//----------------------------------------------------------------------------- // Fraktaly v pocitacove grafice // Ukazkovy priklad cislo 13.1 // Autor: Pavel Tisnovsky // // Vykresleni cernobile Mandelbrotovy mnoziny. Pixely, ktere se nachazi uvnitr // Mandelbrotovy mnoziny, jsou vykresleny bilou barvou, pixely, ktere se // nachazi vne, barvou cernou. // Pixmapu s vykreslenym fraktalem je mozne ulozit do souboru ve formatu TGA // pomoci klavesove zkratky [S]. // Ukonceni aplikace se provede klavesou [Esc] nebo klavesou [Q]. //----------------------------------------------------------------------------- #ifdef __BORLANDC__ #include <windows.h> #endif #include <GL/glut.h> // hlavickovy soubor funkci GLUTu a OpenGL #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <math.h> #define WINDOW_TITLE "Fraktaly 13.1" // titulek okna #define WINDOW_WIDTH 512 // pocatecni velikost okna #define WINDOW_HEIGHT 512 #define FILE_NAME "fraktaly131.tga" // jmeno souboru pro ulozeni pixmapy #define PIXMAP_WIDTH 512 // sirka pixmapy #define PIXMAP_HEIGHT 512 // vyska pixmapy typedef struct { // struktura popisujici pixmapu unsigned int width; unsigned int height; unsigned char *pixels; } pixmap; pixmap *pix; int maxiter=20; // maximalni pocet iteraci // hranice obrazce v komplexni rovine #define MINX -2.0 #define MAXX 2.0 #define MINY -2.0 #define MAXY 2.0 //----------------------------------------------------------------------------- // Funkce pro vytvoreni pixmapy o zadane velikosti //----------------------------------------------------------------------------- pixmap * createPixmap(const unsigned int width, const unsigned int height) { pixmap *p=(pixmap *)malloc(sizeof(pixmap)); // alokace struktury pixmapy if (!p) return NULL; p->width=width; // naplneni struktury p->height=height; p->pixels=(unsigned char *)malloc(3*width*height); if (!p->pixels) { // alokace pole pro pixely free(p); // alokace se nepovedla return NULL; } else { memset(p->pixels, 0, 3*width*height); // smazani pixmapy } return p; } //----------------------------------------------------------------------------- // Funkce pro zruseni pixmapy //----------------------------------------------------------------------------- void destroyPixmap(pixmap *p) { if (p->pixels) free(p->pixels); // uvolnit vlastni pixmapu if (p) free(p); // i okolni strukturu } //----------------------------------------------------------------------------- // Vymazani pixmapy //----------------------------------------------------------------------------- void clearPixmap(const pixmap *p) { if (!p) return; if (!p->pixels) return; memset(p->pixels, 0, 3*p->width*p->height); } //----------------------------------------------------------------------------- // Funkce pro vykresleni pixmapy do barvoveho bufferu //----------------------------------------------------------------------------- void drawPixmap(const pixmap *p) { if (!p || !p->pixels) return; glDrawPixels( // vykresleni pixmapy p->width, p->height, // sirka a vyska pixmapy GL_RGB, // format dat pixelu GL_UNSIGNED_BYTE, // datovy typ kazde barevne slozky p->pixels); // ukazatel na pamet s barvami pixelu } //----------------------------------------------------------------------------- // Ulozeni pixmapy do externiho souboru //----------------------------------------------------------------------------- void savePixmap(const pixmap *p, const char *fileName) { FILE *fout; unsigned int i, j, k; unsigned char tgaHeader[18]={ // hlavicka formatu typu TGA 0x00, // typ hlavicky TGA 0x00, // nepouzivame paletu 0x02, // typ obrazku je RGB TrueColor 0x00, 0x00, // delka palety je nulova 0x00, 0x00, 0x00, // pozice v palete nas nezajima 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, // obrazek je umisteny na pozici [0, 0] 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, // sirka a vyska obrazku (dva byty na polozku) 0x18, // format je 24 bitu