Move electron crystal example to separate project
This commit is contained in:
parent
592fb437e7
commit
30c35fd768
1 changed files with 0 additions and 406 deletions
|
|
@ -1,406 +0,0 @@
|
||||||
#include <psemek/app/app.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/app/main.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/gfx/painter.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/geom/orthographic.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/random/device.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/random/generator.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/random/uniform_ball.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/cg/triangulation/delaunay.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/util/clock.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/prof/profiler.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/app/ui_scene.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/ui/button.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/ui/slider.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/ui/default_element_factory.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/ui/frame.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/ui/window.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/ui/screen.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/ui/grid_layout.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/ui/event_interceptor.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/util/to_string.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/util/recursive.hpp>
|
|
||||||
#include <psemek/util/moving_average.hpp>
|
|
||||||
|
|
||||||
#include <vector>
|
|
||||||
|
|
||||||
using namespace psemek;
|
|
||||||
|
|
||||||
struct main_scene
|
|
||||||
: app::ui_scene
|
|
||||||
{
|
|
||||||
main_scene(ui::controller & ui_controller);
|
|
||||||
|
|
||||||
void update() override;
|
|
||||||
void present() override;
|
|
||||||
|
|
||||||
float simulation_radius = 1.f;
|
|
||||||
float simulation_radius_tgt = 1.f;
|
|
||||||
|
|
||||||
float potential = 1000.f;
|
|
||||||
float step = 1e-4f;
|
|
||||||
float multipole_threshold = 2.f;
|
|
||||||
|
|
||||||
std::shared_ptr<ui::label> time_value_label;
|
|
||||||
|
|
||||||
random::generator rng{random::device{}};
|
|
||||||
|
|
||||||
std::vector<geom::point<float, 2>> points;
|
|
||||||
std::vector<geom::segment<std::uint32_t>> edges;
|
|
||||||
std::vector<std::uint32_t> degree;
|
|
||||||
|
|
||||||
gfx::painter painter;
|
|
||||||
|
|
||||||
util::clock<> clock;
|
|
||||||
util::moving_average<float> update_time{64};
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
main_scene::main_scene(ui::controller & ui_controller)
|
|
||||||
: app::ui_scene(ui_controller)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
ui::default_element_factory element_factory;
|
|
||||||
|
|
||||||
auto root = element_factory.make_screen();
|
|
||||||
|
|
||||||
auto wheel_event = std::make_shared<ui::event_interceptor>();
|
|
||||||
wheel_event->on_mouse_wheel([this](ui::mouse_wheel const & event){
|
|
||||||
simulation_radius_tgt *= std::pow(0.8f, event.delta);
|
|
||||||
return true;
|
|
||||||
});
|
|
||||||
wheel_event->set_child(element_factory.make_screen());
|
|
||||||
root->add_child(wheel_event, ui::screen::x_policy::fill, ui::screen::y_policy::fill);
|
|
||||||
|
|
||||||
auto panel = element_factory.make_window("");
|
|
||||||
panel->caption()->set_tagged_text("[bold][uline]Options[/uline][/bold]");
|
|
||||||
root->add_child(panel, ui::screen::x_policy::floating, ui::screen::y_policy::floating);
|
|
||||||
|
|
||||||
auto layout = element_factory.make_grid_layout();
|
|
||||||
panel->set_child(layout);
|
|
||||||
|
|
||||||
auto count_name_label = element_factory.make_label("Count:");
|
|
||||||
count_name_label->set_valign(ui::label::valignment::center);
|
|
||||||
count_name_label->set_halign(ui::label::halignment::right);
|
|
||||||
auto count_value_label = element_factory.make_label("");
|
|
||||||
count_value_label->set_valign(ui::label::valignment::center);
|
|
||||||
count_value_label->set_halign(ui::label::halignment::center);
|
|
||||||
|
|
||||||
auto count_slider = element_factory.make_slider();
|
|
||||||
count_slider->set_value_range({1, 5000}, false);
|
|
||||||
count_slider->on_value_changed([this, count_value_label](int value){
