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