na pixel 0x20 // orientace bitmapy v obrazku }; if (!p || !p->pixels) return; memcpy(tgaHeader+12, &(p->width), 2); // do hlavicky TGA zapsat velikost obrazku memcpy(tgaHeader+14, &(p->height), 2); fout=fopen(fileName, "wb"); if (fout) { fwrite(tgaHeader, 18, 1, fout); // zapsat hlavicku TGA do souboru for (j=p->height; j; j--) { // radky zapisovat v opacnem poradi unsigned int yoff=(j-1)*3*p->width; // y-ovy offset v poli unsigned int xoff=0; // x-ovy offset v poli for (i=0; i<p->width; i++) { // pro kazdy pixel na radku for (k=0; k<3; k++) { // prohodit barvy RGB na BGR fputc(p->pixels[xoff+yoff+2-k], fout); // a zapsat do souboru } xoff+=3; // posun na dalsi pixel } } fclose(fout); } } //----------------------------------------------------------------------------- // Zmena barvy pixelu na zadanych souradnicich //----------------------------------------------------------------------------- void putpixel(pixmap *p, const unsigned int x, // pozice pixelu v pixmape const unsigned int y, const unsigned char r, // barva pixelu const unsigned char g, const unsigned char b) { int pos; // zde se vyuziva zkraceneho vyhodnoceni vyrazu - pokud plati !p, nic se dale netestuje if (!p || !p->pixels || x>=p->width || y>=p->height) return; pos=3*(x+y*p->width); p->pixels[pos++]=r; // nastaveni barvy pixelu p->pixels[pos++]=g; p->pixels[pos]=b; } //----------------------------------------------------------------------------- // Prekresleni Mandelbrotovy mnoziny //----------------------------------------------------------------------------- void recalcMandelbrot( pixmap *pix, // pixmapa pro vykreslovani int maxiter) // maximalni pocet iteraci { double zx, zy, zx2, zy2; // slozky komplexni promenne Z a Z^2 double cx0, cy0; double cx, cy; // slozky komplexni konstanty C int x, y; // pocitadla sloupcu a radku v pixmape int iter; // pocitadlo iteraci unsigned char color; // barva pixelu cy0=MINY; for (y=0; y<pix->height; y++) { // pro vsechny radky v pixmape cx0=MINX; for (x=0; x<pix->width; x++) { // pro vsechny pixely na radku cx=cx0; // nastavit pocatecni hodnotu Z(0) cy=cy0; zx=zy=0.0; // bude se pocitat orbit nuly for (iter=0; iter<maxiter; iter++) {// iteracni smycka zx2=zx*zx; // zkraceny vypocet druhe mocniny slozek Z zy2=zy*zy; if (zx2+zy2>4.0) break; // kontrola prekroceni meze divergence zy=2.0*zx*zy+cy; // vypocet Z(n+1) zx=zx2-zy2+cx; } color=(iter==maxiter) ? 255 : 0; // vypocitat barvu pixelu putpixel(pix, x, y, color, color, color); // vybarvit pixel cx0+=(MAXX-MINX)/pix->width; // posun na dalsi bod na radku } cy0+=(MAXY-MINY)/pix->height; // posun na dalsi radek } } //----------------------------------------------------------------------------- // Vykresleni retezce na obrazovku //----------------------------------------------------------------------------- void drawString(const int x, const int y, // umisteni retezce const float r, const float g, const float b, // barva pisma char *str) // ukazatel na retezec { char *c; glColor3f(r, g, b); glRasterPos2i(x, y); for (c=str; *c!=0; c++) { glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_9_BY_15, *c); } } //----------------------------------------------------------------------------- // Vypis informaci o vykreslovanem fraktalu //----------------------------------------------------------------------------- void drawInfo(int maxiter) { char str[100]; sprintf(str, "[<][>] maxiter = %d", maxiter); drawString(11, 15, 0.0, 0.0, 0.0, str); drawString(10, 16, 1.0, 1.0, 1.0, str); } //----------------------------------------------------------------------------- // Funkce volana pro inicializaci vykreslovani //----------------------------------------------------------------------------- void onInit(void) { glClearColor(0.0f, 0.0f, 0.0f, 0.0f); // barva pozadi glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1); // mod ulozeni pixelu