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Text File  |  1999-11-02  |  11KB  |  297 lines
  1. /* $XConsortium: poly.h,v 1.4 94/04/17 20:22:19 rws Exp $ */
  2. /************************************************************************
  3.  
  4. Copyright (c) 1987  X Consortium
  5.  
  6. Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
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  12.  
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  15.  
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  26.  
  27.  
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  29.  
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  31.  
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  44. WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, NEGLIGENCE OR OTHER TORTIOUS ACTION,
  45. ARISING OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE USE OR PERFORMANCE OF THIS
  46. SOFTWARE.
  47.  
  48. ************************************************************************/
  49.  
  50. /*
  51.  *     This file contains a few macros to help track
  52.  *     the edge of a filled object.  The object is assumed
  53.  *     to be filled in scanline order, and thus the
  54.  *     algorithm used is an extension of Bresenham's line
  55.  *     drawing algorithm which assumes that y is always the
  56.  *     major axis.
  57.  *     Since these pieces of code are the same for any filled shape,
  58.  *     it is more convenient to gather the library in one
  59.  *     place, but since these pieces of code are also in
  60.  *     the inner loops of output primitives, procedure call
  61.  *     overhead is out of the question.
  62.  *     See the author for a derivation if needed.
  63.  */
  64.  
  65.  
  66. /*
  67.  *  In scan converting polygons, we want to choose those pixels
  68.  *  which are inside the polygon.  Thus, we add .5 to the starting
  69.  *  x coordinate for both left and right edges.  Now we choose the
  70.  *  first pixel which is inside the pgon for the left edge and the
  71.  *  first pixel which is outside the pgon for the right edge.
  72.  *  Draw the left pixel, but not the right.
  73.  *
  74.  *  How to add .5 to the starting x coordinate:
  75.  *      If the edge is moving to the right, then subtract dy from the
  76.  *  error term from the general form of the algorithm.
  77.  *      If the edge is moving to the left, then add dy to the error term.
  78.  *
  79.  *  The reason for the difference between edges moving to the left
  80.  *  and edges moving to the right is simple:  If an edge is moving
  81.  *  to the right, then we want the algorithm to flip immediately.
  82.  *  If it is moving to the left, then we don't want it to flip until
  83.  *  we traverse an entire pixel.
  84.  */
  85. #define BRESINITPGON(dy, x1, x2, xStart, d, m, m1, incr1, incr2) { \
  86.     int dx;      /* local storage */ \
  87. \
  88.     /* \
  89.      *  if the edge is horizontal, then it is ignored \
  90.      *  and assumed not to be processed.  Otherwise, do this stuff. \
  91.      */ \
  92.     if ((dy) != 0) { \
  93.         xStart = (x1); \
  94.         dx = (x2) - xStart; \
  95.         if (dx < 0) { \
  96.             m = dx / (dy); \
  97.             m1 = m - 1; \
  98.             incr1 = -2 * dx + 2 * (dy) * m1; \
  99.             incr2 = -2 * dx + 2 * (dy) * m; \
  100.             d = 2 * m * (dy) - 2 * dx - 2 * (dy); \
  101.         } else { \
  102.             m = dx / (dy); \
  103.             m1 = m + 1; \
  104.             incr1 = 2 * dx - 2 * (dy) * m1; \
  105.             incr2 = 2 * dx - 2 * (dy) * m; \
  106.             d = -2 * m * (dy) + 2 * dx; \
  107.         } \
  108.     } \
  109. }
  110.  
  111. #define BRESINCRPGON(d, minval, m, m1, incr1, incr2) { \
  112.     if (m1 > 0) { \
  113.         if (d > 0) { \
  114.             minval += m1; \
  115.             d += incr1; \
  116.         } \
  117.         else { \
  118.             minval += m; \
  119.             d += incr2; \
  120.         } \
  121.     } else {\
  122.         if (d >= 0) { \
  123.             minval += m1; \
  124.             d += incr1; \
  125.         } \
  126.         else { \
  127.             minval += m; \
  128.             d += incr2; \
  129.         } \
  130.     } \
  131. }
  132.  
  133.  
  134. /*
  135.  *     This structure contains all of the information needed
  136.  *     to run the bresenham algorithm.
  137.  *     The variables may be hardcoded into the declarations
  138.  *     instead of using this structure to make use of
  139.  *     register declarations.
  140.  */
  141. typedef struct {
  142.     int minor_axis;    /* minor axis        */
  143.     int d;        /* decision variable */
  144.     int m, m1;        /* slope and slope+1 */
  145.     int incr1, incr2;    /* error increments */
  146. } BRESINFO;
  147.  
  148.  
  149. #define BRESINITPGONSTRUCT(dmaj, min1, min2, bres) \
  150.     BRESINITPGON(dmaj, min1, min2, bres.minor_axis, bres.d, \
  151.                      bres.m, bres.m1, bres.incr1, bres.incr2)
  152.  
  153. #define BRESINCRPGONSTRUCT(bres) \
  154.         BRESINCRPGON(bres.d, bres.minor_axis, bres.m, bres.m1, bres.incr1, bres.incr2)
  155.  
  156.  
  157.  
  158. /*
  159.  *     These are the data structures needed to scan
  160.  *     convert regions.  Two different scan conversion
  161.  *     methods are available -- the even-odd method, and
  162.  *     the winding number method.
  163.  *     The even-odd rule states that a point is inside
  164.  *     the polygon if a ray drawn from that point in any
  165.  *     direction will pass through an odd number of
  166.  *     path segments.
  167.  *     By the winding number rule, a point is decided
  168.  *     to be inside the polygon if a ray drawn from that
  169.  *     point in any direction passes through a different
  170.  *     number of clockwise and counter-clockwise path
  171.  *     segments.
