Merge pull request #3 from visigoth/master
authorBen Morrow <childoftv@gmail.com>
Mon, 19 Aug 2013 02:35:48 +0000 (19:35 -0700)
committerBen Morrow <childoftv@gmail.com>
Mon, 19 Aug 2013 02:35:48 +0000 (19:35 -0700)
helix progress (1 personal file changed so merging without question)

ShaheenGandhi.pde

index 5ab568e3d5f9f5af6ef5325118b2767dc7238091..ff6ce2edcf82d4ce840eb105eaff462a5bda97a2 100644 (file)
@@ -7,57 +7,56 @@ class HelixPattern extends SCPattern {
   private class Line {
     private final PVector origin;
     private final PVector vector;
-    
+
     Line(PVector pt, PVector v) {
       origin = pt;
       vector = v.get();
       vector.normalize();
     }
-    
+
     PVector getPoint() {
       return origin;
     }
-    
+
     PVector getVector() {
       return vector;
     }
-    
-    PVector getPointAt(float t) {
-      PVector pt = PVector.mult(vector, t);
-      pt.add(origin);
-      return pt;
+
+    PVector getPointAt(final float t) {
+      return PVector.add(origin, PVector.mult(vector, t));
     }
-    
-    boolean isColinear(PVector pt) {
-      PVector projected = projected(pt);
+
+    boolean isColinear(final PVector pt) {
+      PVector projected = projectPoint(pt);
       return projected.x==pt.x && projected.y==pt.y && projected.z==pt.z;
     }
-    
-    float getTValue(PVector pt) {
+
+    float getTValue(final PVector pt) {
       PVector subtraction = PVector.sub(pt, origin);
       return subtraction.dot(vector);
-    }      
-    
-    PVector projected(PVector pt) {
+    }
+
+    PVector projectPoint(final PVector pt) {
       return getPointAt(getTValue(pt));
     }
-    
-    PVector rotatePoint(PVector pt, float rads) {
+
+    PVector rotatePoint(final PVector pt, final float rads) {
       Vec3D axisVec3D = new Vec3D(vector.x, vector.y, vector.z);
-      Matrix4x4 mat = new Matrix4x4();
-      mat.rotateAroundAxis(axisVec3D, rads);
-      Vec3D ptVec3D = new Vec3D(pt.x, pt.y, pt.z);
-      Vec3D rotatedPt = mat.applyTo(ptVec3D);
+      Vec3D originVec3D = new Vec3D(origin.x, origin.y, origin.z);
+      Matrix4x4 mat = new Matrix4x4().identity()
+        .rotateAroundAxis(axisVec3D, rads);
+      Vec3D ptVec3D = new Vec3D(pt.x, pt.y, pt.z).sub(originVec3D);
+      Vec3D rotatedPt = mat.applyTo(ptVec3D).add(originVec3D);
       return new PVector(rotatedPt.x, rotatedPt.y, rotatedPt.z);
     }
   }
 
   private class Helix {
     private final Line axis;
-    private final float period;
-    private final float rotationPeriod;
-    private final float radius;
-    private final float girth;
+    private final float period; // period of coil
+    private final float rotationPeriod; // animation period
+    private final float radius; // radius of coil
+    private final float girth; // girth of coil
     private final PVector referencePoint;
     private float phase;
     private PVector phaseNormal;
@@ -81,107 +80,164 @@ class HelixPattern extends SCPattern {
       }
 
       this.referencePoint = pt;
-      this.phase = phase;
 
