src/programs/view/nmol.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2013, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  38 #include <config.h>
  39 #endif
  40
  41 #include <math.h>
  42 #include "sysstuff.h"
  43 #include <string.h>
  44 #include "smalloc.h"
  45 #include "macros.h"
  46 #include "xutil.h"
  47 #include "gromacs/math/3dview.h"
  48 #include "gmx_fatal.h"
  49 #include "buttons.h"
  50 #include "manager.h"
  51 #include "nmol.h"
  52 #include "vec.h"
  53 #include "txtdump.h"
  54 #include "pbc.h"
  55
  56 #define MSIZE 4
  57
  58 static bool MWCallBack(t_x11 *x11, XEvent *event, Window /*w*/, void *data)
  59 {
  60     t_molwin *mw;
  61     Window    To;
  62     XEvent    letter;
  63
  64     mw                          = (t_molwin *)data;
  65     To                          = mw->wd.Parent;
  66     letter.type                 = ClientMessage;
  67     letter.xclient.display      = x11->disp;
  68     letter.xclient.window       = To;
  69     letter.xclient.message_type = 0;
  70     letter.xclient.format       = 32;
  71     switch (event->type)
  72     {
  73         case Expose:
  74             /* Do Not draw anything, but signal parent instead, he will
  75              * coordinate drawing.
  76              */
  77             letter.xclient.data.l[0] = IDDRAWMOL;
  78             letter.xclient.data.l[1] = Button1;
  79             XSendEvent(x11->disp, To, True, 0, &letter);
  80             break;
  81         case ButtonPress:
  82 #ifdef DEBUG
  83             printf("Molwindow: Buttonpress\n");
  84 #endif
  85             letter.xclient.data.l[0] = IDLABEL;
  86             letter.xclient.data.l[1] = (long)event->xbutton.button;
  87             letter.xclient.data.l[2] = event->xbutton.x;
  88             letter.xclient.data.l[3] = event->xbutton.y;
  89             XSendEvent(x11->disp, To, True, 0, &letter);
  90             break;
  91         case ConfigureNotify:
  92             mw->wd.width  = event->xconfigure.width;
  93             mw->wd.height = event->xconfigure.height;
  94             break;
  95         default:
  96             break;
  97     }
  98     return false;
  99 }
 100
 101 void set_def (t_molwin *mw, int ePBC, matrix box)
 102 {
 103     mw->bShowHydrogen = true;
 104     mw->bond_type     = eBFat;
 105     mw->ePBC          = ePBC;
 106     mw->boxtype       = esbRect;
 107     mw->realbox       = TRICLINIC(box) ? esbTri : esbRect;
 108 }
 109
 110 t_molwin *init_mw(t_x11 *x11, Window Parent,
 111                   int x, int y, int width, int height,
 112                   unsigned long fg, unsigned long bg,
 113                   int ePBC, matrix box)
 114 {
 115     t_molwin *mw;
 116
 117     snew(mw, 1);
 118     set_def(mw, ePBC, box);
 119
 120     InitWin(&mw->wd, x, y, width, height, 1, "Mol Window");
 121
 122     mw->wd.Parent = Parent;
 123     mw->wd.self   = XCreateSimpleWindow(x11->disp, Parent, x, y, width, height, 1, fg, bg);
 124     x11->RegisterCallback(x11, mw->wd.self, Parent, MWCallBack, mw);
 125     x11->SetInputMask(x11, mw->wd.self,
 126                       ExposureMask | StructureNotifyMask |
 127                       ButtonPressMask);
 128     return mw;
 129 }
 130
 131 void map_mw(t_x11 *x11, t_molwin *mw)
 132 {
 133     XMapWindow(x11->disp, mw->wd.self);
 134 }
 135
 136 bool toggle_hydrogen(t_x11 *x11, t_molwin *mw)
 137 {
 138     mw->bShowHydrogen = !mw->bShowHydrogen;
 139     ExposeWin(x11->disp, mw->wd.self);
 140
