particle.c
上传用户:xk288cn
上传日期:2007-05-28
资源大小:4876k
文件大小:15k
源码类别:

GIS编程

开发平台:

Visual C++

  1. /*      particle.c     Nate Robins, 1998     An example of a simple particle system.  */ #include <math.h> #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <GL/glut.h> #ifdef _WIN32 #define drand48() ((float)rand()/RAND_MAX) #endif /* #define SCREEN_SAVER_MODE */ #define PS_GRAVITY -9.8 #define PS_WATERFALL  0 #define PS_FOUNTAIN   1 typedef struct {     float x, y, z;     float radius; } PSsphere; typedef struct {     float position[3]; /* current position */     float previous[3]; /* previous position */     float velocity[3]; /* velocity (magnitude & direction) */     float dampening; /* % of energy lost on collision */     int alive; /* is this particle alive? */ } PSparticle; PSparticle* particles = NULL; #define NUM_SPHERES 3 PSsphere spheres[NUM_SPHERES] = { /* position of spheres */     { -0.1, 0.6, 0, 0.4 },     { -0.7, 1.4, 0, 0.25 },     { 0.1, 1.5, 0.1, 0.3 }, }; int num_particles = 10000; int type = PS_WATERFALL; int points = 1; int draw_spheres = 1; int frame_rate = 1; float frame_time = 0; float flow = 500; float slow_down = 1; float spin_x = 0; float spin_y = 0; int point_size = 4; /* timedelta: returns the number of seconds that have elapsed since    the previous call to the function. */ #if defined(_WIN32) #include <sys/timeb.h> #else #include <limits.h> #include <unistd.h> #include <sys/types.h> #include <sys/times.h> #endif
  2. #ifndef CLK_TCK
  3. #define CLK_TCK 1000
  4. #endif float timedelta(void) {     static long begin = 0;     static long finish, difference; #if defined(_WIN32)     static struct timeb tb;     ftime(&tb);     finish = tb.time*1000+tb.millitm; #else     static struct tms tb;     finish = times(&tb); #endif     difference = finish - begin;     begin = finish;     return (float)difference/(float)CLK_TCK; } /* text: draws a string of text with an 18 point helvetica bitmap font    at position (x,y) in window space (bottom left corner is (0,0). */ void text(int x, int y, char* s)  {     int lines;     char* p;     glDisable(GL_DEPTH_TEST);     glDisable(GL_FOG);     glMatrixMode(GL_PROJECTION);     glPushMatrix();     glLoadIdentity();     glOrtho(0, glutGet(GLUT_WINDOW_WIDTH),      0, glutGet(GLUT_WINDOW_HEIGHT), -1, 1);     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);     glPushMatrix();     glLoadIdentity();     glColor3ub(0, 0, 0);     glRasterPos2i(x+1, y-1);     for(p = s, lines = 0; *p; p++) { if (*p == 'n') {     lines++;     glRasterPos2i(x+1, y-1-(lines*18)); } glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_HELVETICA_18, *p);     }     glColor3ub(128, 0, 255);     glRasterPos2i(x, y);     for(p = s, lines = 0; *p; p++) { if (*p == 'n') {     lines++;     glRasterPos2i(x, y-(lines*18)); } glutBitmapCharacter(GLUT_BITMAP_HELVETICA_18, *p);     }     glMatrixMode(GL_PROJECTION);     glPopMatrix();     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);     glPopMatrix();     glEnable(GL_FOG);     glEnable(GL_DEPTH_TEST); } int fequal(float a, float b) {     float epsilon = 0.1;     float f = a - b;          if (f < epsilon && f > -epsilon) return 1;     else return 0; } void psTimeStep(PSparticle* p, float dt) {     if (p->alive == 0) return;     p->velocity[0] += 0;     p->velocity[1] += PS_GRAVITY*dt;     p->velocity[2] += 0;     p->previous[0] = p->position[0];     p->previous[1] = p->position[1];     p->previous[2] = p->position[2];     p->position[0] += p->velocity[0]*dt;     p->position[1] += p->velocity[1]*dt;     p->position[2] += p->velocity[2]*dt; } void psNewParticle(PSparticle* p, float dt) {     if (type == PS_WATERFALL) { p->velocity[0] = -2*(drand48()-0.0); p->velocity[1] = 0; p->velocity[2] = 0.5*(drand48()-0.0); p->position[0] = 0; p->position[1] = 2; p->position[2] = 