-      setPhaseNormalFromPhase();      
-    }
-    
-    private void setPhaseNormalFromPhase() {
-      phaseNormal = axis.getVector().cross(axis.rotatePoint(referencePoint, phase));
+      // The normal is calculated by the cross product of the axis
+      // and a random point that is not colinear with it.
+      phaseNormal = axis.getVector().cross(referencePoint);
       phaseNormal.normalize();
       phaseNormal.mult(radius);
     }
-    
-    private void setPhase(float phase) {
-      this.phase = phase;
-      setPhaseNormalFromPhase();
+
+    Line getAxis() {
+      return axis;
     }
-    
+
     void step(int deltaMs) {
-      setPhase(phase + (deltaMs / rotationPeriod) * TWO_PI);
+      // Rotate
+      if (rotationPeriod != 0) {
+        this.phase = (phase + ((float)deltaMs / (float)rotationPeriod) * TWO_PI);
+      }
     }
-    
+
     PVector pointOnToroidalAxis(float t) {
       PVector p = axis.getPointAt(t);
       PVector middle = PVector.add(p, phaseNormal);
-      return axis.rotatePoint(middle, (t / period) * TWO_PI);
+      return axis.rotatePoint(middle, (t / period) * TWO_PI + phase);
     }
-    
-    color colorOfPoint(PVector p) {
-      // Calculate the projection of this point to the axis.
-      PVector projectedPoint = axis.projected(p);
-      
+
+    color colorOfPoint(final PVector p) {
+      float t = axis.getTValue(p);
+
+      // For performance reasons, cut out points that are outside of
+      // the tube where the toroidal coil lives.
+      if (abs(PVector.dist(p, axis.getPointAt(t)) - radius) > girth*.5f) {
+        return color(0,0,0);
+      }
+
       // Find the appropriate point for the current rotation
       // of the helix.
-      float t = axis.getTValue(projectedPoint);
       PVector toroidPoint = pointOnToroidalAxis(t);
-      
+
       // The rotated point represents the middle of the girth of
       // the helix.  Figure out if the current point is inside that
       // region.
       float d = PVector.dist(p, toroidPoint);
-      boolean inToroid = abs(d) < girth;
-      
-      return color((lx.getBaseHuef() + (360*(phase / TWO_PI)))%360, (inToroid ? 100 : 0), (inToroid ? 100 : 0));
+
+      // Soften edges by fading brightness.
+      float b = constrain(100*(1 - ((d-.5*girth)/(girth*.5))), 0, 100);
+      return color((lx.getBaseHuef() + (360*(phase / TWO_PI)))%360, 80, b);
     }
   }
 
