source/gles2glide64/src/Glide64/DepthBufferRender.cpp

   1 /*
   2 * Glide64 - Glide video plugin for Nintendo 64 emulators.
   3 * Copyright (c) 2002  Dave2001
   4 * Copyright (c) 2003-2009  Sergey 'Gonetz' Lipski
   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 * 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
  17 * along with this program; if not, write to the Free Software
  18 * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  19 */
  20
  21 //****************************************************************
  22 //
  23 // Glide64 - Glide Plugin for Nintendo 64 emulators
  24 // Project started on December 29th, 2001
  25 //
  26 // Authors:
  27 // Dave2001, original author, founded the project in 2001, left it in 2002
  28 // Gugaman, joined the project in 2002, left it in 2002
  29 // Sergey 'Gonetz' Lipski, joined the project in 2002, main author since fall of 2002
  30 // Hiroshi 'KoolSmoky' Morii, joined the project in 2007
  31 //
  32 //****************************************************************
  33 //
  34 // To modify Glide64:
  35 // * Write your name and (optional)email, commented by your work, so I know who did it, and so that you can find which parts you modified when it comes time to send it to me.
  36 // * Do NOT send me the whole project or file that you modified.  Take out your modified code sections, and tell me where to put them.  If people sent the whole thing, I would have many different versions, but no idea how to combine them all.
  37 //
  38 //****************************************************************
  39 //
  40 // Software rendering into N64 depth buffer
  41 // Idea and N64 depth value format by Orkin
  42 // Polygon rasterization algorithm is taken from FATMAP2 engine by Mats Byggmastar, mri@penti.sit.fi
  43 //
  44 // Created by Gonetz, Dec 2004
  45 //
  46 //****************************************************************
  47
  48 #include "Gfx_1.3.h"
  49 #include "rdp.h"
  50 #include "DepthBufferRender.h"
  51
  52 wxUint16 * zLUT = 0;
  53
  54 void ZLUT_init()
  55 {
  56   if (zLUT)
  57     return;
  58   zLUT = new wxUint16[0x40000];
  59   for(int i=0; i<0x40000; i++)
  60   {
  61     wxUint32 exponent = 0;
  62     wxUint32 testbit = 1 << 17;
  63     while((i & testbit) && (exponent < 7))
  64     {
  65       exponent++;
  66       testbit = 1 << (17 - exponent);
  67     }
  68
  69     wxUint32 mantissa = (i >> (6 - (6 < exponent ? 6 : exponent))) & 0x7ff;
  70     zLUT[i] = (wxUint16)(((exponent << 11) | mantissa) << 2);
  71   }
  72 }
  73
  74 void ZLUT_release()
  75 {
  76   delete[] zLUT;
  77   zLUT = 0;
  78 }
  79
  80 static vertexi * max_vtx;                   // Max y vertex (ending vertex)
  81 static vertexi * start_vtx, * end_vtx;      // First and last vertex in array
  82 static vertexi * right_vtx, * left_vtx;     // Current right and left vertex
  83
  84 #ifdef HAVE_GLES
  85 // using float should be faster than int in fact, especialy if using NEON
  86 static float right_height, left_height;
  87 static float right_x, right_dxdy, left_x, left_dxdy;
  88 static float left_z, left_dzdy;
  89
  90 __inline float iceil(int x)
  91 {
  92         return cellf((float)x*(1.0f/65536.0f));
  93 }
  94 __inline float i2float(int x)
  95 {
  96         return (float)x*(1.0f/65536.0f);
  97 }
  98 __inline int float2i(float x)
  99 {
 100         return x*65536.0f;
 101 }
 102
 103 #else
 104
 105 static int right_height, left_height;
 106 static int right_x, right_dxdy, left_x, left_dxdy;
 107 static int left_z, left_dzdy;
 108
 109 __inline int imul16(int x, int y)        // (x * y) >> 16
 110 {
 111     return (((long long)x) * ((long long)y)) >> 16;
 112 }
 113
