/* FX_2Dfcn.cpp contains all 2D utility functions LICENSE The MIT License (MIT) Copyright (c) 2022 Blaz Kristan (https://blaz.at/home) Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to the following conditions: The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or substantial portions of the Software. THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. 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Parts of the code adapted from WLED Sound Reactive */ #include "wled.h" #include "FX.h" #include "palettes.h" // setUpMatrix() - constructs ledmap array from matrix of panels with WxH pixels // this converts physical (possibly irregular) LED arrangement into well defined // array of logical pixels: fist entry corresponds to left-topmost logical pixel // followed by horizontal pixels, when matrixWidth logical pixels are added they // are followed by next row (down) of matrixWidth pixels (and so forth) // note: matrix may be comprised of multiple panels each with different orientation // but ledmap takes care of that. ledmap is constructed upon initialization // so matrix should disable regular ledmap processing void WS2812FX::setUpMatrix() { // erase old ledmap, just in case. if (customMappingTable != nullptr) delete[] customMappingTable; customMappingTable = nullptr; customMappingSize = 0; if (isMatrix) { matrixWidth = hPanels * panelW; matrixHeight = vPanels * panelH; // safety check if (matrixWidth * matrixHeight > MAX_LEDS) { matrixWidth = getLengthTotal(); matrixHeight = 1; isMatrix = false; return; } customMappingSize = matrixWidth * matrixHeight; customMappingTable = new uint16_t[customMappingSize]; if (customMappingTable != nullptr) { uint16_t startL; // index in custom mapping array (logical strip) uint16_t startP; // position of 1st pixel of panel on (virtual) strip uint16_t x, y, offset; uint8_t h = matrix.vertical ? vPanels : hPanels; uint8_t v = matrix.vertical ? hPanels : vPanels; for (uint8_t j=0, p=0; j (32 * (20+6)) + 10 + 5 = 847 uint16_t IRAM_ATTR WS2812FX::get2DPixelIndex(uint16_t x, uint16_t y, uint8_t seg) { if (seg == 255) seg = _segment_index; x %= _segments[seg].width(); // just in case constrain x (wrap around) y %= _segments[seg].height(); // just in case constrain y (wrap around) return ((_segments[seg].startY + y) * matrixWidth) + _segments[seg].start + x; } void IRAM_ATTR WS2812FX::setPixelColorXY(uint16_t x, uint16_t y, byte r, byte g, byte b, byte w) { if (!isMatrix) return; // not a matrix set-up if (_bri_t < 255) { r = scale8(r, _bri_t); g = scale8(g, _bri_t); b = scale8(b, _bri_t); w = scale8(w, _bri_t); } uint32_t col = RGBW32(r, g, b, w); if (SEGMENT.getOption(SEG_OPTION_TRANSPOSED)) { uint16_t t = x; x = y; y = t; } // swap X & Y if segment transposed x *= SEGMENT.groupLength(); // expand to physical pixels y *= SEGMENT.groupLength(); // expand to physical pixels if (x >= SEGMENT.width() || y >= SEGMENT.height()) return; // if pixel would fall out of segment just exit for (uint8_t j = 0; j < SEGMENT.grouping; j++) { // groupping vertically for (uint8_t g = 0; g < SEGMENT.grouping; g++) { // groupping horizontally uint16_t index, xX = (x+g), yY = (y+j); if (xX >= SEGMENT.width() || yY >= SEGMENT.height()) continue; // we have reached one dimension's end if (SEGMENT.getOption(SEG_OPTION_REVERSED) ) xX = SEGMENT.width() - xX - 1; if (SEGMENT.getOption(SEG_OPTION_REVERSED_Y)) yY = SEGMENT.height() - yY - 1; index = get2DPixelIndex(xX, yY); if (index < customMappingSize) index = customMappingTable[index]; busses.setPixelColor(index, col); if (SEGMENT.getOption(SEG_OPTION_MIRROR)) { //set the corresponding horizontally mirrored pixel index = get2DPixelIndex(SEGMENT.width() - xX - 1, yY); if (index < customMappingSize) index = customMappingTable[index]; busses.setPixelColor(index, col); } if (SEGMENT.getOption(SEG_OPTION_MIRROR_Y)) { //set the corresponding vertically mirrored pixel index = get2DPixelIndex(xX, SEGMENT.height() - yY - 1); if (index < customMappingSize) index = customMappingTable[index]; busses.setPixelColor(index, col); } if (SEGMENT.getOption(SEG_OPTION_MIRROR_Y) && SEGMENT.getOption(SEG_OPTION_MIRROR)) { //set the corresponding vertically AND horizontally mirrored pixel index = get2DPixelIndex(SEGMENT.width() - xX - 1, SEGMENT.height() - yY - 1); if (index < customMappingSize) index = customMappingTable[index]; busses.setPixelColor(index, col); } } } } // anti-aliased version of setPixelColorXY() void /*IRAM_ATTR*/ WS2812FX::setPixelColorXY(float x, float y, byte r, byte g, byte b, byte w, bool aa) { if (x<0.0f || x>1.0f || y<0.0f || y>1.0f) return; // not normalized const uint16_t cols = SEGMENT.virtualWidth(); const uint16_t rows = SEGMENT.virtualHeight(); if (aa) { float fX = x * (cols-1); float fL = floorf(x * (cols-1)); float fR = ceilf(x * (cols-1)); float fY = y * (rows-1); float fT = floorf(y * (rows-1)); float fB = ceilf(y * (rows-1)); uint16_t xL = fL; uint16_t xR = fR; uint16_t yT = fT; uint16_t yB = fB; uint32_t cXLYT = getPixelColorXY(xL, yT); uint32_t cXRYT = getPixelColorXY(xR, yT); uint32_t cXLYB = getPixelColorXY(xL, yB); uint32_t cXRYB = getPixelColorXY(xR, yB); if (xL!=xR && yT!=yB) { // blend TL pixel cXLYT = color_blend(RGBW32(r,g,b,w), cXLYT, sqrtf((fR - fX)*(fB - fY))*UINT16_MAX, true); setPixelColorXY(xR, yT, R(cXLYT), G(cXLYT), B(cXLYT), W(cXLYT)); // blend TR pixel cXRYT = color_blend(RGBW32(r,g,b,w), cXRYT, sqrtf((fX - fL)*(fB - fY))*UINT16_MAX, true); setPixelColorXY(xR, yT, R(cXRYT), G(cXRYT), B(cXRYT), W(cXRYT)); // blend BL pixel cXLYB = color_blend(RGBW32(r,g,b,w), cXLYB, sqrtf((fR - fX)*(fY - fT))*UINT16_MAX, true); setPixelColorXY(xL, yB, R(cXLYB), G(cXLYB), B(cXLYB), W(cXLYB)); // blend BR pixel cXRYB = color_blend(RGBW32(r,g,b,w), cXRYB, sqrtf((fX - fL)*(fY - fT))*UINT16_MAX, true); setPixelColorXY(xR, yB, R(cXRYB), G(cXRYB), B(cXRYB), W(cXRYB)); } else if (xR!=xL && yT==yB) { // blend L pixel cXLYT = color_blend(RGBW32(r,g,b,w), cXLYT, (fR - fX)*UINT16_MAX, true); setPixelColorXY(xR, yT, R(cXLYT), G(cXLYT), B(cXLYT), W(cXLYT)); // blend R pixel cXRYT = color_blend(RGBW32(r,g,b,w), cXRYT, (fX - fL)*UINT16_MAX, true); setPixelColorXY(xR, yT, R(cXRYT), G(cXRYT), B(cXRYT), W(cXRYT)); } else if (xR==xL && yT!