pix=createPixmap(PIXMAP_WIDTH, PIXMAP_HEIGHT); } //----------------------------------------------------------------------------- // Nastaveni souradneho systemu v zavislosti na velikosti okna //----------------------------------------------------------------------------- void onResize(int w, int h) // argumenty w a h reprezentuji novou velikost okna { glViewport(0, 0, w, h); // viditelna oblast pres cele okno glMatrixMode(GL_PROJECTION); // zacatek modifikace projekcni matice glLoadIdentity(); // vymazani projekcni matice (=identita) glOrtho(0, w, 0, h, -1, 1); // mapovani abstraktnich souradnic do souradnic okna } //----------------------------------------------------------------------------- // Tato callback funkce je zavolana pri kazdem prekresleni okna //----------------------------------------------------------------------------- void onDisplay(void) { glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); // vymazani vsech bitovych rovin barvoveho bufferu glDrawBuffer(GL_BACK); // pixmapa se bude kreslit do zadniho barvoveho bufferu glRasterPos2i(0, 0); // nastaveni souradnic leveho spodniho rohu pixmapy clearPixmap(pix); // vymazani pracovni pixmapy (nastaveni pixelu na cernou barvu) recalcMandelbrot(pix, maxiter); // prepocet fraktalu drawPixmap(pix); // vykresleni pixmapy drawInfo(maxiter); glFlush(); // provedeni a vykresleni vsech zmen glutSwapBuffers(); } //----------------------------------------------------------------------------- // Tato callback funkce je zavolana pri stlaceni ASCII klavesy //----------------------------------------------------------------------------- #ifdef __BORLANDC__ #pragma option -w-par #endif void onKeyboard(unsigned char key, int x, int y) { key=(key>='A' && key<='Z') ? key-'A'+'a': key; switch (key) { case 27: // pokud byla stlacena klavesa ESC, konec programu case 'q': exit(0); break; // totez co klavesa ESC case 's': savePixmap(pix, FILE_NAME); break; // ulozeni pixmapy case '<': if (maxiter>10) maxiter-=10; glutPostRedisplay(); break; case ',': if (maxiter>1) maxiter--; glutPostRedisplay(); break; // zmena poctu iteraci case '>': if (maxiter<246) maxiter+=10; glutPostRedisplay(); break; case '.': if (maxiter<255) maxiter++; glutPostRedisplay(); break; default: break; } } #ifdef __BORLANDC__ #pragma option -w+par #endif //----------------------------------------------------------------------------- // Tato callback funkce je zavolana pri stlaceni non-ASCII klavesy //----------------------------------------------------------------------------- #ifdef __BORLANDC__ #pragma option -w-par #endif void onSpecial(int key, int x, int y) { // posun fraktalu a zmena meritka switch (key) { default: break; } } #ifdef __BORLANDC__ #pragma option -w+par #endif //----------------------------------------------------------------------------- // Hlavni funkce konzolove aplikace //----------------------------------------------------------------------------- int main(int argc, char **argv) { glutInit(&argc, argv); // inicializace knihovny GLUT glutInitDisplayMode(GLUT_RGB | GLUT_DOUBLE); glutCreateWindow(WINDOW_TITLE); // vytvoreni okna pro kresleni glutReshapeWindow(WINDOW_WIDTH, WINDOW_HEIGHT);// zmena velikosti okna glutPositionWindow(100, 100); // pozice leveho horniho rohu okna glutDisplayFunc(onDisplay); // registrace funkce volane pri prekreslovani okna glutReshapeFunc(onResize); // registrace funkce volane pri zmene velikosti okna glutKeyboardFunc(onKeyboard); // registrace funkce volane pri stlaceni klavesy glutSpecialFunc(onSpecial); // registrace funkce volane pri stlaceni specialni klavesy onInit(); // inicializace vykreslovani glutMainLoop(); // nekonecna smycka, kde se volaji zaregistrovane funkce return 0; // navratova hodnota vracena operacnimu systemu } //----------------------------------------------------------------------------- // finito //-----------------------------------------------------------------------------