prune dead code; support watchdog
[maximus:gmndl.git] / gmndl.hs
1 {-
2
3     gmndl -- Mandelbrot Set explorer
4     Copyright (C) 2010  Claude Heiland-Allen <claudiusmaximus@goto10.org>
5
6     This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7     it under the terms of the GNU General Public License as published by
8     the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
9     (at your option) any later version.
10
11     This program is distributed in the hope that it will be useful,
12     but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13     MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14     GNU General Public License for more details.
15
16     You should have received a copy of the GNU General Public License along
17     with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
18     51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301 USA.
19
20 -}
21
22 module Main (main) where
23
24 import Control.Concurrent (forkIO, newEmptyMVar, takeMVar, putMVar)
25 import GHC.Conc (forkOnIO, numCapabilities)
26 import Control.Monad (forever)
27
28 -- some simple helpers
29 import Data.List (isPrefixOf)
30
31 -- the dependency on mtl is just for this!
32 import Control.Monad.Trans (liftIO)
33
34 -- the main program thread needs to store some thread-local state
35 import Data.IORef (newIORef, readIORef, writeIORef)
36
37 -- build the interface with GTK to allow more fancy controls later
38 import Graphics.UI.Gtk
39
40 -- use OpenGL to display frequently update images on a textured quad
41 import Graphics.UI.Gtk.OpenGL
42 import qualified Graphics.Rendering.OpenGL as GL
43 import Graphics.Rendering.OpenGL (($=))
44
45 -- need a hack to ensure correct qd operation
46 import Numeric.QD.QuadDouble (QuadDouble())
47 import Numeric.QD.FPU.Raw (fpu_fix_start)
48 import Foreign (nullPtr)
49
50 -- mu-atom properties
51 import Calculate
52 import qualified Image
53 import MuAtom (muAtom)
54
55 -- the state we need for everything
56 data GMNDL
57   = Invalid
58   | GMNDL
59       { center :: Complex QuadDouble
60       , zradius :: QuadDouble
61       , image :: Image.Image
62       , stop :: IO ()
63       }
64
65 -- command line arguments: currently only initial window dimensions
66 data Args = Args{ aWidth :: Int, aHeight :: Int, aOversample :: Int, aRe :: QuadDouble, aIm :: QuadDouble, aZr :: QuadDouble }
67
68 -- and the defaults are suitable for PAL DVD rendering, if that should
69 -- come to pass in the future
70 defaultArgs :: Args
71 defaultArgs = Args{ aWidth = 788, aHeight = 576, aOversample = 1, aRe = 0, aIm = 0, aZr = 2 }
72
73 -- braindead argument parser: latest argument takes priority
74 -- probably should use Monoid instances for this stuff
75 combineArgs :: Args -> String -> Args
76 combineArgs a0 s
77   | "--width="  `isPrefixOf` s = a0{ aWidth  = read $ "--width="  `dropPrefix` s }
78   | "-w="       `isPrefixOf` s = a0{ aWidth  = read $ "-w="       `dropPrefix` s }
79   | "--height=" `isPrefixOf` s = a0{ aHeight = read $ "--height=" `dropPrefix` s }
80   | "-h="       `isPrefixOf` s = a0{ aHeight = read $ "-h="       `dropPrefix` s }
81   | "--aa="     `isPrefixOf` s = a0{ aOversample = read $ "--aa=" `dropPrefix` s }
82   | "--re="     `isPrefixOf` s = a0{ aRe = convert (read $ "--re=" `dropPrefix` s :: Double) }
83   | "--im="     `isPrefixOf` s = a0{ aIm = convert (read $ "--im=" `dropPrefix` s :: Double) }
84   | "--zr="     `isPrefixOf` s = a0{ aZr = convert (read $ "--zr=" `dropPrefix` s :: Double) }
85   | otherwise = a0
86
87 -- this is a bit silly, especially with the duplicated string literals..
88 dropPrefix :: String -> String -> String
89 dropPrefix p s = drop (length p) s
90
91 -- the main program!
