research/transmission_spectroscopy/universesim/src/visualise.c

   1 /*
   2  * Tiny Universe Simulator
   3  * By John Hodge (thePowersGang)
   4  *
   5  * visualise.c - Displays a visual representation of the universe
   6  */
   7 #include <common.h>
   8 #include <tParticle.h>
   9 #include <video.h>
  10 #include <stdlib.h>
  11 #include <string.h>
  12 #include <stdio.h>
  13
  14 //#define VIEW_ALGO     all
  15 #define VIEW_ALGO       avg
  16
  17 #define VIEW_AVG_SCALE  3
  18
  19 typedef struct sPixel
  20 {
  21         size_t  Mass;   // R
  22         size_t  Charge; // G
  23         size_t  Num;    // B
  24 }       tPixel;
  25
  26 // === PROTOTYPES ===
  27 void    Visualiser_GetBounds(void);
  28 void    Visualiser_FillBuffers(void);
  29 void    Visualiser_Render(void);
  30
  31 // === GLOBALS ===
  32  int    giVisualiserPxWidth = 800;
  33  int    giVisualiserPxHeight = 600;
  34 tPixel  gVisualiser_MaxPixelVals;
  35  int    giVisualiser_MinCharge = 0;
  36 tPixel  *gVisualiserBuffer;
  37 tVector gVisualiserBase;
  38 tVector gVisualiserSize;
  39 tMatrix gVisualiserView;
  40 tLargeInt       gVisualiserMaxMass;
  41 tLargeInt       gVisualiserMaxCharge;
  42
  43 // === CODE ===
  44 void Visualiser_Initialise(void)
  45 {
  46         Matrix_SetIdentity(&gVisualiserView);
  47         gVisualiserBuffer = malloc( giVisualiserPxWidth*giVisualiserPxHeight*sizeof(tPixel) );
  48         Video_SetResolution( giVisualiserPxWidth, giVisualiserPxHeight );
  49 }
  50
  51 void Visualiser_Update(void)
  52 {
  53         Visualiser_GetBounds();
  54         Visualiser_FillBuffers();
  55         Visualiser_Render();
  56 }
  57
  58 /**
  59  * \brief Scan all particles and get the populated volume
  60  */
  61 void Visualiser_GetBounds(void)
  62 {
  63          int    i;
  64         tVector max, min;
  65
  66         #if VIEW_ALGO == avg
  67         // Average Distance around Average Position
  68         // - Far less volatile than ViewAll
  69         tVector avg, tmp, distV;
  70         tLargeInt       numPart;
  71
  72         Vector_Zero(&avg);
  73         Vector_Zero(&distV);
  74         LargeInt_SetNative(&numPart, giNumParticles, 0);
  75
  76         // Get the average position
  77         for( i = 0; i < giNumParticles; i++ )
  78         {
  79                 Vector_Add(&avg, &gpParticles[i].Location);
  80
  81                 if( LargeInt_Compare(&gVisualiserMaxMass, &gpParticles[i].Mass) < 0 )
  82                         LargeInt_Set(&gVisualiserMaxMass, &gpParticles[i].Mass);
  83
  84                 if( LargeInt_Compare(&gVisualiserMaxCharge, &gpParticles[i].Charge) < 0 )
  85                         LargeInt_Set(&gVisualiserMaxCharge, &gpParticles[i].Charge);
  86         }
  87         Vector_DivScalar(&avg, &numPart);
  88         // Get the average distance from that position
  89         for( i = 0; i < giNumParticles; i++ )
  90         {
  91                 Vector_Set(&tmp, &gpParticles[i].Location);
  92                 Vector_Sub(&tmp, &avg);
  93                 Vector_Abs(&tmp);
  94                 Vector_Add(&distV, &tmp);
  95         }
  96         //LargeInt_Div(&dist, NULL, &dist, &numPart);
  97         LargeInt_DivNative(&numPart, NULL, &numPart, VIEW_AVG_SCALE);
  98         Vector_DivScalar(&distV, &numPart);
  99
 100         //for( i = 0; i < VECTOR_COMPONENTS; i ++ )
 101         //      LargeInt_Set(&distV.C[0], &dist);
 102
 103         Vector_Set(&min, &avg);
 104         Vector_Sub(&min, &distV);
 105         Vector_Set(&max, &avg);
 106         Vector_Add(&max, &distV);
 107
 108         #else
 109         // View All
 110         // - Ensures that all particles are on screen at the same time
