Make JetStream 2
[WebKit-https.git] / PerformanceTests / JetStream2 / worker / bomb-subtests / 3d-raytrace.js
1 /*
2  * Copyright (C) 2007 Apple Inc.  All rights reserved.
3  *
4  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
5  * modification, are permitted provided that the following conditions
6  * are met:
7  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
8  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
9  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
10  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
11  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
12  *
13  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY APPLE INC. ``AS IS'' AND ANY
14  * EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
15  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR
16  * PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL APPLE INC. OR
17  * CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL,
18  * EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO,
19  * PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR
20  * PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY
21  * OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT
22  * (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT OF THE USE
23  * OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE. 
24  */
25
26 function createVector(x,y,z) {
27     return new Array(x,y,z);
28 }
29
30 function sqrLengthVector(self) {
31     return self[0] * self[0] + self[1] * self[1] + self[2] * self[2];
32 }
33
34 function lengthVector(self) {
35     return Math.sqrt(self[0] * self[0] + self[1] * self[1] + self[2] * self[2]);
36 }
37
38 function addVector(self, v) {
39     self[0] += v[0];
40     self[1] += v[1];
41     self[2] += v[2];
42     return self;
43 }
44
45 function subVector(self, v) {
46     self[0] -= v[0];
47     self[1] -= v[1];
48     self[2] -= v[2];
49     return self;
50 }
51
52 function scaleVector(self, scale) {
53     self[0] *= scale;
54     self[1] *= scale;
55     self[2] *= scale;
56     return self;
57 }
58
59 function normaliseVector(self) {
60     var len = Math.sqrt(self[0] * self[0] + self[1] * self[1] + self[2] * self[2]);
61     self[0] /= len;
62     self[1] /= len;
63     self[2] /= len;
64     return self;
65 }
66
67 function add(v1, v2) {
68     return new Array(v1[0] + v2[0], v1[1] + v2[1], v1[2] + v2[2]);
69 }
70
71 function sub(v1, v2) {
72     return new Array(v1[0] - v2[0], v1[1] - v2[1], v1[2] - v2[2]);
73 }
74
75 function scalev(v1, v2) {
76     return new Array(v1[0] * v2[0], v1[1] * v2[1], v1[2] * v2[2]);
77 }
78
79 function dot(v1, v2) {
80     return v1[0] * v2[0] + v1[1] * v2[1] + v1[2] * v2[2];
81 }
82
83 function scale(v, scale) {
84     return [v[0] * scale, v[1] * scale, v[2] * scale];
85 }
86
87 function cross(v1, v2) {
88     return [v1[1] * v2[2] - v1[2] * v2[1], 
89             v1[2] * v2[0] - v1[0] * v2[2],
90             v1[0] * v2[1] - v1[1] * v2[0]];
91
92 }
93
94 function normalise(v) {
95     var len = lengthVector(v);
96     return [v[0] / len, v[1] / len, v[2] / len];
97 }
98
99 function transformMatrix(self, v) {
100     var vals = self;
101     var x  = vals[0] * v[0] + vals[1] * v[1] + vals[2] * v[2] + vals[3];
102     var y  = vals[4] * v[0] + vals[5] * v[1] + vals[6] * v[2] + vals[7];
103     var z  = vals[8] * v[0] + vals[9] * v[1] + vals[10] * v[2] + vals[11];
104     return [x, y, z];
105 }
106
107 function invertMatrix(self) {
108     var temp = new Array(16);
109     var tx = -self[3];
110     var ty = -self[7];
111     var tz = -self[11];
112     for (h = 0; h < 3; h++) 
113         for (v = 0; v < 3; v++) 
114             temp[h + v * 4] = self[v + h * 4];
115     for (i = 0; i < 11; i++)
116         self[i] = temp[i];
117     self[3] = tx * self[0] + ty * self[1] + tz * self[2];
118     self[7] = tx * self[4] + ty * self[5] + tz * self[6];
119     self[11] = tx * self[8] + ty * self[9] + tz * self[10];
120     return self;
121 }
122
123
124 // Triangle intersection using barycentric coord method
125 function Triangle(p1, p2, p3) {
126     var edge1 = sub(p3, p1);
127     var edge2 = sub(p2, p1);
128     var normal = cross(edge1, edge2);
