//----------------------------------------------------------------------------- // Fraktaly v pocitacove grafice // Autor: Pavel Tisnovsky // // Vykresleni jednoducheho obrazce pomoci systemu iterovanych funkci IFS. // Pixmapu s vykreslenym fraktalem je mozne ulozit do souboru ve formatu TGA // pomoci klavesove zkratky [S]. Zmena barvove palety se provadi klavesami [0]-[9] // Ukonceni aplikace se provede klavesou [Esc] nebo klavesou [Q]. //----------------------------------------------------------------------------- #ifdef __BORLANDC__ #include #endif #include // hlavickovy soubor funkci GLUTu a OpenGL #include #include #include #include #define WINDOW_TITLE "Fraktaly 31.1" // titulek okna #define WINDOW_WIDTH 640 // pocatecni velikost okna #define WINDOW_HEIGHT 460 #define FILE_NAME "fraktaly311.tga" // jmeno souboru pro ulozeni pixmapy #define PIXMAP_WIDTH 512 // sirka pixmapy #define PIXMAP_HEIGHT 384 // vyska pixmapy typedef struct { // struktura popisujici pixmapu unsigned int width; unsigned int height; unsigned char *pixels; } pixmap; pixmap *pixIFS; // pixmapa pro obrazek IFS fraktalu int maxiter=1000; // maximalni pocet iteraci double scale=30.0; // meritko fraktalu double xpos=0.0; // posun fraktalu double ypos=-150.0; // posun fraktalu int redraw=1; //----------------------------------------------------------------------------- // 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, 0xff, 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; iwidth; 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; } #define random(x) (rand()*(x)/RAND_MAX) //----------------------------------------------------------------------------- // Prekresleni systemu iterovanych funkci IFS //----------------------------------------------------------------------------- void recalcIFS(pixmap *pix, // pixmapa pro vykreslovani int maxiter, // maximalni pocet iteraci double scale, // meritko obrazce double xpos, // posun obrazce double ypos) { float t[4][2][3]; // transformacni matice float p[4]; // vektor pravdepodobnosti transformaci int iter=0; // pocitadlo iteraci int threshold=10; // hranice poctu iteraci pro vykreslovani float x, y, hlp; // poloha iterovaneho bodu float pp; // pravdepodobnost pro vyber transformace float sum; int k; // cislo vybrane transformace // transformacni matice a vektor pravdepodobnosti transformaci pro fraktalni kapradinu t[0][0][0]= 0.000; t[0][0][1]= 0.000; t[0][0][2]= 0.000; t[0][1][0]= 0.000; t[0][1][1]= 0.160; t[0][1][2]= 0.000; t[1][0][0]= 0.200; t[1][0][1]=-0.260; t[1][0][2]= 0.000; t[1][1][0]= 0.230; t[1][1][1]= 0.220; t[1][1][2]= 1.600; t[2][0][0]=-0.150; t[2][0][1]= 0.280; t[2][0][2]= 0.000; t[2][1][0]= 0.260; t[2][1][1]= 0.240; t[2][1][2]= 0.440; t[3][0][0]= 0.850; t[3][0][1]= 0.040; t[3][0][2]= 0.000; t[3][1][0]=-0.040; t[3][1][1]= 0.850; t[3][1][2]= 1.600; p[0]=0.01; p[1]=0.07; p[2]=0.08; p[3]=0.84; x=0; y=0; // nastaveni pocatecni polohy bodu srand(0); xpos+=pix->width/2; // posun do stredu okna ypos+=pix->height/2; while (iter++ threshold) // je-li dosazeno hranice iteraci putpixel(pix, x*scale+xpos, y*scale+ypos, 0x00, 0x00, 0x00); // vykresleni pixelu } } //----------------------------------------------------------------------------- // 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, double xpos, double ypos, double scale) { char str[100]; sprintf(str, "[<][>] maxiter = %d", maxiter*10); drawString(11, 63, 0.5, 0.0, 0.0, str); sprintf(str, "[PgUp][PgDn] scale = %4.2f ", scale); drawString(11, 47, 0.0, 0.5, 0.0, str); sprintf(str, "[Arrows] pan = %5.3f, %5.3f", xpos, ypos); drawString(11, 31, 0.0, 0.0, 0.5, str); } //----------------------------------------------------------------------------- // Funkce volana pro inicializaci vykreslovani //----------------------------------------------------------------------------- void onInit(void) { glClearColor(1.0f, 1.0f, 1.0f, 0.0f); // barva pozadi glPixelStorei(GL_UNPACK_ALIGNMENT, 1); // mod ulozeni pixelu pixIFS=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 if (redraw) { clearPixmap(pixIFS); recalcIFS(pixIFS, maxiter, scale, xpos, ypos);// prepocet fraktalu redraw=0; } glRasterPos2i(0, WINDOW_HEIGHT-PIXMAP_HEIGHT); // nastaveni souradnic leveho spodniho rohu pixmapy drawPixmap(pixIFS); // vykresleni pixmapy glRasterPos2i(0, 0); drawInfo(maxiter, xpos, ypos, scale); 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(pixIFS, FILE_NAME); break; // ulozeni pixmapy case '<': if (maxiter>100) maxiter-=100; redraw=1; glutPostRedisplay(); break; case ',': if (maxiter>10) maxiter-=10; redraw=1; glutPostRedisplay(); break; // zmena poctu iteraci case '>': maxiter+=100; redraw=1; glutPostRedisplay(); break; case '.': maxiter+=10; redraw=1; 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) { case GLUT_KEY_LEFT: xpos-=5; redraw=1; glutPostRedisplay(); break; case GLUT_KEY_RIGHT: xpos+=5; redraw=1; glutPostRedisplay(); break; case GLUT_KEY_UP: ypos+=5; redraw=1; glutPostRedisplay(); break; case GLUT_KEY_DOWN: ypos-=5; redraw=1; glutPostRedisplay(); break; case GLUT_KEY_PAGE_UP: scale*=1.1; redraw=1; glutPostRedisplay(); break; case GLUT_KEY_PAGE_DOWN: if (scale>1) scale/=1.1; redraw=1; glutPostRedisplay(); break; 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 //-----------------------------------------------------------------------------