|
|
||||||
count_value_label->set_text(util::to_string(value));
|
|
||||||
|
|
||||||
if (value < points.size())
|
|
||||||
points.resize(value);
|
|
||||||
else
|
|
||||||
{
|
|
||||||
float radius = std::max(0.5f, std::sqrt((points.size() + value) / 1000.f));
|
|
||||||
|
|
||||||
random::uniform_sphere_point_distribution<float, 2> d({0.f, 0.f}, radius * 1.25f);
|
|
||||||
while (points.size() < value)
|
|
||||||
points.push_back(d(rng));
|
|
||||||
}
|
|
||||||
});
|
|
||||||
count_slider->set_value(100);
|
|
||||||
|
|
||||||
auto step_name_label = element_factory.make_label("Step:");
|
|
||||||
step_name_label->set_valign(ui::label::valignment::center);
|
|
||||||
step_name_label->set_halign(ui::label::halignment::right);
|
|
||||||
auto step_value_label = element_factory.make_label("");
|
|
||||||
step_value_label->set_valign(ui::label::valignment::center);
|
|
||||||
step_value_label->set_halign(ui::label::halignment::center);
|
|
||||||
|
|
||||||
auto step_slider = element_factory.make_slider();
|
|
||||||
step_slider->set_value_range({0, 12}, false);
|
|
||||||
step_slider->on_value_changed([this, step_value_label](int value){
|
|
||||||
step = std::pow(2.f, value - 20);
|
|
||||||
step_value_label->set_text(util::to_string(std::setprecision(1), std::scientific, step));
|
|
||||||
});
|
|
||||||
step_slider->set_value(11);
|
|
||||||
|
|
||||||
auto precision_name_label = element_factory.make_label("Precision:");
|
|
||||||
precision_name_label->set_valign(ui::label::valignment::center);
|
|
||||||
precision_name_label->set_halign(ui::label::halignment::right);
|
|
||||||
auto precision_value_label = element_factory.make_label("");
|
|
||||||
precision_value_label->set_valign(ui::label::valignment::center);
|
|
||||||
precision_value_label->set_halign(ui::label::halignment::center);
|
|
||||||
|
|
||||||
auto precision_slider = element_factory.make_slider();
|
|
||||||
precision_slider->set_value_range({5, 50}, false);
|
|
||||||
precision_slider->on_value_changed([this, precision_value_label](int value){
|
|
||||||
multipole_threshold = value * 0.1f;
|
|
||||||
precision_value_label->set_text(util::to_string(std::setprecision(1), std::fixed, multipole_threshold));
|
|
||||||
});
|
|
||||||
precision_slider->set_value(15);
|
|
||||||
|
|
||||||
auto time_name_label = element_factory.make_label("Computation time:");
|
|
||||||
time_name_label->set_valign(ui::label::valignment::center);
|
|
||||||
time_name_label->set_halign(ui::label::halignment::right);
|
|
||||||
time_value_label = element_factory.make_label("");
|
|
||||||
time_value_label->set_valign(ui::label::valignment::center);
|
|
||||||
time_value_label->set_halign(ui::label::halignment::center);
|
|
||||||
|
|
||||||
layout->set_size(4, 3);
|
|
||||||
layout->set_column_weight(0, 0.5f);
|
|
||||||
layout->set_column_weight(1, 0.5f);
|
|
||||||
layout->set(0, 0, count_name_label);
|
|
||||||
layout->set(0, 1, count_value_label);
|
|
||||||
layout->set(0, 2, count_slider);
|
|
||||||
layout->set(1, 0, step_name_label);
|
|
||||||
layout->set(1, 1, step_value_label);
|
|
||||||
layout->set(1, 2, step_slider);
|
|
||||||
layout->set(2, 0, precision_name_label);
|
|
||||||
layout->set(2, 1, precision_value_label);
|
|
||||||
layout->set(2, 2, precision_slider);
|
|
||||||
layout->set(3, 0, time_name_label);
|
|
||||||
layout->set(3, 1, time_value_label);
|
|
||||||
|
|
||||||
ui::style style;
|
|
||||||
style.font = ui::make_default_9x12_font();
|
|
||||||
style.bold_font = ui::make_default_10x12_bold_font();
|
|
||||||
style.text_scale = 1;
|
|
||||||
style.bg_color = gfx::color_rgba{127, 127, 191, 255};
|
|
||||||
style.fg_color = gfx::color_rgba{127, 127, 255, 255};
|
|
||||||
style.action_color = gfx::color_rgba{0, 0, 255, 255};
|
|
||||||
style.highlight_color = gfx::color_rgba{0, 255, 255, 255};
|
|
||||||
style.border_width = 0;
|
|
||||||
style.bevel_width = 0;
|
|
||||||
root->set_style(std::make_shared<ui::style>(std::move(style)));
|
|
||||||
|
|
||||||
set_ui(root);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
struct node
|
|
||||||
{
|
|
||||||
static constexpr std::uint32_t null = -1;
|
|
||||||
|
|
||||||
float size;
|
|
||||||
float mass = 0.f;
|
|
||||||
geom::point<float, 2> center = geom::point<float, 2>::zero();
|
|
||||||
|
|
||||||
