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