Merge: gamnit: new services and a lot of bug fixes and performance improvements
[nit.git] / lib / gamnit / textures.nit
index d644d60..4383c2b 100644 (file)
 # See the License for the specific language governing permissions and
 # limitations under the License.
 
-# Services to load textures, create subtextures and manage their life-cycle
+# Load textures, create subtextures and manage their life-cycle
 module textures
 
 import display
 
-# Abstract gamnit texture
+# Texture composed of pixels, loaded from the assets folder by default
+#
+# Most textures should be created with `App` (as attributes)
+# for the method `create_scene` to load them.
+#
+# ~~~
+# import gamnit::flat
+#
+# redef class App
+#     # Create the texture object, it will be loaded automatically
+#     var texture = new Texture("path/in/assets.png")
+#
+#     redef fun create_scene()
+#     do
+#         # Let `create_scene` load the texture
+#         super
+#
+#         # Use the texture
+#         var sprite = new Sprite(texture, new Point3d[Float](0.0, 0.0, 0.0))
+#         app.sprites.add sprite
+#     end
+# end
+# ~~~
+#
+# Otherwise, they can be loaded and error checked explicitly after `create_scene`.
+#
+# ~~~nitish
+# var texture = new Texture("path/in/assets.png")
+# texture.load
+# var error = texture.error
+# if error != null then print_error error
+# ~~~
+#
+# A texture may also be created programmatically, like `CheckerTexture`,
+# or derived from another texture, using `subtexture`.
+# Textures with actual pixel data (not `Subtexture`) are `RootTexture`.
+# Texture loaded from the assets folder may in the PNG or JPG formats.
 abstract class Texture
 
        # Prepare a texture located at `path` within the `assets` folder
        new (path: Text) do return new TextureAsset(path.to_s)
 
-       # Root texture of which `self` is derived
-       fun root: GamnitRootTexture is abstract
+       # Root texture from which `self` is derived
+       fun root: RootTexture is abstract
 
        # Width in pixels of this texture
        var width = 0.0
@@ -42,11 +78,9 @@ abstract class Texture
        fun gl_texture: Int do return root.gl_texture
 
        # Prepare a subtexture from this texture, from the given pixel offsets
-       fun subtexture(left, top, width, height: Numeric): GamnitSubtexture
+       fun subtexture(left, top, width, height: Numeric): Subtexture
        do
-               # Setup the subtexture
-               var subtex = new GamnitSubtexture(root, self, left.to_f, top.to_f, width.to_f, height.to_f)
-               return subtex
+               return new AbsoluteSubtexture(self, left.to_f, top.to_f, width.to_f, height.to_f)
        end
 
        # Offset of the left border on `root` from 0.0 to 1.0
@@ -60,31 +94,128 @@ abstract class Texture
 
        # Offset of the bottom border on `root` from 0.0 to 1.0
        fun offset_bottom: Float do return 1.0
+
+       # Should this texture be drawn pixelated when magnified? otherwise it is interpolated
+       #
+       # This setting affects all the textures based on the same pixel data, or `root`.
+       #
+       # Must be set after a successful call to `load`.
+       fun pixelated=(pixelated: Bool)
+       do
+               if root.gl_texture == -1 then return
+
+               # TODO do not modify `root` by using *sampler objects* in glesv3
+               glBindTexture(gl_TEXTURE_2D, root.gl_texture)
+
+               var param = if pixelated then gl_NEAREST else gl_LINEAR
+               glTexParameteri(gl_TEXTURE_2D, gl_TEXTURE_MAG_FILTER, param)
+       end
 end
 
-# Colorful small texture of 2x2 pixels
+# Colorful small texture of 32x32 pixels by default
 class CheckerTexture
-       super GamnitRootTexture
+       super RootTexture
+
+       # Width and height in pixels, defaults to 32
+       var size = 32 is optional
 
        redef fun load(force)
        do
-               var pixels = [0xFFu8, 0x00u8, 0x00u8,
-                             0x00u8, 0xFFu8, 0x00u8,
-                             0x00u8, 0x00u8, 0xFFu8,
-                             0xFFu8, 0xFFu8, 0xFFu8]
+               if gl_texture != -1 then return
+               load_checker size
+               loaded = true
+       end
+end
 
