]> gitweb.factorcode.org Git - factor-unmaintained.git/blobdiff - adsoda/adsoda.factor
unmaintained: New home for misfit Factor vocabularies.
[factor-unmaintained.git] / adsoda / adsoda.factor
diff --git a/adsoda/adsoda.factor b/adsoda/adsoda.factor
new file mode 100644 (file)
index 0000000..f6987dc
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,569 @@
+! Copyright (C) 2008 Jeff Bigot
+! See http://factorcode.org/license.txt for BSD license.
+USING: accessors
+arrays 
+assocs
+combinators
+kernel 
+fry
+math 
+math.constants
+math.functions
+math.libm
+math.order
+math.vectors 
+math.matrices 
+math.parser
+namespaces
+prettyprint
+sequences
+sequences.deep
+sets
+slots
+sorting
+tools.time
+vars
+continuations
+words
+opengl
+opengl.gl
+colors
+adsoda.solution2
+adsoda.combinators
+opengl.demo-support
+values
+tools.walker
+;
+
+IN: adsoda
+
+DEFER: combinations
+VAR: pv
+
+
+! -------------------------------------------------------------
+! global values
+VALUE: remove-hidden-solids?
+VALUE: VERY-SMALL-NUM
+VALUE: ZERO-VALUE
+VALUE: MAX-FACE-PER-CORNER
+
+t \ remove-hidden-solids? set-value
+0.0000001 \ VERY-SMALL-NUM set-value
+0.0000001 \ ZERO-VALUE set-value
+4 \ MAX-FACE-PER-CORNER set-value
+! -------------------------------------------------------------
+! sequence complement
+
+: with-pv ( i quot -- ) [ swap >pv call ] with-scope  ; inline
+
+: dimension ( array -- x )      length 1 - ; inline 
+: change-last ( seq quot -- ) 
+    [ [ dimension ] keep ] dip change-nth  ; inline
+
+! -------------------------------------------------------------
+! light
+! -------------------------------------------------------------
+
+TUPLE: light name { direction array } color ;
+: <light> ( -- tuple ) light new ;
+
+! -------------------------------------------------------------
+! halfspace manipulation
+! -------------------------------------------------------------
+
+: constant+ ( v x -- w )  '[ [ _ + ] change-last ] keep ;
+: translate ( u v -- w )   dupd     v* sum     constant+ ; 
+
+: transform ( u matrix -- w )
+    [ swap m.v ] 2keep ! compute new normal vector    
+    [
+        [ [ abs ZERO-VALUE > ] find ] keep 
+        ! find a point on the frontier
+        ! be sure it's not null vector
+        last ! get constant
+        swap /f neg swap ! intercept value
+    ] dip  
+    flip 
+    nth
+    [ * ] with map ! apply intercep value
+    over v*
+    sum  neg
+    suffix ! add value as constant at the end of equation
+;
+
+: position-point ( halfspace v -- x ) 
+    -1 suffix v* sum  ; inline
+: point-inside-halfspace? ( halfspace v -- ? )       
+    position-point VERY-SMALL-NUM  > ; 
+: point-inside-or-on-halfspace? ( halfspace v -- ? ) 
+    position-point VERY-SMALL-NUM neg > ;
+: project-vector (  seq -- seq )     
+    pv> [ head ] [ 1 +  tail ] 2bi append ; 
+: get-intersection ( matrice -- seq )     
+    [ 1 tail* ] map     flip first ;
+
+: islenght=? ( seq n -- seq n ? ) 2dup [ length ] [ = ] bi*  ;
+
+: compare-nleft-to-identity-matrix ( seq n -- ? ) 
+    [ [ head ] curry map ] keep  identity-matrix m- 
+    flatten
+    [ abs ZERO-VALUE < ] all?
+;
+
+: valid-solution? ( matrice n -- ? )
+    islenght=?
