Line data Source code
1 : /**
2 : * @file billboarded grass generation atop cube geometry
3 : *
4 : * grass can be rendered on the top side of geometry, in an "X" shape atop cubes
5 : * grass is billboarded, and faces the camera, and can be modified as to its draw
6 : * distance
7 : */
8 : #include "../libprimis-headers/cube.h"
9 : #include "../../shared/geomexts.h"
10 : #include "../../shared/glemu.h"
11 : #include "../../shared/glexts.h"
12 :
13 : #include "grass.h"
14 : #include "octarender.h"
15 : #include "rendergl.h"
16 : #include "renderva.h"
17 : #include "shader.h"
18 : #include "shaderparam.h"
19 : #include "texture.h"
20 :
21 : #include "interface/control.h"
22 :
23 : #include "world/octaworld.h"
24 :
25 : namespace //internal functionality not seen by other files
26 : {
27 : VARP(grass, 0, 1, 1); //toggles rendering of grass
28 : VARP(grassdist, 0, 256, 10000); //maximum distance to render grass
29 : FVARP(grasstaper, 0, 0.2, 1);
30 : FVARP(grassstep, 0.5, 2, 8);
31 : VARP(grassheight, 1, 4, 64); //height of grass in cube units
32 :
33 : constexpr int numgrasswedges = 8;
34 :
35 : struct grasswedge final
36 : {
37 : vec dir, across, edge1, edge2;
38 : plane bound1, bound2;
39 :
40 8 : grasswedge(int i) :
41 8 : dir(2*M_PI*(i+0.5f)/static_cast<float>(numgrasswedges), 0),
42 8 : across(2*M_PI*((i+0.5f)/static_cast<float>(numgrasswedges) + 0.25f), 0),
43 8 : edge1(vec(2*M_PI*i/static_cast<float>(numgrasswedges), 0).div(std::cos(M_PI/numgrasswedges))),
44 8 : edge2(vec(2*M_PI*(i+1)/static_cast<float>(numgrasswedges), 0).div(std::cos(M_PI/numgrasswedges))),
45 8 : bound1(vec(2*M_PI*(i/static_cast<float>(numgrasswedges) - 0.25f), 0), 0),
46 8 : bound2(vec(2*M_PI*((i+1)/static_cast<float>(numgrasswedges) + 0.25f), 0), 0)
47 : {
48 8 : across.div(-across.dot(bound1));
49 8 : }
50 : } grasswedges[numgrasswedges] = { 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 };
51 :
52 : struct grassvert final
53 : {
54 : vec pos;
55 : vec4<uchar> color;
56 : vec2 tc;
57 : };
58 :
59 : std::vector<grassvert> grassverts;
60 : GLuint grassvbo = 0;
61 : int grassvbosize = 0;
62 :
63 : VAR(maxgrass, 10, 10000, 10000); //number of grass squares allowed to be rendered at a time
64 :
65 : struct grassgroup final
66 : {
67 : const grasstri *tri;
68 : int tex,
69 : offset,
70 : numquads;
71 : };
72 :
73 : std::vector<grassgroup> grassgroups;
74 :
75 : constexpr int numgrassoffsets = 32;
76 :
77 : std::array<float, numgrassoffsets> grassoffsets = { -1 };
78 : std::array<float, numgrassoffsets> grassanimoffsets;
79 : int lastgrassanim = -1;
80 :
81 : VARR(grassanimmillis, 0, 3000, 60000); //sets the characteristic rate of grass animation change
82 : FVARR(grassanimscale, 0, 0.03f, 1); //sets the intensity of the animation (size of waviness)
83 :
84 : //updates the grass animation offset values based on the current time
85 0 : void animategrass()
86 : {
87 0 : for(int i = 0; i < numgrassoffsets; ++i)
88 : {
89 0 : grassanimoffsets[i] = grassanimscale*std::sin(2*M_PI*(grassoffsets[i] + lastmillis/static_cast<float>(grassanimmillis)));
90 : }
91 0 : lastgrassanim = lastmillis;
92 0 : }
93 :
94 : VARR(grassscale, 1, 2, 64); //scale factor for grass texture
95 0 : CVAR0R(grasscolor, 0xFFFFFF);//tint color for grass
96 : FVARR(grasstest, 0, 0.6f, 1);
97 :
98 : /**
