Some typo fixes
[clouds.git] / clouds.cpp
index f6c0083837e15611cc628e5316e3c55fd63cd4d5..b8ea3f0071cb0f0e5ce34bdfd48e44b17151edbd 100644 (file)
@@ -1,13 +1,13 @@
+#include "GL/glew.h"
 #include "debug.hpp"
 #include "program.hpp"
-#include "simulation.h"
-#include <GL/glew.h>
+#include "simulation.hpp"
 #include <GLUT/glut.h>
 #include <array>
+#include <chrono>
 #include <cmath>
 #include <cstdio>
 #include <cstdlib>
-#include <chrono>
 #include <glm/ext.hpp>
 #include <glm/glm.hpp>
 #include <sys/stat.h>
@@ -63,7 +63,8 @@ void precalculateBillboardTextures() {
         float r = distance(vec2(i, j), vec2(16, 16)) / 16;
         float density = (float)d / NQ;
         data[i + j * 32] =
-            1 - (3 * density * 0.7 * (metaballField(r) / normalizationFactor));
+            1 -
+            fmin(1, (3 * density * (metaballField(r) / normalizationFactor)));
       }
     }
 
@@ -93,7 +94,7 @@ struct Metaball {
 array<Metaball, CLOUD_DIM_X * CLOUD_DIM_Y * CLOUD_DIM_Z> metaballs;
 
 const float cloudScale = metaballR;
-const float metaballScale = metaballR * 3.f;
+const float metaballScale = metaballR * 1.5f;
 Clouds cs;
 
 void calculateMetaballs() {
@@ -123,7 +124,7 @@ void calculateMetaballs() {
    */
 }
 
-vec3 sunPos = {0, 10, 0}, sunDir = {0, -1, 0};
+vec3 sunPos = {0, 5, 0}, sunDir = {0, -1, 0};
 size_t envColorIdx = 0;
 // First color is sun color, second is sky color
 std::array<std::array<vec4, 2>, 3> envColors{
@@ -134,8 +135,8 @@ vec3 camPos = {0, 0, -3}, viewPos = {0, 0, 0};
 mat4 proj; // projection matrix
 mat4 view; // view matrix
 float znear = 0.001, zfar = 1000;
-float width = 512, height = 512;
-float aspect = width / height;
+// for performance with glReadPixels these should be powers of 2!
+float width = 1200, height = 800;
 
 void setProjectionAndViewUniforms(GLuint progId) {
   GLuint projLoc = glGetUniformLocation(progId, "projection");
@@ -160,13 +161,37 @@ mat4 faceView(mat4 m) {
   return m;
 }
 
+#define PBO
+
+/* const int shadeWidth = 256, shadeHeight = 256; */
+const int shadeWidth = 256, shadeHeight = 256;
+
 #ifdef PBO
-const int numPbos = 64;
+const int numPbos = 512;
 GLuint pboBufs[numPbos];
-GLbyte sink[1000 * 1000 * 4];
+GLbyte sink[shadeWidth * shadeHeight * 4];
+
+void inline mapPixelRead(int pboBuf, int metaball) {
+  glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, pboBufs[pboBuf]);
+  GLubyte *src =
+      (GLubyte *)glMapBufferRange(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, 0,
+                                  4 * sizeof(GLubyte), GL_MAP_READ_BIT);
+  vec4 pixel = vec4(src[0], src[1], src[2], src[3]) / vec4(255.f);
+  glUnmapBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER);
+
+  glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, 0);
+
+  // Multiply the pixel value by the sunlight color.
+  pixel *= envColors[envColorIdx][0];
+
+  // Store the color for the previous set of pixels
+  metaballs[metaball].col = pixel;
+}
+
 #endif
 
 void shadeClouds() {
+
   glDisable(GL_DEPTH_TEST);
   // shaderOutput * 0 + buffer * shader alpha
   glBlendFunc(GL_ZERO, GL_SRC_ALPHA);
@@ -183,7 +208,7 @@ void shadeClouds() {
   GLuint modelLoc = glGetUniformLocation(bbProg, "model");
   glUniform1i(glGetUniformLocation(bbProg, "debug"), 0);
 
-  /* glViewport(0, 0, shadeWidth, shadeHeight); */
+  glViewport(0, 0, shadeWidth, shadeHeight);
 