 114 __inline int imul14(int x, int y)        // (x * y) >> 14
 115 {
 116     return (((long long)x) * ((long long)y)) >> 14;
 117 }
 118 __inline int idiv16(int x, int y)        // (x << 16) / y
 119 {
 120     //x = (((long long)x) << 16) / ((long long)y);
 121  /*
 122   eax = x;
 123   ebx = y;
 124   edx = x;
 125   (x << 16) | ()
 126    */
 127 #if !defined(__GNUC__) && !defined(NO_ASM)
 128   __asm {
 129         mov   eax, x
 130         mov   ebx, y
 131         mov   edx,eax
 132         sar   edx,16
 133         shl   eax,16
 134         idiv  ebx
 135         mov   x, eax
 136     }
 137 #elif !defined(NO_ASM)
 138     int reminder;
 139     asm ("idivl %[divisor]"
 140           : "=a" (x), "=d" (reminder)
 141           : [divisor] "g" (y), "d" (x >> 16), "a" (x << 16));
 142 #else
 143         x = (((long long)x) << 16) / ((long long)y);
 144 #endif
 145     return x;
 146 }
 147
 148 __inline int iceil(int x)
 149 {
 150   x +=  0xffff;
 151   return (x >> 16);
 152 }
 153 #endif
 154
 155 static void RightSection(void)
 156 {
 157   // Walk backwards trough the vertex array
 158
 159   vertexi * v2, * v1 = right_vtx;
 160   if(right_vtx > start_vtx) v2 = right_vtx-1;
 161   else                      v2 = end_vtx;         // Wrap to end of array
 162   right_vtx = v2;
 163
 164   // v1 = top vertex
 165   // v2 = bottom vertex
 166
 167   // Calculate number of scanlines in this section
 168
 169   right_height = iceil(v2->y) - iceil(v1->y);
 170   if(right_height <= 0) return;
 171
 172   // Guard against possible div overflows
 173
 174   #ifdef HAVE_GLES
 175   right_dxdy  = i2float(v2->x - v1->x)/i2float(v2->y - v1->y);
 176   #else
 177   if(right_height > 1) {
 178     // OK, no worries, we have a section that is at least
 179     // one pixel high. Calculate slope as usual.
 180
 181     int height = v2->y - v1->y;
 182     right_dxdy  = idiv16(v2->x - v1->x, height);
 183   }
 184   else {
 185     // Height is less or equal to one pixel.
 186     // Calculate slope = width * 1/height
 187     // using 18:14 bit precision to avoid overflows.
 188
 189     int inv_height = (0x10000 << 14) / (v2->y - v1->y);
 190     right_dxdy = imul14(v2->x - v1->x, inv_height);
 191   }
 192   #endif
 193
 194   // Prestep initial values
 195
 196   #ifdef HAVE_GLES
 197   float prestep = iceil(v1->y) - i2float(v1->y);
 198   right_x = i2float(v1->x) + prestep*right_dxdy;
 199   #else
 200   int prestep = (iceil(v1->y) << 16) - v1->y;
 201   right_x = v1->x + imul16(prestep, right_dxdy);
 202   #endif
 203 }
 204
 205 static void LeftSection(void)
 206 {
 207   // Walk forward trough the vertex array
 208
 209   vertexi * v2, * v1 = left_vtx;
 210   if(left_vtx < end_vtx) v2 = left_vtx+1;
 211   else                   v2 = start_vtx;      // Wrap to start of array
 212   left_vtx = v2;
 213
 214   // v1 = top vertex
 215   // v2 = bottom vertex
 216
 217   // Calculate number of scanlines in this section
 218
 219   left_height = iceil(v2->y) - iceil(v1->y);
 220   if(left_height <= 0) return;
 221
 222   // Guard against possible div overflows
 223
 224   #ifdef HAVE_GLES
 225   float invheight = 1.0f/i2float(v2->y - v1->y)
 226   left_dxdy  = i2float(v2->x - v1->x)*invheight;
 227   left_dzdy  = i2float(v2->z - v1->z)*invheight;
 228   #else
 229   if(left_height > 1) {
 230     // OK, no worries, we have a section that is at least
 231     // one pixel high. Calculate slope as usual.
 232
 233     int height = v2->y - v1->y;
 234     left_dxdy = idiv16(v2->x - v1->x, height);
 235     left_dzdy = idiv16(v2->z - v1->z, height);
 236   }
 237   else {
 238     // Height is less or equal to one pixel.
 239     // Calculate slope = width * 1/height
 240     // using 18:14 bit precision to avoid overflows.
