src/video.scm

   1 ;;; Gacela, a GNU Guile extension for fast games development
   2 ;;; Copyright (C) 2009 by Javier Sancho Fernandez <jsf at jsancho dot org>
   3 ;;;
   4 ;;; This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   5 ;;; it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6 ;;; the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   7 ;;; (at your option) any later version.
   8 ;;;
   9 ;;; This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10 ;;; but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11 ;;; MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12 ;;; GNU General Public License for more details.
  13 ;;;
  14 ;;; You should have received a copy of the GNU General Public License
  15 ;;; along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  16
  17
  18 (define-module (gacela video)
  19   #:use-module (gacela sdl)
  20   #:use-module (gacela gl)
  21   #:use-module (gacela ftgl)
  22   #:use-module (gacela math)
  23   #:use-module (gacela utils)
  24   #:use-module (ice-9 optargs)
  25   #:use-module (ice-9 receive)
  26   #:export (init-video
  27             get-screen-height
  28             get-screen-width
  29             get-screen-bpp
  30             set-screen-bpp!
  31             resize-screen
  32             quit-video
  33             clear-screen
  34             flip-screen
  35             set-screen-title!
  36             get-screen-title
  37             set-2d-mode
  38             set-3d-mode
  39             3d-mode?
  40             get-frames-per-second
  41             set-frames-per-second!
  42             init-frame-time
  43             get-frame-time
  44             delay-frame
  45             get-current-color
  46             set-current-color
  47             with-color
  48             progn-textures
  49             draw
  50             load-texture
  51             load-texture-without-cache
  52             get-texture-properties
  53             draw-texture
  54             draw-line
  55             draw-quad
  56             draw-rectangle
  57             draw-square
  58             draw-cube
  59             translate
  60             rotate
  61             to-origin
  62             add-light
  63             set-camera
  64             camera-look
  65             load-font
  66             load-font-without-texture
  67             render-text)
  68   #:export-syntax (glmatrix-block))
  69
  70
  71
  72 ;;; Screen
  73
  74 (define screen #f)
  75 (define flags 0)
  76
  77 (define* (init-video width height bpp #:key (mode '2d) (title "") (fps 20))
  78   (SDL_Init SDL_INIT_VIDEO)
  79   (let ((info (SDL_GetVideoInfo)))
  80     (SDL_GL_SetAttribute SDL_GL_DOUBLEBUFFER 1)
  81     (set! flags (+ SDL_OPENGL SDL_GL_DOUBLEBUFFER SDL_HWPALETTE SDL_RESIZABLE
  82                    (if (= (assoc-ref info 'hw_available) 0) SDL_SWSURFACE SDL_HWSURFACE)
  83                    (if (= (assoc-ref info 'blit_hw) 0) 0 SDL_HWACCEL)))
  84     (set! screen (SDL_SetVideoMode width height bpp flags))
  85     (set-screen-title! title)
  86     (set-frames-per-second! fps)
  87     (init-gl)
  88     (if (eq? mode '3d) (set-3d-mode) (set-2d-mode))))
  89
  90 (define (get-screen-height)
  91   (surface-h screen))
  92
  93 (define (get-screen-width)
  94   (surface-w screen))
  95
  96 (define (get-screen-bpp)
  97   (* (surface-format-BytesPerPixel screen) 8))
  98
  99 (define (set-screen-bpp! bpp)
 100   (cond (screen
 101          (set! screen (SDL_SetVideoMode (get-screen-width) (get-screen-height) bpp flags)))))
 102
 103 (define (resize-screen width height)
 104   (cond (screen
 105          (set! screen (SDL_SetVideoMode width height (get-screen-bpp) flags))
 106          (resize-screen-GL width height))))
 107
 108 (define (quit-video)
 109   (cond (screen
 110          (SDL_FreeSurface screen)
 111          (set! screen #f)
 112          (SDL_Quit))))
 113
 114 (define (clear-screen)
 115   (glClear (+ GL_COLOR_BUFFER_BIT GL_DEPTH_BUFFER_BIT)))
 116
 117 (define (flip-screen)
 118   (SDL_GL_SwapBuffers))
 119
 120
 121 (define screen-title "")
 122
 123 (define (set-screen-title! title)
 124   (set! screen-title title)
 125   (SDL_WM_SetCaption title ""))
 126
 127 (define (get-screen-title)
 128   screen-title)
 129
 130
 131 (define mode '2d)
 132
 133 (define (set-2d-mode)
 134   (set! mode '2d)
 135   (glDisable GL_DEPTH_TEST)
 136   (resize-screen-GL (get-screen-width) (get-screen-height)))
 137
 138 (define (set-3d-mode)
 139   (set! mode '3d)
 140   (glClearDepth 1)
 141   (glEnable GL_DEPTH_TEST)
 142   (glDepthFunc GL_LEQUAL)
 143   (resize-screen-GL (get-screen-width) (get-screen-height)))
 144
 145 (define (3d-mode?)
