/*
	chs.cpp
*/
#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;

// .bmp ファイルのヘッダー　少し省略しています
typedef struct {
  char bfType[2];	// 'BM'
  int bfSize;		// ファイルサイズ、4 byte
  char bfReserved1[2];	// 常に 0
  char bfReserved2[2]; 
  int bfOffBits;	// ファイル先頭から画像データまでのオフセット
  int bcSize;		// ヘッダーサイズ
  int bcWidth;		// 画像の幅 (ピクセル)  
  int bcHeight;		// 画像の高さ (ピクセル)、負数なら画像データは上から下
  short int bcPlanes;	// プレーン数、常に 1
  short int bcBitCount;	// 1 画素あたりのデータサイズ (bit)、256 色ビットマップなら 8
  int biCompresson;	// 圧縮形式、0:無圧縮
  int biSizeImage;	// 画像データ部のサイズ (byte)
  int biPad[4];
} bmp_hdr;

bmp_hdr* q;
int a_c, a_v[3];	// command line argument
unsigned char *p0;	// malloc() で確保したメモリーの先頭アドレス
int bsz = 3*(516*516)+512;

/* ２点間の距離の計算
float dist2(int ox, int oy, int i, int j) {
    float xd, xe, xf;

    xd = pow(ox - i, 2);
    xe = pow(oy - j, 2);
    xf = pow(xd + xe, 0.5);	// (ox, oy) からの距離
    return xf;
} */

// 座標上の定点（x, y: 0 .. 511）
int pt1[] = {71, 71};
int pt2[] = {71, 512-71};
int pt3[] = {512-71, 71};
int pt4[] = {512-71, 512-71};

// 実際に描画したカラー値の最大最小
unsigned char cmx = 0, cmi = 255;

// 定点からの距離
float df_pt(int pt[], int i, int j) {
    return (pow(pow(pt[0]-i, 2) + pow(pt[1]-j, 2), 0.5));
}

// 定点からの距離に応じて、0..255 の値を返す
unsigned char cdav1(int pt[], int i, int j) {
    float cf1 = 213/(sqrt(2)*(512-2*71));
    float ds;
    unsigned char c;

    ds = df_pt(pt, i, j);
    c = 255 - cf1*ds;
    if (c > cmx) cmx = c; if (c < cmi) cmi = c;
    return((c == 10) ? 9 : c);  // 0x0a 描画はヨクナイ
}

// 定点からの距離に応じて、色の強度を波打たせる
float cf2 = (3*M_PI) / (sqrt(2)*(512-2*71));  // 距離から cos() の引数への変換係数

unsigned char cdav2(int pt[], int i, int j) {
    float a;
    unsigned char c;

    a = cf2 * pow(pow(pt[0]-i, 2) + pow(pt[1]-j, 2), 0.5);
    c = (cos(a)+1)*(256/2);
    if (c > cmx) cmx = c; if (c < cmi) cmi = c;
    return((c == 10) ? 9 : c);
}

// 描画 df1
int df1(unsigned char* s0) {
    unsigned char (*cdav)(int pt[], int i, int j);  // 使う関数
    unsigned char* d;
    int i, j;

    if (a_v[0] == 1) {  // 関数選択と第２アーギュメントの処理
	cdav = &cdav1;
    } else if (a_v[0] == 2) {
	cdav = &cdav2;
	if (a_c == 3 && (1 <= a_v[1] && a_v[1] < 512))
	    cf2 = (a_v[1]*M_PI) / (sqrt(2)*(512-2*71));
    } else if (a_v[0] == 3)
	cdav = &cdav2;
    for (i = 0; i < 512; i += 1) {
	d = s0 + 3*(516*(i+2) + 2);	// 左下隅に XY 各 2dot 開ける
	for (j = 0; j < 512; j += 1) {
	    *d++ = cdav(pt1, i, j);	// B 色
	    *d++ = cdav(pt2, i, j);	// R 色
	    *d++ = cdav(pt3, i, j);	// G 色
	}
	if (a_v[0] == 3) 
	    cf2 *= 1.008;		// 波数/距離 を漸次増加させる
    }
    printf("c: max %d, min %d\n", cmx, cmi);
    return 0;
}