 141     return mw->bShowHydrogen;
 142 }
 143
 144 void set_bond_type(t_x11 *x11, t_molwin *mw, int bt)
 145 {
 146     if (bt != mw->bond_type)
 147     {
 148         mw->bond_type = bt;
 149         ExposeWin(x11->disp, mw->wd.self);
 150     }
 151 }
 152
 153 void set_box_type (t_x11 *x11, t_molwin *mw, int bt)
 154 {
 155 #ifdef DEBUG
 156     fprintf(stderr, "mw->boxtype = %d, bt = %d\n", mw->boxtype, bt);
 157 #endif
 158     if (bt != mw->boxtype)
 159     {
 160         if ((bt == esbTrunc && mw->realbox == esbTri) || bt == esbTri || bt == esbNone)
 161         {
 162             mw->boxtype = bt;
 163             ExposeWin(x11->disp, mw->wd.self);
 164         }
 165         else
 166         {
 167             fprintf(stderr, "Can not change rectangular box to truncated octahedron\n");
 168         }
 169     }
 170 }
 171
 172 void done_mw(t_x11 *x11, t_molwin *mw)
 173 {
 174     x11->UnRegisterCallback(x11, mw->wd.self);
 175     sfree(mw);
 176 }
 177
 178 static void draw_atom(Display *disp, Window w, GC gc,
 179                       atom_id ai, iv2 vec2[], unsigned long col[], int size[],
 180                       bool bBall, bool bPlus)
 181 {
 182     int xi, yi;
 183
 184     xi = vec2[ai][XX];
 185     yi = vec2[ai][YY];
 186     XSetForeground(disp, gc, col[ai]);
 187     if (bBall)
 188     {
 189         XFillCircle(disp, w, gc, xi, yi, size[ai]-1);
 190         XSetForeground(disp, gc, BLACK);
 191         XDrawCircle(disp, w, gc, xi, yi, size[ai]);
 192         /*    XSetForeground(disp,gc,WHITE);
 193            XFillCircle(disp,w,gc,xi+4,yi-4,4); */
 194     }
 195     else if (bPlus)
 196     {
 197         XDrawLine(disp, w, gc, xi-MSIZE, yi, xi+MSIZE+1, yi);
 198         XDrawLine(disp, w, gc, xi, yi-MSIZE, xi, yi+MSIZE+1);
 199     }
 200     else
 201     {
 202         XDrawLine(disp, w, gc, xi-1, yi, xi+1, yi);
 203     }
 204
 205 }
 206
 207 /* Global variables */
 208 static rvec gl_fbox, gl_hbox, gl_mhbox;
 209
 210 static void my_init_pbc(matrix box)
 211 {
 212     int i;
 213
 214     for (i = 0; (i < DIM); i++)
 215     {
 216         gl_fbox[i]  =  box[i][i];
 217         gl_hbox[i]  =  gl_fbox[i]*0.5;
 218         gl_mhbox[i] = -gl_hbox[i];
 219     }
 220 }
 221
 222 static bool local_pbc_dx(rvec x1, rvec x2)
 223 {
 224     int  i;
 225     real dx;
 226
 227     for (i = 0; (i < DIM); i++)
 228     {
 229         dx = x1[i]-x2[i];
 230         if (dx > gl_hbox[i])
 231         {
 232             return false;
 233         }
 234         else if (dx <= gl_mhbox[i])
 235         {
 236             return false;
 237         }
 238     }
 239     return true;
 240 }
 241
 242 static void draw_bond(Display *disp, Window w, GC gc,
 243                       atom_id ai, atom_id aj, iv2 vec2[],
 244                       rvec x[], unsigned long col[], int size[], bool bBalls)
 245 {
 246     unsigned long   ic, jc;
 247     int             xi, yi, xj, yj;
 248     int             xm, ym;
 249
 250     if (bBalls)
 251     {
 252         draw_atom(disp, w, gc, ai, vec2, col, size, true, false);
 253         draw_atom(disp, w, gc, aj, vec2, col, size, true, false);
 254     }
 255     else
 256     {
 257         if (local_pbc_dx(x[ai], x[aj]))
 258         {
 259             ic = col[ai];
 260             jc = col[aj];
 261             xi = vec2[ai][XX];
 262             yi = vec2[ai][YY];
 263             xj = vec2[aj][XX];
 264             yj = vec2[aj][YY];
 265
 266             if (ic != jc)
 267             {
