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 $debug = $ENV{DISTORT_DEBUG};
  36
  37 my $ps = $ENV{DISTORT_PS};
  38 if ($ps) {
  39     open PS, "> $ps" or die $!;
  40     print PS "%!\n";
  41 }
  42
  43 our $fa = 10;
  44
  45 our $triangles;
  46 our $output;
  47
  48 sub shift_arg () {
  49     die unless @ARGV;
  50     scalar shift @ARGV;
  51 }
  52
  53 #no warnings qw(recursion);
  54
  55 sub sprintf_triangle ($) {
  56     my ($t) = @_;
  57
  58     return '' unless $debug;
  59
  60     if ($ps && $t->[3] =~ m/$ENV{DISTORT_PS_RE}/) {
  61         printf PS <<'END',
  62  %20.16g %20.16g %20.16g moveto
  63  %20.16g %20.16g %20.16g lineto
  64  %20.16g %20.16g %20.16g lineto
  65  closepath stroke
  66 END
  67                 $t->[0][0], $t->[0][1], $t->[0][2],
  68                 $t->[1][0], $t->[1][1], $t->[1][2],
  69                 $t->[2][0], $t->[2][1], $t->[2][2],
  70                 or die $!;
  71         flush PS or die $!;
  72     }
  73
  74     sprintf
  75         "%11.6f,%11.6f,%11.6f / ".
  76         "%11.6f,%11.6f,%11.6f / ".
  77         "%11.6f,%11.6f,%11.6f  %-40s ",
  78                 $t->[0][0], $t->[0][1], $t->[0][2],
  79                 $t->[1][0], $t->[1][1], $t->[1][2],
  80                 $t->[2][0], $t->[2][1], $t->[2][2],
  81                 $t->[3];
  82 }
  83
  84 sub maybe_subdivide_triangle ($$$$) {
  85     my ($t, $ok, $changed, $edge_need_subdivide_fn) = @_;
  86
  87     print STDERR sprintf_triangle $t if $debug;
  88
  89     my (@longest) = qw(-1);
  90
  91     foreach my $ix (0..2) {
  92         my $jx = ($ix+1) % 3;
  93         next unless $edge_need_subdivide_fn->($t->[$ix], $t->[$jx]);
  94         my $l2 = 0;
  95         foreach my $ci (0..2) {
  96             my $d = $t->[$ix][$ci] - $t->[$jx][$ci];
  97             $l2 += $d*$d;
  98         }
  99         next unless $l2 > $longest[0];
 100         @longest = ($l2, $ix, $jx);
 101     }
 102     if ($longest[0] < 0) {
 103         push @$ok, $t;
 104         printf STDERR "OK nok=%d nchanged=%d\n",
 105             (scalar @$ok), (scalar @$changed)
 106             if $debug;
 107         return;
 108     }
 109     my ($dummy,$ix,$jx) = @longest;
 110     my $kx = ($ix+2) % 3;
 111
 112     printf STDERR
 113         " S i=%d j=%d k=%d ",
 114         $ix, $jx, $kx
 115         if $debug;
 116     my @midp;
 117     foreach my $ci (0..2) {
 118         push @midp, 0.5 * ($t->[$ix][$ci] + $t->[$jx][$ci]);
 119     }
 120
 121     printf STDERR
 122         " midp %11.6f,%11.6f,%11.6f\n",
 123         @midp
 124         if $debug;
 125
 126     # triangle i-j-k, splitting edge i-m
 127     # gives    i-m-k, k-m-j
 128     my $gensplit = sub {
 129         my ($ixjx, $xwhat) = @_;
 130         my $n = [ @$t ];
 131         $n->[$ixjx] = \@midp;
 132         $n->[3] = "$t->[3]$xwhat";
 133         printf STDERR "%s\n", sprintf_triangle $n if $debug;
 134         unshift @$changed, $n;
 135     };
 136     $gensplit->($ix, "a$ix$jx");
 137     $gensplit->($jx, "b$ix$jx");
 138     return;
 139 }
 140
 141 sub maybe_subdivide ($) {
 142     my ($edge_need_subdivide_fn) = @_;
 143
 144     my @small_enough = ();
 145     while (my $t = shift @$triangles) {
 146         maybe_subdivide_triangle $t, \@small_enough, $triangles,
 147             $edge_need_subdivide_fn;
 148     }
 149
 150     $triangles = \@small_enough;
 151 }
 152
 153 sub append_triangle ($) {
 154     my ($t) = @_;
