Some typo fixes
[clouds.git] / simulation.cpp
index 0471f4a20b4cba1dba112237513f940df07051fe..2268650cc4250f13be0386a6e0b1ca33b264aa81 100644 (file)
@@ -1,4 +1,4 @@
-#include "simulation.h"
+#include "simulation.hpp"
 #include <cstdlib>
 #include <glm/glm.hpp>
 
@@ -7,25 +7,21 @@ inline float randf() {
 }
 
 // Helper to account for bounds
-inline void set(float x[CLOUD_DIM][CLOUD_DIM][CLOUD_DIM], int i, int j, int k, float y) {
-  if (i < 0 || i >= CLOUD_DIM ||
-      j < 0 || j >= CLOUD_DIM ||
-      k < 0 || k >= CLOUD_DIM)
+inline void set(float x[CLOUD_DIM_X][CLOUD_DIM_Y][CLOUD_DIM_Z], int i, int j, int k, float y) {
+  if (i < 0 || i >= CLOUD_DIM_X ||
+      j < 0 || j >= CLOUD_DIM_Y ||
+      k < 0 || k >= CLOUD_DIM_Z)
     return;
   x[i][j][k] = y;
 }
 
-#define P_EXT 0.1
-#define P_HUM 0.1 
-#define P_ACT 0.001
-
 void initClouds(Clouds *cs) {
-  for (int i = 0; i < CLOUD_DIM; i++) {
-    for (int j = 0; j < CLOUD_DIM; j++) {
-      for (int k = 0; k < CLOUD_DIM; k++) {
-        cs->act[i][j][k] = rand() % 8 == 0;
+  for (int i = 0; i < CLOUD_DIM_X; i++) {
+    for (int j = 0; j < CLOUD_DIM_Y; j++) {
+      for (int k = 0; k < CLOUD_DIM_Z; k++) {
+        cs->act[i][j][k] = randf() < 0.005;
         cs->cld[i][j][k] = false;
-        cs->hum[i][j][k] = rand() % 9 == 0;
+        cs->hum[i][j][k] = randf() < 0.01;
         cs->p_ext[i][j][k] = 0.f;
         cs->p_hum[i][j][k] = 0.f;
         cs->p_act[i][j][k] = 0.f;
@@ -33,19 +29,28 @@ void initClouds(Clouds *cs) {
     }
   }
 
+  for (int k = 0; k < CLOUD_DIM_Y; k++)
+    cs->vy[k] = floor(randf() * 2);
+
   // generate ellipsoids of probability
-  for (int n = 0; n < 6; n++) {
-    const float maxSize = 5;
-    int width = randf() * maxSize, height = randf() * maxSize, depth = randf() * maxSize;
-    int x = randf() * CLOUD_DIM, y = randf() * CLOUD_DIM, z = randf() * CLOUD_DIM;
-    glm::vec3 center(x + width / 2, y + height / 2, z + depth / 2);
+  const int numEllipsoids = CLOUD_DIM_X * CLOUD_DIM_Y * CLOUD_DIM_Z * 0.001;
+  for (int n = 0; n < numEllipsoids; n++) {
+    const float maxSize = 8, minSize = 4;
+    float delta = maxSize - minSize;
+    int width = minSize + randf() * delta, height = minSize + randf() * delta, depth = minSize + randf() * delta;
+    int x = randf() * CLOUD_DIM_X, y = randf() * CLOUD_DIM_Y, z = randf() * CLOUD_DIM_Z;
 
+    const float maxDist = glm::distance(glm::vec3(0), glm::vec3(0.5,0.5,0.5));
     for (int i = x; i < x + width; i++) {
       for (int j = y; j < y + height; j++) {
         for (int k = z; k < z + depth; k++) {
-          set(cs->p_ext, x, y, z, P_EXT * glm::distance(glm::vec3(x,y,z), center) / maxSize);
-          set(cs->p_hum, x, y, z, P_HUM * (1.f - glm::distance(glm::vec3(x,y,z), center) / maxSize));
-          set(cs->p_act, x, y, z, P_ACT * (1.f - glm::distance(glm::vec3(x,y,z), center) / maxSize));
+          // between [0,0,0] and [1,1,1]
+          glm::vec3 uniformPos = glm::vec3(i - x, j - y, k - z) / glm::vec3(width, height, depth);
+
+          float dist = glm::distance(uniformPos, glm::vec3(0.5,0.5,0.5)) / maxDist;
+          set(cs->p_ext, i, j, k, P_EXT * dist);
+          set(cs->p_hum, i, j, k, P_HUM * (1.f - dist));
+          set(cs->p_act, i, j, k, P_ACT * (1.f - dist));
         }
       }
     }
@@ -53,10 +58,10 @@ void initClouds(Clouds *cs) {
 }
 