92 main :: IO ()
93 main = do
94   args <- foldl combineArgs defaultArgs `fmap` unsafeInitGUIForThreadedRTS
95   let width = aWidth args
96       height = aHeight args
97       oversample = aOversample args
98       rng = ((0, 0), (oversample * height - 1, oversample * width - 1))
99   _ <- initGL
100   -- dirty hack to set FPU control words as recommended by libqd docs
101   -- because it relies on 64bit doubles and some FPU use 80bits inside
102   mapM_ (flip forkOnIO $ fpu_fix_start nullPtr) [ 0 .. numCapabilities - 1 ]
103   glconfig <- glConfigNew [ GLModeRGBA, GLModeDouble ]
104   canvas <- glDrawingAreaNew glconfig
105   widgetSetSizeRequest canvas width height
106   window <- windowNew
107   eventb <- eventBoxNew
108   vbox <- vBoxNew False 0
109   status <- vBoxNew False 0
110   statusRe <- entryNew
111   statusIm <- entryNew
112   statusZr <- entryNew
113   ratios <- entryNew
114   boxPackStart vbox eventb PackGrow 0
115   boxPackStart vbox status PackGrow 0
116   boxPackStart vbox ratios PackGrow 0
117   boxPackStart status statusRe PackGrow 0
118   boxPackStart status statusIm PackGrow 0
119   boxPackStart status statusZr PackGrow 0
120   let -- update the status bar
121       updateStatus re im zr = do
122         entrySetText statusRe (reshow $ show re)
123         entrySetText statusIm (reshow $ show im)
124         entrySetText statusZr (reshow $ show zr)
125   set window [ containerBorderWidth := 0, containerChild := vbox, windowResizable := False ]
126   set eventb [ containerBorderWidth := 0, containerChild := canvas ]
127   -- initial state is invalid because...
128   sR <- newIORef Invalid
129   done <- newEmptyMVar
130   let -- restart the renderer
131       restart :: IO ()
132       restart = do
133         g <- readIORef sR
134         stop g
135         Image.clear (image g)
136         stop' <- renderer done rng (Image.plot (image g)) (center g) (zradius g)
137         writeIORef sR $! g{ stop = stop' }
138         let re :+ im = center g
139         updateStatus re im (zradius g)
140   -- ...need to initialize OpenGL stuff etc in this callback
141   _ <- onRealize canvas $ {-# SCC "cbRz" #-} withGLDrawingArea canvas $ \_ -> do
142     GL.matrixMode $= GL.Projection
143     GL.loadIdentity
144     GL.ortho 0.0 1.0 0.0 1.0 (-1.0) 1.0
145     GL.drawBuffer $= GL.BackBuffers
146     GL.texture GL.Texture2D $= GL.Enabled
147     i <- Image.new (oversample * width) (oversample * height)
148     writeIORef sR $! GMNDL{ image = i, center = aRe args :+ aIm args, zradius = aZr args, stop = return () }
149     restart
150   -- when the mouse button is pressed, center and zoom in or out
151   _ <- eventb `on` buttonPressEvent $ {-# SCC "cbEv" #-} tryEvent $ do
152     b <- eventButton
153     (x, y) <- eventCoordinates
154     liftIO $ do
155       g <- readIORef sR
156       let w2 = fromIntegral width  / 2
157           h2 = fromIntegral height / 2
158           p  = convert x :+ convert (-y)
159           s  = (zradius g / (w2 `min` h2)) :+ 0
160           c  = center g + (p - (w2 :+ (-h2))) * s
161           zradius' = zradius g * delta
162           delta | b == LeftButton = 0.5
163                 | b == RightButton = 2
164                 | otherwise = 1
165       writeIORef sR $! g{ center = c, zradius = zradius' }
166       restart
167   -- when typing in the coordinate boxes, zoom to the new place
168   _ <- statusRe `onEntryActivate` do
169     s <- entryGetText statusRe
170     liftIO $ do
171       g <- readIORef sR
172       let re = convert (read s :: Double)
173           _ :+ im = center g
174       writeIORef sR $! g{ center = re :+ im }
175       restart
176   _ <- statusIm `onEntryActivate` do
177     s <- entryGetText statusIm
178     liftIO $ do
179       g <- readIORef sR
