Code

7b741a940cb80d9230ce3e6789ad54361895754b
[inkscape.git] / src / sp-spiral.cpp
1 #define __SP_SPIRAL_C__
3 /** \file
4  * <sodipodi:spiral> implementation
5  */
6 /*
7  * Authors:
8  *   Mitsuru Oka <oka326@parkcity.ne.jp>
9  *   Lauris Kaplinski <lauris@kaplinski.com>
10  *
11  * Copyright (C) 1999-2002 Lauris Kaplinski
12  * Copyright (C) 2000-2001 Ximian, Inc.
13  *
14  * Released under GNU GPL, read the file 'COPYING' for more information
15  */
17 #include "config.h"
20 #include "svg/svg.h"
21 #include "attributes.h"
22 #include "display/bezier-utils.h"
23 #include "display/curve.h"
24 #include <glibmm/i18n.h>
25 #include "xml/repr.h"
26 #include "document.h"
28 #include "sp-spiral.h"
30 static void sp_spiral_class_init (SPSpiralClass *klass);
31 static void sp_spiral_init (SPSpiral *spiral);
33 static void sp_spiral_build (SPObject * object, SPDocument * document, Inkscape::XML::Node * repr);
34 static Inkscape::XML::Node *sp_spiral_write (SPObject *object, Inkscape::XML::Document *doc, Inkscape::XML::Node *repr, guint flags);
35 static void sp_spiral_set (SPObject *object, unsigned int key, const gchar *value);
36 static void sp_spiral_update (SPObject *object, SPCtx *ctx, guint flags);
38 static gchar * sp_spiral_description (SPItem * item);
39 static void sp_spiral_snappoints(SPItem const *item, SnapPointsIter p);
41 static void sp_spiral_set_shape (SPShape *shape);
42 static void sp_spiral_update_patheffect (SPLPEItem *lpeitem, bool write);
44 static Geom::Point sp_spiral_get_tangent (SPSpiral const *spiral, gdouble t);
46 static SPShapeClass *parent_class;
48 /**
49  * Register SPSpiral class and return its type number.
50  */
51 GType
52 sp_spiral_get_type (void)
53 {
54         static GType spiral_type = 0;
56         if (!spiral_type) {
57                 GTypeInfo spiral_info = {
58                         sizeof (SPSpiralClass),
59                         NULL,   /* base_init */
60                         NULL,   /* base_finalize */
61                         (GClassInitFunc) sp_spiral_class_init,
62                         NULL,   /* class_finalize */
63                         NULL,   /* class_data */
64                         sizeof (SPSpiral),
65                         16,     /* n_preallocs */
66                         (GInstanceInitFunc) sp_spiral_init,
67                         NULL,   /* value_table */
68                 };
69                 spiral_type = g_type_register_static (SP_TYPE_SHAPE, "SPSpiral", &spiral_info, (GTypeFlags)0);
70         }
71         return spiral_type;
72 }
74 /**
75  * SPSpiral vtable initialization.
76  */
77 static void
78 sp_spiral_class_init (SPSpiralClass *klass)
79 {
80         GObjectClass * gobject_class;
81         SPObjectClass * sp_object_class;
82         SPItemClass * item_class;
83         SPLPEItemClass * lpe_item_class;
84         SPShapeClass *shape_class;
86         gobject_class = (GObjectClass *) klass;
87         sp_object_class = (SPObjectClass *) klass;
88         item_class = (SPItemClass *) klass;
89         lpe_item_class = (SPLPEItemClass *) klass;
90         shape_class = (SPShapeClass *) klass;
92         parent_class = (SPShapeClass *)g_type_class_ref (SP_TYPE_SHAPE);
94         sp_object_class->build = sp_spiral_build;
95         sp_object_class->write = sp_spiral_write;
96         sp_object_class->set = sp_spiral_set;
97         sp_object_class->update = sp_spiral_update;
99         item_class->description = sp_spiral_description;
100         item_class->snappoints = sp_spiral_snappoints;
102     lpe_item_class->update_patheffect = sp_spiral_update_patheffect;
104     shape_class->set_shape = sp_spiral_set_shape;
107 /**
108  * Callback for SPSpiral object initialization.