 #ifdef PBO
   int pboIdx = 0;
@@ -192,7 +217,7 @@ void shadeClouds() {
   auto begin_time = std::chrono::system_clock::now();
   size_t i = 0;
   for (auto &k : metaballs) {
-    fprintf(stderr, "\rShading metaball %lu/%lu...", i++, metaballs.size());
+    /* fprintf(stderr, "\rShading metaball %lu/%lu...", i, metaballs.size()); */
     // place the billboard at the center of k
     mat4 model = translate(mat4(1), k.pos);
 
@@ -225,48 +250,56 @@ void shadeClouds() {
     // 3. Multiply by (width * height)
     ivec2 screenPos =
         ((vec2(proj * view * model * vec4(0, 0, 0, 1)) + vec2(1)) / vec2(2)) *
-        vec2(width, height);
-    vec4 pixel;
+        vec2(shadeWidth, shadeHeight);
 
 #ifndef PBO
+    vec4 pixel;
     // TODO: This is a huge bottleneck
     glReadPixels(screenPos.x, screenPos.y, 1, 1, GL_RGBA, GL_FLOAT, &pixel);
+
+    // Multiply the pixel value by the sunlight color.
+    pixel *= envColors[envColorIdx][0];
+
+    // Store the color into an array C[k] as the color of the billboard.
+    k.col = pixel;
 #else
 
     glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, pboBufs[pboIdx]);
-    glReadPixels(0, 0, width, height, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE,
-                 NULL);
+    // It would be nice if this worked. But it doesn't
+    // macOS driver does this synchronously
+    /* glReadPixels(screenPos.x, screenPos.y, 1, 1, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE,
+     */
+    /*              NULL); */
+    glReadPixels(screenPos.x, screenPos.y, 64, 64, GL_RGBA, GL_UNSIGNED_BYTE, NULL);
 
-    glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, pboBufs[(pboIdx + 1) % numPbos]);
-    GLuint offset = screenPos.x * 4 + screenPos.y * (int)width * 4;
-    ivec4 *src = (ivec4 *)glMapBufferRange(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, offset, 4, GL_MAP_READ_BIT);
-    checkError();
-    if (src) {
-      ivec4 t = src[(int)screenPos.x + (int)screenPos.y * (int)width];
-      pixel = vec4(t) / vec4(255.f);
+    int nextPbo = (pboIdx + 1) % numPbos;
+    if (i >= numPbos - 1) {
+      // start mapping the read values back
+      mapPixelRead(nextPbo, i - numPbos + 1);
     }
-    glUnmapBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER);
-
-    pboIdx = (pboIdx + 1) % numPbos;
-
-    glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, 0);
+    pboIdx = nextPbo;
 #endif
 
-    // Multiply the pixel value by the sunlight color.
-    pixel *= envColors[envColorIdx][0];
+    i++;
+  }
+  /* fprintf(stderr, "\n"); */
 
-    // Store the color into an array C[k] as the color of the billboard.
-    k.col = pixel;
+#ifdef PBO
+  // sink remaining reads
+  for (int i = 0; i < numPbos; i++) {
+    mapPixelRead(i, metaballs.size() - numPbos + i);
   }
-  fprintf(stderr, "\n");
+#endif
 
   auto elapsed = std::chrono::system_clock::now() - begin_time;
-  double elapsed_seconds = std::chrono::duration_cast<std::chrono::duration<double> >(elapsed).count();
-  fprintf(stderr, "time with pbo: %f\n", elapsed_seconds);
+  double elapsed_seconds =
+      std::chrono::duration_cast<std::chrono::duration<double>>(elapsed)
+          .count();
+  fprintf(stderr, "Time taken to shade: %fs\n", elapsed_seconds);
 
   saveFBO();
   checkError();
-  /* glViewport(0, 0, width, height); */
+  glViewport(0, 0, width, height);
 }
 
