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             get-fullscreen
  43             set-fullscreen!
  44             init-frame-time
  45             get-frame-time
  46             delay-frame
  47             get-current-color
  48             set-current-color
  49             with-color
  50             progn-textures
  51             draw
  52             load-texture
  53             load-texture-without-cache
  54             get-texture-properties
  55             draw-texture
  56             draw-line
  57             draw-quad
  58             draw-rectangle
  59             draw-square
  60             draw-cube
  61             translate
  62             rotate
  63             to-origin
  64             add-light
  65             set-camera
  66             camera-look
  67             load-font
  68             load-font-without-texture
  69             render-text)
  70   #:export-syntax (glmatrix-block))
  71
  72
  73
  74 ;;; Screen
  75
  76 (define screen #f)
  77 (define flags 0)
  78
  79 (define* (init-video width height bpp #:key (mode '2d) (title "") (fps 20) (fullscreen 'off))
  80   (SDL_Init SDL_INIT_VIDEO)
  81   (let ((info (SDL_GetVideoInfo)))
  82     (SDL_GL_SetAttribute SDL_GL_DOUBLEBUFFER 1)
  83     (set! flags (+ SDL_OPENGL SDL_GL_DOUBLEBUFFER SDL_HWPALETTE SDL_RESIZABLE
  84                    (if (= (assoc-ref info 'hw_available) 0) SDL_SWSURFACE SDL_HWSURFACE)
  85                    (if (= (assoc-ref info 'blit_hw) 0) 0 SDL_HWACCEL)
  86                    (if (eq? fullscreen 'on) SDL_FULLSCREEN 0)))
  87     (set! screen (SDL_SetVideoMode width height bpp flags))
  88     (set-screen-title! title)
  89     (set-frames-per-second! fps)
  90     (set-fullscreen! fullscreen #f)
  91     (init-gl)
  92     (if (eq? mode '3d) (set-3d-mode) (set-2d-mode))))
  93
  94 (define (get-screen-height)
  95   (surface-h screen))
  96
  97 (define (get-screen-width)
  98   (surface-w screen))
  99
 100 (define (get-screen-bpp)
 101   (* (surface-format-BytesPerPixel screen) 8))
 102
 103 (define (set-screen-bpp! bpp)
 104   (cond (screen
 105          (set! screen (SDL_SetVideoMode (get-screen-width) (get-screen-height) (get-screen-bpp) flags)))))
 106
 107 (define (resize-screen width height)
 108   (cond (screen
 109          (set! screen (SDL_SetVideoMode width height (get-screen-bpp) flags))
 110          (resize-screen-GL width height))))
 111
 112 (define (quit-video)
 113   (cond (screen
 114          (SDL_FreeSurface screen)
 115          (set! screen #f)
 116          (SDL_Quit))))
 117
 118 (define (clear-screen)
 119   (glClear (+ GL_COLOR_BUFFER_BIT GL_DEPTH_BUFFER_BIT)))
 120
 121 (define (flip-screen)
 122   (SDL_GL_SwapBuffers))
 123
 124
 125 (define screen-title "")
 126
 127 (define (set-screen-title! title)
 128   (set! screen-title title)
 129   (SDL_WM_SetCaption title ""))
 130
 131 (define (get-screen-title)
 132   screen-title)
 133
 134
 135 (define mode '2d)
 136
 137 (define (set-2d-mode)
 138   (set! mode '2d)
 139   (glDisable GL_DEPTH_TEST)
 140   (resize-screen-GL (get-screen-width) (get-screen-height)))
 141
 142 (define (set-3d-mode)
 143   (set! mode '3d)
 144   (glClearDepth 1)
 145   (glEnable GL_DEPTH_TEST)
 146   (glDepthFunc GL_LEQUAL)
 147   (resize-screen-GL (get-screen-width) (get-screen-height)))
 148
 149 (define (3d-mode?)
