (!gdk_gl_drawable_gl_begin (gldrawable, glcontext))
 179     return FALSE;
 180
 181   glClear (GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
 182
 183   glPushMatrix ();
 184     glRotatef (view_rotx, 1.0, 0.0, 0.0);
 185     glRotatef (view_roty, 0.0, 1.0, 0.0);
 186     glRotatef (view_rotz, 0.0, 0.0, 1.0);
 187
 188     glPushMatrix ();
 189       glTranslatef (-3.0, -2.0, 0.0);
 190       glRotatef (angle, 0.0, 0.0, 1.0);
 191       glCallList (gear1);
 192     glPopMatrix ();
 193
 194     glPushMatrix ();
 195       glTranslatef (3.1, -2.0, 0.0);
 196       glRotatef (-2.0 * angle - 9.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 197       glCallList (gear2);
 198     glPopMatrix ();
 199
 200     glPushMatrix ();
 201       glTranslatef (-3.1, 4.2, 0.0);
 202       glRotatef (-2.0 * angle - 25.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 203       glCallList (gear3);
 204     glPopMatrix ();
 205
 206   glPopMatrix ();
 207
 208   if (gdk_gl_drawable_is_double_buffered (gldrawable))
 209     gdk_gl_drawable_swap_buffers (gldrawable);
 210   else
 211     glFlush ();
 212
 213   gdk_gl_drawable_gl_end (gldrawable);
 214   /*** OpenGL END ***/
 215
 216   frames++;
 217
 218   {
 219     gdouble seconds = g_timer_elapsed (timer, NULL);
 220     if (seconds >= 5.0) {
 221       gdouble fps = frames / seconds;
 222       g_print ("%d frames in %6.3f seconds = %6.3f FPS\n", frames, seconds, fps);
 223       g_timer_reset (timer);
 224       frames = 0;
 225     }
 226   }
 227
 228   return TRUE;
 229 }
 230
 231 /* new window size or exposure */
 232 static gboolean
 233 reshape (GtkWidget         *widget,
 234          GdkEventConfigure *event,
 235          gpointer           data)
 236 {
 237   GdkGLContext *glcontext = gtk_widget_get_gl_context (widget);
 238   GdkGLDrawable *gldrawable = gtk_widget_get_gl_drawable (widget);
 239
 240   GLfloat h = (GLfloat) (widget->allocation.height) / (GLfloat) (widget->allocation.width);
 241
 242   /*** OpenGL BEGIN ***/
 243   if (!gdk_gl_drawable_gl_begin (gldrawable, glcontext))
 244     return FALSE;
 245
 246   glViewport (0, 0, widget->allocation.width, widget->allocation.height);
 247   glMatrixMode (GL_PROJECTION);
 248   glLoadIdentity ();
 249   glFrustum (-1.0, 1.0, -h, h, 5.0, 60.0);
 250   glMatrixMode (GL_MODELVIEW);
 251   glLoadIdentity ();
 252   glTranslatef (0.0, 0.0, -40.0);
 253
 254   gdk_gl_drawable_gl_end (gldrawable);
 255   /*** OpenGL END ***/
 256
 257   return TRUE;
 258 }
 259
 260 static void
 261 init(GtkWidget *widget,
 262      gpointer   data)
 263 {
 264   GdkGLContext *glcontext = gtk_widget_get_gl_context (widget);
 265   GdkGLDrawable *gldrawable = gtk_widget_get_gl_drawable (widget);
 266
 267   static GLfloat pos[4] = {5.0, 5.0, 10.0, 0.0};
 268   static GLfloat red[4] = {0.8, 0.1, 0.0, 1.0};
 269   static GLfloat green[4] = {0.0, 0.8, 0.2, 1.0};
 270   static GLfloat blue[4] = {0.2, 0.2, 1.0, 1.0};
 271
 272   /*** OpenGL BEGIN ***/
 273   if (!gdk_gl_drawable_gl_begin (gldrawable, glcontext))
 274     return;
 275
 276   glLightfv (GL_LIGHT0, GL_POSITION, pos);
 277   glEnable (GL_CULL_FACE);
 278   glEnable (GL_LIGHTING);
 279   glEnable (GL_LIGHT0);
 280   glEnable (GL_DEPTH_TEST);
 281
 282   /* make the gears */
 283   gear1 = glGenLists (1);
 284   glNewList (gear1, GL_COMPILE);
 285     glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, red);
 286     gear (1.0, 4.0, 1.0, 20, 0.7);
 287   glEndList ();
 288
 289   gear2 = glGenLists (1);
 290   glNewList (gear2, GL_COMPILE);
 291     glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, green);