 241
 242     int inv_height = (0x10000 << 14) / (v2->y - v1->y);
 243     left_dxdy = imul14(v2->x - v1->x, inv_height);
 244     left_dzdy = imul14(v2->z - v1->z, inv_height);
 245   }
 246   #endif
 247
 248   // Prestep initial values
 249
 250   #ifdef HAVE_GLES
 251   float prestep = iceil(v1->y) - i2float(v1->y);
 252   left_x = i2float(v1->x) + prestep*left_dxdy;
 253   left_z = i2float(v1->z) + prestep*left_dzdy;
 254   #else
 255   int prestep = (iceil(v1->y) << 16) - v1->y;
 256   left_x = v1->x + imul16(prestep, left_dxdy);
 257   left_z = v1->z + imul16(prestep, left_dzdy);
 258   #endif
 259 }
 260
 261
 262 void Rasterize(vertexi * vtx, int vertices, int dzdx)
 263 {
 264   start_vtx = vtx;        // First vertex in array
 265
 266   // Search trough the vtx array to find min y, max y
 267   // and the location of these structures.
 268
 269   vertexi * min_vtx = vtx;
 270   max_vtx = vtx;
 271
 272   int min_y = vtx->y;
 273   int max_y = vtx->y;
 274
 275   vtx++;
 276
 277   for(int n=1; n<vertices; n++) {
 278     if(vtx->y < min_y) {
 279       min_y = vtx->y;
 280       min_vtx = vtx;
 281     }
 282     else
 283       if(vtx->y > max_y) {
 284         max_y = vtx->y;
 285         max_vtx = vtx;
 286       }
 287       vtx++;
 288   }
 289
 290   // OK, now we know where in the array we should start and
 291   // where to end while scanning the edges of the polygon
 292
 293   left_vtx  = min_vtx;    // Left side starting vertex
 294   right_vtx = min_vtx;    // Right side starting vertex
 295   end_vtx   = vtx-1;      // Last vertex in array
 296
 297   // Search for the first usable right section
 298
 299   do {
 300     if(right_vtx == max_vtx) return;
 301     RightSection();
 302   } while(right_height <= 0);
 303
 304   // Search for the first usable left section
 305
 306   do {
 307     if(left_vtx == max_vtx) return;
 308     LeftSection();
 309   } while(left_height <= 0);
 310
 311   wxUint16 * destptr = (wxUint16*)(gfx.RDRAM+rdp.zimg);
 312   int y1 = iceil(min_y);
 313   if (y1 >= (int)rdp.scissor_o.lr_y) return;
 314   int shift;
 315
 316   for(;;)
 317   {
 318     int x1 = iceil(left_x);
 319     if (x1 < (int)rdp.scissor_o.ul_x)
 320       x1 = rdp.scissor_o.ul_x;
 321     int width = iceil(right_x) - x1;
 322     if (x1+width >= (int)rdp.scissor_o.lr_x)
 323       width = rdp.scissor_o.lr_x - x1 - 1;
 324
 325     if(width > 0 && y1 >= (int)rdp.scissor_o.ul_y) {
 326
 327
 328       // Prestep initial z
 329
 330           #ifdef HAVE_GLES
 331       float z = left_z + (x1 - left_x)*dzdx;
 332           #else
 333       int prestep = (x1 << 16) - left_x;
 334       int z = left_z + imul16(prestep, dzdx);
 335           #endif
 336
 337       shift = x1 + y1*rdp.zi_width;
 338       //draw to depth buffer
 339       int trueZ;
 340       int idx;
 341       wxUint16 encodedZ;
 342       for (int x = 0; x < width; x++)
 343       {
 344                 #ifdef HAVE_GLES
 345                 trueZ = (int)(z*8.0f);
 346                 #else
 347         trueZ = z/8192;
 348                 #endif
 349         if (trueZ < 0) trueZ = 0;
 350         else if (trueZ > 0x3FFFF) trueZ = 0x3FFFF;
 351         encodedZ = zLUT[trueZ];
 352         idx = (shift+x)^1;
 353         if(encodedZ < destptr[idx])
 354           destptr[idx] = encodedZ;
 355         z += dzdx;
 356       }
 357     }
 358
 359     //destptr += rdp.zi_width;
 360     y1++;
 361     if (y1 >= (int)rdp.scissor_o.lr_y) return;
 362
 363     // Scan the right side
 364
 365     if(--right_height <= 0) {               // End of this section?
 366       do {
 367         if(right_vtx == max_vtx) return;
 368         RightSection();
 369       } while(right_height <= 0);
 370     }
 371     else
 372       right_x += right_dxdy;
 373
 374     // Scan the left side
 375
 376     if(--left_height <= 0) {                // End of this section?
 377       do {
 378         if(left_vtx == max_vtx) return;
 379         LeftSection();
 380       } while(left_height <= 0);
 381     }
 382     else {
 383       left_x += left_dxdy;
 384       left_z += left_dzdy;
 385     }
 386   }
 387 }