/* Auteur: Nicolas JANEY                 */
/* nicolas.janey@univ-fcomte.fr          */
/* Avril 2001                            */
/* Calcul d'une surface parametrique     */
/* bicubique                             */

#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"

struct coord_3D {
  GLfloat x,y,z ; } ;
typedef float matrice[4][4] ;
typedef float vecteur[4] ;

static GLfloat pts[16][3] = { 
  {-3.0,-3.0,-1.0},{-1.0,-3.0, 1.0},{1.0,-3.0,2.0},{3.0,-3.0,-1.0},
  {-3.0,-1.0, 3.0},{-1.0,-1.0, 2.0},{1.0,-1.0,-1.0},{3.0,-1.0, 1.0},
  {-3.0, 1.0,-1.0},{-1.0, 1.0,-1.0},{1.0, 1.0, 1.0},{3.0, 1.0,-1.0},
  {-3.0, 3.0,-2.0},{-1.0, 3.0, 1.0},{1.0, 3.0, 3.0},{3.0, 3.0, 1.0}} ;
static coord_3D *points =(coord_3D *) pts ;
static int aff = 0 ;
static int pt = 0 ;
static int maille = 30 ;
static int texture = 1 ;
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 } ;

#define LI 64 
#define LH 64 
GLubyte image[LI][LH][3]; 
  
void makeImage(void) { 
  int i,j,c; 
  for( i = 0 ; i < LI ; i++ ) { 
    for( j = 0 ; j < LH ; j++ ) { 
      c =(((i&0x8)==0)^((j&0x8)==0))*255; 
      image[i][j][0] =(GLubyte) 255; 
      image[i][j][1] =(GLubyte) c; 
      image[i][j][2] =(GLubyte) c; } } 
} 
  
void pixel(float x,float y,float z) {
  glVertex3f(x,y,z); 
}

void vectoriel(struct coord_3D *v1,struct coord_3D *v2,struct 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(struct 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 pixel(struct coord_3D *p,struct coord_3D *n,struct coord_3D *t) {
  glTexCoord2f(t->x,t->y);
  glNormal3f(n->x,n->y,n->z); 
  glVertex3f(p->x,p->y,p->z); 
}

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;
  struct coord_3D **pts =(struct coord_3D **) malloc(n*sizeof(struct coord_3D *));
  struct coord_3D **nms =(struct coord_3D **) malloc(n*sizeof(struct coord_3D *));
  struct coord_3D **tex =(struct coord_3D **) malloc(n*sizeof(struct coord_3D *));
  for ( i = 0 ; i < n ; i++ ) {
    tex[i] =(struct coord_3D *) malloc(n*sizeof(struct coord_3D));
    pts[i] =(struct coord_3D *) malloc(n*sizeof(struct coord_3D));
    nms[i] =(struct coord_3D *) malloc(n*sizeof(struct 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) ;
      vectoriel(&dt,&ds,&nms[i][j]);
      normalize(&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++ ) {
      pixel(&pts[i][j],&nms[i][j],&tex[i][j]);
      pixel(&pts[i+1][j],&nms[i+1][j],&tex[i+1][j]);
      pixel(&pts[i+1][j+1],&nms[i+1][j+1],&tex[i+1][j+1]);
      pixel(&pts[i][j+1],&nms[i][j+1],&tex[i][j+1]); }
  glEnd(); 
  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); 
  if ( texture )
    glEnable(GL_TEXTURE_2D); 
  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_TEXTURE_2D); 
  glDisable(GL_LIGHTING);
  glDisable(GL_DEPTH_TEST);
  glPopMatrix();
  glFlush();
  glutSwapBuffers();
} 

void myinit(void) { 
  makeImage(); 
  glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D,0,3,LI,LH,0,GL_RGB,GL_UNSIGNED_BYTE,&image[0][0][0]); 
  glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_S,GL_CLAMP); 
  glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_WRAP_T,GL_CLAMP); 
  glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MAG_FILTER,GL_NEAREST); 
  glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D,GL_TEXTURE_MIN_FILTER,GL_NEAREST); 
  glClearColor(0.0,0.0,0.0,1.0); 
  glShadeModel(GL_SMOOTH); 
  glDepthFunc(GL_LESS);
  GLfloat shinines[] = { 50.0 };
  GLfloat l_pos[] = { 1.0,1.0,1.0,0.0 };
  glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SPECULAR,couleurBlanc());
  glMaterialfv(GL_FRONT,GL_SHININESS,shinines);
  glLightfv(GL_LIGHT0,GL_POSITION,l_pos);
  glEnable(GL_LIGHT0);
  glEnable(GL_AUTO_NORMAL);
  glEnable(GL_NORMALIZE);
} 
  
void key(unsigned char key,int x,int y) {
  if ( keyManipulateur(key,x,y) )
    glutPostRedisplay();
    else
    switch ( key ) {
      case 't'    :
      case 'T'    : texture = (texture+1)%2;
                    glutPostRedisplay();
                    break;
      case 45     : maille-- ;
                    if ( maille < 5 )
                      maille = 5 ;
                    glutPostRedisplay();
                    break;
      case 43     : maille++ ;
                    glutPostRedisplay();
                    break;
      case 0x0D   : aff =(aff+1)%8 ;
                    glutPostRedisplay();
                    break;
      case 32     : 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  : texture = 1;
              glutPostRedisplay();
              break;
    case 2  : texture = 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("Oui",1);
  glutAddMenuEntry("Non",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("Texture",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"); 
  myinit(); 
  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);
}