 268                 xm = (xi+xj) >> 1;
 269                 ym = (yi+yj) >> 1;
 270
 271                 XSetForeground(disp, gc, ic);
 272                 XDrawLine(disp, w, gc, xi, yi, xm, ym);
 273                 XSetForeground(disp, gc, jc);
 274                 XDrawLine(disp, w, gc, xm, ym, xj, yj);
 275             }
 276             else
 277             {
 278                 XSetForeground(disp, gc, ic);
 279                 XDrawLine(disp, w, gc, xi, yi, xj, yj);
 280             }
 281         }
 282     }
 283 }
 284
 285 int compare_obj(const void *a, const void *b)
 286 {
 287     t_object *oa, *ob;
 288     real      z;
 289
 290     oa = (t_object *)a;
 291     ob = (t_object *)b;
 292
 293     z = oa->z-ob->z;
 294
 295     if (z < 0)
 296     {
 297         return 1;
 298     }
 299     else if (z > 0)
 300     {
 301         return -1;
 302     }
 303     else
 304     {
 305         return 0;
 306     }
 307 }
 308
 309 void z_fill(t_manager *man, real *zz)
 310 {
 311     t_object *obj;
 312     int       i;
 313
 314     for (i = 0, obj = man->obj; (i < man->nobj); i++, obj++)
 315     {
 316         switch (obj->eO)
 317         {
 318             case eOSingle:
 319                 obj->z = zz[obj->ai];
 320                 break;
 321             case eOBond:
 322             case eOHBond:
 323                 obj->z = (zz[obj->ai] + zz[obj->aj]) * 0.5;
 324                 break;
 325             default:
 326                 break;
 327         }
 328     }
 329 }
 330
 331 int filter_vis(t_manager *man)
 332 {
 333     int          i, nobj, nvis, nhide;
 334     atom_id      ai;
 335     bool         bAdd, *bVis;
 336     t_object    *obj;
 337     t_object    *newobj;
 338
 339     nobj = man->nobj;
 340     snew(newobj, nobj);
 341     obj   = man->obj;
 342     bVis  = man->bVis;
 343     nvis  = 0;
 344     nhide = nobj-1;
 345     for (i = 0; (i < nobj); i++, obj++)
 346     {
 347         ai   = obj->ai;
 348         bAdd = bVis[ai];
 349         if (bAdd)
 350         {
 351             if (obj->eO != eOSingle)
 352             {
 353                 bAdd = bVis[obj->aj];
 354             }
 355         }
 356         if (bAdd)
 357         {
 358             newobj[nvis++] = *obj;
 359         }
 360         else
 361         {
 362             newobj[nhide--] = *obj;
 363         }
 364     }
 365     sfree(man->obj);
 366     man->obj = newobj;
 367
 368     return nvis;
 369 }
 370
 371 void draw_objects(Display *disp, Window w, GC gc, int nobj,
 372                   t_object objs[], iv2 vec2[], rvec x[],
 373                   unsigned long col[], int size[], bool bShowHydro, int bond_type,
 374                   bool bPlus)
 375 {
 376     bool         bBalls;
 377     int          i;
 378     t_object    *obj;
 379
 380     bBalls = false;
 381     switch (bond_type)
 382     {
 383         case eBThin:
 384             XSetLineAttributes(disp, gc, 1, LineSolid, CapNotLast, JoinRound);
 385             break;
 386         case eBFat:
 387             XSetLineAttributes(disp, gc, 3, LineSolid, CapNotLast, JoinRound);
 388             break;
 389         case eBVeryFat:
 390             XSetLineAttributes(disp, gc, 5, LineSolid, CapNotLast, JoinRound);
 391             break;
 392         case eBSpheres:
 393             bBalls = true;
 394             bPlus  = false;
 395             break;
 396         default:
 397             gmx_fatal(FARGS, "Invalid bond_type selected: %d\n", bond_type);
 398             break;
 399     }