+    [ compare-nleft-to-identity-matrix ]  
+    [ 2drop f ] if ; inline
+
+: intersect-hyperplanes ( matrice -- seq )
+    [ solution dup ] [ first dimension ] bi
+    valid-solution?     [ get-intersection ] [ drop f ] if ;
+
+! -------------------------------------------------------------
+! faces
+! -------------------------------------------------------------
+
+TUPLE: face { halfspace array } 
+    touching-corners adjacent-faces ;
+: <face> ( v -- tuple )       face new swap >>halfspace ;
+: flip-face ( face -- face ) [ vneg ] change-halfspace ;
+: erase-face-touching-corners ( face -- face ) 
+    f >>touching-corners ;
+: erase-face-adjacent-faces ( face -- face )   
+    f >>adjacent-faces ;
+: faces-intersection ( faces -- v )  
+    [ halfspace>> ] map intersect-hyperplanes ;
+: face-translate ( face v -- face ) 
+    [ translate ] curry change-halfspace ; inline
+: face-transform ( face m -- face )
+    [ transform ] curry change-halfspace ; inline
+: face-orientation ( face -- x ) pv> swap halfspace>> nth sgn ;
+: backface? ( face -- face ? )      dup face-orientation 0 <= ;
+: pv-factor ( face -- f face )     
+    halfspace>> [ pv> swap nth [ * ] curry ] keep ; inline
+: suffix-touching-corner ( face corner -- face ) 
+    [ suffix ] curry   change-touching-corners ; inline
+: real-face? ( face -- ? )
+    [ touching-corners>> length ] 
+    [ halfspace>> dimension ] bi >= ;
+
+: (add-to-adjacent-faces) ( face face -- face )
+    over adjacent-faces>> 2dup member?
+    [ 2drop ] [ swap suffix >>adjacent-faces ] if ;
+
+: add-to-adjacent-faces ( face face -- face )
+    2dup =   [ drop ] [ (add-to-adjacent-faces) ] if ;
+
+: update-adjacent-faces ( faces corner -- )
+   '[ [ _ suffix-touching-corner drop ] each ] keep 
+    2 among [ 
+        [ first ] keep second  
+        [ add-to-adjacent-faces drop ] 2keep 
+        swap add-to-adjacent-faces drop  
+    ] each ; inline
+
+: face-project-dim ( face -- x )  halfspace>> length 2 -  ;
+
+: apply-light ( color light normal -- u )
+    over direction>>  v. 
+    neg dup 0 > 
+    [ 
+        [ color>> swap ] dip 
+        [ * ] curry map v+ 
+        [ 1 min ] map 
+    ] 
+    [ 2drop ] 
+    if
+;
+
+: enlight-projection ( array face -- color )
+    ! array = lights + ambient color
+    [ [ third ] [ second ] [ first ] tri ]
+    [ halfspace>> project-vector normalize ] bi*
+    [ apply-light ] curry each
+    v*
+;
+
+: (intersection-into-face) ( face-init face-adja quot -- face )
+    [
+    [  [ pv-factor ] bi@ 
+        roll 
+        [ map ] 2bi@
+        v-
+    ] 2keep
+    [ touching-corners>> ] bi@
+    [ swap  [ = ] curry find  nip f = ] curry find nip
+    ] dip  over
+     [
+        call
+        dupd
+        point-inside-halfspace? [ vneg ] unless 
+        <face> 
+     ] [ 3drop f ] if 
+    ; inline
+
+: intersection-into-face ( face-init face-adja -- face )
+    [ [ project-vector ] bi@ ]     (intersection-into-face) ;
+
+: intersection-into-silhouette-face ( face-init face-adja -- face )
+    [ ] (intersection-into-face) ;
+
+: intersections-into-faces ( face -- faces )
+    clone dup  
+    adjacent-faces>> [ intersection-into-face ] with map 
+    sift ;
+
+: (face-silhouette) ( face -- faces )
+    clone dup adjacent-faces>>
+    [   backface?