99 : * @brief Generate the grass geometry placed above cubes
100 : *
101 : * Grass always faces the camera (billboarded) and therefore grass geom is
102 : * calculated realtime to face the camera
103 : *
104 : * @brief group the grass group to use, or if nullptr a new one will be used
105 : * @brief w grass wedge geometry information
106 : * @brief tex the grass texture to apply
107 : */
108 0 : void gengrassquads(grassgroup *&group, const grasswedge &w, const grasstri &g, const Texture *tex)
109 : {
110 0 : float t = camera1->o.dot(w.dir);
111 0 : int tstep = static_cast<int>(std::ceil(t/grassstep));
112 0 : float tstart = tstep*grassstep,
113 0 : t0 = w.dir.dot(g.v[0]),
114 0 : t1 = w.dir.dot(g.v[1]),
115 0 : t2 = w.dir.dot(g.v[2]),
116 0 : t3 = w.dir.dot(g.v[3]),
117 0 : tmin = std::min(std::min(t0, t1), std::min(t2, t3)),
118 0 : tmax = std::max(std::max(t0, t1), std::max(t2, t3));
119 0 : if(tmax < tstart || tmin > t + grassdist)
120 : {
121 0 : return;
122 : }
123 0 : int minstep = std::max(static_cast<int>(std::ceil(tmin/grassstep)) - tstep, 1),
124 0 : maxstep = static_cast<int>(std::floor(std::min(tmax, t + grassdist)/grassstep)) - tstep,
125 0 : numsteps = maxstep - minstep + 1;
126 :
127 0 : float texscale = (grassscale*tex->ys)/static_cast<float>(grassheight*tex->xs),
128 0 : animscale = grassheight*texscale;
129 0 : vec tc;
130 0 : tc.cross(g.surface, w.dir).mul(texscale);
131 :
132 0 : int offset = tstep + maxstep;
133 0 : if(offset < 0)
134 : {
135 0 : offset = numgrassoffsets - (-offset)%numgrassoffsets;
136 : }
137 0 : offset += numsteps + numgrassoffsets - numsteps%numgrassoffsets;
138 :
139 0 : float leftdist = t0;
140 0 : const vec *leftv = &g.v[0];
141 0 : if(t1 > leftdist)
142 : {
143 0 : leftv = &g.v[1];
144 0 : leftdist = t1;
145 : }
146 0 : if(t2 > leftdist)
147 : {
148 0 : leftv = &g.v[2];
149 0 : leftdist = t2;
150 : }
151 0 : if(t3 > leftdist)
152 : {
153 0 : leftv = &g.v[3];
154 0 : leftdist = t3;
155 : }
156 0 : float rightdist = leftdist;
157 0 : const vec *rightv = leftv;
158 :
159 0 : vec across(w.across.x, w.across.y, g.surface.zdelta(w.across)),
160 0 : leftdir(0, 0, 0),
161 0 : rightdir(0, 0, 0),
162 0 : leftp = *leftv,
163 0 : rightp = *rightv;
164 0 : float taperdist = grassdist*grasstaper,
165 0 : taperscale = 1.0f / (grassdist - taperdist),
166 0 : dist = maxstep*grassstep + tstart,
167 0 : leftb = 0,
168 0 : rightb = 0,
169 0 : leftdb = 0,
170 0 : rightdb = 0;
171 0 : for(int i = maxstep; i >= minstep; i--, offset--, leftp.add(leftdir), rightp.add(rightdir), leftb += leftdb, rightb += rightdb, dist -= grassstep)
172 : {
173 0 : if(dist <= leftdist)
174 : {
175 0 : const vec *prev = leftv;
176 0 : float prevdist = leftdist;
177 0 : if(--leftv < &g.v[0])
178 : {
179 0 : leftv += g.numv;
180 : }
181 0 : leftdist = leftv->dot(w.dir);
182 0 : if(dist <= leftdist)
183 : {
184 0 : prev = leftv;
185 0 : prevdist = leftdist;
186 0 : if(--leftv < &g.v[0])
187 : {
188 0 : leftv += g.numv;
189 : }
190 0 : leftdist = leftv->dot(w.dir);
191 : }
192 0 : leftdir = vec(*leftv).sub(*prev);
193 0 : leftdir.mul(grassstep/-w.dir.dot(leftdir));
194 0 : leftp = vec(leftdir).mul((prevdist - dist)/grassstep).add(*prev);
195 0 : leftb = w.bound1.dist(leftp);
196 0 : leftdb = w.bound1.dot(leftdir);
197 : }
198 0 : if(dist <= rightdist)
199 : {
200 0 : const vec *prev = rightv;
