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