109  */
110 static void
111 sp_spiral_init (SPSpiral * spiral)
113         spiral->cx         = 0.0;
114         spiral->cy         = 0.0;
115         spiral->exp        = 1.0;
116         spiral->revo       = 3.0;
117         spiral->rad        = 1.0;
118         spiral->arg        = 0.0;
119         spiral->t0         = 0.0;
122 /**
123  * Virtual build: set spiral properties from corresponding repr.
124  */
125 static void
126 sp_spiral_build (SPObject * object, SPDocument * document, Inkscape::XML::Node * repr)
128         if (((SPObjectClass *) parent_class)->build)
129                 ((SPObjectClass *) parent_class)->build (object, document, repr);
131         sp_object_read_attr (object, "sodipodi:cx");
132         sp_object_read_attr (object, "sodipodi:cy");
133         sp_object_read_attr (object, "sodipodi:expansion");
134         sp_object_read_attr (object, "sodipodi:revolution");
135         sp_object_read_attr (object, "sodipodi:radius");
136         sp_object_read_attr (object, "sodipodi:argument");
137         sp_object_read_attr (object, "sodipodi:t0");
140 /**
141  * Virtual write: write spiral attributes to corresponding repr.
142  */
143 static Inkscape::XML::Node *
144 sp_spiral_write (SPObject *object, Inkscape::XML::Document *xml_doc, Inkscape::XML::Node *repr, guint flags)
146         SPSpiral *spiral = SP_SPIRAL (object);
148         if ((flags & SP_OBJECT_WRITE_BUILD) && !repr) {
149                 repr = xml_doc->createElement("svg:path");
150         }
152         if (flags & SP_OBJECT_WRITE_EXT) {
153                 /* Fixme: we may replace these attributes by
154                  * sodipodi:spiral="cx cy exp revo rad arg t0"
155                  */
156                 repr->setAttribute("sodipodi:type", "spiral");
157                 sp_repr_set_svg_double(repr, "sodipodi:cx", spiral->cx);
158                 sp_repr_set_svg_double(repr, "sodipodi:cy", spiral->cy);
159                 sp_repr_set_svg_double(repr, "sodipodi:expansion", spiral->exp);
160                 sp_repr_set_svg_double(repr, "sodipodi:revolution", spiral->revo);
161                 sp_repr_set_svg_double(repr, "sodipodi:radius", spiral->rad);
162                 sp_repr_set_svg_double(repr, "sodipodi:argument", spiral->arg);
163                 sp_repr_set_svg_double(repr, "sodipodi:t0", spiral->t0);
164         }
166      // make sure the curve is rebuilt with all up-to-date parameters
167      sp_spiral_set_shape ((SPShape *) spiral);
169     //Duplicate the path
170     SPCurve *curve = ((SPShape *) spiral)->curve;
171     //Nulls might be possible if this called iteratively
172     if ( !curve ) {
173             //g_warning("sp_spiral_write(): No path to copy\n");
174             return NULL;
175     }
176     char *d = sp_svg_write_path ( curve->get_pathvector() );
177     repr->setAttribute("d", d);
178     g_free (d);
180     if (((SPObjectClass *) (parent_class))->write)
181         ((SPObjectClass *) (parent_class))->write (object, xml_doc, repr, flags | SP_SHAPE_WRITE_PATH);
183     return repr;
186 /**
187  * Virtual set: change spiral object attribute.
188  */
189 static void
190 sp_spiral_set (SPObject *object, unsigned int key, const gchar *value)
192         SPSpiral *spiral;
193         SPShape  *shape;
195         spiral = SP_SPIRAL (object);
196         shape  = SP_SHAPE (object);
198         /// \todo fixme: we should really collect updates
199         switch (key) {
200         case SP_ATTR_SODIPODI_CX:
201                 if (!sp_svg_length_read_computed_absolute (value, &spiral->cx)) {
202                         spiral->cx = 0.0;
203                 }
204                 object->requestDisplayUpdate(SP_OBJECT_MODIFIED_FLAG);
205                 break;
206         case SP_ATTR_SODIPODI_CY:
207                 if (!sp_svg_length_read_computed_absolute (value, &spiral->cy)) {
208                         spiral->cy = 0.0;
209                 }
210                 object->requestDisplayUpdate(SP_OBJECT_MODIFIED_FLAG);
211                 break;
212         case SP_ATTR_SODIPODI_EXPANSION:
213                 if (value) {
214                         /** \todo
215                          * FIXME: check that value looks like a (finite)
216                          * number. Create a routine that uses strtod, and
217                          * accepts a default value (if strtod finds an error).