129     if (Math.abs(normal[0]) > Math.abs(normal[1]))
130         if (Math.abs(normal[0]) > Math.abs(normal[2]))
131             this.axis = 0; 
132         else 
133             this.axis = 2;
134     else
135         if (Math.abs(normal[1]) > Math.abs(normal[2])) 
136             this.axis = 1;
137         else 
138             this.axis = 2;
139     var u = (this.axis + 1) % 3;
140     var v = (this.axis + 2) % 3;
141     var u1 = edge1[u];
142     var v1 = edge1[v];
143     
144     var u2 = edge2[u];
145     var v2 = edge2[v];
146     this.normal = normalise(normal);
147     this.nu = normal[u] / normal[this.axis];
148     this.nv = normal[v] / normal[this.axis];
149     this.nd = dot(normal, p1) / normal[this.axis];
150     var det = u1 * v2 - v1 * u2;
151     this.eu = p1[u];
152     this.ev = p1[v]; 
153     this.nu1 = u1 / det;
154     this.nv1 = -v1 / det;
155     this.nu2 = v2 / det;
156     this.nv2 = -u2 / det; 
157     this.material = [0.7, 0.7, 0.7];
158 }
159
160 Triangle.prototype.intersect = function(orig, dir, near, far) {
161     var u = (this.axis + 1) % 3;
162     var v = (this.axis + 2) % 3;
163     var d = dir[this.axis] + this.nu * dir[u] + this.nv * dir[v];
164     var t = (this.nd - orig[this.axis] - this.nu * orig[u] - this.nv * orig[v]) / d;
165     if (t < near || t > far)
166         return null;
167     var Pu = orig[u] + t * dir[u] - this.eu;
168     var Pv = orig[v] + t * dir[v] - this.ev;
169     var a2 = Pv * this.nu1 + Pu * this.nv1;
170     if (a2 < 0) 
171         return null;
172     var a3 = Pu * this.nu2 + Pv * this.nv2;
173     if (a3 < 0) 
174         return null;
175
176     if ((a2 + a3) > 1) 
177         return null;
178     return t;
179 }
180
181 function Scene(a_triangles) {
182     this.triangles = a_triangles;
183     this.lights = [];
184     this.ambient = [0,0,0];
185     this.background = [0.8,0.8,1];
186 }
187 var zero = new Array(0,0,0);
188
189 Scene.prototype.intersect = function(origin, dir, near, far) {
190     var closest = null;
191     for (i = 0; i < this.triangles.length; i++) {
192         var triangle = this.triangles[i];   
193         var d = triangle.intersect(origin, dir, near, far);
194         if (d == null || d > far || d < near)
195             continue;
196         far = d;
197         closest = triangle;
198     }
199     
200     if (!closest)
201         return [this.background[0],this.background[1],this.background[2]];
202         
203     var normal = closest.normal;
204     var hit = add(origin, scale(dir, far)); 
205     if (dot(dir, normal) > 0)
206         normal = [-normal[0], -normal[1], -normal[2]];
207     
208     var colour = null;
209     if (closest.shader) {
210         colour = closest.shader(closest, hit, dir);
211     } else {
212         colour = closest.material;
213     }
214     
215     // do reflection
216     var reflected = null;
217     if (colour.reflection > 0.001) {
218         var reflection = addVector(scale(normal, -2*dot(dir, normal)), dir);
219         reflected = this.intersect(hit, reflection, 0.0001, 1000000);
220         if (colour.reflection >= 0.999999)
221             return reflected;
222     }
223     
224     var l = [this.ambient[0], this.ambient[1], this.ambient[2]];
225     for (var i = 0; i < this.lights.length; i++) {
226         var light = this.lights[i];
227         var toLight = sub(light, hit);
228         var distance = lengthVector(toLight);
229         scaleVector(toLight, 1.0/distance);
230         distance -= 0.0001;
231         if (this.blocked(hit, toLight, distance))
232             continue;
233         var nl = dot(normal, toLight);
234         if (nl > 0)
235             addVector(l, scale(light.colour, nl));
236     }
237     l = scalev(l, colour);
238     if (reflected) {
239         l = addVector(scaleVector(l, 1 - colour.reflection), scaleVector(reflected, colour.reflection));
240     }
241     return l;
242 }
243
244 Scene.prototype.blocked = function(O, D, far) {
245     var near = 0.0001;
246     var closest = null;
247     for (i = 0; i < this.triangles.length; i++) {
248         var triangle = this.triangles[i];   
249         var d = triangle.intersect(O, D, near, far);