201 0 : float prevdist = rightdist;
202 0 : if(++rightv >= &g.v[g.numv])
203 : {
204 0 : rightv = &g.v[0];
205 : }
206 0 : rightdist = rightv->dot(w.dir);
207 0 : if(dist <= rightdist)
208 : {
209 0 : prev = rightv;
210 0 : prevdist = rightdist;
211 0 : if(++rightv >= &g.v[g.numv])
212 : {
213 0 : rightv = &g.v[0];
214 : }
215 0 : rightdist = rightv->dot(w.dir);
216 : }
217 0 : rightdir = vec(*rightv).sub(*prev);
218 0 : rightdir.mul(grassstep/-w.dir.dot(rightdir));
219 0 : rightp = vec(rightdir).mul((prevdist - dist)/grassstep).add(*prev);
220 0 : rightb = w.bound2.dist(rightp);
221 0 : rightdb = w.bound2.dot(rightdir);
222 : }
223 0 : vec p1 = leftp,
224 0 : p2 = rightp;
225 0 : if(leftb > 0)
226 : {
227 0 : if(w.bound1.dist(p2) >= 0)
228 : {
229 0 : continue;
230 : }
231 0 : p1.add(vec(across).mul(leftb));
232 : }
233 0 : if(rightb > 0)
234 : {
235 0 : if(w.bound2.dist(p1) >= 0)
236 : {
237 0 : continue;
238 : }
239 0 : p2.sub(vec(across).mul(rightb));
240 : }
241 :
242 0 : if(static_cast<int>(grassverts.size()) >= 4*maxgrass)
243 : {
244 0 : break;
245 : }
246 :
247 0 : if(!group)
248 : {
249 : grassgroup group;
250 0 : group.tri = &g;
251 0 : group.tex = tex->id;
252 0 : group.offset = grassverts.size()/4;
253 0 : group.numquads = 0;
254 0 : grassgroups.push_back(group);
255 0 : if(lastgrassanim!=lastmillis)
256 : {
257 0 : animategrass();
258 : }
259 : }
260 :
261 0 : group->numquads++;
262 :
263 0 : float tcoffset = grassoffsets[offset%numgrassoffsets],
264 0 : animoffset = animscale*grassanimoffsets[offset%numgrassoffsets],
265 0 : tc1 = tc.dot(p1) + tcoffset,
266 0 : tc2 = tc.dot(p2) + tcoffset,
267 0 : fade = dist - t > taperdist ? (grassdist - (dist - t))*taperscale : 1,
268 0 : height = grassheight * fade;
269 0 : vec4<uchar> color(grasscolor, 255);
270 : //=====================================================================GRASSVERT
271 : #define GRASSVERT(n, tcv, modify) { \
272 : grassvert gv; \
273 : gv.pos = p##n; \
274 : gv.color = color; \
275 : gv.tc = vec2(tc##n, tcv); \
276 : modify; \
277 : grassverts.push_back(std::move(gv)); \
278 : }
279 :
280 0 : GRASSVERT(2, 0, { gv.pos.z += height; gv.tc.x += animoffset; });
281 0 : GRASSVERT(1, 0, { gv.pos.z += height; gv.tc.x += animoffset; });
282 0 : GRASSVERT(1, 1, );
283 0 : GRASSVERT(2, 1, );
284 :
285 : #undef GRASSVERT
286 : //==============================================================================
287 : }
288 : }
289 :
290 : // generates grass geometry for a given vertex array
291 0 : void gengrassquads(const vtxarray &va)
292 : {
293 0 : for(const grasstri &g : va.grasstris)
294 : {
295 0 : if(view.isfoggedsphere(g.radius, g.center))
296 : {
297 0 : continue;
298 : }
299 0 : float dist = g.center.dist(camera1->o);
300 0 : if(dist - g.radius > grassdist)
301 : {
302 0 : continue;
303 : }
304 0 : Slot &s = *lookupvslot(g.texture, false).slot;
305 0 : if(!s.grasstex)
306 : {
307 0 : if(!s.grass)
308 : {
309 0 : continue;
310 : }
311 0 : s.grasstex = textureload(s.grass, 2);
312 : }
313 0 : grassgroup *group = nullptr;
314 0 : for(const grasswedge &w : grasswedges)
315 : {
316 0 : if(w.bound1.dist(g.center) > g.radius || w.bound2.dist(g.center) > g.radius)
317 : {
318 0 : continue;
319 : }
320 0 : gengrassquads(group, w, g, s.grasstex);
321 : }
322 : }
323 0 : }
324 :