218                          * N.B. atof/sscanf/strtod consider "nan" and "inf"
219                          * to be valid numbers.
220                          */
221                         spiral->exp = g_ascii_strtod (value, NULL);
222                         spiral->exp = CLAMP (spiral->exp, 0.0, 1000.0);
223                 } else {
224                         spiral->exp = 1.0;
225                 }
226                 object->requestDisplayUpdate(SP_OBJECT_MODIFIED_FLAG);
227                 break;
228         case SP_ATTR_SODIPODI_REVOLUTION:
229                 if (value) {
230                         spiral->revo = g_ascii_strtod (value, NULL);
231                         spiral->revo = CLAMP (spiral->revo, 0.05, 1024.0);
232                 } else {
233                         spiral->revo = 3.0;
234                 }
235                 object->requestDisplayUpdate(SP_OBJECT_MODIFIED_FLAG);
236                 break;
237         case SP_ATTR_SODIPODI_RADIUS:
238                 if (!sp_svg_length_read_computed_absolute (value, &spiral->rad)) {
239                         spiral->rad = MAX (spiral->rad, 0.001);
240                 }
241                 object->requestDisplayUpdate(SP_OBJECT_MODIFIED_FLAG);
242                 break;
243         case SP_ATTR_SODIPODI_ARGUMENT:
244                 if (value) {
245                         spiral->arg = g_ascii_strtod (value, NULL);
246                         /** \todo
247                          * FIXME: We still need some bounds on arg, for
248                          * numerical reasons. E.g., we don't want inf or NaN,
249                          * nor near-infinite numbers. I'm inclined to take
250                          * modulo 2*pi.  If so, then change the knot editors,
251                          * which use atan2 - revo*2*pi, which typically
252                          * results in very negative arg.
253                          */
254                 } else {
255                         spiral->arg = 0.0;
256                 }
257                 object->requestDisplayUpdate(SP_OBJECT_MODIFIED_FLAG);
258                 break;
259         case SP_ATTR_SODIPODI_T0:
260                 if (value) {
261                         spiral->t0 = g_ascii_strtod (value, NULL);
262                         spiral->t0 = CLAMP (spiral->t0, 0.0, 0.999);
263                         /** \todo
264                          * Have shared constants for the allowable bounds for
265                          * attributes. There was a bug here where we used -1.0
266                          * as the minimum (which leads to NaN via, e.g.,
267                          * pow(-1.0, 0.5); see sp_spiral_get_xy for
268                          * requirements.
269                          */
270                 } else {
271                         spiral->t0 = 0.0;
272                 }
273                 object->requestDisplayUpdate(SP_OBJECT_MODIFIED_FLAG);
274                 break;
275         default:
276                 if (((SPObjectClass *) parent_class)->set)
277                         ((SPObjectClass *) parent_class)->set (object, key, value);
278                 break;
279         }
282 /**
283  * Virtual update callback.
284  */
285 static void
286 sp_spiral_update (SPObject *object, SPCtx *ctx, guint flags)
288         if (flags & (SP_OBJECT_MODIFIED_FLAG | SP_OBJECT_STYLE_MODIFIED_FLAG | SP_OBJECT_VIEWPORT_MODIFIED_FLAG)) {
289                 sp_shape_set_shape ((SPShape *) object);
290         }
292         if (((SPObjectClass *) parent_class)->update)
293                 ((SPObjectClass *) parent_class)->update (object, ctx, flags);
296 static void
297 sp_spiral_update_patheffect(SPLPEItem *lpeitem, bool write)
299     SPShape *shape = (SPShape *) lpeitem;
300     sp_spiral_set_shape(shape);
302     if (write) {
303         Inkscape::XML::Node *repr = SP_OBJECT_REPR(shape);
304         if ( shape->curve != NULL ) {
305             gchar *str = sp_svg_write_path(shape->curve->get_pathvector());
306             repr->setAttribute("d", str);
307             g_free(str);
308         } else {
309             repr->setAttribute("d", NULL);
310         }
311     }
313     ((SPObject *)shape)->requestDisplayUpdate(SP_OBJECT_MODIFIED_FLAG);
316 /**
317  * Return textual description of spiral.