  172.  *
  173.  *     These data structures are adapted somewhat from
  174.  *     the algorithm in (Foley/Van Dam) for scan converting
  175.  *     polygons.
  176.  *     The basic algorithm is to start at the top (smallest y)
  177.  *     of the polygon, stepping down to the bottom of
  178.  *     the polygon by incrementing the y coordinate.  We
  179.  *     keep a list of edges which the current scanline crosses,
  180.  *     sorted by x.  This list is called the Active Edge Table (AET)
  181.  *     As we change the y-coordinate, we update each entry in 
  182.  *     in the active edge table to reflect the edges new xcoord.
  183.  *     This list must be sorted at each scanline in case
  184.  *     two edges intersect.
  185.  *     We also keep a data structure known as the Edge Table (ET),
  186.  *     which keeps track of all the edges which the current
  187.  *     scanline has not yet reached.  The ET is basically a
  188.  *     list of ScanLineList structures containing a list of
  189.  *     edges which are entered at a given scanline.  There is one
  190.  *     ScanLineList per scanline at which an edge is entered.
  191.  *     When we enter a new edge, we move it from the ET to the AET.
  192.  *
  193.  *     From the AET, we can implement the even-odd rule as in
  194.  *     (Foley/Van Dam).
  195.  *     The winding number rule is a little trickier.  We also
  196.  *     keep the EdgeTableEntries in the AET linked by the
  197.  *     nextWETE (winding EdgeTableEntry) link.  This allows
  198.  *     the edges to be linked just as before for updating
  199.  *     purposes, but only uses the edges linked by the nextWETE
  200.  *     link as edges representing spans of the polygon to
  201.  *     drawn (as with the even-odd rule).
  202.  */
  203.  
  204. /*
  205.  * for the winding number rule
  206.  */
  207. #define CLOCKWISE          1
  208. #define COUNTERCLOCKWISE  -1 
  209.  
  210. typedef struct _EdgeTableEntry {
  211.      int ymax;             /* ycoord at which we exit this edge. */
  212.      BRESINFO bres;        /* Bresenham info to run the edge     */
  213.      struct _EdgeTableEntry *next;       /* next in the list     */
  214.      struct _EdgeTableEntry *back;       /* for insertion sort   */
  215.      struct _EdgeTableEntry *nextWETE;   /* for winding num rule */
  216.      int ClockWise;        /* flag for winding number rule       */
  217. } EdgeTableEntry;
  218.  
  219.  
  220. typedef struct _ScanLineList{
  221.      int scanline;              /* the scanline represented */
  222.      EdgeTableEntry *edgelist;  /* header node              */
  223.      struct _ScanLineList *next;  /* next in the list       */
  224. } ScanLineList;
  225.  
  226.  
  227. typedef struct {
  228.      int ymax;                 /* ymax for the polygon     */
  229.      int ymin;                 /* ymin for the polygon     */
  230.      ScanLineList scanlines;   /* header node              */
  231. } EdgeTable;
  232.  
  233.  
  234. /*
  235.  * Here is a struct to help with storage allocation
  236.  * so we can allocate a big chunk at a time, and then take
  237.  * pieces from this heap when we need to.
  238.  */
  239. #define SLLSPERBLOCK 25
  240.  
  241. typedef struct _ScanLineListBlock {
  242.      ScanLineList SLLs[SLLSPERBLOCK];
  243.      struct _ScanLineListBlock *next;
  244. } ScanLineListBlock;
  245.  
  246.  
  247.  
  248. /*
  249.  *
  250.  *     a few macros for the inner loops of the fill code where
  251.  *     performance considerations don't allow a procedure call.
  252.  *
  253.  *     Evaluate the given edge at the given scanline.
  254.  *     If the edge has expired, then we leave it and fix up
  255.  *     the active edge table; otherwise, we increment the
  256.  *     x value to be ready for the next scanline.
  257.  *     The winding number rule is in effect, so we must notify
  258.  *     the caller when the edge has been removed so he
  259.  *     can reorder the Winding Active Edge Table.
  260.  */
  261. #define EVALUATEEDGEWINDING(pAET, pPrevAET, y, fixWAET) { \
  262.    if (pAET->ymax == y) {          /* leaving this edge */ \
  263.       pPrevAET->next = pAET->next; \
  264.       pAET = pPrevAET->next; \
  265.       fixWAET = 1; \
  266.       if (pAET) \
  267.          pAET->back = pPrevAET; \
  268.    } \
  269.    else { \
  270.       BRESINCRPGONSTRUCT(pAET->bres); \
  271.       pPrevAET = pAET; \
  272.       pAET = pAET->next; \
  273.    } \
  274. }
  275.  
  276.  
  277. /*
  278.  *     Evaluate the given edge at the given scanline.
  279.  *     If the edge has expired, then we leave it and fix up
  280.  *     the active edge table; otherwise, we increment the
  281.  *     x value to be ready for the next scanline.
  282.  *     The even-odd rule is in effect.
  283.  */
  284. #define EVALUATEEDGEEVENODD(pAET, pPrevAET, y) { \
  285.    if (pAET->ymax == y) {          /* leaving this edge */ \
  286.       pPrevAET->next = pAET->next; \
  287.       pAET = pPrevAET->next; \
  288.       if (pAET) \
  289.          pAET->back = pPrevAET; \
  290.    } \
  291.    else { \
  292.       BRESINCRPGONSTRUCT(pAET->bres); \
  293.       pPrevAET = pAET; \
  294.       pAET = pAET->next; \
  295.    } \
  296. }
  297.