 292     gear (0.5, 2.0, 2.0, 10, 0.7);
 293   glEndList ();
 294
 295   gear3 = glGenLists (1);
 296   glNewList (gear3, GL_COMPILE);
 297     glMaterialfv (GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, blue);
 298     gear (1.3, 2.0, 0.5, 10, 0.7);
 299   glEndList ();
 300
 301   glEnable (GL_NORMALIZE);
 302
 303   g_print ("\n");
 304   g_print ("GL_RENDERER   = %s\n", (char *) glGetString (GL_RENDERER));
 305   g_print ("GL_VERSION    = %s\n", (char *) glGetString (GL_VERSION));
 306   g_print ("GL_VENDOR     = %s\n", (char *) glGetString (GL_VENDOR));
 307   g_print ("GL_EXTENSIONS = %s\n", (char *) glGetString (GL_EXTENSIONS));
 308   g_print ("\n");
 309
 310   gdk_gl_drawable_gl_end (gldrawable);
 311   /*** OpenGL END ***/
 312
 313   /* create timer */
 314   if (timer == NULL)
 315     timer = g_timer_new ();
 316
 317   g_timer_start (timer);
 318 }
 319
 320 static gboolean
 321 idle (GtkWidget *widget)
 322 {
 323   angle += 2.0;
 324
 325   /* Invalidate the whole window. */
 326   gdk_window_invalidate_rect (widget->window, &widget->allocation, FALSE);
 327
 328   /* Update synchronously (fast). */
 329   if (is_sync)
 330     gdk_window_process_updates (widget->window, FALSE);
 331
 332   return TRUE;
 333 }
 334
 335 static guint idle_id = 0;
 336
 337 static void
 338 idle_add (GtkWidget *widget)
 339 {
 340   if (idle_id == 0)
 341     {
 342       idle_id = g_idle_add_full (GDK_PRIORITY_REDRAW,
 343                                  (GSourceFunc) idle,
 344                                  widget,
 345                                  NULL);
 346     }
 347 }
 348
 349 static void
 350 idle_remove (GtkWidget *widget)
 351 {
 352   if (idle_id != 0)
 353     {
 354       g_source_remove (idle_id);
 355       idle_id = 0;
 356     }
 357 }
 358
 359 static gboolean
 360 map (GtkWidget   *widget,
 361      GdkEventAny *event,
 362      gpointer     data)
 363 {
 364   idle_add (widget);
 365
 366   return TRUE;
 367 }
 368
 369 static gboolean
 370 unmap (GtkWidget   *widget,
 371        GdkEventAny *event,
 372        gpointer     data)
 373 {
 374   idle_remove (widget);
 375
 376   return TRUE;
 377 }
 378
 379 static gboolean
 380 visible (GtkWidget          *widget,
 381          GdkEventVisibility *event,
 382          gpointer            data)
 383 {
 384   if (event->state == GDK_VISIBILITY_FULLY_OBSCURED)
 385     idle_remove (widget);
 386   else
 387     idle_add (widget);
 388
 389   return TRUE;
 390 }
 391
 392 /* change view angle, exit upon ESC */
 393 static gboolean
 394 key (GtkWidget   *widget,
 395      GdkEventKey *event,
 396      gpointer     data)
 397 {
 398   switch (event->keyval)
 399     {
 400     case GDK_z:
 401       view_rotz += 5.0;
 402       break;
 403     case GDK_Z:
 404       view_rotz -= 5.0;
 405       break;
 406     case GDK_Up:
 407       view_rotx += 5.0;
 408       break;
 409     case GDK_Down:
 410       view_rotx -= 5.0;
 411       break;
 412     case GDK_Left:
 413       view_roty += 5.0;
 414       break;
 415     case GDK_Right:
 416       view_roty -= 5.0;
 417       break;
 418     case GDK_Escape:
 419       gtk_main_quit ();
 420       break;
 421     default:
 422       return FALSE;
 423     }
 424
 425   gdk_window_invalidate_rect (widget->window, &widget->allocation, FALSE);
 426
 427   return TRUE;
 428 }
 429
 430 int
 431 main (int   argc,
 432       char *argv[])
 433 {
 434   GdkGLConfig *glconfig;
 435   GtkWidget *window;
 436   GtkWidget *vbox;
 437   GtkWidget *drawing_area;
 438   GtkWidget *button;
 439   int i;
 440
 441   /*
 442    * Init GTK.