250         if (d == null || d > far || d < near)
251             continue;
252         return true;
253     }
254     
255     return false;
256 }
257
258
259 // this camera code is from notes i made ages ago, it is from *somewhere* -- i cannot remember where
260 // that somewhere is
261 function Camera(origin, lookat, up) {
262     var zaxis = normaliseVector(subVector(lookat, origin));
263     var xaxis = normaliseVector(cross(up, zaxis));
264     var yaxis = normaliseVector(cross(xaxis, subVector([0,0,0], zaxis)));
265     var m = new Array(16);
266     m[0] = xaxis[0]; m[1] = xaxis[1]; m[2] = xaxis[2];
267     m[4] = yaxis[0]; m[5] = yaxis[1]; m[6] = yaxis[2];
268     m[8] = zaxis[0]; m[9] = zaxis[1]; m[10] = zaxis[2];
269     invertMatrix(m);
270     m[3] = 0; m[7] = 0; m[11] = 0;
271     this.origin = origin;
272     this.directions = new Array(4);
273     this.directions[0] = normalise([-0.7,  0.7, 1]);
274     this.directions[1] = normalise([ 0.7,  0.7, 1]);
275     this.directions[2] = normalise([ 0.7, -0.7, 1]);
276     this.directions[3] = normalise([-0.7, -0.7, 1]);
277     this.directions[0] = transformMatrix(m, this.directions[0]);
278     this.directions[1] = transformMatrix(m, this.directions[1]);
279     this.directions[2] = transformMatrix(m, this.directions[2]);
280     this.directions[3] = transformMatrix(m, this.directions[3]);
281 }
282
283 Camera.prototype.generateRayPair = function(y) {
284     rays = new Array(new Object(), new Object());
285     rays[0].origin = this.origin;
286     rays[1].origin = this.origin;
287     rays[0].dir = addVector(scale(this.directions[0], y), scale(this.directions[3], 1 - y));
288     rays[1].dir = addVector(scale(this.directions[1], y), scale(this.directions[2], 1 - y));
289     return rays;
290 }
291
292 function renderRows(camera, scene, pixels, width, height, starty, stopy) {
293     for (var y = starty; y < stopy; y++) {
294         var rays = camera.generateRayPair(y / height);
295         for (var x = 0; x < width; x++) {
296             var xp = x / width;
297             var origin = addVector(scale(rays[0].origin, xp), scale(rays[1].origin, 1 - xp));
298             var dir = normaliseVector(addVector(scale(rays[0].dir, xp), scale(rays[1].dir, 1 - xp)));
299             var l = scene.intersect(origin, dir);
300             pixels[y][x] = l;
301         }
302     }
303 }
304
305 Camera.prototype.render = function(scene, pixels, width, height) {
306     var cam = this;
307     var row = 0;
308     renderRows(cam, scene, pixels, width, height, 0, height);
309 }
310
311
312
313 function raytraceScene()
314 {
315     var startDate = new Date().getTime();
316     var numTriangles = 2 * 6;
317     var triangles = new Array();//numTriangles);
318     var tfl = createVector(-10,  10, -10);
319     var tfr = createVector( 10,  10, -10);
320     var tbl = createVector(-10,  10,  10);
321     var tbr = createVector( 10,  10,  10);
322     var bfl = createVector(-10, -10, -10);
323     var bfr = createVector( 10, -10, -10);
324     var bbl = createVector(-10, -10,  10);
325     var bbr = createVector( 10, -10,  10);
326     
327     // cube!!!
328     // front
329     var i = 0;
330     
331     triangles[i++] = new Triangle(tfl, tfr, bfr);
332     triangles[i++] = new Triangle(tfl, bfr, bfl);
333     // back
334     triangles[i++] = new Triangle(tbl, tbr, bbr);
335     triangles[i++] = new Triangle(tbl, bbr, bbl);
336     //        triangles[i-1].material = [0.7,0.2,0.2];
337     //            triangles[i-1].material.reflection = 0.8;
338     // left
339     triangles[i++] = new Triangle(tbl, tfl, bbl);
340     //            triangles[i-1].reflection = 0.6;
341     triangles[i++] = new Triangle(tfl, bfl, bbl);
342     //            triangles[i-1].reflection = 0.6;
343     // right
344     triangles[i++] = new Triangle(tbr, tfr, bbr);
345     triangles[i++] = new Triangle(tfr, bfr, bbr);
346     // top
347     triangles[i++] = new Triangle(tbl, tbr, tfr);
348     triangles[i++] = new Triangle(tbl, tfr, tfl);
349     // bottom
350     triangles[i++] = new Triangle(bbl, bbr, bfr);
351     triangles[i++] = new Triangle(bbl, bfr, bfl);
352     
353     //Floor!!!!