318  */
319 static gchar *
320 sp_spiral_description (SPItem * item)
322         // TRANSLATORS: since turn count isn't an integer, please adjust the
323         // string as needed to deal with an localized plural forms.
324         return g_strdup_printf (_("<b>Spiral</b> with %3f turns"), SP_SPIRAL(item)->revo);
328 /**
329  * Fit beziers together to spiral and draw it.
330  *
331  * \pre dstep \> 0.
332  * \pre is_unit_vector(*hat1).
333  * \post is_unit_vector(*hat2).
334  **/
335 static void
336 sp_spiral_fit_and_draw (SPSpiral const *spiral,
337                         SPCurve  *c,
338                         double dstep,
339                         Geom::Point darray[],
340                         Geom::Point const &hat1,
341                         Geom::Point &hat2,
342                         double *t)
344 #define BEZIER_SIZE   4
345 #define FITTING_MAX_BEZIERS 4
346 #define BEZIER_LENGTH (BEZIER_SIZE * FITTING_MAX_BEZIERS)
347         g_assert (dstep > 0);
348         g_assert (is_unit_vector (hat1));
350         Geom::Point bezier[BEZIER_LENGTH];
351         double d;
352         int depth, i;
354         for (d = *t, i = 0; i <= SAMPLE_SIZE; d += dstep, i++) {
355                 darray[i] = sp_spiral_get_xy(spiral, d);
357                 /* Avoid useless adjacent dups.  (Otherwise we can have all of darray filled with
358                    the same value, which upsets chord_length_parameterize.) */
359                 if ((i != 0)
360                     && (darray[i] == darray[i - 1])
361                     && (d < 1.0)) {
362                         i--;
363                         d += dstep;
364                         /** We mustn't increase dstep for subsequent values of
365                          * i: for large spiral.exp values, rate of growth
366                          * increases very rapidly.
367                          */
368                         /** \todo
369                          * Get the function itself to decide what value of d
370                          * to use next: ensure that we move at least 0.25 *
371                          * stroke width, for example.  The derivative (as used
372                          * for get_tangent before normalization) would be
373                          * useful for estimating the appropriate d value.  Or
374                          * perhaps just start with a small dstep and scale by
375                          * some small number until we move >= 0.25 *
376                          * stroke_width.  Must revert to the original dstep
377                          * value for next iteration to avoid the problem
378                          * mentioned above.
379                          */
380                 }
381         }
383         double const next_t = d - 2 * dstep;
384         /* == t + (SAMPLE_SIZE - 1) * dstep, in absence of dups. */
386         hat2 = -sp_spiral_get_tangent (spiral, next_t);
388         /** \todo
389          * We should use better algorithm to specify maximum error.
390          */
391         depth = sp_bezier_fit_cubic_full (bezier, NULL, darray, SAMPLE_SIZE,
392                                           hat1, hat2,
393                                           SPIRAL_TOLERANCE*SPIRAL_TOLERANCE,
394                                           FITTING_MAX_BEZIERS);
395         g_assert(depth * BEZIER_SIZE <= gint(G_N_ELEMENTS(bezier)));
396 #ifdef SPIRAL_DEBUG
397         if (*t == spiral->t0 || *t == 1.0)
398                 g_print ("[%s] depth=%d, dstep=%g, t0=%g, t=%g, arg=%g\n",
399                          debug_state, depth, dstep, spiral->t0, *t, spiral->arg);
400 #endif
401         if (depth != -1) {
402                 for (i = 0; i < 4*depth; i += 4) {
403                         c->curveto(bezier[i + 1],
404                                           bezier[i + 2],
405                                           bezier[i + 3]);
406                 }
407         } else {
408 #ifdef SPIRAL_VERBOSE
409                 g_print ("cant_fit_cubic: t=%g\n", *t);
410 #endif
411                 for (i = 1; i < SAMPLE_SIZE; i++)
412                         c->lineto(darray[i]);
413         }
