src/assimp.scm

   1 ;;; guile-assimp, foreign interface to libassimp
   2 ;;; Copyright (C) 2014 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 (assimp assimp)
  19   #:use-module (assimp low-level scene)
  20   #:use-module (ice-9 iconv)
  21   #:use-module (rnrs bytevectors)
  22   #:use-module (system foreign))
  23
  24 (define libassimp (dynamic-link "libassimp"))
  25
  26 (define aiImportFile
  27   (pointer->procedure '*
  28                       (dynamic-func "aiImportFile" libassimp)
  29                       (list '* unsigned-int)))
  30
  31
  32 ;;; Type Generation
  33
  34 (define-syntax define-type
  35   (lambda (x)
  36     (define (mk-string . args)
  37       (string-concatenate
  38        (map (lambda (a)
  39               (if (string? a)
  40                   a
  41                   (symbol->string (syntax->datum a))))
  42             args)))
  43     (define (mk-symbol . args)
  44       (datum->syntax x
  45         (string->symbol
  46          (apply mk-string args))))
  47     (syntax-case x ()
  48       ((_ name parser (field field-proc) ...)
  49        (with-syntax ((type? (mk-symbol #'name "?"))
  50                      (wrap-type (mk-symbol "wrap-" #'name))
  51                      (unwrap-type (mk-symbol "unwrap-" #'name))
  52                      (output-string (mk-string "#<" #'name " ~x>"))
  53                      (type-contents (mk-symbol #'name "-contents")))
  54          #'(begin
  55              (define-wrapped-pointer-type name
  56                type?
  57                wrap-type unwrap-type
  58                (lambda (x p)
  59                  (format p output-string
  60                          (pointer-address (unwrap-type x)))))
  61              (define (type-contents wrapped)
  62                (let ((unwrapped (unwrap-type wrapped)))
  63                  (cond ((= (pointer-address unwrapped) 0)
  64                         '())
  65                        (else
  66                         (filter
  67                          (lambda (f)
  68                            (not (null? (cdr f))))
  69                          (list (cons 'field (field-proc unwrapped))
  70                                ...))))))))))))
  71
  72 (define (bv-uint-ref pointer index)
  73   (bytevector-uint-ref
  74    (pointer->bytevector pointer 4 index)
  75    0
  76    (native-endianness)
  77    4))
  78
  79 (define (get-aiString index)
  80   (lambda (pointer)
  81     (let* ((length (bv-uint-ref pointer index))
  82            (data (pointer->bytevector pointer length (+ index 4))))
  83       (bytevector->string data (fluid-ref %default-port-encoding)))))
  84
  85 (define* (get-pointer index #:optional wrap-proc)
  86   (lambda (pointer)
  87     (let ((p (bv-uint-ref pointer index)))
  88       (cond ((= p 0) '())
  89             (else
  90              (let ((p2 (make-pointer p)))
  91                (list
  92                 (cond (wrap-proc (wrap-proc p2))
  93                       (else p2)))))))))
  94
  95 (define (get-array num-index root-index type)
  96   (lambda (pointer)
  97     (let ((num (bv-uint-ref pointer num-index))
  98           (rootp (make-pointer (bv-uint-ref pointer root-index))))
  99       (cond ((> num 0)
 100              (array->list
 101               (pointer->bytevector rootp num 0 type)))
 102             (else
 103              '())))))
 104
 105 (define* (get-structs-array num-index root-index struct-size #:optional wrap-proc)
 106   (lambda (pointer)
 107     (let ((num (bv-uint-ref pointer num-index))
 108           (rootp (bv-uint-ref pointer root-index)))
 109       (let loop ((i (- num 1)))
 110         (cond ((< i 0)
 111                '())
 112               (else
 113                (let* ((p (make-pointer (+ rootp (* i struct-size))))
 114                       (wp (if wrap-proc (wrap-proc p) p)))
 115                  (cons wp (loop (- i 1))))))))))
 116
 117 (define* (get-pointer-of-pointers num-index root-index #:optional wrap-proc)
 118   (lambda (pointer)
 119     (let* ((num (bv-uint-ref pointer num-index))
 120            (rootp (make-pointer (bv-uint-ref pointer root-index))))
 121       (let loop ((i 0))
 122         (cond ((= i num)
 123                '())
 124               (else
 125                (let* ((p (make-pointer (bv-uint-ref rootp (* 4 i))))
 126                       (wp (if wrap-proc (wrap-proc p) p)))
 127                  (cons wp (loop (+ i 1))))))))))
 128
 129 (define-syntax define-conversion-type
 130   (lambda (x)
 131     (define (mk-string . args)
 132       (string-concatenate
 133        (map (lambda (a)
 134               (if (string? a)
 135                   a
 136                   (symbol->string (syntax->datum a))))
 137             args)))
 138     (define (mk-symbol . args)
 139       (datum->syntax x
 140         (string->symbol
 141          (apply mk-string args))))
 142     (syntax-case x (->)
 143       ((_ parser -> name (field-name field-proc) ...)
 144        (with-syntax ((type? (mk-symbol #'name "?"))
 145                      (wrap-type (mk-symbol "wrap-" #'name))
 146                      (unwrap-type (mk-symbol "unwrap-" #'name))
 147                      (output-string (mk-string "#<" #'name " ~x>"))
 148                      (type-contents (mk-symbol #'name "-contents"))
 149                      (type-parse (mk-symbol #'name "-parse"))
 150                      ((field-reader ...) (map (lambda (f) (mk-symbol #'name "-" (car f))) #'((field-name field-proc) ...))))