std::uint32_t children[2][2] {{null, null}, {null, null}};
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
void main_scene::update()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
ui_scene::update();
|
|
||||||
|
|
||||||
float const dt = clock.restart().count();
|
|
||||||
const int iterations = 1;
|
|
||||||
auto const origin = geom::point<float, 2>::zero();
|
|
||||||
|
|
||||||
std::vector<node> nodes;
|
|
||||||
std::uint32_t root;
|
|
||||||
|
|
||||||
auto add_node = util::recursive([&](auto && self, geom::box<float, 2> const & bbox, auto begin, auto end) -> std::uint32_t
|
|
||||||
{
|
|
||||||
if (begin == end)
|
|
||||||
return node::null;
|
|
||||||
|
|
||||||
std::uint32_t id = nodes.size();
|
|
||||||
nodes.emplace_back().size = bbox[0].length();
|
|
||||||
|
|
||||||
if (end - begin > 1)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
auto middle_x = bbox[0].center();
|
|
||||||
auto middle_y = bbox[1].center();
|
|
||||||
|
|
||||||
auto mid_it = std::partition(begin, end, [middle_x](auto const & p){ return p[0] < middle_x; });
|
|
||||||
auto left_mid_it = std::partition(begin, mid_it, [middle_y](auto const & p){ return p[1] < middle_y; });
|
|
||||||
auto right_mid_it = std::partition(mid_it, end, [middle_y](auto const & p){ return p[1] < middle_y; });
|
|
||||||
|
|
||||||
nodes[id].children[0][0] = self(geom::box<float, 2>{{{bbox[0].min, middle_x}, {bbox[1].min, middle_y}}}, begin, left_mid_it);
|
|
||||||
nodes[id].children[0][1] = self(geom::box<float, 2>{{{bbox[0].min, middle_x}, {middle_y, bbox[1].max}}}, left_mid_it, mid_it);
|
|
||||||
nodes[id].children[1][0] = self(geom::box<float, 2>{{{middle_x, bbox[0].max}, {bbox[1].min, middle_y}}}, mid_it, right_mid_it);
|
|
||||||
nodes[id].children[1][1] = self(geom::box<float, 2>{{{middle_x, bbox[0].max}, {middle_y, bbox[1].max}}}, right_mid_it, end);
|
|
||||||
|
|
||||||
geom::vector<float, 2> sum{0.f, 0.f};
|
|
||||||
for (int x : {0, 1})
|
|
||||||
{
|
|
||||||
for (int y : {0, 1})
|
|
||||||
{
|
|
||||||
auto cid = nodes[id].children[x][y];
|
|
||||||
if (cid != node::null)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
nodes[id].mass += nodes[cid].mass;
|
|
||||||
sum += (nodes[cid].center - origin) * nodes[cid].mass;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
nodes[id].center = origin + sum / nodes[id].mass;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
else
|
|
||||||
{
|
|
||||||
nodes[id].mass = 1.f;
|
|
||||||
nodes[id].center = *begin;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
return id;
|
|
||||||
});
|
|
||||||
|
|
||||||
{
|
|
||||||
float max_size = 0.f;
|
|
||||||
for (auto const & p : points)
|
|
||||||
geom::make_max(max_size, geom::distance(p, origin));
|
|
||||||
|
|
||||||
prof::profiler prof("tree");
|
|
||||||
root = add_node(geom::box<float, 2>{{{-max_size, max_size}, {-max_size, max_size}}}, points.begin(), points.end());
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
auto force_at = util::recursive([&](auto && self, auto const & p, auto id){
|
|
||||||
auto const & n = nodes[id];
|
|
||||||
|
|
||||||
if (n.center == p)
|
|
||||||
return geom::vector{0.f, 0.f};
|
|
||||||
|
|
||||||
auto d = p - n.center;
|
|
||||||
|
|
||||||
auto l = geom::length(d);
|
|
||||||
|
|
||||||
if (n.mass == 1.f || l > n.size * multipole_threshold)
|
|
||||||
return n.mass * d / std::pow(l, 3.f);
|
|
||||||
|
|
||||||
geom::vector sum{0.f, 0.f};
|
|
||||||
|
|
||||||
for (int x : {0, 1})
|
|
||||||
{
|
|
||||||
for (int y : {0, 1})
|
|
||||||
{
|
|
||||||
auto cid = nodes[id].children[x][y];
|
|
||||||
if (cid != node::null)
|
|
||||||
sum += self(p, cid);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
return sum;
|
|
||||||
});
|
|
||||||
|
|
||||||
std::vector<geom::vector<float, 2>> delta;
|
|
||||||
|
|
||||||
for (int iteration = 0; iteration < iterations; ++iteration)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
prof::profiler prof("descent");
|
|
||||||
delta.assign(points.size(), geom::vector<float, 2>::zero());
|
|
||||||
|
|
||||||
for (std::size_t i = 0; i < points.size(); ++i)
|
|
||||||
delta[i] += 2.f * potential * (origin - points[i]);
|
|
||||||
|
|
||||||
// Exact O(n^2) method
|
|
||||||
// for (std::size_t i = 0; i < points.size(); ++i)
|
|
||||||
// {
|
|
||||||
// for (std::size_t j = i + 1; j < points.size(); ++j)
|
|