414         *t = next_t;
415         g_assert (is_unit_vector (hat2));
418 static void
419 sp_spiral_set_shape (SPShape *shape)
421         Geom::Point darray[SAMPLE_SIZE + 1];
422         double t;
424         SPSpiral *spiral = SP_SPIRAL(shape);
426         SP_OBJECT (spiral)->requestModified(SP_OBJECT_MODIFIED_FLAG);
428         SPCurve *c = new SPCurve ();
429         
430 #ifdef SPIRAL_VERBOSE
431         g_print ("cx=%g, cy=%g, exp=%g, revo=%g, rad=%g, arg=%g, t0=%g\n",
432                  spiral->cx,
433                  spiral->cy,
434                  spiral->exp,
435                  spiral->revo,
436                  spiral->rad,
437                  spiral->arg,
438                  spiral->t0);
439 #endif
441         /* Initial moveto. */
442         c->moveto(sp_spiral_get_xy(spiral, spiral->t0));
444         double const tstep = SAMPLE_STEP / spiral->revo;
445         double const dstep = tstep / (SAMPLE_SIZE - 1);
447         Geom::Point hat1 = sp_spiral_get_tangent (spiral, spiral->t0);
448         Geom::Point hat2;
449         for (t = spiral->t0; t < (1.0 - tstep);) {
450                 sp_spiral_fit_and_draw (spiral, c, dstep, darray, hat1, hat2, &t);
452                 hat1 = -hat2;
453         }
454         if ((1.0 - t) > SP_EPSILON)
455                 sp_spiral_fit_and_draw (spiral, c, (1.0 - t)/(SAMPLE_SIZE - 1.0),
456                                         darray, hat1, hat2, &t);
458     sp_lpe_item_perform_path_effect(SP_LPE_ITEM (spiral), c);
459     sp_shape_set_curve_insync ((SPShape *) spiral, c, TRUE);
460     c->unref();
463 /**
464  * Set spiral properties and update display.
465  */
466 void
467 sp_spiral_position_set       (SPSpiral          *spiral,
468                      gdouble            cx,
469                      gdouble            cy,
470                      gdouble            exp,
471                      gdouble            revo,
472                      gdouble            rad,
473                      gdouble            arg,
474                      gdouble            t0)
476         g_return_if_fail (spiral != NULL);
477         g_return_if_fail (SP_IS_SPIRAL (spiral));
479         /** \todo
480          * Consider applying CLAMP or adding in-bounds assertions for
481          * some of these parameters.
482          */
483         spiral->cx         = cx;
484         spiral->cy         = cy;
485         spiral->exp        = exp;
486         spiral->revo       = revo;
487         spiral->rad        = MAX (rad, 0.001);
488         spiral->arg        = arg;
489         spiral->t0         = CLAMP(t0, 0.0, 0.999);
490         
491         ((SPObject *)spiral)->requestDisplayUpdate(SP_OBJECT_MODIFIED_FLAG);
494 /**
495  * Virtual snappoints callback.
496  */
497 static void sp_spiral_snappoints(SPItem const *item, SnapPointsIter p)
499         if (((SPItemClass *) parent_class)->snappoints) {
500                 ((SPItemClass *) parent_class)->snappoints (item, p);
501         }
504 /**
505  * Return one of the points on the spiral.
506  *
507  * \param t specifies how far along the spiral.
508  * \pre \a t in [0.0, 2.03].  (It doesn't make sense for t to be much more
509  * than 1.0, though some callers go slightly beyond 1.0 for curve-fitting
510  * purposes.)
511  */
512 Geom::Point sp_spiral_get_xy (SPSpiral const *spiral, gdouble t)
514         g_assert (spiral != NULL);
515         g_assert (SP_IS_SPIRAL(spiral));
516         g_assert (spiral->exp >= 0.0);
517         /* Otherwise we get NaN for t==0. */
518         g_assert (spiral->exp <= 1000.0);
519         /* Anything much more results in infinities.  Even allowing 1000 is somewhat overkill. */
520         g_assert (t >= 0.0);
521         /* Any callers passing -ve t will have a bug for non-integral values of exp. */
523         double const rad = spiral->rad * pow(t, (double) spiral->exp);
524         double const arg = 2.0 * M_PI * spiral->revo * t + spiral->arg;
526         return Geom::Point(rad * cos (arg) + spiral->cx,
527                            rad * sin (arg) + spiral->cy);
531 /**
532  * Returns the derivative of sp_spiral_get_xy with respect to t,
533  *  scaled to a unit vector.