 146   (eq? mode '3d))
 147
 148
 149 (define (init-gl)
 150   (glShadeModel GL_SMOOTH)
 151   (glClearColor 0 0 0 0)
 152   (glEnable GL_BLEND)
 153   (glBlendFunc GL_SRC_ALPHA GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA)
 154   (glHint GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT GL_NICEST))
 155
 156 (define (resize-screen-GL width height)
 157   (glViewport 0 0 width height)
 158   (glMatrixMode GL_PROJECTION)
 159   (glLoadIdentity)
 160   (cond ((3d-mode?)
 161          (let ((ratio (if (= height 0) width (/ width height))))
 162            (gluPerspective 45 ratio 0.1 100)))
 163         (else
 164          (let* ((w (/ width 2)) (h (/ height 2)))
 165            (glOrtho (- w) w (- h) h 0 1))))
 166   (glMatrixMode GL_MODELVIEW)
 167   (glLoadIdentity))
 168
 169
 170 ;;; Frames per second
 171
 172 (define time 0)
 173 (define frames-per-second 20)
 174 (define time-per-frame 50)   ;in ms
 175
 176 (define (get-frames-per-second)
 177   frames-per-second)
 178
 179 (define (set-frames-per-second! fps)
 180   (set! frames-per-second fps)
 181   (set! time-per-frame (/ 1000.0 fps)))
 182
 183 (define (init-frame-time)
 184   (set! time (SDL_GetTicks)))
 185
 186 (define (get-frame-time)
 187   time)
 188
 189 (define (delay-frame)
 190   (let ((frame-time (- (SDL_GetTicks) time)))
 191     (cond ((< frame-time time-per-frame)
 192            (SDL_Delay (- time-per-frame frame-time))))))
 193
 194
 195 ;;; Drawing
 196
 197 (define current-color '(1 1 1 1))
 198
 199 (define (get-current-color)
 200   current-color)
 201
 202 (define* (set-current-color red green blue #:optional (alpha 1))
 203   (set! current-color (list red green blue alpha))
 204   (glColor4f red green blue alpha))
 205
 206 (define-macro (with-color color . code)
 207   (cond (color
 208          `(let ((original-color (get-current-color))
 209                 (result #f))
 210             (apply set-current-color ,color)
 211             (set! result (begin ,@code))
 212             (apply set-current-color original-color)
 213             result))
 214         (else `(begin ,@code))))
 215
 216 (define-macro (progn-textures . code)
 217   `(let ((result #f))
 218      (glEnable GL_TEXTURE_2D)
 219      (set! result (begin ,@code))
 220      (glDisable GL_TEXTURE_2D)
 221      result))
 222
 223 (define (draw . vertexes)
 224   (begin-draw (length vertexes))
 225   (draw-vertexes vertexes)
 226   (glEnd))
 227
 228 (define (begin-draw number-of-points)
 229   (cond ((= number-of-points 2) (glBegin GL_LINES))
 230         ((= number-of-points 3) (glBegin GL_TRIANGLES))
 231         ((= number-of-points 4) (glBegin GL_QUADS))))
 232
 233 (define (draw-vertexes vertexes)
 234   (cond ((not (null? vertexes))
 235          (draw-vertex (car vertexes))
 236          (draw-vertexes (cdr vertexes)))))
 237
 238 (define* (draw-vertex vertex #:key texture-coord)
 239   (cond ((list? (car vertex))
 240          (with-color (car vertex)
 241                      (apply simple-draw-vertex (cadr vertex))))
 242         (else
 243          (cond (texture-coord (apply glTexCoord2f texture-coord)))
 244          (apply simple-draw-vertex vertex))))
 245
 246 (define* (simple-draw-vertex x y #:optional (z 0))
 247   (cond ((3d-mode?) (glVertex3f x y z))
 248         (else (glVertex2f x y))))
 249
 250 (define (load-image filename)
 251   (let ((image (IMG_Load filename)))
 252     (cond (image
 253            (SDL_DisplayFormatAlpha image)))))
 254
 255 (define (load-image-for-texture filename)
 256   (let ((image (load-image filename)))
 257     (cond (image
 258            (let* ((width (surface-w image)) (height (surface-h image))
 259                   (power-2 (nearest-power-of-two (min width height)))
 260                   (resized-image #f))
 261              (cond ((and (= width power-2) (= height power-2)) (values image width height))