 150   (eq? mode '3d))
 151
 152
 153 (define fullscreen 'off)
 154
 155 (define* (set-fullscreen! fs #:optional (toggle #t))
 156   (cond ((or (and (eq? fullscreen 'on) (eq? fs 'off))
 157              (and (eq? fullscreen 'off) (eq? fs 'on)))
 158          (set! fullscreen fs)
 159          (cond (toggle
 160                 (SDL_WM_ToggleFullScreen screen))))))
 161
 162 (define (get-fullscreen)
 163   fullscreen)
 164
 165
 166 (define (init-gl)
 167   (glShadeModel GL_SMOOTH)
 168   (glClearColor 0 0 0 0)
 169   (glEnable GL_BLEND)
 170   (glBlendFunc GL_SRC_ALPHA GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA)
 171   (glHint GL_PERSPECTIVE_CORRECTION_HINT GL_NICEST))
 172
 173 (define (resize-screen-GL width height)
 174   (glViewport 0 0 width height)
 175   (glMatrixMode GL_PROJECTION)
 176   (glLoadIdentity)
 177   (cond ((3d-mode?)
 178          (let ((ratio (if (= height 0) width (/ width height))))
 179            (gluPerspective 45 ratio 0.1 100)))
 180         (else
 181          (let* ((w (/ width 2)) (h (/ height 2)))
 182            (glOrtho (- w) w (- h) h 0 1))))
 183   (glMatrixMode GL_MODELVIEW)
 184   (glLoadIdentity))
 185
 186
 187 ;;; Frames per second
 188
 189 (define time 0)
 190 (define frames-per-second 20)
 191 (define time-per-frame 50)   ;in ms
 192
 193 (define (get-frames-per-second)
 194   frames-per-second)
 195
 196 (define (set-frames-per-second! fps)
 197   (set! frames-per-second fps)
 198   (set! time-per-frame (/ 1000.0 fps)))
 199
 200 (define (init-frame-time)
 201   (set! time (SDL_GetTicks)))
 202
 203 (define (get-frame-time)
 204   time)
 205
 206 (define (delay-frame)
 207   (let ((frame-time (- (SDL_GetTicks) time)))
 208     (cond ((< frame-time time-per-frame)
 209            (SDL_Delay (- time-per-frame frame-time))))))
 210
 211
 212 ;;; Drawing
 213
 214 (define current-color '(1 1 1 1))
 215
 216 (define (get-current-color)
 217   current-color)
 218
 219 (define* (set-current-color red green blue #:optional (alpha 1))
 220   (set! current-color (list red green blue alpha))
 221   (glColor4f red green blue alpha))
 222
 223 (define-macro (with-color color . code)
 224   (cond (color
 225          `(let ((original-color (get-current-color))
 226                 (result #f))
 227             (apply set-current-color ,color)
 228             (set! result (begin ,@code))
 229             (apply set-current-color original-color)
 230             result))
 231         (else `(begin ,@code))))
 232
 233 (define-macro (progn-textures . code)
 234   `(let ((result #f))
 235      (glEnable GL_TEXTURE_2D)
 236      (set! result (begin ,@code))
 237      (glDisable GL_TEXTURE_2D)
 238      result))
 239
 240 (define (draw . vertexes)
 241   (begin-draw (length vertexes))
 242   (draw-vertexes vertexes)
 243   (glEnd))
 244
 245 (define (begin-draw number-of-points)
 246   (cond ((= number-of-points 2) (glBegin GL_LINES))
 247         ((= number-of-points 3) (glBegin GL_TRIANGLES))
 248         ((= number-of-points 4) (glBegin GL_QUADS))))
 249
 250 (define (draw-vertexes vertexes)
 251   (cond ((not (null? vertexes))
 252          (draw-vertex (car vertexes))
 253          (draw-vertexes (cdr vertexes)))))
 254
 255 (define* (draw-vertex vertex #:key texture-coord)
 256   (cond ((list? (car vertex))
 257          (with-color (car vertex)
 258                      (apply simple-draw-vertex (cadr vertex))))
 259         (else
 260          (cond (texture-coord (apply glTexCoord2f texture-coord)))
 261          (apply simple-draw-vertex vertex))))
 262
 263 (define* (simple-draw-vertex x y #:optional (z 0))
 264   (cond ((3d-mode?) (glVertex3f x y z))
 265         (else (glVertex2f x y))))
 266
 267 (define (load-image filename)
 268   (let ((image (IMG_Load filename)))
 269     (cond (image
