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