180       let im = convert (read s :: Double)
181           re :+ _ = center g
182       writeIORef sR $! g{ center = re :+ im }
183       restart
184   _ <- statusZr `onEntryActivate` do
185     s <- entryGetText statusZr
186     liftIO $ do
187       g <- readIORef sR
188       let zradius' = convert (read s :: Double)
189       writeIORef sR $! g{ zradius = zradius' }
190       restart
191   -- when pressing return in the ratios list, zoom to that mu-atom
192   muQueue <- newEmptyMVar
193   _ <- forkIO . forever $ do
194     qs <- takeMVar muQueue
195     let (cr, ci, radius, _period) = muAtom qs
196         zradius' = radius * 8
197     cr `seq` ci `seq` zradius' `seq` postGUISync $ do
198       g <- readIORef sR
199       if isNaN cr || isNaN ci
200         then writeIORef sR $! g{ center = c0, zradius = zradius0 }
201         else writeIORef sR $! g{ center = cr :+ ci, zradius = zradius' }
202       _ <- ratios `widgetSetSensitive` True
203       restart
204   _ <- ratios `onEntryActivate` do
205     s <- entryGetText ratios
206     case rationalize s of
207       Nothing -> return ()
208       Just qs -> do
209         _ <- ratios `widgetSetSensitive` False
210         g <- readIORef sR
211         stop g
212         putMVar muQueue qs
213   -- time to draw the image: upload to the texture and draw a quad
214   _ <- onExpose canvas $ {-# SCC "cbEx" #-} \_ -> do
215     withGLDrawingArea canvas $ \glwindow -> do
216       GMNDL{ image = i } <- readIORef sR
217       Image.upload i
218       Image.draw i
219       glDrawableSwapBuffers glwindow
220     return True
221   -- need an exit strategy
222   _ <- onDestroy window mainQuit
223   -- make sure the expose callback gets called regularly (5fps)
224   _ <- timeoutAdd (widgetQueueDraw canvas >> return True) 200
225   -- and we're off!
226   widgetShowAll window
227   mainGUI
228
229 -- initial center coordinates
230 -- using the maximum precision available from the start for this makes
231 -- sure that nothing weird happens when precision gets close to the edge
232 c0 :: Complex QuadDouble
233 c0 = 0
234
235 -- initial zoom level
236 -- the initial zoom level should probably depend on initial image size
237 zradius0 :: QuadDouble
238 zradius0 = 2
239
240 -- convert scientific notation like "-4.12345600000000e-03"
241 -- into human-readable numbers like "-0.004123456"
242 -- do it by string manipulation as QuadDouble has a lot of precision
243 -- and the show instance for QuadDouble gives the problematic form...
244 reshow :: String -> String
245 reshow s =
246   let (front, rear') = break (=='e') s
247       (sign, mantissa) = case front of
248                           '-':m -> (True, m)
249                           m -> (False, m)
250       (big, dotsmall) = break (=='.') mantissa
251       small = case dotsmall of
252         '.':small' -> small'
253         small' -> small'
254       expo = case rear' of
255         'e':rear -> read (dropWhile (=='+') rear) + length big
256         _ -> 0
257       digits = if expo < 0  then "0." ++ replicate (-expo) '0' ++ big ++ small
258                             else let (x,y) = splitAt expo (big ++ small)
259                                  in  case x of
260                                       [] -> "0." ++ y
261                                       x' -> x' ++ "." ++ y
262   in  reverse . dropWhile (=='.') . dropWhile (=='0') . reverse . (if sign then ('-':) else id) $ digits
263
264 -- convert a string of space separated fractions into rationals
265 -- moreover ensure that they are all in 0<q<1
266 rationalize :: String -> Maybe [Rational]
267 rationalize s =
268   let f '/' = '%'
269       f  c  = c
270       r t = case reads t of
271         [(q, "")] | 0 < q && q < 1 -> Just q
272         _ -> Nothing
273   in  mapM r . words . map f $ s