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     foreach my $ix (0..2) {
  90         my $jx = ($ix+1) % 3;
  91         my $kx = ($ix+2) % 3;
  92         if ($edge_need_subdivide_fn->($t->[$ix], $t->[$jx])) {
  93             printf STDERR
  94                 " S i=%d j=%d k=%d ",
  95                 $ix, $jx, $kx
  96                 if $debug;
  97             my @midp;
  98             foreach my $ci (0..2) {
  99                 push @midp, 0.5 * ($t->[$ix][$ci] + $t->[$jx][$ci]);
 100             }
 101
 102             printf STDERR
 103                 " midp %11.6f,%11.6f,%11.6f\n",
 104                 @midp
 105                 if $debug;
 106
 107             # triangle i-j-k, splitting edge i-m
 108             # gives    i-m-k, k-m-j
 109             my $gensplit = sub {
 110                 my ($ixjx, $xwhat) = @_;
 111                 my $n = [ @$t ];
 112                 $n->[$ixjx] = \@midp;
 113                 $n->[3] = "$t->[3]$xwhat";
 114                 printf STDERR "%s\n", sprintf_triangle $n if $debug;
 115                 unshift @$changed, $n;
 116             };
 117             $gensplit->($ix, "a$ix$jx");
 118             $gensplit->($jx, "b$ix$jx");
 119             return;
 120         }
 121     }
 122     push @$ok, $t;
 123     printf STDERR "OK nok=%d nchanged=%d\n",
 124         (scalar @$ok), (scalar @$changed)
 125         if $debug;
 126 }
 127
 128 sub maybe_subdivide ($) {
 129     my ($edge_need_subdivide_fn) = @_;
 130
 131     my @small_enough = ();
 132     while (my $t = shift @$triangles) {
 133         maybe_subdivide_triangle $t, \@small_enough, $triangles,
 134             $edge_need_subdivide_fn;
 135     }
 136
 137     $triangles = \@small_enough;
 138 }
 139
 140 sub append_triangle ($) {
 141     my ($t) = @_;
 142     push @$output, $t;
 143 }
 144
 145 #---------- set-fa ----------
 146
 147 sub op__set_fa () {
 148     $fa = shift_arg;
 149 }
 150
 151 #---------- project-cylinder ----------
 152
 153 our $project_cylinder_radius;
 154 our $project_cylinder_max_d_theta;
 155
 156 sub project_cylinder_edge_need_subdivide ($$) {
 157     my @thetas = map { $_->[0] / $project_cylinder_radius } @_;
 158     return abs($thetas[0] - $thetas[1]) > $project_cylinder_max_d_theta;
 159 }
 160
 161 sub project_cylinder_tri {
 162     my ($t) = @_;
 163
 164     #print STDERR 'PROJECT', Dumper($t);
 165
 166     my $radius = $project_cylinder_radius;
 167
 168     my @ot;
 169     foreach my $p (@$t) {
 170         my ($x,$y,$z) = @$p;
 171         my $r = $radius - $y;
 172         my $theta = $x / $radius;
 173         push @ot, [ $r * sin($theta),
 174                     -$r * cos($theta),
 175                     $z ];
 176     }
 177     append_triangle \@ot;
 178 }
 179
 180 sub op__project_cylinder () {
 181     $project_cylinder_radius = shift_arg;
 182     $project_cylinder_max_d_theta = $fa * TAU/360;
 183
 184     maybe_subdivide \&project_cylinder_edge_need_subdivide;
 185
 186     $output = [];
 187     foreach my $t (@$triangles) {
 188         project_cylinder_tri $t;
 189     }
 190     $triangles = $output;
 191 }
 192
 193 #---------- main program ----------
 194
 195 our $raw;
 196
 197 while (@ARGV && $ARGV[0] =~ m/^-/) {
 198     $_ = shift @ARGV;
 199     last if m/^--$/;
 200     if (s/^--raw$//) {
 201         $raw = 1;
 202     } else {
 203         die "$_ ?";
 204     }
 205 }
 206
 207 my $itmp;
 208 my $otmp;
 209
 210 my $admesh_stdout = '--write-ascii-stl /dev/fd/3 3>&1 >/dev/null';
 211
 212 if ($raw) {
 213     open I, "<& STDIN";
 214     $otmp = *STDOUT;
 215 } else {
 216     $itmp = new File::Temp;
 217     $otmp = new File::Temp;
 218
 219     system "cat >$itmp";
 220
 221     open I, "admesh $admesh_stdout $itmp |";
 222 }
 223
 224 my $triangle;
 225
 226 while (<I>) {
 227     s/^\s*//;
 228     if (m/^outer\s+loop/) {
 229         die if $triangle;
 230         $triangle = [];
 231     } elsif (s/^vertex\s+//) {
 232         my $lhs = $&;
 233         s/\s+$//;
 234         my @xyz = split /\s+/, $_;
 235         die unless $triangle;
 236         push @$triangle, \@xyz;
 237     } elsif (m/^endloop/) {
 238         die unless @$triangle == 3;
 239         push @$triangle, $.;
 240         push @$triangles, $triangle;
 241         undef $triangle;
 242     } elsif (m/^(?:solid|facet\s+normal|endfacet|endsolid)\s/) {
 243     } else {
 244         die "$_ ?";
 245     }
 246 }
 247
 248 close I;
 249 <I> if 0; # suppresses Name "main::I" used only once
 250
 251 while (@ARGV) {
 252     my $op = shift_arg;
 253     $op =~ y/-/_/;
 254     &{ ${*::}{"op__$op"} };
 255 }
 256
 257 select $otmp;
 258
 259 print "solid distort-stl\n";
 260
 261 foreach my $t (@$triangles) {
 262     print "  facet normal 0 0 0\n";
 263     print "    outer loop\n";
 264     die unless @$t==3;
 265     foreach my $p (@$t) {
 266         die unless @$p==3;
 267         print "      vertex";
 268         printf " %.18g", $_ foreach @$p;
 269         print "\n";
 270     }
 271     print "    endloop\n";
 272     print "  endfacet\n";
 273 }
 274
 275 print "endsolid distort-stl\n";
 276
 277 flush $otmp;
 278
 279 if (!$raw) {
 280     system "admesh --normal-values $admesh_stdout $otmp";
 281 }