extra/fluids/fluids.factor

   1 ! Copyright (C) 2010 Erik Charlebois.
   2 ! See http://factorcode.org/license.txt for BSD license.
   3 USING: accessors arrays classes.struct destructors game.loop
   4 game.worlds gpu gpu.buffers gpu.framebuffers gpu.render gpu.shaders
   5 gpu.state gpu.textures gpu.util images images.loader kernel literals
   6 locals make math math.rectangles math.vectors namespaces opengl.gl
   7 sequences specialized-arrays ui.gadgets.worlds images.ppm
   8 ui.gestures ui.pixel-formats images.pgm gpu.effects.blur ;
   9 FROM: alien.c-types => float ;
  10 SPECIALIZED-ARRAY: float
  11 IN: fluids
  12
  13 STRUCT: float2_t
  14     { x float }
  15     { y float } ;
  16
  17 : f2+ ( lhs rhs -- res )
  18     [ [ x>> ] bi@ + ]
  19     [ [ y>> ] bi@ + ]
  20     2bi float2_t <struct-boa> ; inline
  21
  22 : f2- ( lhs rhs -- res )
  23     [ [ x>> ] bi@ - ]
  24     [ [ y>> ] bi@ - ]
  25     2bi float2_t <struct-boa> ; inline
  26
  27 : f2*n ( lhs rhs -- res )
  28     [ [ x>> ] dip * ]
  29     [ [ y>> ] dip * ]
  30     2bi float2_t <struct-boa> ; inline
  31
  32 STRUCT: particle_t
  33     { p  float2_t }
  34     { p' float2_t }
  35     { m  float    } ;
  36 SPECIALIZED-ARRAY: particle_t
  37
  38 CONSTANT: gravity S{ float2_t f 0.0 -0.1 }
  39
  40 :: verlet-integrate-particle ( p dt -- p' )
  41     p p>> 2.0 f2*n :> v1
  42     p p'>> :> v2
  43     gravity dt dt * 1.0 p m>> 2.0 * / * f2*n :> v3
  44     v1 v2 f2- v3 f2+
  45     p p m>> particle_t <struct-boa> ; inline
  46
  47 CONSTANT: initial-particles
  48 particle_t-array{
  49     S{ particle_t f S{ float2_t f 0.5 0.6 } S{ float2_t f 0.499 0.599 } 1.0 }
  50     S{ particle_t f S{ float2_t f 0.5 0.6 } S{ float2_t f 0.501 0.599 } 3.0 }
  51
  52     S{ particle_t f S{ float2_t f 0.5 0.5 } S{ float2_t f 0.5 0.5 } 2.0 }
  53     S{ particle_t f S{ float2_t f 0.5 0.6 } S{ float2_t f 0.5 0.599 } 1.0 }
  54     S{ particle_t f S{ float2_t f 0.6 0.5 } S{ float2_t f 0.6 0.5 } 3.0 }
  55     S{ particle_t f S{ float2_t f 0.7 0.5 } S{ float2_t f 0.7 0.5 } 1.0 }
  56     S{ particle_t f S{ float2_t f 0.1 0.5 } S{ float2_t f 0.1 0.5 } 5.0 }
  57     S{ particle_t f S{ float2_t f 0.2 0.5 } S{ float2_t f 0.2 0.5 } 1.0 }
  58     S{ particle_t f S{ float2_t f 0.3 0.3 } S{ float2_t f 0.3 0.3 } 4.0 }
  59     S{ particle_t f S{ float2_t f 0.5 0.15 } S{ float2_t f 0.5 0.15 } 1.0 }
  60     S{ particle_t f S{ float2_t f 0.5 0.1 } S{ float2_t f 0.5 0.1 } 9.0 }
  61 }
  62
  63 : integrate-particles! ( particles dt -- particles )
  64     [ verlet-integrate-particle ] curry map! ;
  65
  66 TUPLE: fluids-world < game-world
  67     particles texture framebuffer color-texture ramp { paused boolean initial: f } ;
  68
  69 : make-texture ( pathname -- texture )
  70     load-image
  71     [
  72         [ component-order>> ]
  73         [ component-type>> ] bi
  74         T{ texture-parameters
  75            { wrap clamp-texcoord-to-edge }
  76            { min-filter filter-nearest }
  77            { mag-filter filter-nearest }
  78            { min-mipmap-filter f } }
  79         <texture-2d>
  80     ]
  81     [
  82         0 swap [ allocate-texture-image ] 3keep 2drop
  83     ] bi ;
  84
  85 SYMBOL: fluid
  86