+        [ intersection-into-silhouette-face ] [ 2drop f ]  if  
+    ] with map 
+    sift
+; inline
+
+: face-silhouette ( face -- faces )     
+    backface? [ drop f ] [ (face-silhouette) ] if ;
+
+! --------------------------------
+! solid
+! -------------------------------------------------------------
+TUPLE: solid dimension silhouettes 
+    faces corners adjacencies-valid color name ;
+
+: <solid> ( -- tuple ) solid new ;
+
+: suffix-silhouettes ( solid silhouette -- solid )  
+    [ suffix ] curry change-silhouettes ;
+
+: suffix-face ( solid face -- solid )     
+    [ suffix ] curry change-faces ;
+: suffix-corner ( solid corner -- solid ) 
+    [ suffix ] curry change-corners ; 
+: erase-solid-corners ( solid -- solid )  f >>corners ;
+
+: erase-silhouettes ( solid -- solid ) 
+    dup dimension>> f <array> >>silhouettes ;
+: filter-real-faces ( solid -- solid ) 
+    [ [ real-face? ] filter ] change-faces ;
+: initiate-solid-from-face ( face -- solid ) 
+    face-project-dim  <solid> swap >>dimension ;
+
+: erase-old-adjacencies ( solid -- solid )
+    erase-solid-corners
+    [ dup [ erase-face-touching-corners 
+        erase-face-adjacent-faces drop ] each ]
+    change-faces ;
+
+: point-inside-or-on-face? ( face v -- ? ) 
+    [ halfspace>> ] dip point-inside-or-on-halfspace?  ;
+
+: point-inside-face? ( face v -- ? ) 
+    [ halfspace>> ] dip  point-inside-halfspace? ;
+
+: point-inside-solid? ( solid point -- ? )
+    [ faces>> ] dip [ point-inside-face? ] curry all? ; inline
+
+: point-inside-or-on-solid? ( solid point -- ? )
+    [ faces>> ] dip 
+    [ point-inside-or-on-face? ] curry  all?   ; inline
+
+: unvalid-adjacencies ( solid -- solid )  
+    erase-old-adjacencies f >>adjacencies-valid 
+    erase-silhouettes ;
+
+: add-face ( solid face -- solid ) 
+    suffix-face unvalid-adjacencies ; 
+
+: cut-solid ( solid halfspace -- solid )    <face> add-face ; 
+
+: slice-solid ( solid face  -- solid1 solid2 )
+    [ [ clone ] bi@ flip-face add-face 
+    [ "/outer/" append ] change-name  ] 2keep
+    add-face [ "/inner/" append ] change-name ;
+
+! -------------
+
+
+: add-silhouette ( solid  -- solid )
+   dup 
+   ! find-adjacencies 
+   faces>> { } 
+   [ face-silhouette append ] reduce
+   sift
+   <solid> 
+        swap >>faces
+        over dimension>> >>dimension 
+        over name>> " silhouette " append 
+                 pv> number>string append 
+        >>name
+     !   ensure-adjacencies
+   suffix-silhouettes ; inline
+
+: find-silhouettes ( solid -- solid )
+    { } >>silhouettes 
+    dup dimension>> [ [ add-silhouette ] with-pv ] each ;
+
+: ensure-silhouettes ( solid  -- solid )
+    dup  silhouettes>>  [ f = ] all?