 111
 112         Vector_Set(&max, &gpParticles[0].Location);
 113         Vector_Set(&min, &gpParticles[0].Location);
 114         //Vector_Zero(&min);    Vector_Zero(&max);
 115         LargeInt_Zero(&gVisualiserMaxMass);
 116         LargeInt_Zero(&gVisualiserMaxCharge);
 117
 118         for( i = 1; i < giNumParticles; i++ )
 119         {
 120                 Vector_GetMax(&max, &max, &gpParticles[i].Location);
 121                 Vector_GetMin(&min, &min, &gpParticles[i].Location);
 122
 123
 124                 //printf( "gpParticles[%i].Location = %s\n", i, Vector_DumpEx(&gpParticles[i].Location, 0) );
 125
 126                 if( LargeInt_Compare(&gVisualiserMaxMass, &gpParticles[i].Mass) < 0 )
 127                         LargeInt_Set(&gVisualiserMaxMass, &gpParticles[i].Mass);
 128
 129                 if( LargeInt_Compare(&gVisualiserMaxCharge, &gpParticles[i].Charge) < 0 )
 130                         LargeInt_Set(&gVisualiserMaxCharge, &gpParticles[i].Charge);
 131         }
 132
 133         //printf("max = %s, min = %s\n", Vector_DumpEx(&max, 0), Vector_DumpEx(&min, 1));
 134
 135         //printf("gVisualiserMaxMass = %s, gVisualiserMaxCharge = %s\n",
 136         //      LargeInt_DumpEx(&gVisualiserMaxMass, 0),
 137         //      LargeInt_DumpEx(&gVisualiserMaxCharge, 1)
 138         //      );
 139         #endif
 140
 141         Vector_Set( &gVisualiserBase, &min );
 142         Vector_Set( &gVisualiserSize, &max );
 143         Vector_Sub( &gVisualiserSize, &min );
 144
 145         //printf("gVisualiserBase = %s\n", Vector_DumpEx(&gVisualiserBase, 0) );
 146         //printf("gVisualiserSize = %s\n", Vector_DumpEx(&gVisualiserSize, 2) );
 147
 148         Vector_MulMatrix(&gVisualiserBase, &gVisualiserView, &gVisualiserBase);
 149         Vector_MulMatrix(&gVisualiserSize, &gVisualiserView, &gVisualiserSize);
 150
 151         //printf("gVisualiserBase = %s\n", Vector_DumpEx(&gVisualiserBase, 0) );
 152         //printf("gVisualiserSize = %s\n", Vector_DumpEx(&gVisualiserSize, 2) );
 153 }
 154
 155 /**
 156  * \brief Fill the buffer from the particles
 157  */
 158 void Visualiser_FillBuffers(void)
 159 {
 160         tVector tmp;
 161         tLargeInt       tmpLI;
 162          int    i, x, y;
 163         tPixel  *px;
 164
 165         memset( gVisualiserBuffer, 0, sizeof(tPixel)*giVisualiserPxHeight*giVisualiserPxWidth );
 166
 167         for( i = 0; i < giNumParticles; i++ )
 168         {
 169                 Vector_Set(&tmp, &gpParticles[i].Location);
 170                 Vector_MulMatrix(&tmp, &gVisualiserView, &tmp);
 171                 Vector_Sub(&tmp, &gVisualiserBase);
 172
 173                 LargeInt_MulNative(&tmp.C[0], NULL, &tmp.C[0], giVisualiserPxWidth-1);
 174                 LargeInt_MulNative(&tmp.C[1], NULL, &tmp.C[1], giVisualiserPxHeight-1);
 175
 176                 //printf("tmp             = %s\n", Vector_DumpEx(&tmp, 0));
 177                 //printf("gVisualiserSize = %s\n", Vector_DumpEx(&gVisualiserSize, 0));
 178                 Vector_DivComp(&tmp, &gVisualiserSize);
 179                 //printf("tmp = %s\n", Vector_DumpEx(&tmp, 0));
 180
 181                 //exit(-1);
 182
 183                 // Both components are now known to be machine integers, as
 184                 // giVisualiserPxWidth and giVisualiserPxHeight are native integers
 185                 x = tmp.C[0].W[0];      y = tmp.C[1].W[0];
 186                 if( x < 0 || x >= giVisualiserPxWidth ) continue;
 187                 if( y < 0 || y >= giVisualiserPxHeight )        continue;
 188                 //printf("Particle #%i (%i,%i)\n", i, x, y);
 189
 190                 // Set Pixel information