325 : bool hasgrassshader = false;
326 :
327 0 : void cleargrassshaders()
328 : {
329 0 : hasgrassshader = false;
330 0 : }
331 :
332 0 : Shader *loadgrassshader()
333 : {
334 0 : std::string name = "grass";
335 0 : return generateshader(name, "grassshader ");
336 :
337 0 : }
338 : }
339 :
340 : /* externally relevant functions */
341 : ///////////////////////////////////
342 :
343 0 : void generategrass()
344 : {
345 0 : if(!grass || !grassdist)
346 : {
347 0 : return;
348 : }
349 0 : grassgroups.clear();
350 0 : grassverts.clear();
351 :
352 0 : if(grassoffsets[0] < 0)
353 : {
354 0 : for(int i = 0; i < numgrassoffsets; ++i)
355 : {
356 0 : grassoffsets[i] = randomint(0x1000000)/static_cast<float>(0x1000000);
357 : }
358 : }
359 :
360 0 : for(grasswedge &w : grasswedges)
361 : {
362 0 : w.bound1.offset = -camera1->o.dot(w.bound1);
363 0 : w.bound2.offset = -camera1->o.dot(w.bound2);
364 : }
365 :
366 0 : for(const vtxarray *va = visibleva; va; va = va->next)
367 : {
368 0 : if(va->grasstris.empty() || va->occluded >= Occlude_Geom)
369 : {
370 0 : continue;
371 : }
372 0 : if(va->distance > grassdist)
373 : {
374 0 : continue;
375 : }
376 0 : gengrassquads(*va);
377 : }
378 :
379 0 : if(grassgroups.empty())
380 : {
381 0 : return;
382 : }
383 0 : if(!grassvbo)
384 : {
385 0 : glGenBuffers(1, &grassvbo);
386 : }
387 0 : gle::bindvbo(grassvbo);
388 0 : int size = grassverts.size()*sizeof(grassvert);
389 0 : grassvbosize = std::max(grassvbosize, size);
390 0 : glBufferData(GL_ARRAY_BUFFER, grassvbosize, size == grassvbosize ? grassverts.data() : nullptr, GL_STREAM_DRAW);
391 0 : if(size != grassvbosize)
392 : {
393 0 : glBufferSubData(GL_ARRAY_BUFFER, 0, size, grassverts.data());
394 : }
395 0 : gle::clearvbo();
396 : }
397 :
398 0 : void loadgrassshaders()
399 : {
400 0 : hasgrassshader = (loadgrassshader() != nullptr);
401 0 : }
402 :
403 0 : void rendergrass()
404 : {
405 0 : if(!grass || !grassdist || grassgroups.empty() || !hasgrassshader)
406 : {
407 0 : return;
408 : }
409 0 : glDisable(GL_CULL_FACE);
410 :
411 0 : gle::bindvbo(grassvbo);
412 :
413 0 : const grassvert *ptr = nullptr;
414 0 : gle::vertexpointer(sizeof(grassvert), ptr->pos.data());
415 0 : gle::colorpointer(sizeof(grassvert), ptr->color.data());
416 0 : gle::texcoord0pointer(sizeof(grassvert), ptr->tc.data());
417 0 : gle::enablevertex();
418 0 : gle::enablecolor();
419 0 : gle::enabletexcoord0();
420 0 : gle::enablequads();
421 :
422 0 : GLOBALPARAMF(grasstest, grasstest); //toggles use of grass (depth) test shader
423 :
424 0 : int texid = -1;
425 0 : for(const grassgroup &g : grassgroups)
426 : {
427 0 : if(texid != g.tex)
428 : {
429 0 : glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, g.tex);
430 0 : texid = g.tex;
431 : }
432 :
433 0 : gle::drawquads(g.offset, g.numquads);
434 0 : xtravertsva += 4*g.numquads;
435 : }
436 :
437 0 : gle::disablequads();
438 0 : gle::disablevertex();
439 0 : gle::disablecolor();
440 0 : gle::disabletexcoord0();
441 :
442 0 : gle::clearvbo();
443 :
444 0 : glEnable(GL_CULL_FACE);
445 : }
446 :
447 0 : void cleanupgrass()
448 : {
449 0 : if(grassvbo)
450 : {
451 0 : glDeleteBuffers(1, &grassvbo);
452 0 : grassvbo = 0;
453 : }
454 0 : grassvbosize = 0;
455 :
456 0 : cleargrassshaders();
457 0 : }
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