 443    */
 444
 445   gtk_init (&argc, &argv);
 446
 447   /*
 448    * Init GtkGLExt.
 449    */
 450
 451   gtk_gl_init (&argc, &argv);
 452
 453   /*
 454    * Command line options.
 455    */
 456
 457   for (i = 0; i < argc; i++)
 458     {
 459       if (strcmp (argv[i], "--async") == 0)
 460         is_sync = FALSE;
 461     }
 462
 463   /*
 464    * Configure OpenGL-capable visual.
 465    */
 466
 467   /* Try double-buffered visual */
 468   glconfig = gdk_gl_config_new_by_mode (GDK_GL_MODE_RGB    |
 469                                         GDK_GL_MODE_DEPTH  |
 470                                         GDK_GL_MODE_DOUBLE);
 471   if (glconfig == NULL)
 472     {
 473       g_print ("*** Cannot find the double-buffered visual.\n");
 474       g_print ("*** Trying single-buffered visual.\n");
 475
 476       /* Try single-buffered visual */
 477       glconfig = gdk_gl_config_new_by_mode (GDK_GL_MODE_RGB   |
 478                                             GDK_GL_MODE_DEPTH);
 479       if (glconfig == NULL)
 480         {
 481           g_print ("*** No appropriate OpenGL-capable visual found.\n");
 482           exit (1);
 483         }
 484     }
 485
 486   /*
 487    * Top-level window.
 488    */
 489
 490   window = gtk_window_new (GTK_WINDOW_TOPLEVEL);
 491   gtk_window_set_title (GTK_WINDOW (window), "gears");
 492
 493   /* Get automatically redrawn if any of their children changed allocation. */
 494   gtk_container_set_reallocate_redraws (GTK_CONTAINER (window), TRUE);
 495
 496   g_signal_connect (G_OBJECT (window), "delete_event",
 497                     G_CALLBACK (gtk_main_quit), NULL);
 498
 499   /*
 500    * VBox.
 501    */
 502
 503   vbox = gtk_vbox_new (FALSE, 0);
 504   gtk_container_add (GTK_CONTAINER (window), vbox);
 505   gtk_widget_show (vbox);
 506
 507   /*
 508    * Drawing area for drawing OpenGL scene.
 509    */
 510
 511   drawing_area = gtk_drawing_area_new ();
 512   gtk_widget_set_size_request (drawing_area, 300, 300);
 513
 514   /* Set OpenGL-capability to the widget. */
 515   gtk_widget_set_gl_capability (drawing_area,
 516                                 glconfig,
 517                                 NULL,
 518                                 TRUE,
 519                                 GDK_GL_RGBA_TYPE);
 520
 521   gtk_widget_add_events (drawing_area,
 522                          GDK_VISIBILITY_NOTIFY_MASK);
 523
 524   g_signal_connect_after (G_OBJECT (drawing_area), "realize",
 525                           G_CALLBACK (init), NULL);
 526   g_signal_connect (G_OBJECT (drawing_area), "configure_event",
 527                     G_CALLBACK (reshape), NULL);
 528   g_signal_connect (G_OBJECT (drawing_area), "expose_event",
 529                     G_CALLBACK (draw), NULL);
 530   g_signal_connect (G_OBJECT (drawing_area), "map_event",
 531                     G_CALLBACK (map), NULL);
 532   g_signal_connect (G_OBJECT (drawing_area), "unmap_event",
 533                     G_CALLBACK (unmap), NULL);
 534   g_signal_connect (G_OBJECT (drawing_area), "visibility_notify_event",
 535                     G_CALLBACK (visible), NULL);
 536
 537   g_signal_connect_swapped (G_OBJECT (window), "key_press_event",
 538                             G_CALLBACK (key), drawing_area);
 539
 540   gtk_box_pack_start (GTK_BOX (vbox), drawing_area, TRUE, TRUE, 0);
 541
 542   gtk_widget_show (drawing_area);
 543
 544   /*
 545    * Simple quit button.
 546    */
 547
 548   button = gtk_button_new_with_label ("Quit");
 549
 550   g_signal_connect (G_OBJECT (button), "clicked",
 551                     G_CALLBACK (gtk_main_quit), NULL);
 552
 553   gtk_box_pack_start (GTK_BOX (vbox), button, FALSE, FALSE, 0);
 554
 555   gtk_widget_show (button);
 556
 557   /*
 558    * Show window.
 559    */
 560
 561   gtk_widget_show (window);
 562
 563   /*
 564    * Main loop.
 565    */
 566
 567   gtk_main ();
 568
 569   return 0;
 570 }