 151          #'(begin
 152              (define-wrapped-pointer-type name
 153                type?
 154                wrap-type unwrap-type
 155                (lambda (x p)
 156                  (format p output-string
 157                          (pointer-address (unwrap-type x)))))
 158              (define (type-parse wrapped)
 159                (let ((unwrapped (unwrap-type wrapped)))
 160                  (cond ((= (pointer-address unwrapped) 0)
 161                         '())
 162                        (else
 163                         (parser unwrapped)))))
 164              (define (type-contents wrapped)
 165                (let ((alist (type-parse wrapped)))
 166                  (list (cons 'field-name (field-proc alist))
 167                        ...)))
 168              (define (field-reader wrapped)
 169                (let ((alist (type-parse wrapped)))
 170                  (field-proc alist)))
 171              ...))))))
 172
 173 (define (field name)
 174   (lambda (alist)
 175     (assoc-ref alist name)))
 176
 177 (define (array size-tag root-tag)
 178   (lambda (alist)
 179     (let ((size (assoc-ref alist size-tag))
 180           (root (assoc-ref alist root-tag)))
 181       (let loop ((i 0))
 182         (cond ((= i size)
 183                '())
 184               (else
 185                (cons (bv-uint-ref root (* 4 i))
 186                      (loop (+ i 1)))))))))
 187
 188 (define (wrap proc wrap-proc)
 189   (define (make-wrap element)
 190     (let ((pointer
 191            (cond ((pointer? element)
 192                   (if (= (pointer-address element) 0)
 193                       #f
 194                       element))
 195                  ((= element 0)
 196                   #f)
 197                  (else
 198                   (make-pointer element)))))
 199       (cond (pointer
 200              (wrap-proc pointer))
 201             (else
 202              #f))))
 203   (lambda (alist)
 204     (let ((res (proc alist)))
 205       (cond ((list? res)
 206              (map make-wrap res))
 207             (else
 208              (make-wrap res))))))
 209
 210 (define (sized-string string-tag)
 211   (lambda (alist)
 212     (let ((s (assoc-ref alist string-tag)))
 213       (cond (s
 214              (bytevector->string
 215               (u8-list->bytevector (list-head (cadr s) (car s)))
 216               (fluid-ref %default-port-encoding)))
 217             (else
 218              #f)))))
 219
 220
 221 ;;; Scenes
 222
 223 (define-conversion-type parse-aiScene -> scene
 224   (flags (field 'mFlags))
 225   (root-node (wrap (field 'mRootNode) wrap-node))
 226   (meshes (wrap (array 'mNumMeshes 'mMeshes) wrap-mesh))
 227   (materials (wrap (array 'mNumMaterials 'mMaterials) wrap-material))
 228   (animations (array 'mNumAnimations 'mAnimations))
 229   (textures (array 'mNumTextures 'mTextures))
 230   (lights (array 'mNumLights 'mLights))
 231   (cameras (array 'mNumCameras 'mCameras)))
 232
 233  (define (load-scene filename flags)
 234    (wrap-scene
 235     (aiImportFile (string->pointer filename)
 236                  flags)))
 237
 238 (export load-scene
 239         scene?
 240         scene-contents
 241         scene-flags
 242         scene-root-node
 243         scene-meshes
 244         scene-materials
 245         scene-animations
 246         scene-textures
 247         scene-lights
 248         scene-cameras)
 249
 250
 251 ;;; Nodes
 252
 253 (define-conversion-type parse-aiNode -> node
 254   (name (sized-string 'mName))
 255   (transformation (field 'mTransformation))
 256   (parent (wrap (field 'mParent) wrap-node))
 257   (children (wrap (array 'mNumChildren 'mChildren) wrap-node))
 258   (meshes (array 'mNumMeshes 'mMeshes)))
 259
 260 (export node?
 261         node-contents
 262         node-name
 263         node-transformation
 264         node-parent
 265         node-children
 266         node-meshes)
 267
 268
 269 ;;; Meshes
 270
 271 (define AI_MAX_NUMBER_OF_COLOR_SETS 8)
 272
 273 (define-type mesh
 274   (num-primitive-types (lambda (p) (bv-uint-ref p 0)))
 275   (vertices (get-pointer-of-pointers 4 12))
 276   (faces (get-structs-array 8 124 8 wrap-face))
 277   (normals (lambda (p) (bv-uint-ref p 16)))
 278   (tangents (lambda (p) (bv-uint-ref p 20)))
 279   (bitangents (lambda (p) (bv-uint-ref p 24)))
 280   (colors (lambda (p) (bv-uint-ref p 28))) ;AI_MAX_NUMBER_OF_COLOR_SETS
 281   (texture-coords (lambda (p) (bv-uint-ref p 60))) ;AI_MAX_NUMBER_OF_TEXTURECOORDS
 282   (num-uv-components (lambda (p) (bv-uint-ref p 92))) ;AI_MAX_NUMBER_OF_TEXTURECOORDS
 283   (bones (get-pointer-of-pointers 128 132))
 284   (material-index (lambda (p) (bv-uint-ref p 136))))
 285
 286 (export mesh?
 287         mesh-contents)
 288
 289
 290 ;;; Materials
 291
 292 (define-type material
 293   (properties (get-pointer-of-pointers 4 0))
 294   (allocated (lambda (p) (bv-uint-ref p 8))))
 295
 296 (export material?
 297         material-contents)
 298
 299
 300 ;;; Faces
 301
 302 (define-type face
 303   (indices (get-array 0 4 'u32)))
 304
 305 (export face?
 306         face-contents)