 400     for (i = 0; (i < nobj); i++)
 401     {
 402         obj = &(objs[i]);
 403         switch (obj->eO)
 404         {
 405             case eOSingle:
 406                 draw_atom(disp, w, gc, obj->ai, vec2, col, size, bBalls, bPlus);
 407                 break;
 408             case eOBond:
 409                 draw_bond(disp, w, gc, obj->ai, obj->aj, vec2, x, col, size, bBalls);
 410                 break;
 411             case eOHBond:
 412                 if (bShowHydro)
 413                 {
 414                     draw_bond(disp, w, gc, obj->ai, obj->aj, vec2, x, col, size, bBalls);
 415                 }
 416                 break;
 417             default:
 418                 break;
 419         }
 420     }
 421     XSetLineAttributes(disp, gc, 1, LineSolid, CapNotLast, JoinRound);
 422 }
 423
 424 static void v4_to_iv2(vec4 x4, iv2 v2, int x0, int y0, real sx, real sy)
 425 {
 426     real inv_z;
 427
 428     inv_z  = 1.0/x4[ZZ];
 429     v2[XX] = x0+sx*x4[XX]*inv_z;
 430     v2[YY] = y0-sy*x4[YY]*inv_z;
 431 }
 432
 433 static void draw_box(t_x11 *x11, Window w, t_3dview *view, matrix box,
 434                      int x0, int y0, real sx, real sy, int boxtype)
 435 {
 436     rvec        rect_tri[8] =  {
 437         { 0, 0, 0 }, { 1, 0, 0 }, { 1, 1, 0 }, { 0, 1, 0 },
 438         { 0, 0, 1 }, { 1, 0, 1 }, { 1, 1, 1 }, { 0, 1, 1 }
 439     };
 440     int         tr_bonds[12][2] = {
 441         { 0, 1 }, { 1, 2 }, { 2, 3 }, { 3, 0 },
 442         { 4, 5 }, { 5, 6 }, { 6, 7 }, { 7, 4 },
 443         { 0, 4 }, { 1, 5 }, { 2, 6 }, { 3, 7 }
 444     };
 445     static int *edge = NULL;
 446     int         i, j, k, i0, i1;
 447     rvec        corner[NCUCEDGE], box_center;
 448     vec4        x4;
 449     iv2         vec2[NCUCEDGE];
 450
 451     calc_box_center(view->ecenter, box, box_center);
 452     if (boxtype == esbTrunc)
 453     {
 454         calc_compact_unitcell_vertices(view->ecenter, box, corner);
 455         if (edge == NULL)
 456         {
 457             edge = compact_unitcell_edges();
 458         }
 459
 460         for (i = 0; (i < NCUCEDGE); i++)
 461         {
 462             m4_op(view->proj, corner[i], x4);
 463             v4_to_iv2(x4, vec2[i], x0, y0, sx, sy);
 464         }
 465         XSetForeground(x11->disp, x11->gc, YELLOW);
 466         for (i = 0; i < NCUCEDGE; i++)
 467         {
 468             i0 = edge[2*i];
 469             i1 = edge[2*i+1];
 470             XDrawLine(x11->disp, w, x11->gc,
 471                       vec2[i0][XX], vec2[i0][YY], vec2[i1][XX], vec2[i1][YY]);
 472         }
 473     }
 474     else
 475     {
 476         if (boxtype == esbRect)
 477         {
 478             for (j = 0; (j < DIM); j++)
 479             {
 480                 box_center[j] -= 0.5*box[j][j];
 481             }
 482         }
 483         else
 484         {
 485             for (i = 0; (i < DIM); i++)
 486             {
 487                 for (j = 0; (j < DIM); j++)
 488                 {
 489                     box_center[j] -= 0.5*box[i][j];
 490                 }
 491             }
 492         }
 493         for (i = 0; (i < 8); i++)
 494         {
 495             clear_rvec(corner[i]);
 496             for (j = 0; (j < DIM); j++)
 497             {
 498                 if (boxtype == esbTri)
 499                 {
 500                     for (k = 0; (k < DIM); k++)
 501                     {
 502                         corner[i][k] += rect_tri[i][j]*box[j][k];
 503                     }