-               var cpixels = new CByteArray.from(pixels)
+# Custom texture with pixel values filled programmatically
+#
+# At creation, the texture is composed of `width` by `height` (rounded down)
+# transparent pixels. The pixels value can be set using `[]=`.
+#
+# ~~~
+# # Build a texture with 4 colors
+# var tex = new CustomTexture(2.0, 2.0)
+# tex[0, 0] = [1.0, 0.0, 0.0] # Red
+# tex[0, 1] = [0.0, 1.0, 0.0] # Green
+# tex[1, 0] = [0.0, 0.0, 1.0] # Blue
+# tex[1, 1] = [1.0, 1.0, 1.0, 0.5] # Transparent white
+# tex.load
+# ~~~
+class CustomTexture
+       super RootTexture
+
+       redef var width
+       redef var height
+
+       private var cpixels = new CByteArray(4*width.to_i*height.to_i) is lazy
+
+       # Set the `color` of the pixel at `x`, `y` (from the top-left corner)
+       #
+       # The argument `color` should be an array of up to 4 floats (RGBA).
+       # If `color` has less than 4 items, the missing items are replaced by 1.0.
+       #
+       # Require: `x < width.to_i and y < height.to_i`
+       fun []=(x, y: Int, color: Array[Float])
+       do
+               assert x < width.to_i and y < height.to_i else print_error "{class_name}::[] out of bounds"
 
-               width = 2.0
-               height = 2.0
-               load_from_pixels(cpixels.native_array, 2, 2, gl_RGB)
+               # Simple conversion from [0.0..1.0] to [0..255]
+               var bytes = [for c in color do (c*255.0).round.to_i.clamp(0, 255).to_bytes.last]
+               while bytes.length < 4 do bytes.add 255u8
 
-               cpixels.destroy
+               var offset = 4*(x + y*width.to_i)
+               for i in [0..4[ do cpixels[offset+i] = bytes[i]
+
+               loaded = false
+       end
+
+       # Overwrite all pixels with `color`, return `self`
+       #
+       # The argument `color` should be an array of up to 4 floats (RGBA).
+       # If `color` has less than 4 items, the missing items are replaced by 1.0.
+       fun fill(color: Array[Float]): SELF
+       do
+               # Simple conversion from [0.0..1.0] to [0..255]
+               var bytes = [for c in color do (c*255.0).round.to_i.clamp(0, 255).to_bytes.last]
+               while bytes.length < 4 do bytes.add 255u8
+
+               var i = 0
+               for x in [0..width.to_i[ do
+                       for y in [0..height.to_i[ do
+                               for j in [0..4[ do cpixels[i+j] = bytes[j]
+                               i += 4
+                       end
+               end
+
+               loaded = false
+               return self
+       end
+
+       redef fun load(force)
+       do
+               force = force or else false
+               if loaded and not force then return
+
+               if force and glIsTexture(gl_texture) then
+                       # Was already loaded, free the previous GL name
+                       glDeleteTextures([gl_texture])
+               end
+               gl_texture = -1
+
+               # Round down the desired dimension
+               var width = width.to_i
+               var height = height.to_i
+               self.width = width.to_f
+               self.height = height.to_f
+
+               load_from_pixels(cpixels.native_array, width, height, gl_RGBA)
+
+               loaded = true
        end
 end
 
-# Texture with its own pixels
-class GamnitRootTexture
+# Texture with its own pixel data
+class RootTexture
        super Texture
 
        redef fun root do return self
@@ -96,14 +227,34 @@ class GamnitRootTexture
 
        init do all_root_textures.add self
 
+       # Should the pixels RGB values be premultiplied by their alpha value at loading?
+       #
+       # All gamnit textures must have premultiplied alpha, it provides a better
+       # alpha blending, avoids artifacts and allows for additive blending.
+       #
+       # When at `true`, the default, pixels RGB values are premultiplied
+       # at loading. Set to `false` if pixels RGB values are already
+       # premultiplied in the source data.
+       #
+       # This value must be set before calling `load`.
+       var premultiply_alpha = true is writable
+
        private fun load_from_pixels(pixels: Pointer, width, height: Int, format: GLPixelFormat)
        do
-               var max_texture_size = glGetIntegerv(gl_MAX_TEXTURE_SIZE)
-               if width > max_texture_size or height > max_texture_size then
-                       error = new Error("Texture {self} width or height is over the GL_MAX_TEXTURE_SIZE of {max_texture_size}")
+               var max_texture_size = glGetIntegerv(gl_MAX_TEXTURE_SIZE, 0)
+               if width > max_texture_size then
+                       error = new Error("Texture width larger than gl_MAX_TEXTURE_SIZE ({max_texture_size}) in {self} at {width}")
+                       return
+               else if height > max_texture_size then
+                       error = new Error("Texture height larger than gl_MAX_TEXTURE_SIZE ({max_texture_size}) in {self} at {height}")
                        return
                end
 
