//-----------------------------------------------------------------------------
// Fraktaly v pocitacove grafice
// Ukazkovy priklad cislo 46.3
// Autor: Pavel Tisnovsky
//
// Tento demonstracni priklad slouzi k vygenerovani plosneho obrazku plasmy.
// 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 46.3" // titulek okna
#define WINDOW_WIDTH 276 // pocatecni velikost okna
#define WINDOW_HEIGHT 300
#define FILE_NAME "fraktaly463.tga" // jmeno souboru pro ulozeni pixmapy
#define PIXMAP_WIDTH 256 // sirka pixmapy
#define PIXMAP_HEIGHT 256 // vyska pixmapy
typedef struct { // struktura popisujici pixmapu
unsigned int width;
unsigned int height;
unsigned char *pixels;
} pixmap;
pixmap *pix;
int amp=100;
//-----------------------------------------------------------------------------
// 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);
}
}
//-----------------------------------------------------------------------------
// 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;
}
//-----------------------------------------------------------------------------
// Rekurzivni deleni ctverce s generovanim fraktalni plasmy
//-----------------------------------------------------------------------------
void plasma(int x1, int y1, int x2, int y2, int c1, int c2, int c3, int c4, int delta)
{
#define avg(x, y) (((x)+(y))>>1)
#define step(x, y) (((x)-(y))>>1)
#define bound(x) if (x>255) x=255; if (x<0) x=0;
#define displac(x, delta) (x+(rand()%(delta*2)-delta))
if (x2-x1>1) { // pokud jsme nedosahli jednopixeloveho kroku
int dc12=avg(c1, c2); // vypocet prumeru barev na hranach ctverce
int dc13=avg(c1, c3);
int dc24=avg(c2, c4);
int dc34=avg(c3, c4);
int dc =avg(dc13, dc24); // vypocet prumerne barvy ve stredu ctverce
int dx=step(x2, x1); // krok - polovina velikosti ctverce
int dy=step(y2, y1);
if ((x2-x1>2) && (delta>0))
dc=displac(dc, delta); // posun stredniho bodu o nahodnou hodnotu
bound(dc); // zajisteni mezi barev v povolenem rozsahu
bound(c1);
bound(c2);
bound(c3);
bound(c4);
delta>>=1; // maximalni nahodna hodnota se zmensuje na polovinu
plasma(x1, y1, x1+dx, y1+dy, c1, dc12, dc13, dc, delta); // rekurzivni rozdeleni vsech
plasma(x1+dx, y1, x2, y1+dy, dc12, c2, dc, dc24, delta); // ctyr podctvercu
plasma(x1, y1+dy, x1+dx, y2, dc13, dc, c3, dc34, delta);
plasma(x1+dx, y1+dy, x2, y2, dc, dc24, dc34, c4, delta);
}
else { // bylo dosazeno hranice rozliseni pixmapy
putpixel(pix, x1, y1, (c1+c2+c3+c4)/4, (c1+c2+c3+c4)/4, (c1+c2+c3+c4)/4);
}
#undef avg
#undef step
#undef bound
}
//-----------------------------------------------------------------------------
// Prepocet fraktalu
//-----------------------------------------------------------------------------
void recalcFractal(void)
{
srand(123456); // seminko pro generator nahodnych cisel
if (amp<0) return;
plasma(0, 0, 256, 256, 128, 128, 128, 128, amp); // vypocet plasmy pro celou pixmapu
}
//-----------------------------------------------------------------------------
// 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)
{
char str[100];
sprintf(str, "Max. delta: %d", amp);
recalcFractal();
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT); // vymazani vsech bitovych rovin barvoveho bufferu
glDrawBuffer(GL_BACK); // pixmapa se bude kreslit do zadniho barvoveho bufferu
drawString(10, 10, 1.0f, 1.0f, 1.0f, str); // vypsat hodnotu Delta
glRasterPos2i(10, 32); // nastaveni souradnic leveho spodniho rohu pixmapy
drawPixmap(pix); // vykresleni pixmapy
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)
{
switch (key) {
case 32: recalcFractal(); glutPostRedisplay(); break;
case 'q':
case 'Q':
case 27: exit(0); break;// pokud byla stlacena klavesa ESC, konec programu
case 's':
case 'S': savePixmap(pix, FILE_NAME); 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_UP: amp+=5; glutPostRedisplay(); break;
case GLUT_KEY_DOWN: amp-=5; 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
//-----------------------------------------------------------------------------