||||||
// {
|
|
||||||
// auto d = points[i] - points[j];
|
|
||||||
|
|
||||||
// d /= std::pow(geom::length(d), 3.f);
|
|
||||||
|
|
||||||
// delta[i] += d;
|
|
||||||
// delta[j] -= d;
|
|
||||||
// }
|
|
||||||
// }
|
|
||||||
|
|
||||||
// Barnes-Hut algorithm
|
|
||||||
for (std::size_t i = 0; i < points.size(); ++i)
|
|
||||||
delta[i] += force_at(points[i], root);
|
|
||||||
|
|
||||||
for (std::size_t i = 0; i < points.size(); ++i)
|
|
||||||
points[i] += delta[i] * step * dt;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
simulation_radius += (simulation_radius_tgt - simulation_radius) * (1.f - std::exp(-10.f * dt));
|
|
||||||
|
|
||||||
prof::profiler prof("delaunay");
|
|
||||||
|
|
||||||
auto const dcel = cg::delaunay<std::uint32_t>(geom::robust, points.begin(), points.end());
|
|
||||||
|
|
||||||
edges.clear();
|
|
||||||
degree.assign(points.size(), 0);
|
|
||||||
for (std::size_t i = 0; i < dcel.edges.size(); ++i)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
auto const e = dcel.edge(i);
|
|
||||||
auto const v0 = e.origin().index();
|
|
||||||
auto const v1 = e.twin().origin().index();
|
|
||||||
if (v0 < v1)
|
|
||||||
edges.push_back({v0, v1});
|
|
||||||
degree[v0]++;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
update_time.push(clock.count());
|
|
||||||
time_value_label->set_text(util::to_string(std::setprecision(3), std::fixed, update_time.average() * 1000.f, "ms"));
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void main_scene::present()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
gl::ClearColor(1.f, 1.f, 1.f, 0.f);
|
|
||||||
gl::Clear(gl::COLOR_BUFFER_BIT | gl::DEPTH_BUFFER_BIT);
|
|
||||||
|
|
||||||
geom::box<float, 3> view_area;
|
|
||||||
{
|
|
||||||
view_area[0] = {-simulation_radius, simulation_radius};
|
|
||||||
view_area[1] = {-simulation_radius, simulation_radius};
|
|
||||||
view_area[2] = {-1.f, 1.f};
|
|
||||||
|
|
||||||
float const aspect_ratio = width() * 1.f / height();
|
|
||||||
|
|
||||||
float extra_y = view_area[1].length() * 0.1f;
|
|
||||||
view_area[1].min -= extra_y;
|
|
||||||
view_area[1].max += extra_y;
|
|
||||||
float extra_x = view_area[1].length() * aspect_ratio - view_area[0].length();
|
|
||||||
view_area[0].min -= extra_x / 2.f;
|
|
||||||
view_area[0].max += extra_x / 2.f;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
geom::matrix<float, 4, 4> const transform = geom::orthographic{view_area}.homogeneous_matrix();
|
|
||||||
|
|
||||||
float const pixel_size = view_area[0].length() / width();
|
|
||||||
|
|
||||||
for (auto const & e : edges)
|
|
||||||
painter.line(points[e[0]], points[e[1]], 2.f * pixel_size, {127, 127, 127, 255}, false);
|
|
||||||
|
|
||||||
for (std::size_t i = 0; i < points.size(); ++i)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
gfx::color_rgba color{0, 0, 0, 255};
|
|
||||||
int quality = 6;
|
|
||||||
if (degree[i] == 5)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
quality = 3;
|
|
||||||
color = {255, 0, 0, 255};
|
|
||||||
}
|
|
||||||
else if (degree[i] == 7)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
quality = 4;
|
|
||||||
color = {0, 0, 255, 255};
|
|
||||||
}
|
|
||||||
painter.circle(points[i], 6.f * pixel_size, color, quality);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
painter.render(transform);
|
|
||||||
|
|
||||||
ui_scene::present();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
struct electron_crystal_app
|
|
||||||
: app::app
|
|
||||||
{
|
|
||||||
electron_crystal_app();
|
|
||||||
~electron_crystal_app();
|
|
||||||
|
|
||||||
async::event_loop event_loop;
|
|
||||||
ui::controller ui_controller;
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
electron_crystal_app::electron_crystal_app()
|
|
||||||
: app("Electron crystal simulation", 4)
|
|
||||||
, ui_controller(&event_loop)
|
|
||||||
{
|
|
||||||
push_scene(std::make_shared<main_scene>(ui_controller));
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
electron_crystal_app::~electron_crystal_app()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
prof::dump();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
int main()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
return app::main<electron_crystal_app>();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
Loading…
Add table
Reference in a new issue