 void renderObject() {
@@ -274,7 +307,7 @@ void renderObject() {
   // render the sun
   glUseProgram(sunProg);
   mat4 model = translate(mat4(1), sunPos);
-  /* model = lookAt(sunPos, sunPos + sunDir, {0, 1, 0}) * model; */
+  model = lookAt(sunPos, sunPos + sunDir, {0, 1, 0}) * model;
   model = translate(scale(translate(model, -sunPos), vec3(0.3)), sunPos);
   glUniformMatrix4fv(glGetUniformLocation(sunProg, "model"), 1, GL_FALSE,
                      glm::value_ptr(model));
@@ -341,7 +374,7 @@ void renderClouds() {
         debugVal = cs.p_ext[k.coords.x][k.coords.y][k.coords.z] / P_EXT;
       glUniform1f(glGetUniformLocation(bbProg, "debugVal"), debugVal);
       glBlendFunc(GL_SRC_ALPHA, GL_ONE_MINUS_SRC_ALPHA);
-      model = scale(model, vec3(0.2));
+      model = scale(model, vec3(0.1));
       glUniformMatrix4fv(modelLoc, 1, GL_FALSE, glm::value_ptr(model));
     }
 
@@ -350,9 +383,10 @@ void renderClouds() {
   }
 }
 
-bool needsReshading = true;
+bool curBeenShaded = false;
+
 void display() {
-  if (needsReshading) {
+  if (!curBeenShaded && (curMode == render || curMode == debugColor)) {
     // TODO: find a way to make sure there's no clipping
     view = glm::lookAt(sunPos + sunDir * vec3(100.f), sunPos, {0, 0, 1});
     // TODO: calculate bounds so everything is covered
@@ -363,10 +397,11 @@ void display() {
     glClearColor(1, 1, 1, 1);
     glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
     shadeClouds();
-    needsReshading = false;
+    curBeenShaded = true;
   }
 
   view = glm::lookAt(camPos, viewPos, {0, 1, 0});
+  const float aspect = width / height;
   proj = glm::perspective(45.f, aspect, znear, zfar);
   glUseProgram(sunProg);
   setProjectionAndViewUniforms(sunProg);
@@ -385,7 +420,6 @@ void display() {
 
 bool needsRedisplay = false;
 void timer(int _) {
-  /* calculateMetaballs(); */
   if (needsRedisplay) {
     glutPostRedisplay();
   }
@@ -397,10 +431,9 @@ void keyboard(unsigned char key, int x, int y) {
   if (key == ' ') {
     calculateMetaballs();
     needsRedisplay = true;
-    needsReshading = curMode == render;
+    curBeenShaded = false;
   }
   if (key == '0') {
-    needsReshading = curMode != render;
     curMode = render;
     needsRedisplay = true;
   }
@@ -423,7 +456,7 @@ void keyboard(unsigned char key, int x, int y) {
   if (key == 's') {
     envColorIdx = (envColorIdx + 1) % envColors.size();
     needsRedisplay = true;
-    needsReshading = true;
+    curBeenShaded = false;
   }
 }
 
@@ -453,6 +486,11 @@ void passiveMotion(int x, int y) {
   prevMouseY = y;
 }
 
+void reshape(int w, int h) {
+  width = w;
+  height = h;
+}
+
 int main(int argc, char **argv) {
   glutInit(&argc, argv);
   glutInitDisplayMode(GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE | GLUT_RGBA | GLUT_ALPHA |
@@ -460,6 +498,11 @@ int main(int argc, char **argv) {
   glutInitWindowSize(width, height);
   glutCreateWindow("Clouds");
   glutDisplayFunc(display);
+  glutReshapeFunc(reshape);
+  glutKeyboardFunc(keyboard);
+  glutMotionFunc(motion);
+  glutPassiveMotionFunc(passiveMotion);
+  glutTimerFunc(16, timer, 0);
 
   glewInit();
 
@@ -497,17 +540,12 @@ int main(int argc, char **argv) {
   initClouds(&cs);
   calculateMetaballs();
 
-  glutKeyboardFunc(keyboard);
-  glutMotionFunc(motion);
-  glutPassiveMotionFunc(passiveMotion);
-  glutTimerFunc(16, timer, 0);
-
 #ifdef PBO
   // setup PBOs for buffering readPixels
   glGenBuffers(numPbos, pboBufs);
   for (int i = 0; i < numPbos; i++) {
     glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, pboBufs[i]);
-    glBufferData(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, width * height * 4, NULL,
+    glBufferData(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, 64 * 64 * 4, NULL,
                  GL_DYNAMIC_READ);
   }
   glBindBuffer(GL_PIXEL_PACK_BUFFER, 0);