distort-stl

   1 #!/usr/bin/perl -w
   2 #
   3 # usage:
   4 #   ./distort-stl <INPUT >OUTPUT DISTORTION [PARAMS...] ...
   5 #
   6 # DISTORTIONs:
   7 #
   8 #   project-cylinder RADIUS
   9 #       projects the X-Z plane onto the cylinder of
  10 #           radius RADIUS with axis [0, 0, t]
  11 #       origin becomes [0, -RADIUS, 0]
  12 #       other planes of the input are projected onto smaller
  13 #           or larger cylinders accordingly
  14 #       probably a bad idea if
  15 #           object has any Y > RADIUS
  16 #           object has any |X| > tau / RADIUS
  17 #       technically, treats input as if it were
  18 #       polar-rectangular coords:
  19 #          Z' = Z; R' = Y + RADIUS; theta' = X / RADIUS
  20 #       and then converts back into cartesian
  21 #       honours fa but not fs or fn
  22 #
  23 #   set-fa $FA
  24
  25 use strict;
  26 use autodie;
  27
  28 use List::Util;
  29 use POSIX;
  30 use File::Temp ();
  31 use Data::Dumper;
  32
  33 sub TAU () { M_PI * 2; }
  34
  35 our $fa = 10;
  36
  37 our $triangles;
  38 our $output;
  39
  40 sub shift_arg () {
  41     die unless @ARGV;
  42     scalar shift @ARGV;
  43 }
  44
  45 #no warnings qw(recursion);
  46
  47 sub sprintf_triangle ($) {
  48     my ($t) = @_;
  49
  50     sprintf
  51         "%11.6f,%11.6f,%11.6f / ".
  52         "%11.6f,%11.6f,%11.6f / ".
  53         "%11.6f,%11.6f,%11.6f  %-40s ",
  54                 $t->[0][0], $t->[0][1], $t->[0][2],
  55                 $t->[1][0], $t->[1][1], $t->[1][2],
  56                 $t->[2][0], $t->[2][1], $t->[2][2],
  57                 $t->[3];
  58 }
  59
  60 sub maybe_subdivide_triangle ($$$$) {
  61     my ($t, $ok, $changed, $edge_need_subdivide_fn) = @_;
  62
  63     print STDERR sprintf_triangle $t;
  64
  65     foreach my $ix (0..2) {
  66         my $jx = ($ix+1) % 3;
  67         my $kx = ($ix+2) % 3;
  68         if ($edge_need_subdivide_fn->($t->[$ix], $t->[$jx])) {
  69             printf STDERR
  70                 " S i=%d j=%d k=%d ",
  71                 $ix, $jx, $kx;
  72             my @midp;
  73             foreach my $ci (0..2) {
  74                 push @midp, 0.5 * ($t->[$ix][$ci] + $t->[$jx][$ci]);
  75             }
  76
  77             printf STDERR
  78                 " midp %11.6f,%11.6f,%11.6f\n",
  79                 @midp;
  80
  81             # triangle i-j-k, splitting edge i-m
  82             # gives    i-m-k, k-m-j
  83             my $n = [ @$t ]; $n->[$ix] = \@midp;  $n->[3] = "$t->[3]a$ix$jx";
  84             unshift @$changed, $n;
  85
  86             printf STDERR "%s\n", sprintf_triangle $n;
  87
  88             my $n = [ @$t ]; $n->[$jx] = \@midp;  $n->[3] = "$t->[3]b$ix$jx";
  89             unshift @$changed, $n;
  90
  91             printf STDERR "%s\n", sprintf_triangle $n;
  92
  93             return;
  94         }
  95     }
  96     push @$ok, $t;
  97     printf STDERR "OK nok=%d nchanged=%d\n",
  98         (scalar @$ok), (scalar @$changed);
  99 }
 100
 101 sub maybe_subdivide ($) {
 102     my ($edge_need_subdivide_fn) = @_;
 103
 104     my @small_enough = ();
 105     while (my $t = shift @$triangles) {
 106         maybe_subdivide_triangle $t, \@small_enough, $triangles,
 107             $edge_need_subdivide_fn;
 108     }
 109
 110     $triangles = \@small_enough;
 111 }
 112
 113 sub append_triangle ($) {
 114     my ($t) = @_;
 115     push @$output, $t;