=yB) { // blend T pixel cXLYT = color_blend(RGBW32(r,g,b,w), cXLYT, (fB - fY)*UINT16_MAX, true); setPixelColorXY(xR, yT, R(cXLYT), G(cXLYT), B(cXLYT), W(cXLYT)); // blend B pixel cXLYB = color_blend(RGBW32(r,g,b,w), cXLYB, (fY - fT)*UINT16_MAX, true); setPixelColorXY(xL, yB, R(cXLYB), G(cXLYB), B(cXLYB), W(cXLYB)); } else { // exact match (x & y land on a pixel) setPixelColorXY(xL, yT, r, g, b, w); } } else { setPixelColorXY((uint16_t)roundf(x * (cols-1)), (uint16_t)roundf(y * (rows-1)), r, g, b, w); } } // returns RGBW values of pixel uint32_t WS2812FX::getPixelColorXY(uint16_t x, uint16_t y) { if (SEGMENT.getOption(SEG_OPTION_TRANSPOSED)) { uint16_t t = x; x = y; y = t; } // swap X & Y if segment transposed x *= SEGMENT.groupLength(); // expand to physical pixels y *= SEGMENT.groupLength(); // expand to physical pixels if (x >= SEGMENT.width() || y >= SEGMENT.height()) return 0; if (SEGMENT.getOption(SEG_OPTION_REVERSED) ) x = SEGMENT.width() - x - 1; if (SEGMENT.getOption(SEG_OPTION_REVERSED_Y)) y = SEGMENT.height() - y - 1; uint16_t index = get2DPixelIndex(x, y); if (index < customMappingSize) index = customMappingTable[index]; return busses.getPixelColor(index); } /* * Blends the specified color with the existing pixel color. */ void WS2812FX::blendPixelColorXY(uint16_t x, uint16_t y, uint32_t color, uint8_t blend) { setPixelColorXY(x, y, color_blend(getPixelColorXY(x,y), color, blend)); } // blurRow: perform a blur on a row of a rectangular matrix void WS2812FX::blurRow(uint16_t row, fract8 blur_amount, CRGB* leds) { const uint16_t cols = SEGMENT.virtualWidth(); const uint16_t rows = SEGMENT.virtualHeight(); if (row >= rows) return; // blur one row uint8_t keep = 255 - blur_amount; uint8_t seep = blur_amount >> 1; CRGB carryover = CRGB::Black; for (uint16_t x = 0; x < cols; x++) { CRGB cur = leds ? leds[XY(x,row)] : col_to_crgb(getPixelColorXY(x, row)); CRGB part = cur; part.nscale8(seep); cur.nscale8(keep); cur += carryover; if (x) { CRGB prev = (leds ? leds[XY(x-1,row)] : col_to_crgb(getPixelColorXY(x-1, row))) + part; if (leds) leds[XY(x-1,row)] = prev; else setPixelColorXY(x-1, row, prev); } if (leds) leds[XY(x,row)] = cur; else setPixelColorXY(x, row, cur); carryover = part; } } // blurCol: perform a blur on a column of a rectangular matrix void WS2812FX::blurCol(uint16_t col, fract8 blur_amount, CRGB* leds) { const uint16_t cols = SEGMENT.virtualWidth(); const uint16_t rows = SEGMENT.virtualHeight(); if (col >= cols) return; // blur one column uint8_t keep = 255 - blur_amount; uint8_t seep = blur_amount >> 1; CRGB carryover = CRGB::Black; for (uint16_t i = 0; i < rows; i++) { CRGB cur = leds ? leds[XY(col,i)] : col_to_crgb(getPixelColorXY(col, i)); CRGB part = cur; part.nscale8(seep); cur.nscale8(keep); cur += carryover; if (i) { CRGB prev = (leds ? leds[XY(col,i-1)] : col_to_crgb(getPixelColorXY(col, i-1))) + part; if (leds) leds[XY(col,i-1)] = prev; else setPixelColorXY(col, i-1, prev); } if (leds) leds[XY(col,i)] = cur; else setPixelColorXY(col, i, cur); carryover = part; } } // blur1d: one-dimensional blur filter. Spreads light to 2 line neighbors. // blur2d: two-dimensional blur filter. Spreads light to 8 XY neighbors. // // 0 = no spread at all // 64 = moderate spreading // 172 = maximum smooth, even spreading // // 173..255 = wider spreading, but increasing flicker // // Total light is NOT entirely conserved, so many repeated // calls to 'blur' will also result in the light fading, // eventually all the way to black; this is by design so that // it can be used to (slowly) clear the LEDs to black. void WS2812FX::blur1d(CRGB* leds, fract8 blur_amount) { const uint16_t rows = SEGMENT.virtualHeight(); for (uint16_t y = 0; y < rows; y++) blurRow(y, blur_amount, leds); } // 1D Box blur (with added weight - blur_amount: [0=no blur, 255=max blur]) void