0; p->previous[0] = p->position[0]; p->previous[1] = p->position[1]; p->previous[2] = p->position[2]; p->dampening = 0.45*drand48(); p->alive = 1;     } else if (type == PS_FOUNTAIN) { p->velocity[0] = 2*(drand48()-0.5); p->velocity[1] = 5; p->velocity[2] = 2*(drand48()-0.5); p->position[0] = -0.1; p->position[1] = 0.9; p->position[2] = 0; p->previous[0] = p->position[0]; p->previous[1] = p->position[1]; p->previous[2] = p->position[2]; p->dampening = 0.35*drand48(); p->alive = 1;     }     psTimeStep(p, 2*dt*drand48()); } /* psBounce: the particle has gone past (or exactly hit) the ground    plane, so calculate the time at which the particle actually    intersected the ground plane (s).  essentially, this just rolls    back time to when the particle hit the ground plane, then starts    time again from then.    -  -   o A  (previous position)    |  |        |  s        o  (position it _should_ be at) -    t  |       /                                | t - s     |  - ------X--------                         -    |               -            o B  (new position)                    A + V*s = 0 or s = -A/V    to calculate where the particle should be:    A + V*t + V*(t-s)*d    where d is a damping factor which accounts for the loss    of energy due to the bounce. */ void psBounce(PSparticle* p, float dt) {     float s;     if (p->alive == 0) return;     /* since we know it is the ground plane, we only need to        calculate s for a single dimension. */     s = -p->previous[1]/p->velocity[1];     p->position[0] = (p->previous[0] + p->velocity[0] * s +        p->velocity[0] * (dt-s) * p->dampening);     p->position[1] = -p->velocity[1] * (dt-s) * p->dampening; /* reflect */     p->position[2] = (p->previous[2] + p->velocity[2] * s +        p->velocity[2] * (dt-s) * p->dampening);     /* damp the reflected velocity (since the particle hit something,        it lost some energy) */     p->velocity[0] *=  p->dampening;     p->velocity[1] *= -p->dampening; /* reflect */     p->velocity[2] *=  p->dampening; } void psCollideSphere(PSparticle* p, PSsphere* s) {     float vx = p->position[0] - s->x;     float vy = p->position[1] - s->y;     float vz = p->position[2] - s->z;     float distance;     if (p->alive == 0) return;     distance = sqrt(vx*vx + vy*vy + vz*vz);     if (distance < s->radius) { #if 0 vx /= distance;  vy /= distance;  vz /= distance; d = 2*(-vx*p->velocity[0] + -vy*p->velocity[1] + -vz*p->velocity[2]); p->velocity[0] += vx*d*2; p->velocity[1] += vy*d*2; p->velocity[2] += vz*d*2; d = sqrt(p->velocity[0]*p->velocity[0] +   p->velocity[1]*p->velocity[1] +  p->velocity[2]*p->velocity[2]); p->velocity[0] /= d; p->velocity[1] /= d; p->velocity[2] /= d; #else p->position[0] = s->x+(vx/distance)*s->radius; p->position[1] = s->y+(vy/distance)*s->radius; p->position[2] = s->z+(vz/distance)*s->radius; p->previous[0] = p->position[0]; p->previous[1] = p->position[1]; p->previous[2] = p->position[2]; p->velocity[0] = vx/distance; p->velocity[1] = vy/distance; p->velocity[2] = vz/distance; #endif     } } void reshape(int width, int height) {     float black[] = { 0, 0, 0, 0 };     glViewport(0, 0, width, height);     glMatrixMode(GL_PROJECTION);     glLoadIdentity();     gluPerspective(60, (float)width/height, 0.1, 1000);     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);     glLoadIdentity();     gluLookAt(0, 1, 3, 0, 1, 0, 0, 1, 0);     glFogfv(GL_FOG_COLOR, black);     glFogf(GL_FOG_START, 2.5);     glFogf(GL_FOG_END, 4);     glEnable(GL_FOG);     glFogi(GL_FOG_MODE, GL_LINEAR);     glPointSize(point_size);     glEnable(GL_POINT_SMOOTH);     glEnable(GL_BLEND);     glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);     glEnable(GL_COLOR_MATERIAL);     glEnable(GL_DEPTH_TEST);     glEnable(GL_LIGHT0);     timedelta(); } void display(void) {     static int