 270            (SDL_DisplayFormatAlpha image)))))
 271
 272 (define (load-image-for-texture filename)
 273   (let ((image (load-image filename)))
 274     (cond (image
 275            (let* ((width (surface-w image)) (height (surface-h image))
 276                   (power-2 (nearest-power-of-two (min width height)))
 277                   (resized-image #f))
 278              (cond ((and (= width power-2) (= height power-2)) (values image width height))
 279                    (else (set! resized-image (resize-surface image power-2 power-2))
 280                          (if resized-image (values resized-image width height))))))
 281           (else
 282            (values #f 0 0)))))
 283
 284 (define (resize-surface surface width height)
 285   (let ((old-width (surface-w surface)) (old-height (surface-h surface)))
 286     (cond ((and (= width old-width) (= height old-height)) surface)
 287           (else (let ((zoomx (/ (+ width 0.5) old-width)) (zoomy (/ (+ height 0.5) old-height)))
 288                (zoomSurface surface zoomx zoomy 0))))))
 289
 290 (define* (load-texture-without-cache filename #:key (min-filter GL_LINEAR) (mag-filter GL_LINEAR))
 291   (progn-textures
 292    (receive
 293     (image real-w real-h) (load-image-for-texture filename)
 294     (cond (image
 295            (let ((width (surface-w image)) (height (surface-h image))
 296                  (byteorder (if (= SDL_BYTEORDER SDL_LIL_ENDIAN)
 297                                 (if (= (surface-format-BytesPerPixel image) 3) GL_BGR GL_BGRA)
 298                                 (if (= (surface-format-BytesPerPixel image) 3) GL_RGB GL_RGBA)))
 299                  (texture (car (glGenTextures 1))))
 300
 301              (glBindTexture GL_TEXTURE_2D texture)
 302              (glTexImage2D GL_TEXTURE_2D 0 4 width height 0 byteorder GL_UNSIGNED_BYTE (surface-pixels image))
 303              (glTexParameteri GL_TEXTURE_2D GL_TEXTURE_MIN_FILTER min-filter)
 304              (glTexParameteri GL_TEXTURE_2D GL_TEXTURE_MAG_FILTER mag-filter)
 305              (set-texture-size! texture real-w real-h)
 306              texture))))))
 307
 308 (define load-texture (use-cache-with load-texture-without-cache))
 309
 310 (define (get-texture-properties texture)
 311   `((width . ,(texture-w texture)) (height . ,(texture-h texture))))
 312
 313 (define* (draw-texture texture #:key (zoom 1) (sprite '((0 0) (1 1))))
 314   (cond (texture
 315          (let ((width (texture-w texture))
 316                (height (texture-h texture)))
 317            (draw-rectangle (* zoom width (- (caadr sprite) (caar sprite)))
 318                            (* zoom height (- (cadadr sprite) (cadar sprite)))
 319                            #:texture texture
 320                            #:texture-coord sprite)))))
 321
 322 (define* (draw-line length #:optional color)
 323   (let ((l (/ length 2)))
 324     (cond (color
 325            (with-color color (draw (list 0 l) (list 0 (- l)))))
 326           (else
 327            (draw (list 0 l) (list 0 (- l)))))))
 328
 329 (define* (draw-quad v1 v2 v3 v4 #:key texture color (texture-coord '((0 0) (1 1))))
 330   (cond (texture
 331          (progn-textures
 332           (glBindTexture GL_TEXTURE_2D texture)
 333           (begin-draw 4)
 334           (draw-vertex v1 #:texture-coord (car texture-coord))
 335           (draw-vertex v2 #:texture-coord (list (caadr texture-coord) (cadar texture-coord)))
 336           (draw-vertex v3 #:texture-coord (cadr texture-coord))
 337           (draw-vertex v4 #:texture-coord (list (caar texture-coord) (cadadr texture-coord)))
 338           (glEnd)))
 339         (color
 340          (with-color color (draw v1 v2 v3 v4)))
 341         (else
 342          (draw v1 v2 v3 v4))))
 343