  87 : integrate ( world -- )
  88     particles>> $[ 60 fps 1000000 /f ] integrate-particles! drop ;
  89
  90 : pause ( -- )
  91     fluid get [ not ] change-paused drop ;
  92
  93 : step ( -- )
  94     fluid get paused>> [ fluid get integrate ] when ;
  95
  96 M: fluids-world begin-game-world
  97     dup fluid set
  98     init-gpu
  99     initial-particles clone >>particles
 100     "C:/Users/erikc/Pictures/particle2.pgm" make-texture >>texture
 101     "C:/Users/erikc/Pictures/colors.ppm" make-texture >>ramp
 102
 103     RGB float-components T{ texture-parameters
 104                            { wrap clamp-texcoord-to-edge }
 105                            { min-filter filter-linear }
 106                            { min-mipmap-filter f }
 107     } <texture-2d> >>color-texture
 108
 109     dup color-texture>> 0 <texture-2d-attachment> 1array f f { 320 240 } <framebuffer> >>framebuffer
 110     drop ;
 111
 112 M: fluids-world end-game-world
 113     framebuffer>> dispose ;
 114
 115 M: fluids-world tick-game-world
 116     dup paused>> [ drop ] [ integrate ] if ;
 117
 118 M:: fluids-world draw-world* ( world -- )
 119     world framebuffer>> { { default-attachment { 0 0 0 } } } clear-framebuffer
 120     system-framebuffer { { default-attachment { 0 0 0 } } } clear-framebuffer
 121
 122     f eq-add func-one func-one <blend-mode> dup <blend-state> set-gpu-state
 123     f origin-upper-left 1.0 <point-state> set-gpu-state
 124     world particles>> [
 125         [ p>> [ x>> , ] [ y>> , ] bi ] each
 126     ] curry float-array{ } make :> verts
 127
 128     { 0 0 } { 320 240 } <rect> <viewport-state> set-gpu-state
 129     GL_POINT_SPRITE glEnable
 130     world verts {
 131         { "primitive-mode" [ 2drop points-mode ] }
 132         { "uniforms"       [ drop texture>> 50.0 window-point-uniforms boa ] }
 133         { "vertex-array"   [ nip stream-upload draw-usage vertex-buffer byte-array>buffer &dispose window-point-program <program-instance> &dispose <vertex-array> &dispose ] }
 134         { "indexes"        [ nip length 2 / 0 swap <index-range> ] }
 135         { "framebuffer"    [ drop framebuffer>> ] }
 136     } 2<render-set> render
 137
 138     world color-texture>> gaussian-blur
 139     { 0 0 } { 640 480 } <rect> <viewport-state> set-gpu-state
 140     world ramp>> {
 141         { "primitive-mode" [ 2drop triangle-strip-mode ] }
 142         { "uniforms"       [ step-uniforms boa ] }
 143         { "vertex-array"   [ 2drop <window-vertex-buffer> step-program <program-instance> <vertex-array> ] }
 144         { "indexes"        [ 2drop T{ index-range f 0 4 } ] }
 145     } 2<render-set> render
 146     ;
 147
 148 GAME: fluids {
 149     { world-class fluids-world }
 150     { title "Fluids Test" }
 151     { pixel-format-attributes {
 152         windowed double-buffered T{ depth-bits { value 24 } } } }
 153     { pref-dim { 640 480 } }
 154     { tick-interval-micros $[ 60 fps ] }
 155 } ;
 156
 157 MAIN: fluids
 158
 159 fluids-world H{
 160     { T{ button-down } [ [
 161         hand-loc get { 640 480 } v/ 2 v*n 1 v-n { 1 -1 } v* first2 float2_t <struct-boa>
 162         dup 2.0 particle_t <struct-boa> suffix
 163     ] change-particles drop ] }
 164 } set-gestures