 116 }
 117
 118 #---------- set-fa ----------
 119
 120 sub op__set_fa () {
 121     $fa = shift_arg;
 122 }
 123
 124 #---------- project-cylinder ----------
 125
 126 our $project_cylinder_radius;
 127 our $project_cylinder_max_d_theta;
 128
 129 sub project_cylinder_edge_need_subdivide ($$) {
 130     my @thetas = map { $_->[0] / $project_cylinder_radius } @_;
 131     return abs($thetas[0] - $thetas[1]) > $project_cylinder_max_d_theta;
 132 }
 133
 134 sub project_cylinder_tri {
 135     my ($t) = @_;
 136
 137     #print STDERR 'PROJECT', Dumper($t);
 138
 139     my $radius = $project_cylinder_radius;
 140
 141     my @ot;
 142     foreach my $p (@$t) {
 143         my ($x,$y,$z) = @$p;
 144         my $r = $radius - $y;
 145         my $theta = $x / $radius;
 146         push @ot, [ $r * sin($theta),
 147                     -$r * cos($theta),
 148                     $z ];
 149     }
 150     append_triangle \@ot;
 151 }
 152
 153 sub op__project_cylinder () {
 154     $project_cylinder_radius = shift_arg;
 155     $project_cylinder_max_d_theta = $fa * TAU/360;
 156
 157     maybe_subdivide \&project_cylinder_edge_need_subdivide;
 158
 159     $output = [];
 160     foreach my $t (@$triangles) {
 161         project_cylinder_tri $t;
 162     }
 163     $triangles = $output;
 164 }
 165
 166 #---------- main program ----------
 167
 168 our $raw;
 169
 170 while (@ARGV && $ARGV[0] =~ m/^-/) {
 171     $_ = shift @ARGV;
 172     last if m/^--$/;
 173     if (s/^--raw$//) {
 174         $raw = 1;
 175     } else {
 176         die "$_ ?";
 177     }
 178 }
 179
 180 my $itmp;
 181 my $otmp;
 182
 183 my $admesh_stdout = '--write-ascii-stl /dev/fd/3 3>&1 >/dev/null';
 184
 185 if ($raw) {
 186     open I, "<& STDIN";
 187     $otmp = *STDOUT;
 188 } else {
 189     $itmp = new File::Temp;
 190     $otmp = new File::Temp;
 191
 192     system "cat >$itmp";
 193
 194     open I, "admesh $admesh_stdout $itmp |";
 195 }
 196
 197 my $triangle;
 198
 199 while (<I>) {
 200     s/^\s*//;
 201     if (m/^outer\s+loop/) {
 202         die if $triangle;
 203         $triangle = [];
 204     } elsif (s/^vertex\s+//) {
 205         my $lhs = $&;
 206         s/\s+$//;
 207         my @xyz = split /\s+/, $_;
 208         die unless $triangle;
 209         push @$triangle, \@xyz;
 210     } elsif (m/^endloop/) {
 211         die unless @$triangle == 3;
 212         push @$triangle, $.;
 213         push @$triangles, $triangle;
 214         undef $triangle;
 215     } elsif (m/^(?:solid|facet\s+normal|endfacet|endsolid)\s/) {
 216     } else {
 217         die "$_ ?";
 218     }
 219 }
 220
 221 close I;
 222 <I> if 0; # suppresses Name "main::I" used only once
 223
 224 while (@ARGV) {
 225     my $op = shift_arg;
 226     $op =~ y/-/_/;
 227     &{ ${*::}{"op__$op"} };
 228 }
 229
 230 select $otmp;
 231
 232 print "solid distort-stl\n";
 233
 234 foreach my $t (@$triangles) {
 235     print "  facet normal 0 0 0\n";
 236     print "    outer loop\n";
 237     die unless @$t==3;
 238     foreach my $p (@$t) {
 239         die unless @$p==3;
 240         print "      vertex";
 241         printf " %.18g", $_ foreach @$p;
 242         print "\n";
 243     }
 244     print "    endloop\n";
 245     print "  endfacet\n";
 246 }
 247
 248 print "endsolid distort-stl\n";
 249
 250 flush $otmp;
 251
 252 if (!$raw) {
 253     system "admesh --normal-values $admesh_stdout $otmp";
 254 }