   private final Helix h1;
   private final Helix h2;
-  
+
   private final BasicParameter helix1On = new BasicParameter("H1ON", 1);
   private final BasicParameter helix2On = new BasicParameter("H2ON", 1);
-  
+
+  private final BasicParameter basePairsOn = new BasicParameter("BPON", 1);
+  private final BasicParameter spokePeriodParam = new BasicParameter("SPPD", 0.40);
+  private final BasicParameter spokePhaseParam = new BasicParameter("SPPH", 0.25);
+
+  private static final float helixCoilPeriod = 100;
+  private static final float helixCoilRadius = 45;
+  private static final float helixCoilGirth = 20;
+  private static final float helixCoilRotationPeriod = 10000;
+
   public HelixPattern(GLucose glucose) {
     super(glucose);
-    
+
     addParameter(helix1On);
     addParameter(helix2On);
-    
+    addParameter(basePairsOn);
+    addParameter(spokePhaseParam);
+    addParameter(spokePeriodParam);
+
+    PVector origin = new PVector(100, 50, 45);
+    PVector axis = new PVector(1,0,0);
+
     h1 = new Helix(
-      new Line(new PVector(100, 50, 70), new PVector(1,0,0)),
-      700, // period
-      50, // radius
-      30, // girth
-      0,  // phase
-      10000); // rotation period (ms)
+      new Line(origin, axis),
+      helixCoilPeriod,
+      helixCoilRadius,
+      helixCoilGirth,
+      0,
+      helixCoilRotationPeriod);
     h2 = new Helix(
-      new Line(new PVector(100, 50, 70), new PVector(1,0,0)),
-      700,
-      50,
-      30,
+      new Line(origin, axis),
+      helixCoilPeriod,
+      helixCoilRadius,
+      helixCoilGirth,
       PI,
-      10000);
-
-    // TODO(shaheen) calculate line segments between
-    // toroidal points selected by stepping the
-    // parameterized t value.  select base pairs and
-    // associated colors.  lerp between colors for each
-    // base pair to produce a DNA effect.
+      helixCoilRotationPeriod);
   }
-  
+
   void run(int deltaMs) {
     boolean h1on = helix1On.getValue() > 0.5;
     boolean h2on = helix2On.getValue() > 0.5;
-    
+    boolean spokesOn = (float)basePairsOn.getValue() > 0.5;
+    float spokePeriod = (float)spokePeriodParam.getValue() * 100 + 1;
+    float spokeGirth = 10;
+    float spokePhase = (float)spokePhaseParam.getValue() * spokePeriod;
+    float spokeRadius = helixCoilRadius - helixCoilGirth*.5f;
+
     h1.step(deltaMs);
     h2.step(deltaMs);
-    
+
     for (Point p : model.points) {
-      color h1c = color(0,0,0);
-      color h2c = color(0,0,0);
-      
-      if (h1on) {
-        h1c = h1.colorOfPoint(new PVector(p.x,p.y,p.z));
+      PVector pt = new PVector(p.x,p.y,p.z);
+      color h1c = h1.colorOfPoint(pt);
+      color h2c = h2.colorOfPoint(pt);
+
+      // Find the closest spoke's t-value and calculate its
+      // axis.  Until everything animates in the model reference
+      // frame, this has to be calculated at every step because
+      // the helices rotate.
+      float t = h1.getAxis().getTValue(pt) + spokePhase;
+      float spokeAxisTValue = floor(((t + spokePeriod/2) / spokePeriod)) * spokePeriod;
+      PVector h1point = h1.pointOnToroidalAxis(spokeAxisTValue);
+      PVector h2point = h2.pointOnToroidalAxis(spokeAxisTValue);
+      PVector spokeVector = PVector.sub(h2point, h1point);
+      spokeVector.normalize();
+      Line spokeLine = new Line(h1point, spokeVector);
+      float spokeLength = PVector.dist(h1point, h2point);
+      // TODO(shaheen) investigate why h1.getAxis().getPointAt(spokeAxisTValue) doesn't quite
+      // have the same value.
+      PVector spokeCenter = PVector.add(h1point, PVector.mult(spokeVector, spokeLength/2.f));
+      PVector spokeStart = PVector.add(spokeCenter, PVector.mult(spokeLine.getVector(), -spokeRadius));
+      PVector spokeEnd = PVector.add(spokeCenter, PVector.mult(spokeLine.getVector(), spokeRadius));
+      float spokeStartTValue = spokeLine.getTValue(spokeStart);
+      float spokeEndTValue = spokeLine.getTValue(spokeEnd);
+      PVector pointOnSpoke = spokeLine.projectPoint(pt);
+      float projectedTValue = spokeLine.getTValue(pointOnSpoke);
+      float percentage = constrain(PVector.dist(pointOnSpoke, spokeStart) / spokeLength, 0.f, 1.f);
+      float b = ((PVector.dist(pt, pointOnSpoke) < spokeGirth) && (PVector.dist(pointOnSpoke, spokeCenter) < spokeRadius)) ? 100.f : 0.f;
+
+      color spokeColor;
+
+      if (spokeStartTValue < spokeEndTValue) {
+        spokeColor = lerpColor(h1c, h2c, percentage);
+      } else {
+        spokeColor = lerpColor(h2c, h1c, percentage);
+      }
+
+      spokeColor = color(hue(spokeColor), 80.f, b);
+
+      if (!h1on) {
+        h1c = color(0,0,0);
       }
-      
-      if (h2on) {
-        h2c = h2.colorOfPoint(new PVector(p.x,p.y,p.z));
+
+      if (!h2on) {
+        h2c = color(0,0,0);
       }
-      
+
+      if (!spokesOn) {
+        spokeColor = color(0,0,0);
+      }
+
       // The helices are positioned to not overlap.  If that changes,
       // a better blending formula is probably needed.
-      colors[p.index] = blendColor(h1c, h2c, ADD);
+      colors[p.index] = blendColor(blendColor(h1c, h2c, ADD), spokeColor, ADD);
     }
   }
 }