 344 (define* (draw-rectangle width height #:key texture color texture-coord)
 345   (let ((w (/ width 2)) (h (/ height 2)))
 346     (draw-quad (list (- w) h 0)
 347                (list w h 0)
 348                (list w (- h) 0)
 349                (list (- w) (- h) 0)
 350                #:texture texture
 351                #:texture-coord texture-coord
 352                #:color color)))
 353
 354 (define* (draw-square #:key (size 1) texture color)
 355   (draw-rectangle size size #:texture texture #:color color))
 356
 357 (define* (draw-cube #:key (size 1)
 358                    texture texture-1 texture-2 texture-3 texture-4 texture-5 texture-6
 359                    color color-1 color-2 color-3 color-4 color-5 color-6)
 360   (let ((-size (- size)))
 361     (progn-textures
 362      (glNormal3f 0 0 1)
 363      (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))
 364      (glNormal3f 0 0 -1)
 365      (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))
 366      (glNormal3f 0 1 0)
 367      (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))
 368      (glNormal3f 0 -1 0)
 369      (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))
 370      (glNormal3f 1 0 0)
 371      (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))
 372      (glNormal3f -1 0 0)
 373      (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)))))
 374
 375 (define* (translate x y #:optional (z 0))
 376   (glTranslatef x y z))
 377
 378 (define* (rotate #:rest rot)
 379   (cond ((3d-mode?)
 380          (apply 3d-rotate rot))
 381         (else
 382          (apply 2d-rotate rot))))
 383
 384 (define (3d-rotate xrot yrot zrot)
 385   (glRotatef xrot 1 0 0)
 386   (glRotatef yrot 0 1 0)
 387   (glRotatef zrot 0 0 1))
 388
 389 (define (2d-rotate rot)
 390   (glRotatef rot 0 0 1))
 391
 392 (define (to-origin)
 393   (glLoadIdentity)
 394   (cond ((3d-mode?) (camera-look))))
 395
 396 (define-macro (glmatrix-block . code)
 397   `(let ((result #f))
 398      (glPushMatrix)
 399      (set! result (begin ,@code))
 400      (glPopMatrix)
 401      result))
 402
 403
 404 ;;; Lights
 405
 406 ;; (define* (add-light #:key light position ambient (id GL_LIGHT1) (turn-on t))
 407 ;;   (init-lighting)
 408 ;;   (and light (glLightfv id GL_DIFFUSE (car light) (cadr light) (caddr light) (cadddr light)))
 409 ;;   (and light position (glLightfv GL_POSITION (car position) (cadr position) (caddr position) (cadddr position)))
 410 ;;   (and ambient (glLightfv id GL_AMBIENT (car ambient) (cadr ambient) (caddr ambient) (cadddr ambient)))
 411 ;;   (and turn-on (glEnable id))
 412 ;;   id)
 413
 414
 415 ;;; Camera
 416
 417 (define camera-eye '(0 0 0))
 418 (define camera-center '(0 0 -100))
 419 (define camera-up '(0 1 0))
 420
 421 (define* (set-camera #:key eye center up)
 422   (cond (eye (set! camera-eye eye)))
 423   (cond (center (set! camera-center center)))
 424   (cond (up (set! camera-up up))))
 425
 426 (define (camera-look)
 427   (apply gluLookAt (append camera-eye camera-center camera-up)))
 428
 429
 430 ;;; Text and fonts
 431
 432 (define* (load-font-without-cache font-file #:key (size 40) (encoding ft_encoding_unicode))
 433   (let ((font (ftglCreateTextureFont font-file size)))
 434     (ftglSetFontFaceSize font size 72)
 435     (ftglSetFontCharMap font encoding)
 436     font))
 437
 438 (define load-font (use-cache-with load-font-without-cache))
 439
 440 (define* (render-text text font #:key (size #f))
 441   (cond (size
 442          (cond ((not (= (ftglGetFontFaceSize font) size))
 443                 (ftglSetFontFaceSize font size 72))))
 444         ((not (= (ftglGetFontFaceSize font) (font-size font)))
 445          (ftglSetFontFaceSize font (font-size font) 72)))
 446   (ftglRenderFont font text FTGL_RENDER_ALL))