 262                    (else (set! resized-image (resize-surface image power-2 power-2))
 263                          (if resized-image (values resized-image width height))))))
 264           (else
 265            (values #f 0 0)))))
 266
 267 (define (resize-surface surface width height)
 268   (let ((old-width (surface-w surface)) (old-height (surface-h surface)))
 269     (cond ((and (= width old-width) (= height old-height)) surface)
 270           (else (let ((zoomx (/ (+ width 0.5) old-width)) (zoomy (/ (+ height 0.5) old-height)))
 271                (zoomSurface surface zoomx zoomy 0))))))
 272
 273 (define* (load-texture-without-cache filename #:key (min-filter GL_LINEAR) (mag-filter GL_LINEAR))
 274   (progn-textures
 275    (receive
 276     (image real-w real-h) (load-image-for-texture filename)
 277     (cond (image
 278            (let ((width (surface-w image)) (height (surface-h image))
 279                  (byteorder (if (= SDL_BYTEORDER SDL_LIL_ENDIAN)
 280                                 (if (= (surface-format-BytesPerPixel image) 3) GL_BGR GL_BGRA)
 281                                 (if (= (surface-format-BytesPerPixel image) 3) GL_RGB GL_RGBA)))
 282                  (texture (car (glGenTextures 1))))
 283
 284              (glBindTexture GL_TEXTURE_2D texture)
 285              (glTexImage2D GL_TEXTURE_2D 0 4 width height 0 byteorder GL_UNSIGNED_BYTE (surface-pixels image))
 286              (glTexParameteri GL_TEXTURE_2D GL_TEXTURE_MIN_FILTER min-filter)
 287              (glTexParameteri GL_TEXTURE_2D GL_TEXTURE_MAG_FILTER mag-filter)
 288              (set-texture-size! texture real-w real-h)
 289              texture))))))
 290
 291 (define load-texture (use-cache-with load-texture-without-cache))
 292
 293 (define (get-texture-properties texture)
 294   `((width . ,(texture-w texture)) (height . ,(texture-h texture))))
 295
 296 (define* (draw-texture texture #:key (zoom 1) (sprite '((0 0) (1 1))))
 297   (cond (texture
 298          (let ((width (texture-w texture))
 299                (height (texture-h texture)))
 300            (draw-rectangle (* zoom width (- (caadr sprite) (caar sprite)))
 301                            (* zoom height (- (cadadr sprite) (cadar sprite)))
 302                            #:texture texture
 303                            #:texture-coord sprite)))))
 304
 305 (define* (draw-line length #:optional color)
 306   (let ((l (/ length 2)))
 307     (cond (color
 308            (with-color color (draw (list 0 l) (list 0 (- l)))))
 309           (else
 310            (draw (list 0 l) (list 0 (- l)))))))
 311
 312 (define* (draw-quad v1 v2 v3 v4 #:key texture color (texture-coord '((0 0) (1 1))))
 313   (cond (texture
 314          (progn-textures
 315           (glBindTexture GL_TEXTURE_2D texture)
 316           (begin-draw 4)
 317           (draw-vertex v1 #:texture-coord (car texture-coord))
 318           (draw-vertex v2 #:texture-coord (list (caadr texture-coord) (cadar texture-coord)))
 319           (draw-vertex v3 #:texture-coord (cadr texture-coord))
 320           (draw-vertex v4 #:texture-coord (list (caar texture-coord) (cadadr texture-coord)))
 321           (glEnd)))
 322         (color
 323          (with-color color (draw v1 v2 v3 v4)))
 324         (else
 325          (draw v1 v2 v3 v4))))
 326
 327 (define* (draw-rectangle width height #:key texture color texture-coord)
 328   (let ((w (/ width 2)) (h (/ height 2)))
 329     (draw-quad (list (- w) h 0)
 330                (list w h 0)
 331                (list w (- h) 0)
 332                (list (- w) (- h) 0)
 333                #:texture texture
 334                #:texture-coord texture-coord
 335                #:color color)))
 336
 337 (define* (draw-square #:key (size 1) texture color)
 338   (draw-rectangle size size #:texture texture #:color color))
 339
 340 (define* (draw-cube #:key (size 1)