 504                 }
 505                 else
 506                 {
 507                     corner[i][j] = rect_tri[i][j]*box[j][j];
 508                 }
 509             }
 510             rvec_inc(corner[i], box_center);
 511             m4_op(view->proj, corner[i], x4);
 512             v4_to_iv2(x4, vec2[i], x0, y0, sx, sy);
 513         }
 514         if (debug)
 515         {
 516             pr_rvecs(debug, 0, "box", box, DIM);
 517             pr_rvecs(debug, 0, "corner", corner, 8);
 518         }
 519         XSetForeground(x11->disp, x11->gc, YELLOW);
 520         for (i = 0; (i < 12); i++)
 521         {
 522             i0 = tr_bonds[i][0];
 523             i1 = tr_bonds[i][1];
 524             XDrawLine(x11->disp, w, x11->gc,
 525                       vec2[i0][XX], vec2[i0][YY], vec2[i1][XX], vec2[i1][YY]);
 526         }
 527     }
 528 }
 529
 530 void set_sizes(t_manager *man)
 531 {
 532     for (int i = 0; i < man->natom; i++)
 533     {
 534         if (man->bVis[i])
 535         {
 536             man->size[i] = 180*man->vdw[i];
 537         }
 538     }
 539 }
 540
 541 void draw_mol(t_x11 *x11, t_manager *man)
 542 {
 543     static char tstr[2][20];
 544     static int  ntime = 0;
 545     t_windata  *win;
 546     t_3dview   *view;
 547     t_molwin   *mw;
 548     int         i, x0, y0, nvis;
 549     iv2        *vec2;
 550     real        sx, sy;
 551     vec4        x4;
 552
 553     if (!man->status)
 554     {
 555         return;
 556     }
 557
 558     view = man->view;
 559     mw   = man->molw;
 560
 561     win = &(mw->wd);
 562
 563     vec2 = man->ix;
 564     x0   = win->width/2;
 565     y0   = win->height/2;
 566     sx   = win->width/2*view->sc_x;
 567     sy   = win->height/2*view->sc_y;
 568
 569     my_init_pbc(man->box);
 570
 571     for (i = 0; (i < man->natom); i++)
 572     {
 573         if (man->bVis[i])
 574         {
 575             m4_op(view->proj, man->x[i], x4);
 576             man->zz[i] = x4[ZZ];
 577             v4_to_iv2(x4, vec2[i], x0, y0, sx, sy);
 578         }
 579     }
 580     set_sizes(man);
 581
 582     z_fill (man, man->zz);
 583
 584     /* Start drawing */
 585     XClearWindow(x11->disp, win->self);
 586
 587     /* Draw Time */
 588     sprintf(tstr[ntime], "Time: %.3f ps", man->time);
 589     if (strcmp(tstr[ntime], tstr[1-ntime]) != 0)
 590     {
 591         set_vbtime(x11, man->vbox, tstr[ntime]);
 592         ntime = 1-ntime;
 593     }
 594
 595     if (mw->boxtype != esbNone)
 596     {
 597         draw_box(x11, win->self, view, man->box, x0, y0, sx, sy, mw->boxtype);
 598     }
 599
 600     /* Should sort on Z-Coordinates here! */
 601     nvis = filter_vis(man);
 602     if (nvis && man->bSort)
 603     {
 604         qsort(man->obj, nvis, sizeof(man->obj[0]), compare_obj);
 605     }
 606
 607     /* Draw the objects */
 608     draw_objects(x11->disp, win->self, x11->gc,
 609                  nvis, man->obj, man->ix, man->x, man->col, man->size,
 610                  mw->bShowHydrogen, mw->bond_type, man->bPlus);
 611
 612     /* Draw the labels */
 613     XSetForeground(x11->disp, x11->gc, WHITE);
 614     for (i = 0; (i < man->natom); i++)
 615     {
 616         if (man->bLabel[i] && man->bVis[i])
 617         {
 618             XDrawString(x11->disp, win->self, x11->gc, vec2[i][XX]+2, vec2[i][YY]-2,
 619                         man->szLab[i], strlen(man->szLab[i]));
 620         }
 621     }
 622
 623     XSetForeground(x11->disp, x11->gc, x11->fg);
 624 }