 191                 px = &gVisualiserBuffer[y*giVisualiserPxWidth+x];
 192
 193                 LargeInt_MulNative( &tmpLI, NULL, &gpParticles[i].Mass, 100);
 194                 LargeInt_Div( &tmpLI, NULL, &tmpLI, &gVisualiserMaxMass);
 195                 px->Mass += tmpLI.W[0];
 196
 197                 LargeInt_MulNative( &tmpLI, NULL, &gpParticles[i].Charge, 100);
 198                 LargeInt_Div( &tmpLI, NULL, &tmpLI, &gVisualiserMaxCharge);
 199                 px->Charge += tmpLI.W[0];
 200
 201                 px->Num ++;
 202
 203                 //printf("(%i,%i) = (%i,%i,%i)\n", x, y, px->Mass, px->Charge, px->Num);
 204
 205                 if( i == 0 )
 206                 {
 207                         giVisualiser_MinCharge = px->Charge;
 208                         gVisualiser_MaxPixelVals.Mass = px->Mass;
 209                         gVisualiser_MaxPixelVals.Charge = px->Charge;
 210                         gVisualiser_MaxPixelVals.Num = px->Num;
 211                 }
 212                 else
 213                 {
 214                         if(gVisualiser_MaxPixelVals.Mass < px->Mass)
 215                                 gVisualiser_MaxPixelVals.Mass = px->Mass;
 216                         if((int)gVisualiser_MaxPixelVals.Charge < (int)px->Charge)
 217                                 gVisualiser_MaxPixelVals.Charge = px->Charge;
 218                         if(giVisualiser_MinCharge > (int)px->Charge)
 219                                 giVisualiser_MinCharge = (int)px->Charge;
 220                         if(gVisualiser_MaxPixelVals.Num < px->Num)
 221                                 gVisualiser_MaxPixelVals.Num = px->Num;
 222                 }
 223         }
 224 }
 225
 226 #if 0
 227 void Video_PSet(int x, int y, uint8_t r, uint8_t g, uint8_t b)
 228 {
 229         printf(" (%i,%i) %02x %02x %02x\n", x, y, r, g, b);
 230 }
 231 #endif
 232
 233 /**
 234  * \brief Renders the buffer to the screen
 235  */
 236 void Visualiser_Render(void)
 237 {
 238          int    x, y;
 239         tPixel  *px;
 240         uint8_t r, g, b;
 241
 242         //printf("gVisualiser_MaxPixelVals = {\n");
 243         //printf(" Mass: %u\n", gVisualiser_MaxPixelVals.Mass);
 244         //printf(" Charge: %i\n", gVisualiser_MaxPixelVals.Charge);
 245         //printf(" Num: %u\n", gVisualiser_MaxPixelVals.Num);
 246         //printf("}\n");
 247
 248         //if(gVisualiser_MaxPixelVals.Mass ==0) gVisualiser_MaxPixelVals.Mass = 1;
 249         //if(gVisualiser_MaxPixelVals.Charge ==0)       gVisualiser_MaxPixelVals.Charge = 1;
 250         //if(gVisualiser_MaxPixelVals.Num ==0)  gVisualiser_MaxPixelVals.Num = 1;
 251
 252         gVisualiser_MaxPixelVals.Charge -= giVisualiser_MinCharge;
 253
 254         px = &gVisualiserBuffer[0];
 255         for( y = 0; y < giVisualiserPxHeight; y ++ )
 256         {
 257                 for( x = 0; x < giVisualiserPxWidth; x ++ )
 258                 {
 259                         if( px->Num != 0 ) {
 260                                 r = 255 * px->Mass / gVisualiser_MaxPixelVals.Mass;
 261                                 g = 255 * (px->Charge - giVisualiser_MinCharge) / gVisualiser_MaxPixelVals.Charge;
 262                                 b = 255 * px->Num / gVisualiser_MaxPixelVals.Num;
 263                                 //if(g != 0x7f)
 264                                 //      printf(" (%i,%i) %02x %02x %02x\n", x, y, r, g, b);
 265                         }
 266                         else {
 267                                 r = g = b = 0;
 268                         }
 269                         Video_PSet(x, y, r, g, b);
 270                         px ++;
 271                 }
 272         }
 273
 274         Video_Flip();
 275 }