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