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