 155     push @$output, $t;
 156 }
 157
 158 #---------- set-fa ----------
 159
 160 sub op__set_fa () {
 161     $fa = shift_arg;
 162 }
 163
 164 #---------- project-cylinder ----------
 165
 166 our $project_cylinder_radius;
 167 our $project_cylinder_max_d_theta;
 168
 169 sub project_cylinder_edge_need_subdivide ($$) {
 170     my @thetas = map { $_->[0] / $project_cylinder_radius } @_;
 171     return abs($thetas[0] - $thetas[1]) > $project_cylinder_max_d_theta;
 172 }
 173
 174 sub project_cylinder_tri {
 175     my ($t) = @_;
 176
 177     #print STDERR 'PROJECT', Dumper($t);
 178
 179     my $radius = $project_cylinder_radius;
 180
 181     my @ot;
 182     foreach my $p (@$t) {
 183         my ($x,$y,$z) = @$p;
 184         my $r = $radius - $y;
 185         my $theta = $x / $radius;
 186         push @ot, [ $r * sin($theta),
 187                     -$r * cos($theta),
 188                     $z ];
 189     }
 190     append_triangle \@ot;
 191 }
 192
 193 sub op__project_cylinder () {
 194     $project_cylinder_radius = shift_arg;
 195     $project_cylinder_max_d_theta = $fa * TAU/360;
 196
 197     maybe_subdivide \&project_cylinder_edge_need_subdivide;
 198
 199     $output = [];
 200     foreach my $t (@$triangles) {
 201         project_cylinder_tri $t;
 202     }
 203     $triangles = $output;
 204 }
 205
 206 #---------- main program ----------
 207
 208 our $raw;
 209
 210 while (@ARGV && $ARGV[0] =~ m/^-/) {
 211     $_ = shift @ARGV;
 212     last if m/^--$/;
 213     if (s/^--raw$//) {
 214         $raw = 1;
 215     } else {
 216         die "$_ ?";
 217     }
 218 }
 219
 220 my $itmp;
 221 my $otmp;
 222
 223 my $admesh_stdout = '--write-ascii-stl /dev/fd/3 3>&1 >/dev/null';
 224
 225 if ($raw) {
 226     open I, "<& STDIN";
 227     $otmp = *STDOUT;
 228 } else {
 229     $itmp = new File::Temp;
 230     $otmp = new File::Temp;
 231
 232     system "cat >$itmp";
 233
 234     open I, "admesh $admesh_stdout $itmp |";
 235 }
 236
 237 my $triangle;
 238
 239 while (<I>) {
 240     s/^\s*//;
 241     if (m/^outer\s+loop/) {
 242         die if $triangle;
 243         $triangle = [];
 244     } elsif (s/^vertex\s+//) {
 245         my $lhs = $&;
 246         s/\s+$//;
 247         my @xyz = split /\s+/, $_;
 248         die unless $triangle;
 249         push @$triangle, \@xyz;
 250     } elsif (m/^endloop/) {
 251         die unless @$triangle == 3;
 252         push @$triangle, $.;
 253         push @$triangles, $triangle;
 254         undef $triangle;
 255     } elsif (m/^(?:solid|facet\s+normal|endfacet|endsolid)\s/) {
 256     } else {
 257         die "$_ ?";
 258     }
 259 }
 260
 261 close I;
 262 <I> if 0; # suppresses Name "main::I" used only once
 263
 264 while (@ARGV) {
 265     my $op = shift_arg;
 266     $op =~ y/-/_/;
 267     &{ ${*::}{"op__$op"} };
 268 }
 269
 270 select $otmp;
 271
 272 print "solid distort-stl\n";
 273
 274 foreach my $t (@$triangles) {
 275     print "  facet normal 0 0 0\n";
 276     print "    outer loop\n";
 277     die unless @$t==3;
 278     foreach my $p (@$t) {
 279         die unless @$p==3;
 280         print "      vertex";
 281         printf " %.18g", $_ foreach @$p;
 282         print "\n";
 283     }
 284     print "    endloop\n";
 285     print "  endfacet\n";
 286 }
 287
 288 print "endsolid distort-stl\n";
 289
 290 flush $otmp;
 291
 292 if (!$raw) {
 293     system "admesh --normal-values $admesh_stdout $otmp";
 294 }