/* Auteur: Nicolas JANEY */
/* nicolas.janey@univ-fcomte.fr */
/* Fevrier 2019 */
/* Calcul d'une surface parametrique */
/* bicubique avec affichage de ses normales */
#include <math.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <GL/glut.h>
#include <GL/gl.h>
#include <GL/glu.h>
#include "ModuleCouleurs.h"
#include "ModuleManipulateur.h"
#include "ModuleMenus.h"
#include "ModuleReshape.h"
#include "ModuleFleche.h"
struct coord_3D {
GLfloat x = 0.0F;
GLfloat y = 0.0F;
GLfloat z = 0.0F;
GLfloat w = 1.0F; };
typedef struct coord_3D coord_3D;
typedef float matrice[4][4];
typedef float vecteur[4];
static GLfloat pts[16][4] = {
{-3.0F,-3.0F,-1.0F, 1.0F },{-1.0F,-3.0F, 1.0F, 1.0F },
{ 1.0F,-3.0F, 2.0F, 1.0F },{ 3.0F,-3.0F,-1.0F, 1.0F },
{-3.0F,-1.0F, 3.0F, 1.0F },{-1.0F,-1.0F, 2.0F, 1.0F },
{ 1.0F,-1.0F,-1.0F, 1.0F },{ 3.0F,-1.0F, 1.0F, 1.0F },
{-3.0F, 1.0F,-1.0F, 1.0F },{-1.0F, 1.0F,-1.0F, 1.0F },
{ 1.0F, 1.0F, 1.0F, 1.0F },{ 3.0F, 1.0F,-1.0F, 1.0F },
{-3.0F, 3.0F,-2.0F, 1.0F },{-1.0F, 3.0F, 1.0F, 1.0F },
{ 1.0F, 3.0F, 3.0F, 1.0F },{ 3.0F, 3.0F, 1.0F, 1.0F }};
static coord_3D *points =(coord_3D *) pts ;
static int aff = 0 ;
static int pt = 0 ;
static int maille = 10 ;
static int tg = 1 ;
static int s = 5 ;
static int t = 5 ;
static matrice nrubs =
{ -0.1666666F, 0.5F, -0.5F, 0.1666666F,
0.5F ,-1.0F, 0.5F, 0.0F,
-0.5F , 0.0F, 0.5F, 0.0F,
0.1666666F, 0.6666666F, 0.1666666F,0.0F } ;
static matrice cr =
{ -0.5F, 1.5F,-1.5F, 0.5F,
1.0F,-2.5F, 2.0F,-0.5F,
-0.5F, 0.0F, 0.5F, 0.0F,
0.0F, 1.0F, 0.0F, 0.0F } ;
static matrice bezier =
{ -1.0F, 3.0F,-3.0F, 1.0F,
3.0F,-6.0F, 3.0F, 0.0F,
-3.0F, 3.0F, 0.0F, 0.0F,
1.0F, 0.0F, 0.0F, 0.0F } ;
void point(coord_3D *p,coord_3D *n,coord_3D *t) {
glTexCoord2f(t->x,t->y);
glNormal3f(n->x,n->y,n->z);
glVertex3f(p->x,p->y,p->z);
}
/* ATTENTION */
/* Les produits matrice-vecteur, */
/* matrice-matrice, la transposition */
/* et le produit vectoriel implantes */
/* ci-dessous necessitent */
/* que les parametres resultats */
/* soient des tableaux et structures */
/* differents des parametres d'entree */
void vectoriel(coord_3D *v1,coord_3D *v2,coord_3D *v) {
v->x = v1->y*v2->z - v1->z*v2->y;
v->y = v1->z*v2->x - v1->x*v2->z;
v->z = v1->x*v2->y - v1->y*v2->x;
}
void normalize(coord_3D *n) {
float d =(float) sqrt(n->x*n->x+n->y*n->y+n->z*n->z);
if ( d != 0.0F) {
n->x /= d;
n->y /= d;
n->z /= d;}
}
void transposition(matrice m,matrice t) {
for ( int i = 0 ; i < 4 ; i++ )
for ( int j = 0 ; j < 4 ; j++ )
t[i][j] = m[j][i];
}
void produitMatriceMatrice(matrice m1,matrice m2,matrice m) {
for ( int i = 0 ; i < 4 ; i++ )
for ( int j = 0 ; j < 4 ; j++ ) {
m[i][j] = 0 ;
for ( int k = 0 ; k < 4 ; k++ )
m[i][j] += m1[i][k]*m2[k][j]; }
}
void produitMatriceVecteur(matrice m,vecteur v,vecteur r) {
for ( int i = 0 ; i < 4 ; i++ ) {
r[i] = 0 ;
for ( int j = 0 ; j < 4 ; j++ )
r[i] += m[i][j]*v[j]; }