i;     static float c;     static int j = 0;     static char s[32];     static int frames = 0;     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);     glPushMatrix();     glRotatef(spin_y, 1, 0, 0);     glRotatef(spin_x, 0, 1, 0);     glEnable(GL_LIGHTING);     if (draw_spheres) { for (i = 0; i < draw_spheres; i++) {     glPushMatrix();     glTranslatef(spheres[i].x, spheres[i].y, spheres[i].z);     glColor3ub(0, 255, 128);     glutSolidSphere(spheres[i].radius, 16, 16);     glPopMatrix(); }     }     glDisable(GL_LIGHTING);     glBegin(GL_QUADS);     glColor3ub(0, 128, 255);     glVertex3f(-2, 0, -2);     glVertex3f(-2, 0, 2);     glVertex3f(2, 0, 2);     glVertex3f(2, 0, -2);     glEnd();     if (points) { glBegin(GL_POINTS); for (i = 0; i < num_particles; i++) {     if (particles[i].alive == 0) continue;     c = particles[i].position[1]/2.1*255;     glColor3ub(c, 128+c*0.5, 255);     glVertex3fv(particles[i].position); } glEnd();     } else { glBegin(GL_LINES); for (i = 0; i < num_particles; i++) {     if (particles[i].alive == 0) continue;     c = particles[i].previous[1]/2.1*255;     glColor4ub(c, 128+c*0.5, 255, 32);     glVertex3fv(particles[i].previous);     c = particles[i].position[1]/2.1*255;     glColor4ub(c, 128+c*0.5, 255, 196);     glVertex3fv(particles[i].position); } glEnd();     }     /* spit out frame rate. */     if (frame_rate) { frames++; if (frames > 7) {     sprintf(s, "%g fps", (float)7/frame_time);     frame_time = 0;     frames = 0; } text(5, 5, s);     }     glPopMatrix();     glutSwapBuffers(); } void idle(void) {     static int i, j;     static int living = 0; /* index to end of live particles */     static float dt;     static float last = 0;     dt = timedelta();     frame_time += dt; #if 1     /* slow the simulation if we can't keep the frame rate up around        10 fps */     if (dt > 0.1) { slow_down = 1.0/(100*dt);     } else if (dt < 0.1) { slow_down = 1;     } #endif     dt *= slow_down;     /* resurrect a few particles */     for (i = 0; i < flow*dt; i++) { psNewParticle(&particles[living], dt); living++; if (living >= num_particles)     living = 0;     }     for (i = 0; i < num_particles; i++) { psTimeStep(&particles[i], dt); /* collision with sphere? */ if (draw_spheres) {     for (j = 0; j < draw_spheres; j++) { psCollideSphere(&particles[i], &spheres[j]);     } } /* collision with ground? */ if (particles[i].position[1] <= 0) {     psBounce(&particles[i], dt); } /* dead particle? */ if (particles[i].position[1] < 0.1 &&      fequal(particles[i].velocity[1], 0)) {     particles[i].alive = 0; }     }     glutPostRedisplay(); } void visible(int state) {     if (state == GLUT_VISIBLE) glutIdleFunc(idle);     else glutIdleFunc(NULL); } void bail(int code) {     free(particles);     exit(code); } #ifdef SCREEN_SAVER_MODE void ss_keyboard(char key, int x, int y) {     bail(0); } void ss_mouse(int button, int state, int x, int y) {     bail(0); } void ss_passive(int x, int y) {     static int been_here = 0;     /* for some reason, GLUT sends an initial passive motion callback        when a window is initialized, so this would immediately        terminate the program.  to get around this, see if we've been        here before. (actually if we've been here twice.) */     if (been_here > 1) bail(0);     been_here++; } #else void keyboard(unsigned char key, int x, int y) {     static int fullscreen = 0;     static int old_x = 50;     static int old_y = 50;     static int old_width = 512;     static int old_height = 512;     static int s = 0;     switch (key) {     case 27:         bail(0); break;     case 't': if (type == PS_WATERFALL)     type = PS_FOUNTAIN; else if (type == PS_FOUNTAIN)     type = PS_WATERFALL; break;     case 's': draw_spheres++; if (draw_spheres > NUM_SPHERES)     draw_spheres = 0; break;     case 