+    [ find-silhouettes  ]  when ; 
+
+! ------------
+
+: corner-added? ( solid corner -- ? ) 
+    ! add corner to solid if it is inside solid
+    [ ] 
+    [ point-inside-or-on-solid? ] 
+    [ swap corners>> member? not ] 
+    2tri and
+    [ suffix-corner drop t ] [ 2drop f ] if ;
+
+: process-corner ( solid faces corner -- )
+    swapd 
+    [ corner-added? ] keep swap ! test if corner is inside solid
+    [ update-adjacent-faces ] 
+    [ 2drop ]
+    if ;
+
+: compute-intersection ( solid faces -- )
+    dup faces-intersection
+    dup f = [ 3drop ] [ process-corner ]  if ;
+
+: test-faces-combinaisons ( solid n -- )
+    [ dup faces>> ] dip among   
+    [ compute-intersection ] with each ;
+
+: compute-adjacencies ( solid -- solid )
+    dup dimension>> [ >= ] curry 
+    [ keep swap ] curry MAX-FACE-PER-CORNER swap
+    [ [ test-faces-combinaisons ] 2keep 1 - ] while drop ;
+
+: find-adjacencies ( solid -- solid ) 
+    erase-old-adjacencies   
+    compute-adjacencies
+    filter-real-faces 
+    t >>adjacencies-valid ;
+
+: ensure-adjacencies ( solid -- solid ) 
+    dup adjacencies-valid>> 
+    [ find-adjacencies ] unless 
+    ensure-silhouettes
+    ;
+
+: (non-empty-solid?) ( solid -- ? ) 
+    [ dimension>> ] [ corners>> length ] bi < ;
+: non-empty-solid? ( solid -- ? )   
+    ensure-adjacencies (non-empty-solid?) ;
+
+: compare-corners-roughly ( corner corner -- ? )
+    2drop t ;
+! : remove-inner-faces ( -- ) ;
+: face-project ( array face -- seq )
+    backface? 
+  [ 2drop f ]
+    [   [ enlight-projection ] 
+        [ initiate-solid-from-face ]
+        [ intersections-into-faces ]  tri
+        >>faces
+        swap >>color        
+    ]    if ;
+
+: solid-project ( lights ambient solid -- solids )
+  ensure-adjacencies
+    [ color>> ] [ faces>> ] bi [ 3array  ] dip
+    [ face-project ] with map 
+    sift
+    [ ensure-adjacencies ] map
+;
+
+: (solid-move) ( solid v move -- solid ) 
+   curry [ map ] curry 
+   [ dup faces>> ] dip call drop  
+   unvalid-adjacencies ; inline
+
+: solid-translate ( solid v -- solid ) 
+    [ face-translate ] (solid-move) ; 
+: solid-transform ( solid m -- solid ) 
+    [ face-transform ] (solid-move) ; 
+
+: find-corner-in-silhouette ( s1 s2 -- elt bool )
+    pv> swap silhouettes>> nth     
+    swap corners>>
+    [ point-inside-solid? ] with find swap ;
+
+: valid-face-for-order ( solid point -- face )
+    [ point-inside-face? not ] 
+    [ drop face-orientation  0 = not ] 2bi and ;
+
+: check-orientation ( s1 s2 pt -- int )
+    [ nip faces>> ] dip
+    [ valid-face-for-order ] curry find swap
+    [ face-orientation ] [ drop f ] if ;
+
+: (order-solid) ( s1 s2 -- int )
+    2dup find-corner-in-silhouette
+    [ check-orientation ] [ 3drop f ] if ;
+
+: order-solid ( solid solid  -- i ) 
+    2dup (order-solid)
+    [ 2nip ]
+    [   swap (order-solid)
+        [ neg ] [ f ] if*
+    ] if* ;
+
+: subtract ( solid1 solid2 -- solids )
+    faces>> swap clone ensure-adjacencies ensure-silhouettes  
+    [ swap slice-solid drop ]  curry map
+    [ non-empty-solid? ] filter
+    [ ensure-adjacencies ] map
+; inline
+
+! -------------------------------------------------------------
+! space 
+! -------------------------------------------------------------
+TUPLE: space name dimension solids ambient-color lights ;
+: <space> ( -- space )      space new ;
+: suffix-solids ( space solid -- space ) 
+    [ suffix ] curry change-solids ; inline
+: suffix-lights ( space light -- space ) 
+    [ suffix ] curry change-lights ; inline
+: clear-space-solids ( space -- space )     f >>solids ;
+
+: space-ensure-solids ( space -- space ) 