}
void produitVecteurMatrice(vecteur v,matrice m,vecteur r) {
for ( int i = 0 ; i < 4 ; i++ ) {
r[i] = 0 ;
for ( int j = 0 ; j < 4 ; j++ )
r[i] += v[j]*m[j][i]; }
}
float produitVecteurVecteur(vecteur v1,vecteur v2) {
float r = 0 ;
for ( int i = 0 ; i < 4 ; i++ )
r += v1[i]*v2[i];
return(r) ;
}
void bicubiquePatch(int n,matrice m,matrice mprime,coord_3D *p) {
int i,j;
coord_3D **pts =(coord_3D **) malloc(n*sizeof(coord_3D *));
coord_3D **nms =(coord_3D **) malloc(n*sizeof(coord_3D *));
coord_3D **tex =(coord_3D **) malloc(n*sizeof(coord_3D *));
for ( i = 0 ; i < n ; i++ ) {
tex[i] =(coord_3D *) malloc(n*sizeof(coord_3D));
pts[i] =(coord_3D *) malloc(n*sizeof(coord_3D));
nms[i] =(coord_3D *) malloc(n*sizeof(coord_3D)); }
matrice tx,a,aa ;
matrice ty,b,bb ;
matrice tz,c,cc ;
for ( i = 0 ; i < 4 ; i++ )
for ( j = 0 ; j < 4 ; j++ ) {
a[i][j] = p[i*4+j].x ;
b[i][j] = p[i*4+j].y ;
c[i][j] = p[i*4+j].z ; }
matrice trans ;
transposition(mprime,trans) ;
produitMatriceMatrice(m,a,aa) ;
produitMatriceMatrice(m,b,bb) ;
produitMatriceMatrice(m,c,cc) ;
produitMatriceMatrice(aa,trans,tx) ;
produitMatriceMatrice(bb,trans,ty) ;
produitMatriceMatrice(cc,trans,tz) ;
for ( i = 0 ; i < n ; i++ ) {
for ( int j = 0 ; j < n ; j++ ) {
float s =(float) i/(float) (n-1) ;
float t =(float) j/(float) (n-1) ;
vecteur S = { s*s*s,s*s,s,1.0F } ;
vecteur T = { t*t*t,t*t,t,1.0F } ;
vecteur dS = { 3*s*s,2*s,1.0F,0.0F } ;
vecteur dT = { 3*t*t,2*t,1.0F,0.0F } ;
vecteur d ;
coord_3D ds,dt;
produitVecteurMatrice(S,tx,d) ;
float x = produitVecteurVecteur(d,T) ;
produitVecteurMatrice(dS,tx,d) ;
ds.x = produitVecteurVecteur(d,T) ;
produitVecteurMatrice(S,tx,d) ;
dt.x = produitVecteurVecteur(d,dT) ;
produitVecteurMatrice(S,ty,d) ;
float y = produitVecteurVecteur(d,T) ;
produitVecteurMatrice(dS,ty,d) ;
ds.y = produitVecteurVecteur(d,T) ;
produitVecteurMatrice(S,ty,d) ;
dt.y = produitVecteurVecteur(d,dT) ;
produitVecteurMatrice(S,tz,d) ;
float z = produitVecteurVecteur(d,T) ;
produitVecteurMatrice(dS,tz,d) ;
ds.z = produitVecteurVecteur(d,T) ;
produitVecteurMatrice(S,tz,d) ;
dt.z = produitVecteurVecteur(d,dT) ;
normalize(&dt);
normalize(&ds);
vectoriel(&dt,&ds,&nms[i][j]);
tex[i][j].x = s;
tex[i][j].y = t;
pts[i][j].x = x;
pts[i][j].y = y;
pts[i][j].z = z; } }
glBegin(GL_QUADS);
for ( i = 0 ; i < n-1 ; i++ )
for ( int j = 0 ; j < n-1 ; j++ ) {
point(&pts[i][j],&nms[i][j],&tex[i][j]);
point(&pts[i+1][j],&nms[i+1][j],&tex[i+1][j]);
point(&pts[i+1][j+1],&nms[i+1][j+1],&tex[i+1][j+1]);
point(&pts[i][j+1],&nms[i][j+1],&tex[i][j+1]); }
glEnd();
glEnable(GL_LIGHT1);
glEnable(GL_LIGHT2);
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,couleurRougeFonce());
if ( tg )
for ( i = 0 ; i < n ; i++ )
for ( int j = 0 ; j < n ; j++ ) {
glPushMatrix();
glTranslatef(pts[i][j].x,pts[i][j].y,pts[i][j].z);
flecheEnVolume(nms[i][j].x,nms[i][j].y,nms[i][j].z,0.04F,0.3F,0.01F) ;