534  *
535  *  \pre spiral != 0.
536  *  \pre 0 \<= t.
537  *  \pre p != NULL.
538  *  \post is_unit_vector(*p).
539  */
540 static Geom::Point
541 sp_spiral_get_tangent (SPSpiral const *spiral, gdouble t)
543         Geom::Point ret(1.0, 0.0);
544         g_return_val_if_fail (( ( spiral != NULL )
545                                 && SP_IS_SPIRAL(spiral) ),
546                               ret);
547         g_assert (t >= 0.0);
548         g_assert (spiral->exp >= 0.0);
549         /* See above for comments on these assertions. */
551         double const t_scaled = 2.0 * M_PI * spiral->revo * t;
552         double const arg = t_scaled + spiral->arg;
553         double const s = sin (arg);
554         double const c = cos (arg);
556         if (spiral->exp == 0.0) {
557                 ret = Geom::Point(-s, c);
558         } else if (t_scaled == 0.0) {
559                 ret = Geom::Point(c, s);
560         } else {
561                 Geom::Point unrotated(spiral->exp, t_scaled);
562                 double const s_len = L2 (unrotated);
563                 g_assert (s_len != 0);
564                 /** \todo
565                  * Check that this isn't being too hopeful of the hypot
566                  * function.  E.g. test with numbers around 2**-1070
567                  * (denormalized numbers), preferably on a few different
568                  * platforms.  However, njh says that the usual implementation
569                  * does handle both very big and very small numbers.
570                  */
571                 unrotated /= s_len;
573                 /* ret = spiral->exp * (c, s) + t_scaled * (-s, c);
574                    alternatively ret = (spiral->exp, t_scaled) * (( c, s),
575                                                                   (-s, c)).*/
576                 ret = Geom::Point(dot(unrotated, Geom::Point(c, -s)),
577                                   dot(unrotated, Geom::Point(s, c)));
578                 /* ret should already be approximately normalized: the
579                    matrix ((c, -s), (s, c)) is orthogonal (it just
580                    rotates by arg), and unrotated has been normalized,
581                    so ret is already of unit length other than numerical
582                    error in the above matrix multiplication. */
584                 /** \todo
585                  * I haven't checked how important it is for ret to be very
586                  * near unit length; we could get rid of the below.
587                  */
589                 ret.normalize();
590                 /* Proof that ret length is non-zero: see above.  (Should be near 1.) */
591         }
593         g_assert (is_unit_vector (ret));
594         return ret;
597 /**
598  * Compute rad and/or arg for point on spiral.
599  */
600 void
601 sp_spiral_get_polar (SPSpiral const *spiral, gdouble t, gdouble *rad, gdouble *arg)
603         g_return_if_fail (spiral != NULL);
604         g_return_if_fail (SP_IS_SPIRAL(spiral));
606         if (rad)
607                 *rad = spiral->rad * pow(t, (double) spiral->exp);
608         if (arg)
609                 *arg = 2.0 * M_PI * spiral->revo * t + spiral->arg;
612 /**
613  * Return true if spiral has properties that make it invalid.
614  */
615 bool
616 sp_spiral_is_invalid (SPSpiral const *spiral)
618         gdouble rad;
620         sp_spiral_get_polar (spiral, 0.0, &rad, NULL);
621         if (rad < 0.0 || rad > SP_HUGE) {
622                 g_print ("rad(t=0)=%g\n", rad);
623                 return TRUE;
624         }
625         sp_spiral_get_polar (spiral, 1.0, &rad, NULL);
626         if (rad < 0.0 || rad > SP_HUGE) {
627                 g_print ("rad(t=1)=%g\n", rad);
628                 return TRUE;
629         }
630         return FALSE;
633 /*
634   Local Variables:
635   mode:c++
636   c-file-style:"stroustrup"
637   c-file-offsets:((innamespace . 0)(inline-open . 0)(case-label . +))
638   indent-tabs-mode:nil
639   fill-column:99
640   End:
641 */
642 // vim: filetype=cpp:expandtab:shiftwidth=4:tabstop=8:softtabstop=4:encoding=utf-8:textwidth=99 :