'S': printf("PSsphere spheres[NUM_SPHERES] = {/* position of spheres */n"); for (s = 0; s < NUM_SPHERES; s++) {     printf("  { %g, %g, %g, %g },n",     spheres[s].x, spheres[s].y,    spheres[s].z, spheres[s].radius); } printf("};n"); break;     case 'l': points = !points; break;     case 'P': point_size++; glPointSize(point_size); break;     case 'p': point_size--; if (point_size < 1)     point_size = 1; glPointSize(point_size); break;     case '+': flow += 100; if (flow > num_particles)     flow = num_particles; printf("%g particles/secondn", flow); break;     case '-': flow -= 100; if (flow < 0)     flow = 0; printf("%g particles/secondn", flow); break;     case '#': frame_rate = !frame_rate; break;     case '~': fullscreen = !fullscreen; if (fullscreen) {     old_x = glutGet(GLUT_WINDOW_X);     old_y = glutGet(GLUT_WINDOW_Y);     old_width = glutGet(GLUT_WINDOW_WIDTH);     old_height = glutGet(GLUT_WINDOW_HEIGHT);     glutFullScreen(); } else {     glutReshapeWindow(old_width, old_height);     glutPositionWindow(old_x, old_y); } break;     case '!': s++; if (s >= NUM_SPHERES)     s = 0; break;     case '4': spheres[s].x -= 0.05; break;     case '6': spheres[s].x += 0.05; break;     case '2': spheres[s].y -= 0.05; break;     case '8': spheres[s].y += 0.05; break;     case '7': spheres[s].z -= 0.05; break;     case '3': spheres[s].z += 0.05; break;     case '9': spheres[s].radius += 0.05; break;     case '1': spheres[s].radius -= 0.05; break;     } } void menu(int item) {     keyboard((unsigned char)item, 0, 0); } void menustate(int state) {     /* hook up a fake time delta to avoid jumping when menu comes up */     if (state == GLUT_MENU_NOT_IN_USE) timedelta(); } #endif int old_x, old_y; void mouse(int button, int state, int x, int y) {     old_x = x;     old_y = y;     glutPostRedisplay(); } void motion(int x, int y) {     spin_x = x - old_x;     spin_y = y - old_y;     glutPostRedisplay(); } int main(int argc, char** argv) {     glutInitDisplayMode(GLUT_RGB|GLUT_DEPTH|GLUT_DOUBLE);     glutInitWindowPosition(0, 0);     glutInitWindowSize(640, 480);     glutInit(&argc, argv);     glutCreateWindow("Particles");     glutDisplayFunc(display);     glutReshapeFunc(reshape); #ifdef SCREEN_SAVER_MODE     glutPassiveMotionFunc(ss_passive);     glutKeyboardFunc(ss_keyboard);     glutMouseFunc(ss_mouse);     glutSetCursor(GLUT_CURSOR_NONE);     glutFullScreen();  #else     glutMotionFunc(motion);     glutMouseFunc(mouse);     glutKeyboardFunc(keyboard); #endif     glutMenuStateFunc(menustate);     glutCreateMenu(menu);     glutAddMenuEntry("Particle", 0);     glutAddMenuEntry("", 0);     glutAddMenuEntry("[f]   Fog on/off", 'f');     glutAddMenuEntry("[t]   Spray type", 't');     glutAddMenuEntry("[s]   Collision spheres", 's');     glutAddMenuEntry("[-]   Less flow", '-');     glutAddMenuEntry("[+]   More flow", '+');     glutAddMenuEntry("[p]   Smaller points", 'p');     glutAddMenuEntry("[P]   Larger points", 'P');     glutAddMenuEntry("[l]   Toggle points/lines", 'l');     glutAddMenuEntry("[#]   Toggle framerate on/off", '#');     glutAddMenuEntry("[~]   Toggle fullscreen on/off", '~');     glutAddMenuEntry("", 0);     glutAddMenuEntry("Use the numeric keypad to move the spheres", 0);     glutAddMenuEntry("[!]   Change active sphere", 0);     glutAddMenuEntry("", 0);     glutAddMenuEntry("[Esc] Quit", 27);     glutAttachMenu(GLUT_RIGHT_BUTTON);     if (argc > 1) { if (strcmp(argv[1], "-h") == 0) {     fprintf(stderr, "%s [particles] [flow] [speed%]n", argv[0]);     exit(0); } sscanf(argv[1], "%d", &num_particles); if (argc > 2)     sscanf(argv[2], "%f", &flow); if (argc > 3)     sscanf(argv[3], "%f", &slow_down);     }           particles = (PSparticle*)malloc(sizeof(PSparticle) * num_particles);     glutVisibilityFunc(visible);     glutMainLoop();     return 0; }