glPopMatrix(); }
else {
glPushMatrix();
glTranslatef(pts[s][t].x,pts[s][t].y,pts[s][t].z);
flecheEnVolume(nms[s][t].x,nms[t][t].y,nms[s][t].z,0.04F,0.3F,0.01F) ;
glPopMatrix(); }
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,couleurGrisClair());
glDisable(GL_LIGHT1);
glDisable(GL_LIGHT2);
for ( i = 0 ; i < n ; i++ ) {
free(tex[i]);
free(pts[i]);
free(nms[i]); }
free(tex);
free(pts);
free(nms);
}
void display(void) {
glClear(GL_COLOR_BUFFER_BIT|GL_DEPTH_BUFFER_BIT);
glPushMatrix();
manipulateurSouris();
manipulateurClavier();
glEnable(GL_DEPTH_TEST);
glPointSize(5.0);
glBegin(GL_POINTS);
for ( int i = 0 ; i < 16 ; i++ ) {
if ( i != pt )
glColor4fv(couleurJaune());
else
glColor4fv(couleurVert());
glVertex3fv(&pts[i][0]); }
glEnd();
glColor4fv(couleurCyan());
glEnable(GL_LIGHTING);
glPointSize(1.0);
switch ( aff ) {
case 0 : bicubiquePatch(maille,bezier,bezier,points);
break ;
case 1 : bicubiquePatch(maille,bezier,cr,points);
break ;
case 2 : bicubiquePatch(maille,cr,bezier,points);
break ;
case 3 : bicubiquePatch(maille,cr,cr,points);
break ;
case 4 : bicubiquePatch(maille,nrubs,nrubs,points);
break ;
case 5 : bicubiquePatch(maille,nrubs,cr,points);
break ;
case 6 : bicubiquePatch(maille,cr,nrubs,points);
break ; }
glDisable(GL_LIGHTING);
glDisable(GL_DEPTH_TEST);
glPopMatrix();
glFlush();
glutSwapBuffers();
}
void init(void) {
glClearColor(0.0,0.0,0.0,1.0);
glShadeModel(GL_SMOOTH);
glDepthFunc(GL_LESS);
GLfloat shinines[] = { 50.0 };
GLfloat l_pos0[] = { 1.0,1.0,1.0,0.0 };
GLfloat l_pos1[] = { -1.0,0.0,1.0,0.0 };
GLfloat l_pos2[] = { -1.0,0.0,1.0,0.0 };
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_DIFFUSE,couleurGrisClair());
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SPECULAR,couleurBlanc());
glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SHININESS,shinines);
glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,l_pos0);
glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,l_pos1);
glLightfv(GL_LIGHT1,GL_POSITION,l_pos2);
glLightfv(GL_LIGHT1,GL_DIFFUSE,couleurBlanc());
glLightfv(GL_LIGHT2,GL_DIFFUSE,couleurBlanc());
glEnable(GL_LIGHT0);
glEnable(GL_NORMALIZE);
}
void key(unsigned char key,int x,int y) {
if ( keyManipulateur(key,x,y) )
glutPostRedisplay();
else
switch ( key ) {
case 32 : tg = (tg+1)%2;
glutPostRedisplay();
break;
case 45 : maille-- ;
if ( maille < 5 )
maille = 5 ;
glutPostRedisplay();
break;
case 43 : maille++ ;
glutPostRedisplay();
break;
case 's' : s = (s+1)%maille ;
glutPostRedisplay();
break;
case 'S' : s-- ;
if ( s < 0 )
s = 0;
glutPostRedisplay();
break;
case 't' : t = (t+1)%maille ;
glutPostRedisplay();
break;
case 'T' : t-- ;
if ( t < 0 )
t = 0;
glutPostRedisplay();
break;
case 0x0D : aff =(aff+1)%8 ;
glutPostRedisplay();
break;
case 'p' :
case 'P' : pt = (pt+1)%16 ;
glutPostRedisplay();
break; }
}
void special(int k, int x, int y) {
