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 maybe_subdivide_triangle ($$$$) {
  48     my ($t, $ok, $changed, $edge_need_subdivide_fn) = @_;
  49
  50     printf STDERR
  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     foreach my $ix (0..2) {
  60         my $jx = ($ix+1) % 3;
  61         my $kx = ($ix+2) % 3;
  62         if ($edge_need_subdivide_fn->($t->[$ix], $t->[$jx])) {
  63             printf STDERR
  64                 " S i=%d j=%d k=%d ",
  65                 $ix, $jx, $kx;
  66             my @midp;
  67             foreach my $ci (0..2) {
  68                 push @midp, 0.5 * ($t->[$ix][$ci] + $t->[$jx][$ci]);
  69             }
  70             # triangle i-j-k, splitting edge i-m
  71             # gives    i-m-k, k-m-j
  72             my $n = [ @$t ]; $n->[$ix] = \@midp;  $n->[3] = "$t->[3]a$ix$jx";
  73             unshift @$changed, $n;
  74
  75             my $n = [ @$t ]; $n->[$jx] = \@midp;  $n->[3] = "$t->[3]b$ix$jx";
  76             unshift @$changed, $n;
  77             printf STDERR
  78                 " midp %11.6f,%11.6f,%11.6f\n",
  79                 @midp;
  80             return;
  81         }
  82     }
  83     push @$ok, $t;
  84     printf STDERR "OK nok=%d nchanged=%d\n",
  85         (scalar @$ok), (scalar @$changed);
  86 }
  87
  88 sub maybe_subdivide ($) {
  89     my ($edge_need_subdivide_fn) = @_;
  90
  91     my @small_enough = ();
  92     while (my $t = shift @$triangles) {
  93         maybe_subdivide_triangle $t, \@small_enough, $triangles,
  94             $edge_need_subdivide_fn;
  95     }
  96
  97     $triangles = \@small_enough;
  98 }
  99
 100 sub append_triangle ($) {
 101     my ($t) = @_;
 102     push @$output, $t;
 103 }
 104
 105 #---------- set-fa ----------
 106
 107 sub op__set_fa () {
 108     $fa = shift_arg;
 109 }
 110
 111 #---------- project-cylinder ----------
 112
 113 our $project_cylinder_radius;
 114 our $project_cylinder_max_d_theta;
 115
 116 sub project_cylinder_edge_need_subdivide ($$) {
 117     my @thetas = map { $_->[0] / $project_cylinder_radius } @_;
 118     return abs($thetas[0] - $thetas[1]) > $project_cylinder_max_d_theta;
 119 }
 120
 121 sub project_cylinder_tri {
 122     my ($t) = @_;
 123
 124     #print STDERR 'PROJECT', Dumper($t);
 125
 126     my $radius = $project_cylinder_radius;
 127
 128     my @ot;
 129     foreach my $p (@$t) {
 130         my ($x,$y,$z) = @$p;
 131         my $r = $radius - $y;
 132         my $theta = $x / $radius;
 133         push @ot, [ $r * sin($theta),
 134                     -$r * cos($theta),
 135                     $z ];
 136     }
 137     append_triangle \@ot;
 138 }
 139
 140 sub op__project_cylinder () {
 141     $project_cylinder_radius = shift_arg;
 142     $project_cylinder_max_d_theta = $fa * TAU/360;
 143
 144     maybe_subdivide \&project_cylinder_edge_need_subdivide;
 145
 146     $output = [];
 147     foreach my $t (@$triangles) {
 148         project_cylinder_tri $t;
 149     }
 150     $triangles = $output;
 151 }
 152
 153 #---------- main program ----------
 154
 155 our $raw;
 156
 157 while (@ARGV && $ARGV[0] =~ m/^-/) {
 158     $_ = shift @ARGV;
 159     last if m/^--$/;
 160     if (s/^--raw$//) {
 161         $raw = 1;
 162     } else {
 163         die "$_ ?";
 164     }
 165 }
 166
 167 my $itmp;
 168 my $otmp;
 169
 170 my $admesh_stdout = '--write-ascii-stl /dev/fd/3 3>&1 >/dev/null';
 171
 172 if ($raw) {
 173     open I, "<& STDIN";
 174     $otmp = *STDOUT;
 175 } else {
 176     $itmp = new File::Temp;
 177     $otmp = new File::Temp;
 178
 179     system "cat >$itmp";
 180
 181     open I, "admesh $admesh_stdout $itmp |";
 182 }
 183
 184 my $triangle;
 185
 186 while (<I>) {
 187     s/^\s*//;
 188     if (m/^outer\s+loop/) {
 189         die if $triangle;
 190         $triangle = [];
 191     } elsif (s/^vertex\s+//) {
 192         my $lhs = $&;
 193         s/\s+$//;
 194         my @xyz = split /\s+/, $_;
 195         die unless $triangle;
 196         push @$triangle, \@xyz;
 197     } elsif (m/^endloop/) {
 198         die unless @$triangle == 3;
 199         push @$triangle, $.;
 200         push @$triangles, $triangle;
 201         undef $triangle;
 202     } elsif (m/^(?:solid|facet\s+normal|endfacet|endsolid)\s/) {
 203     } else {
 204         die "$_ ?";
 205     }
 206 }
 207
 208 close I;
 209 <I> if 0; # suppresses Name "main::I" used only once
 210
 211 while (@ARGV) {
 212     my $op = shift_arg;
 213     $op =~ y/-/_/;
 214     &{ ${*::}{"op__$op"} };
 215 }
 216
 217 select $otmp;
 218
 219 print "solid distort-stl\n";
 220
 221 foreach my $t (@$triangles) {
 222     print "  facet normal 0 0 0\n";
 223     print "    outer loop\n";
 224     die unless @$t==3;
 225     foreach my $p (@$t) {
 226         die unless @$p==3;
 227         print "      vertex";
 228         printf " %.18g", $_ foreach @$p;
 229         print "\n";
 230     }
 231     print "    endloop\n";
 232     print "  endfacet\n";
 233 }
 234
 235 print "endsolid distort-stl\n";
 236
 237 flush $otmp;
 238
 239 if (!$raw) {
 240     system "admesh --normal-values $admesh_stdout $otmp";
 241 }