 // Helper to account for bounds
-inline bool get(bool x[CLOUD_DIM][CLOUD_DIM][CLOUD_DIM], int i, int j, int k) {
-  if (i < 0 || i >= CLOUD_DIM ||
-      j < 0 || j >= CLOUD_DIM ||
-      k < 0 || k >= CLOUD_DIM)
+inline bool get(bool x[CLOUD_DIM_X][CLOUD_DIM_Y][CLOUD_DIM_Z], int i, int j, int k) {
+  if (i < 0 || i >= CLOUD_DIM_X ||
+      j < 0 || j >= CLOUD_DIM_Y ||
+      k < 0 || k >= CLOUD_DIM_Z)
     return false;
   return x[i][j][k];
 }
@@ -68,12 +73,15 @@ inline bool f_act(Clouds *cs, int i, int j, int k) {
     || get(cs->act, i, j - 2, k) || get(cs->act, i , j + 2, k) || get(cs->act, i, j, k - 2);
 }
 
-void growth(Clouds *cs) {
+// scratch for updates on the heap
 Clouds ncs;
 
-  for (int i = 0; i < CLOUD_DIM; i++) {
-    for (int j = 0; j < CLOUD_DIM; j++) {
-      for (int k = 0; k < CLOUD_DIM; k++) {
+void growth(Clouds *cs) {
+  ncs = *cs;
+
+  for (int i = 0; i < CLOUD_DIM_X; i++) {
+    for (int j = 0; j < CLOUD_DIM_Y; j++) {
+      for (int k = 0; k < CLOUD_DIM_Z; k++) {
         ncs.hum[i][j][k] = cs->hum[i][j][k] && !cs->act[i][j][k];
         ncs.cld[i][j][k] = cs->cld[i][j][k] || cs->act[i][j][k];
         ncs.act[i][j][k] = !cs->act[i][j][k] && cs->hum[i][j][k] && f_act(cs, i, j, k);
@@ -85,10 +93,10 @@ void growth(Clouds *cs) {
 }
 
 void extinction(Clouds *cs) {
-  Clouds ncs;
-  for (int i = 0; i < CLOUD_DIM; i++) {
-    for (int j = 0; j < CLOUD_DIM; j++) {
-      for (int k = 0; k < CLOUD_DIM; k++) {
+  ncs = *cs;
+  for (int i = 0; i < CLOUD_DIM_X; i++) {
+    for (int j = 0; j < CLOUD_DIM_Y; j++) {
+      for (int k = 0; k < CLOUD_DIM_Z; k++) {
         ncs.cld[i][j][k] = cs->cld[i][j][k] && (randf() > cs->p_ext[i][j][k]);
         ncs.hum[i][j][k] = cs->hum[i][j][k] || (randf() < cs->p_hum[i][j][k]);
         ncs.act[i][j][k] = cs->act[i][j][k] || (randf() < cs->p_act[i][j][k]);
@@ -98,7 +106,62 @@ void extinction(Clouds *cs) {
   *cs = ncs;
 }
 
+void advection(Clouds *cs) {
+  ncs = *cs;
+
+  for (int i = 0; i < CLOUD_DIM_X; i++) {
+    for (int j = 0; j < CLOUD_DIM_Y; j++) {
+      for (int k = 0; k < CLOUD_DIM_Z; k++) {
+        int v = cs->vy[j];
+        ncs.hum[i][j][k] = i - v > 0 ? cs->hum[i - v][j][k] : 0;
+        ncs.cld[i][j][k] = i - v > 0 ? cs->cld[i - v][j][k] : 0;
+        ncs.act[i][j][k] = i - v > 0 ? cs->act[i - v][j][k] : 0;
+      }
+    }
+  }
+  
+  *cs = ncs;
+}
+
+/** Weighting function */
+// TODO: fill this out
+float w(int ip, int jp, int kp) { return 1; }
+
+void calcContDist(Clouds *cls) {
+  const int i0 = 2, j0 = 2, k0 = 2, t0 = 0;
+  const float divisor =
+      1.f / ((2 * t0 + 1) * (2 * k0 + 1) * (2 * j0 + 1) * (2 * i0 + 1));
+  for (int i = 0; i < CLOUD_DIM_X; i++) {
+    for (int j = 0; j < CLOUD_DIM_Y; j++) {
+      for (int k = 0; k < CLOUD_DIM_Z; k++) {
+        float sum = 0;
+
+        // sum
+        for (int tp = -t0; tp <= t0; tp++) {
+          for (int ip = -i0; ip <= i0; ip++) {
+            for (int jp = -j0; jp <= j0; jp++) {
+              for (int kp = -k0; kp <= k0; kp++) {
+                if (i + ip < 0 || i + ip >= CLOUD_DIM_X ||
+                    j + jp < 0 || j + jp >= CLOUD_DIM_Y ||
+                    k + kp < 0 || k + kp >= CLOUD_DIM_Z)
+                  continue;
+
+                sum += w(ip, jp, kp) * (float)cls->cld[i + ip][j + jp][k + kp];
+              }
+            }
+          }
+        }
+
+        cls->q[i][j][k] = sum * divisor;
+        if (cls->q[i][j][k] > 1) abort();
+      }
+    }
+  }
+}
+
 void stepClouds(Clouds *cs) {
   growth(cs);
   extinction(cs);
+  advection(cs);
+  calcContDist(cs);
 }