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 ($$$$) {
  61     my ($t, $ok, $changed, $edge_need_subdivide_fn) = @_;
  62
  63     print STDERR sprintf_triangle $t;
  64
  65     foreach my $ix (0..2) {
  66         my $jx = ($ix+1) % 3;
  67         my $kx = ($ix+2) % 3;
  68         if ($edge_need_subdivide_fn->($t->[$ix], $t->[$jx])) {
  69             printf STDERR
  70                 " S i=%d j=%d k=%d ",
  71                 $ix, $jx, $kx;
  72             my @midp;
  73             foreach my $ci (0..2) {
  74                 push @midp, 0.5 * ($t->[$ix][$ci] + $t->[$jx][$ci]);
  75             }
  76             # triangle i-j-k, splitting edge i-m
  77             # gives    i-m-k, k-m-j
  78             my $n = [ @$t ]; $n->[$ix] = \@midp;  $n->[3] = "$t->[3]a$ix$jx";
  79             unshift @$changed, $n;
  80
  81             my $n = [ @$t ]; $n->[$jx] = \@midp;  $n->[3] = "$t->[3]b$ix$jx";
  82             unshift @$changed, $n;
  83             printf STDERR
  84                 " midp %11.6f,%11.6f,%11.6f\n",
  85                 @midp;
  86             return;
  87         }
  88     }
  89     push @$ok, $t;
  90     printf STDERR "OK nok=%d nchanged=%d\n",
  91         (scalar @$ok), (scalar @$changed);
  92 }
  93
  94 sub maybe_subdivide ($) {
  95     my ($edge_need_subdivide_fn) = @_;
  96
  97     my @small_enough = ();
  98     while (my $t = shift @$triangles) {
  99         maybe_subdivide_triangle $t, \@small_enough, $triangles,
 100             $edge_need_subdivide_fn;
 101     }
 102
 103     $triangles = \@small_enough;
 104 }
 105
 106 sub append_triangle ($) {
 107     my ($t) = @_;
 108     push @$output, $t;
 109 }
 110
 111 #---------- set-fa ----------
 112
 113 sub op__set_fa () {
 114     $fa = shift_arg;
 115 }
 116
 117 #---------- project-cylinder ----------
 118
 119 our $project_cylinder_radius;
 120 our $project_cylinder_max_d_theta;
 121
 122 sub project_cylinder_edge_need_subdivide ($$) {
 123     my @thetas = map { $_->[0] / $project_cylinder_radius } @_;
 124     return abs($thetas[0] - $thetas[1]) > $project_cylinder_max_d_theta;
 125 }
 126
 127 sub project_cylinder_tri {
 128     my ($t) = @_;
 129
 130     #print STDERR 'PROJECT', Dumper($t);
 131
 132     my $radius = $project_cylinder_radius;
 133
 134     my @ot;
 135     foreach my $p (@$t) {
 136         my ($x,$y,$z) = @$p;
 137         my $r = $radius - $y;
 138         my $theta = $x / $radius;
 139         push @ot, [ $r * sin($theta),
 140                     -$r * cos($theta),
 141                     $z ];
 142     }
 143     append_triangle \@ot;
 144 }
 145
 146 sub op__project_cylinder () {
 147     $project_cylinder_radius = shift_arg;
 148     $project_cylinder_max_d_theta = $fa * TAU/360;
 149
 150     maybe_subdivide \&project_cylinder_edge_need_subdivide;
 151
 152     $output = [];
 153     foreach my $t (@$triangles) {
 154         project_cylinder_tri $t;
 155     }
 156     $triangles = $output;
 157 }
 158
 159 #---------- main program ----------
 160
 161 our $raw;
 162
 163 while (@ARGV && $ARGV[0] =~ m/^-/) {
 164     $_ = shift @ARGV;
 165     last if m/^--$/;
 166     if (s/^--raw$//) {
 167         $raw = 1;
 168     } else {
 169         die "$_ ?";
 170     }
 171 }
 172
 173 my $itmp;
 174 my $otmp;
 175
 176 my $admesh_stdout = '--write-ascii-stl /dev/fd/3 3>&1 >/dev/null';
 177
 178 if ($raw) {
 179     open I, "<& STDIN";
 180     $otmp = *STDOUT;
 181 } else {
 182     $itmp = new File::Temp;
 183     $otmp = new File::Temp;
 184
 185     system "cat >$itmp";
 186
 187     open I, "admesh $admesh_stdout $itmp |";
 188 }
 189
 190 my $triangle;
 191
 192 while (<I>) {
 193     s/^\s*//;
 194     if (m/^outer\s+loop/) {
 195         die if $triangle;
 196         $triangle = [];
 197     } elsif (s/^vertex\s+//) {
 198         my $lhs = $&;
 199         s/\s+$//;
 200         my @xyz = split /\s+/, $_;
 201         die unless $triangle;
 202         push @$triangle, \@xyz;
 203     } elsif (m/^endloop/) {
 204         die unless @$triangle == 3;
 205         push @$triangle, $.;
 206         push @$triangles, $triangle;
 207         undef $triangle;
 208     } elsif (m/^(?:solid|facet\s+normal|endfacet|endsolid)\s/) {
 209     } else {
 210         die "$_ ?";
 211     }
 212 }
 213
 214 close I;
 215 <I> if 0; # suppresses Name "main::I" used only once
 216
 217 while (@ARGV) {
 218     my $op = shift_arg;
 219     $op =~ y/-/_/;
 220     &{ ${*::}{"op__$op"} };
 221 }
 222
 223 select $otmp;
 224
 225 print "solid distort-stl\n";
 226
 227 foreach my $t (@$triangles) {
 228     print "  facet normal 0 0 0\n";
 229     print "    outer loop\n";
 230     die unless @$t==3;
 231     foreach my $p (@$t) {
 232         die unless @$p==3;
 233         print "      vertex";
 234         printf " %.18g", $_ foreach @$p;
 235         print "\n";
 236     }
 237     print "    endloop\n";
 238     print "  endfacet\n";
 239 }
 240
 241 print "endsolid distort-stl\n";
 242
 243 flush $otmp;
 244
 245 if (!$raw) {
 246     system "admesh --normal-values $admesh_stdout $otmp";
 247 }