WS2812FX::blur1d(uint16_t i, bool vertical, fract8 blur_amount, CRGB* leds) { const uint16_t cols = SEGMENT.virtualWidth(); const uint16_t rows = SEGMENT.virtualHeight(); const uint16_t dim1 = vertical ? rows : cols; const uint16_t dim2 = vertical ? cols : rows; if (i >= dim2) return; const float seep = blur_amount/255.f; const float keep = 3.f - 2.f*seep; // 1D box blur CRGB tmp[dim1]; for (uint16_t j = 0; j < dim1; j++) { uint16_t x = vertical ? i : j; uint16_t y = vertical ? j : i; uint16_t xp = vertical ? x : x-1; uint16_t yp = vertical ? y-1 : y; uint16_t xn = vertical ? x : x+1; uint16_t yn = vertical ? y+1 : y; CRGB curr = leds ? leds[XY(x,y)] : col_to_crgb(getPixelColorXY(x,y)); CRGB prev = (xp<0 || yp<0) ? CRGB::Black : (leds ? leds[XY(xp,yp)] : col_to_crgb(getPixelColorXY(xp,yp))); CRGB next = ((vertical && yn>=dim1) || (!vertical && xn>=dim1)) ? CRGB::Black : (leds ? leds[XY(xn,yn)] : col_to_crgb(getPixelColorXY(xn,yn))); uint16_t r, g, b; r = (curr.r*keep + (prev.r + next.r)*seep) / 3; g = (curr.g*keep + (prev.g + next.g)*seep) / 3; b = (curr.b*keep + (prev.b + next.b)*seep) / 3; tmp[j] = CRGB(r,g,b); } for (uint16_t j = 0; j < dim1; j++) { uint16_t x = vertical ? i : j; uint16_t y = vertical ? j : i; if (leds) leds[XY(x,y)] = tmp[j]; else setPixelColorXY(x, y, tmp[j]); } } void WS2812FX::blur2d(CRGB* leds, fract8 blur_amount) { const uint16_t cols = SEGMENT.virtualWidth(); const uint16_t rows = SEGMENT.virtualHeight(); for (uint16_t i = 0; i < rows; i++) blurRow(i, blur_amount, leds); // blur all rows for (uint16_t k = 0; k < cols; k++) blurCol(k, blur_amount, leds); // blur all columns } void WS2812FX::moveX(CRGB *leds, int8_t delta) { const uint16_t cols = SEGMENT.virtualWidth(); const uint16_t rows = SEGMENT.virtualHeight(); if (!delta) return; if (delta > 0) { for (uint8_t y = 0; y < rows; y++) for (uint8_t x = 0; x < cols-1; x++) { if (leds) leds[XY(x, y)] = leds[XY((x + delta)%cols, y)]; else setPixelColorXY(x, y, getPixelColorXY((x + delta)%cols, y)); } } else { for (uint8_t y = 0; y < rows; y++) for (int16_t x = cols-1; x >= 0; x--) { if (x + delta < 0) { if (leds) leds[XY(x, y)] = leds[XY(cols + delta, y)]; else setPixelColorXY(x, y, getPixelColorXY(cols + delta, y)); } else { if (leds) leds[XY(x, y)] = leds[XY(x + delta, y)]; else setPixelColorXY(x, y, getPixelColorXY(x + delta, y)); } } } } void WS2812FX::moveY(CRGB *leds, int8_t delta) { const uint16_t cols = SEGMENT.virtualWidth(); const uint16_t rows = SEGMENT.virtualHeight(); if (!delta) return; if (delta > 0) { for (uint8_t x = 0; x < cols; x++) for (uint8_t y = 0; y < rows-1; y++) { if (leds) leds[XY(x, y)] = leds[XY(x, (y + delta)%rows)]; else setPixelColorXY(x, y, getPixelColorXY(x, (y + delta)%rows)); } } else { for (uint8_t x = 0; x < cols; x++) for (int16_t y = rows-1; y >= 0; y--) { if (y + delta < 0) { if (leds) leds[XY(x, y)] = leds[XY(x, rows + delta)]; else setPixelColorXY(x, y, getPixelColorXY(x, rows + delta)); } else { if (leds) leds[XY(x, y)] = leds[XY(x, y + delta)]; else setPixelColorXY(x, y, getPixelColorXY(x, y + delta)); } } } } // move() - move all pixels in desired direction delta number of pixels // @param dir direction: 0=left, 1=left-up, 2=up, 3=right-up, 4=right, 5=right-down, 6=down, 7=left-down // @param delta number of pixels to move void WS2812FX::move(uint8_t dir, uint8_t delta, CRGB *leds) { if (delta==0) return; switch (dir) { case 0: moveX(leds, delta); break; case 1: moveX(leds, delta); moveY(leds, delta); break; case 2: moveY(leds, delta); break; case 3: moveX(leds,-delta); moveY(leds, delta); break; case 4: moveX(leds,-delta); break; case 5: moveX(leds,-delta); moveY(leds,-delta); break; case 6: moveY(leds,-delta); break; case 7: moveX(leds, delta); moveY(leds,-delta); break; } } void WS2812FX::fill_solid(CRGB* leds, CRGB color) { const uint16_t cols = SEGMENT.virtualWidth(); const uint16_t rows = SEGMENT.virtualHeight(); for(uint16_t y = 0; y < rows; y++) for (uint16_t x = 0; x < cols; x++) { if (leds) leds[XY(x,y)] = color; else setPixelColorXY(x, y, color); } } // by stepko, taken from https://editor.soulmatelights.com/gallery/573-blobs void WS2812FX::fill_circle(CRGB* leds, uint16_t cx, uint16_t cy, uint8_t radius, CRGB col) { const uint16_t cols = SEGMENT.virtualWidth(); const uint16_t rows = SEGMENT.virtualHeight(); for (int16_t y = -radius; y <= radius; y++) { for (int16_t x = -radius; x <= radius; x++) { if (x * x + y * y <= radius * radius && int16_t(cx)+x>=0 && int16_t(cy)+y>=0 && int16_t(cx)+x= cols || x1 >= cols || y0 >= rows || y1 >= rows) return; const int16_t dx = abs(x1-x0), sx = x0dy ? dx : -dy)/2, e2; for (;;) { if (leds == nullptr) setPixelColorXY(x0,y0,c); else leds[XY(x0,y0)] = c; if (x0==x1 && y0==y1) break; e2 = err; if (e2 >-dx) { err -= dy; x0 += sx; } if (e2 < dy) { err += dx; y0 += sy; } } } // font curtesy of https://github.com/idispatch/raster-fonts static const unsigned char console_font_6x8[] PROGMEM = { /* * code=0, hex=0x00, ascii="^@" */ 0x00, /* 000000 */ 0x00, /* 000000 */ 0x00, /* 000000 */ 0x00, /* 000000 */ 0x00, /* 000000 */ 0x00, /* 000000 */ 0x00, /* 000000 */ 0x00, /* 000000 */ /* * code=1, hex=0x01, ascii="^A" */ 0x38, /* 001110 */ 0x44, /* 010001 */ 0x6C, /* 011011 */ 0x44, /* 010001 */ 0x54, /* 010101 */ 0x44, /* 010001 */ 0x38, /* 001110 */ 0x00, /* 000000 */ /* * code=2, hex=0x02, ascii="^B" */ 0x38, /* 001110 */ 0x7C, /* 011111 */ 0x54, /* 010101 */ 0x7C, /* 011111 */ 0x44, /* 010001 */ 0x7C, /* 011111 */ 0x38, /* 001110 */ 0x00, /* 000000 */ /* * code=3, hex=0x03, ascii="^C" */ 0x00, /* 000000 */ 0x28, /* 001010 */ 0x7C, /* 011111 */ 0x7C, /* 011111 */ 0x7C, /* 011111 */ 0x38, /* 001110 */ 0x10, /* 000100 */ 0x00, /* 000000 */ /* * code=4, hex=0x04, ascii="^D" */ 0x00, /* 000000 */ 0x10, /* 000100 */ 0x38, /* 001110 */ 0x7C, /* 011111 */ 0x7C, /* 011111 */ 0x38, /* 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} } } } #define WU_WEIGHT(a,b) ((uint8_t) (((a)*(b)+(a)+(b))>>8)) void WS2812FX::wu_pixel(CRGB *leds, uint32_t x, uint32_t y, CRGB c) { //awesome wu_pixel procedure by reddit u/sutaburosu // extract the fractional parts and derive their inverses uint8_t xx = x & 0xff, yy = y & 0xff, ix = 255 - xx, iy = 255 - yy; // calculate the intensities for each affected pixel uint8_t wu[4] = {WU_WEIGHT(ix, iy), WU_WEIGHT(xx, iy), WU_WEIGHT(ix, yy), WU_WEIGHT(xx, yy)}; // multiply the intensities by the colour, and saturating-add them to the pixels for (uint8_t i = 0; i < 4; i++) { uint16_t xy = XY((x >> 8) + (i & 1), (y >> 8) + ((i >> 1) & 1)); leds[xy].r = qadd8(leds[xy].r, c.r * wu[i] >> 8); leds[xy].g = qadd8(leds[xy].g, c.g * wu[i] >> 8); leds[xy].b = qadd8(leds[xy].b, c.b * wu[i] >> 8); } } #undef WU_WEIGHT