 341                    texture texture-1 texture-2 texture-3 texture-4 texture-5 texture-6
 342                    color color-1 color-2 color-3 color-4 color-5 color-6)
 343   (let ((-size (- size)))
 344     (progn-textures
 345      (glNormal3f 0 0 1)
 346      (draw-quad (list -size size size) (list size size size) (list size -size size) (list -size -size size) #:texture (or texture-1 texture) #:color (or color-1 color))
 347      (glNormal3f 0 0 -1)
 348      (draw-quad (list -size -size -size) (list size -size -size) (list size size -size) (list -size size -size) #:texture (or texture-2 texture) #:color (or color-2 color))
 349      (glNormal3f 0 1 0)
 350      (draw-quad (list size size size) (list -size size size) (list -size size -size) (list size size -size) #:texture (or texture-3 texture) #:color (or color-3 color))
 351      (glNormal3f 0 -1 0)
 352      (draw-quad (list -size -size size) (list size -size size) (list size -size -size) (list -size -size -size) #:texture (or texture-4 texture) #:color (or color-4 color))
 353      (glNormal3f 1 0 0)
 354      (draw-quad (list size -size -size) (list size -size size) (list size size size) (list size size -size) #:texture (or texture-5 texture) #:color (or color-5 color))
 355      (glNormal3f -1 0 0)
 356      (draw-quad (list -size -size size) (list -size -size -size) (list -size size -size) (list -size size size) #:texture (or texture-6 texture) #:color (or color-6 color)))))
 357
 358 (define* (translate x y #:optional (z 0))
 359   (glTranslatef x y z))
 360
 361 (define* (rotate #:rest rot)
 362   (cond ((3d-mode?)
 363          (apply 3d-rotate rot))
 364         (else
 365          (apply 2d-rotate rot))))
 366
 367 (define (3d-rotate xrot yrot zrot)
 368   (glRotatef xrot 1 0 0)
 369   (glRotatef yrot 0 1 0)
 370   (glRotatef zrot 0 0 1))
 371
 372 (define (2d-rotate rot)
 373   (glRotatef rot 0 0 1))
 374
 375 (define (to-origin)
 376   (glLoadIdentity)
 377   (cond ((3d-mode?) (camera-look))))
 378
 379 (define-macro (glmatrix-block . code)
 380   `(let ((result #f))
 381      (glPushMatrix)
 382      (set! result (begin ,@code))
 383      (glPopMatrix)
 384      result))
 385
 386
 387 ;;; Lights
 388
 389 ;; (define* (add-light #:key light position ambient (id GL_LIGHT1) (turn-on t))
 390 ;;   (init-lighting)
 391 ;;   (and light (glLightfv id GL_DIFFUSE (car light) (cadr light) (caddr light) (cadddr light)))
 392 ;;   (and light position (glLightfv GL_POSITION (car position) (cadr position) (caddr position) (cadddr position)))
 393 ;;   (and ambient (glLightfv id GL_AMBIENT (car ambient) (cadr ambient) (caddr ambient) (cadddr ambient)))
 394 ;;   (and turn-on (glEnable id))
 395 ;;   id)
 396
 397
 398 ;;; Camera
 399
 400 (define camera-eye '(0 0 0))
 401 (define camera-center '(0 0 -100))
 402 (define camera-up '(0 1 0))
 403
 404 (define* (set-camera #:key eye center up)
 405   (cond (eye (set! camera-eye eye)))
 406   (cond (center (set! camera-center center)))
 407   (cond (up (set! camera-up up))))
 408
 409 (define (camera-look)
 410   (apply gluLookAt (append camera-eye camera-center camera-up)))
 411
 412
 413 ;;; Text and fonts
 414
 415 (define* (load-font-without-cache font-file #:key (size 40) (encoding ft_encoding_unicode))
 416   (let ((font (ftglCreateTextureFont font-file size)))
 417     (ftglSetFontFaceSize font size 72)
 418     (ftglSetFontCharMap font encoding)
 419     font))
 420
 421 (define load-font (use-cache-with load-font-without-cache))
 422
 423 (define* (render-text text font #:key (size #f))
 424   (cond (size
 425          (cond ((not (= (ftglGetFontFaceSize font) size))
 426                 (ftglSetFontFaceSize font size 72))))
 427         ((not (= (ftglGetFontFaceSize font) (font-size font)))
 428          (ftglSetFontFaceSize font (font-size font) 72)))
 429   (ftglRenderFont font text FTGL_RENDER_ALL))