// 距離からカラー値への変換関数（df2）
inline unsigned char cdv(int pt[], int i, int j) {
    float dm = sqrt(2)*(512-71);
    float ds;
    int ci;
    unsigned char c;

    ds = pow(pow(pt[0]-i, 2) + pow(pt[1]-j, 2), 0.5);
    ci = 255*cos(6.0*M_PI*pow((ds/dm), 2));
    c = (ci > 0) ? ci : 0;
    return c;
}

int df2(unsigned char* s0) {	// a_v[0] >= 4
    unsigned char *d, cb, cr, cg, cy, c;
    int i, j;

    for (i = 0; i < 512; i += 1) {
	d = s0 + 3*(516*(i+2) + 2);	// 左下隅に XY 各 2dot 開ける
	for (j = 0; j < 512; j += 1) {
	    cb = cdv(pt1, i, j);
	    cr = cdv(pt2, i, j);
	    cg = cdv(pt3, i, j);
	    cy = cdv(pt4, i, j);
	    if (a_v[1] < 1) {	// １ピクセルごとに argv を調べるのはヨクナイ
		*d++ = (cb == 10) ? 9 : cb;	// B 色
		c = (cr > cy) ? cr : cy;
		*d++ = (c == 10) ? 9 : c;	// R 色
		c = (cg > cy) ? cg : cy;
		*d++ = (c == 10) ? 9 : c;	// G 色
	    } else if (a_v[1] == 1) {
		*d++ = (cb == 10) ? 9 : cb;	// B 色
		*d++ = (cr == 10) ? 9 : cr;	// R 色
		*d++ = (cg == 10) ? 9 : cg;	// G 色
	    } else if (a_v[1] == 2) {
		c = (cy == 10) ? 9 : cy;
		*d++ = 0; *d++ = c; *d++ = c;
	    }
	}
    }
    return 0;
}

int main(int argc, char* argv[])
{
    FILE* fp;		// 入出力ファイルの FILE*
    size_t n;		// fread() などの戻り値
    unsigned char *s;

// コマンドライン アーギュメント の処理
    a_c = argc;
    if (a_c >= 2)
	sscanf(argv[1], "%d", &a_v[0]);
    if (a_c >= 3)
	sscanf(argv[2], "%d", &a_v[1]);
    printf("a_c %d: a_v %d, %d, %d\n", a_c, a_v[0], a_v[1], a_v[2]);
    if (a_c < 2 || a_c > 3) {
	printf("Bye.\n");
	return -1;
    }

// malloc() 実行
    p0 = (unsigned char *)malloc(bsz);
    if (!p0) {
	printf("malloc() fail.\n");
	return -1;
    }
    printf("p0 0x%x, size %d\n", p0, bsz);

// 読み込み
    fp = fopen("white24.bmp", "r");
    if (!fp) {
	printf("fopen(r) fail.\n");
	return -1;
    }
    n = fread(p0, sizeof(unsigned char), bsz, fp); // ホントは size を調べるべき
    printf("%d byte read.\n", n);
    if (n <= 0)
	return -1;
    fclose(fp);

// ファイル *.bmp のヘッダーを表示
    q = (bmp_hdr *)(p0-2);	// 謎の -2 です
    s = (unsigned char *)p0;
    printf("%c%c, ", *s, *(s+1));
    printf("fSize %d, offset 0x%x, width %d, height %d, planes %d, bit/px %d\n",
	q->bfSize, q->bfOffBits, q->bcWidth, q->bcHeight, q->bcPlanes, q->bcBitCount);
    printf("compr %d, imSize %d, biPad 0x%x 0x%x 0x%x 0x%x\n",
	q->biCompresson, q->biSizeImage, q->biPad[0], q->biPad[1], q->biPad[2], q->biPad[3]);
    if (q->biSizeImage < 798768) {
	printf("'white.bmp' too small.\n");
	return -1;
    }  // ヘッダーの内容が妥当であるかのチェックは、だいぶ省略

// 出力ファイル open
    fp = fopen("chs.bmp", "w");
    if (!fp) {
	printf("fopen(w) fail.\n");
	return -1;
    }

// 描画
    if (a_v[0] < 4)
	df1(p0 + q->bfOffBits);
    else
	df2(p0 + q->bfOffBits);

// ファイル書き込み
    n = fwrite(p0, sizeof(unsigned char), n, fp);
    printf("chs.bmp: %d byte written.\n", n);

// 終了
    fclose(fp);
    free(p0);
    system("mspaint chs.bmp");  // mspaint 実行
    return 0;
}