+    [ [ ensure-adjacencies ] map ] change-solids ;
+: eliminate-empty-solids ( space -- space ) 
+    [ [ non-empty-solid? ] filter ] change-solids ;
+
+: projected-space ( space solids -- space ) 
+   swap dimension>> 1 -  <space>    
+   swap >>dimension    swap  >>solids ;
+
+: get-silhouette ( solid -- silhouette )    
+    silhouettes>> pv> swap nth ;
+: solid= ( solid solid -- ? )            [ corners>> ]  same? ;
+
+: space-apply ( space m quot -- space ) 
+        curry [ map ] curry [ dup solids>> ] dip
+        [ call ] [ 2drop ] recover drop ; inline
+: space-transform ( space m -- space ) 
+    [ solid-transform ] space-apply ;
+: space-translate ( space v -- space ) 
+    [ solid-translate ] space-apply ; 
+
+: describe-space ( space -- ) 
+    solids>>  
+    [  [ corners>>  [ pprint ] each ] [ name>> . ] bi ] each ;
+
+: clip-solid ( solid solid -- solids )
+    [ ]
+    [ solid= not ]
+    [ order-solid -1 = ] 2tri 
+    and
+    [ get-silhouette subtract ] 
+    [  drop 1array ] 
+    if 
+    
+    ;
+
+: (solids-silhouette-subtract) ( solids solid -- solids ) 
+     [  clip-solid append ] curry { } -rot each ; inline
+
+: solids-silhouette-subtract ( solids i solid -- solids )
+! solids is an array of 1 solid arrays
+      [ (solids-silhouette-subtract) ] curry map-but 
+; inline 
+
+: remove-hidden-solids ( space -- space ) 
+! We must include each solid in a sequence because 
+! during substration 
+! a solid can be divided in more than on solid
+    [ 
+        [ [ 1array ] map ] 
+        [ length ] 
+        [ ] 
+        tri     
+        [ solids-silhouette-subtract ] 2each
+        { } [ append ] reduce 
+    ] change-solids
+    eliminate-empty-solids ! TODO include into change-solids
+;
+
+: space-project ( space i -- space )
+  [
+  [ clone  
+    remove-hidden-solids? [ remove-hidden-solids ] when
+    dup 
+        [ solids>> ] 
+        [ lights>> ] 
+        [ ambient-color>> ]  tri 
+        [ rot solid-project ] 2curry 
+        map 
+        [ append ] { } -rot each 
+        ! TODO project lights
+        projected-space 
+      ! remove-inner-faces 
+      ! 
+      eliminate-empty-solids
+    ] with-pv 
+    ] [ 3drop <space> ] recover
+    ; inline
+
+: middle-of-space ( space -- point )
+    solids>> [ corners>> ] map concat
+    [ [ ] [ v+ ] map-reduce ] [ length ] bi v/n
+;
+
+! -------------------------------------------------------------
+! 3D rendering
+! -------------------------------------------------------------
+
+: face-reference ( face -- halfspace point vect )
+       [ halfspace>> ] 
+       [ touching-corners>> first ] 
+       [ touching-corners>> second ] tri 
+       over v-
+;
+
+: theta ( v halfspace point vect -- v x )
+   [ [ over ] dip v- ] dip    
+   [ cross dup norm >float ]
+   [ v. >float ]  
+   2bi 
+   fatan2
+   -rot v. 
+   0 < [ neg ] when
+;
+
+: ordered-face-points ( face -- corners )  
+    [ touching-corners>> 1 head ] 
+    [ touching-corners>> 1 tail ] 
+    [ face-reference [ theta ] 3curry ]         tri
+    { } map>assoc    sort-values keys 
+    append
+    ; inline
+
+: point->GL  ( point -- )   gl-vertex ;
+: points->GL ( array -- )   do-cycle [ point->GL ] each ;
+
+: face->GL ( face color -- )
+   [ ordered-face-points ] dip
+   [ first3 1.0 glColor4d GL_POLYGON 
+        [ [ point->GL  ] each ] do-state ] curry
+   [  0 0 0 1 glColor4d GL_LINE_LOOP 
+        [ [ point->GL  ] each ] do-state ]
+   bi
+   ; inline
+
+: solid->GL ( solid -- )    
+    [ faces>> ]    
+    [ color>> ] bi
+    [ face->GL ] curry each ; inline
+
+: space->GL ( space -- )
+    solids>>
+    [ solid->GL ] each ;
+
+
+
+
+