354     var green = createVector(0.0, 0.4, 0.0);
355     var grey = createVector(0.4, 0.4, 0.4);
356     grey.reflection = 1.0;
357     var floorShader = function(tri, pos, view) {
358         var x = ((pos[0]/32) % 2 + 2) % 2;
359         var z = ((pos[2]/32 + 0.3) % 2 + 2) % 2;
360         if (x < 1 != z < 1) {
361             //in the real world we use the fresnel term...
362             //    var angle = 1-dot(view, tri.normal);
363             //   angle *= angle;
364             //  angle *= angle;
365             // angle *= angle;
366             //grey.reflection = angle;
367             return grey;
368         } else 
369             return green;
370     }
371     var ffl = createVector(-1000, -30, -1000);
372     var ffr = createVector( 1000, -30, -1000);
373     var fbl = createVector(-1000, -30,  1000);
374     var fbr = createVector( 1000, -30,  1000);
375     triangles[i++] = new Triangle(fbl, fbr, ffr);
376     triangles[i-1].shader = floorShader;
377     triangles[i++] = new Triangle(fbl, ffr, ffl);
378     triangles[i-1].shader = floorShader;
379     
380     var _scene = new Scene(triangles);
381     _scene.lights[0] = createVector(20, 38, -22);
382     _scene.lights[0].colour = createVector(0.7, 0.3, 0.3);
383     _scene.lights[1] = createVector(-23, 40, 17);
384     _scene.lights[1].colour = createVector(0.7, 0.3, 0.3);
385     _scene.lights[2] = createVector(23, 20, 17);
386     _scene.lights[2].colour = createVector(0.7, 0.7, 0.7);
387     _scene.ambient = createVector(0.1, 0.1, 0.1);
388     //  _scene.background = createVector(0.7, 0.7, 1.0);
389     
390     var size = 30;
391     var pixels = new Array();
392     for (var y = 0; y < size; y++) {
393         pixels[y] = new Array();
394         for (var x = 0; x < size; x++) {
395             pixels[y][x] = 0;
396         }
397     }
398
399     var _camera = new Camera(createVector(-40, 40, 40), createVector(0, 0, 0), createVector(0, 1, 0));
400     _camera.render(_scene, pixels, size, size);
401
402     return pixels;
403 }
404
405 function arrayToCanvasCommands(pixels)
406 {
407     var s = '<canvas id="renderCanvas" width="30px" height="30px"></canvas><scr' + 'ipt>\nvar pixels = [';
408     var size = 30;
409     for (var y = 0; y < size; y++) {
410         s += "[";
411         for (var x = 0; x < size; x++) {
412             s += "[" + pixels[y][x] + "],";
413         }
414         s+= "],";
415     }
416     s += '];\n    var canvas = document.getElementById("renderCanvas").getContext("2d");\n\
417 \n\
418 \n\
419     var size = 30;\n\
420     canvas.fillStyle = "red";\n\
421     canvas.fillRect(0, 0, size, size);\n\
422     canvas.scale(1, -1);\n\
423     canvas.translate(0, -size);\n\
424 \n\
425     if (!canvas.setFillColor)\n\
426         canvas.setFillColor = function(r, g, b, a) {\n\
427             this.fillStyle = "rgb("+[Math.floor(r * 255), Math.floor(g * 255), Math.floor(b * 255)]+")";\n\
428     }\n\
429 \n\
430 for (var y = 0; y < size; y++) {\n\
431   for (var x = 0; x < size; x++) {\n\
432     var l = pixels[y][x];\n\
433     canvas.setFillColor(l[0], l[1], l[2], 1);\n\
434     canvas.fillRect(x, y, 1, 1);\n\
435   }\n\
436 }</scr' + 'ipt>';
437
438     return s;
439 }
440
441 testOutput = arrayToCanvasCommands(raytraceScene());
442
443 var expectedLength = 20970;
444
445 if (testOutput.length != expectedLength)
446     throw "Error: bad result: expected length " + expectedLength + " but got " + testOutput.length;
447
448 postMessage("done");
449 close();