switch (k) {
case GLUT_KEY_LEFT : points[pt].x -= 0.1F;
glutPostRedisplay();
break;
case GLUT_KEY_RIGHT : points[pt].x += 0.1F;
glutPostRedisplay();
break;
case GLUT_KEY_UP : points[pt].y += 0.1F;
glutPostRedisplay();
break;
case GLUT_KEY_DOWN : points[pt].y -= 0.1F;
glutPostRedisplay();
break;
case GLUT_KEY_PAGE_UP : points[pt].z += 0.1F ;
glutPostRedisplay();
break;
case GLUT_KEY_PAGE_DOWN : points[pt].z += 0.1F ;
glutPostRedisplay();
break; }
}
void select1(int selection) {
switch (selection) {
case 1 : tg = 1;
glutPostRedisplay();
break;
case 2 : tg = 0;
glutPostRedisplay();
break; }
}
void select2(int selection) {
switch (selection) {
case 0 :
case 1 :
case 2 :
case 3 :
case 4 :
case 5 :
case 6 : aff = selection ;
glutPostRedisplay();
break; }
}
void select3(int selection) {
switch (selection) {
case 10 : maille = 5;
glutPostRedisplay();
break;
case 11 : maille = 10;
glutPostRedisplay();
break;
case 12 : maille = 25;
glutPostRedisplay();
break;
case 13 : maille = 50;
glutPostRedisplay();
break;
case 14 : maille = 100;
glutPostRedisplay();
break;
case 6 : maille++;
glutPostRedisplay();
break;
case 7 : maille--;
if ( maille < 3 )
maille = 3;
glutPostRedisplay();
break; }
}
void select(int selection) {
switch (selection) {
case 1 : pt = (pt+1)%4;
glutPostRedisplay();
break;
case 0 : exit(0); }
}
void creationMenu(void) {
int menu1 = glutCreateMenu(select1);
glutAddMenuEntry("Toutes",1);
glutAddMenuEntry("Une",2);
int menu2 = glutCreateMenu(select2);
glutAddMenuEntry("Bezier x Bezier",0);
glutAddMenuEntry("Bezier x Catmull Rom",1);
glutAddMenuEntry("Catmull Rom x Bezier",2);
glutAddMenuEntry("Catmull Rom x Catmull Rom",3);
glutAddMenuEntry("NRUBS x NRUBS",4);
glutAddMenuEntry("NRUBS x Catmull Rom",5);
glutAddMenuEntry("Catmull Rom x NRUBS",6);
int menu3 = glutCreateMenu(select3);
glutAddMenuEntry("5",10);
glutAddMenuEntry("10",11);
glutAddMenuEntry("25",12);
glutAddMenuEntry("50",13);
glutAddMenuEntry("100",14);
glutAddMenuEntry("Augmenter",6);
glutAddMenuEntry("Reduire",7);
glutCreateMenu(select);
glutAddSubMenu("Affichage",menu2);
glutAddSubMenu("Discretisation",menu3);
glutAddSubMenu("Normales",menu1);
glutAddMenuEntry("Changer point",1);
glutAddMenuEntry("Quitter",0);
glutAttachMenu(GLUT_RIGHT_BUTTON);
}
int main(int argc,char **argv) {
glutInit(&argc,argv);
glutInitDisplayMode(GLUT_RGBA|GLUT_DEPTH|GLUT_DOUBLE);
glutInitWindowSize(300,300);
glutInitWindowPosition(50,50);
glutCreateWindow("Surface bicubique avec normales");
init();
creationMenu();
setParametresOrthoBasique(-5.0,5.0,-5.0,5.0,-500.0,500.0);
setManipulateurDistance(1.0F);
glutReshapeFunc(reshapeOrthoBasique);
glutKeyboardFunc(key);
glutSpecialFunc(special);
glutMotionFunc(motionBasique);
glutMouseFunc(sourisBasique);
glutDisplayFunc(display);
glutMainLoop();
return(0);
}
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