+               # Premultiply alpha?
+               if premultiply_alpha and format == gl_RGBA then
+                       pixels.premultiply_alpha(width, height)
+               end
+
                glPixelStorei(gl_UNPACK_ALIGNEMENT, 1)
                var tex = glGenTextures(1)[0]
                gl_texture = tex
@@ -113,19 +264,34 @@ class GamnitRootTexture
 
                glHint(gl_GENERATE_MIPMAP_HINT, gl_NICEST)
                glGenerateMipmap(gl_TEXTURE_2D)
+               glTexParameteri(gl_TEXTURE_2D, gl_TEXTURE_MIN_FILTER, gl_LINEAR_MIPMAP_LINEAR)
+
+               glBindTexture(gl_TEXTURE_2D, 0)
        end
 
-       # Set whether this texture should be pixelated when drawn, otherwise it is interpolated
-       fun pixelated=(pixelated: Bool)
+       private fun load_checker(size: Int)
        do
-               # TODO this service could be made available in `Texture` when using
-               # the kind of texture wrapper of gles v2 or maybe 3
+               var cpixels = new CByteArray(3*size*size)
+
+               var i = 0
+               for x in [0..size[ do
+                       var quadrant_x = if x < size/2 then 0 else 1
+                       for y in [0..size[ do
+                               var quadrant_y = if y < size/2 then 0 else 1
+                               var color = if quadrant_x == quadrant_y then
+                                       [0u8, 0u8, 0u8, 255u8]
+                               else [255u8, 255u8, 255u8, 255u8]
+
+                               for j in [0..3[ do cpixels[i+j] = color[j]
+                               i += 3
+                       end
+               end
 
-               glBindTexture(gl_TEXTURE_2D, gl_texture)
+               width = size.to_f
+               height = size.to_f
+               load_from_pixels(cpixels.native_array, size, size, gl_RGB)
 
-               var param = if pixelated then gl_NEAREST else gl_LINEAR
-               glTexParameteri(gl_TEXTURE_2D, gl_TEXTURE_MIN_FILTER, param)
-               glTexParameteri(gl_TEXTURE_2D, gl_TEXTURE_MAG_FILTER, param)
+               cpixels.destroy
        end
 
        # Has this resource been deleted?
@@ -144,7 +310,7 @@ end
 
 # Texture loaded from the assets folder
 class TextureAsset
-       super GamnitRootTexture
+       super RootTexture
 
        # Path to this texture within the `assets` folder
        var path: String
@@ -155,6 +321,9 @@ class TextureAsset
 
                load_from_platform
 
+               # If no pixel data was loaded, load the pixel default texture
+               if gl_texture == -1 then load_checker 32
+
                loaded = true
        end
 
@@ -167,18 +336,25 @@ class TextureAsset
 end
 
 # Texture derived from another texture, does not own its pixels
-class GamnitSubtexture
+abstract class Subtexture
        super Texture
 
-       redef var root
-
        # Parent texture, from which this texture was created
        var parent: Texture
 
-       # Left border of this texture compared to `parent`
+       redef fun root do return parent.root
+
+       redef fun load(force) do root.load(force)
+end
+
+# Subtexture created from pixel coordinates within `parent`
+class AbsoluteSubtexture
+       super Subtexture
+
+       # Left border of this texture relative to `parent`
        var left: Float
 
-       # Top border of this texture compared to `parent`
+       # Top border of this texture relative to `parent`
        var top: Float
 
        private fun set_wh(width, height: Float)
@@ -187,14 +363,25 @@ class GamnitSubtexture
                self.height = height
        end
 
-       redef fun load(force) do root.load(force)
-
        redef var offset_left = parent.offset_left + left / root.width is lazy
        redef var offset_top = parent.offset_top + top / root.height is lazy
        redef var offset_right = offset_left + width / root.width is lazy
        redef var offset_bottom = offset_top + height / root.height is lazy
 end
 
+# Subtexture created from relative coordinates ([0..1]) out of the `root` texture
+class RelativeSubtexture
+       super Subtexture
+
+       redef var offset_left
+       redef var offset_top
+       redef var offset_right
+       redef var offset_bottom
+
+       redef fun width do return root.width * (offset_right - offset_left)
+       redef fun height do return root.height * (offset_bottom - offset_top)
+end
+
 redef class Sys
        # All declared root textures
        var all_root_textures = new TextureSet
@@ -207,3 +394,20 @@ class TextureSet
        # Load all texture of this set
        fun load_all do for t in self do t.load
 end
+
+redef class Pointer
+       # Multiply RGB values by their alpha value
+       private fun premultiply_alpha(width, height: Int) `{
+               uint8_t *bytes = (uint8_t *)self;
+               int x, y, i = 0;
+               for(y = 0; y < height; y ++) {
+                       for(x = 0; x < width; x ++) {
+                               int a = bytes[i+3];
+                               bytes[i  ] = bytes[i  ] * a / 255;
+                               bytes[i+1] = bytes[i+1] * a / 255;
+                               bytes[i+2] = bytes[i+2] * a / 255;
+                               i += 4;
+                       }
+               }
+       `}
+end