using Pkg

# Auto install packages if missing
for p in ["GLMakie", "FFMPEG"]
    try
        Base.require(Symbol(p))
    catch
        Pkg.add(p)
    end
end

using GLMakie
using FFMPEG

############################################################
# SETTINGS
############################################################

const FPS      = 60
const DURATION = 20
const FRAMES   = FPS * DURATION
const OUTFILE  = "4gear_log_energy.gif"

############################################################
# GEAR SHAPE
############################################################

function gearshape(r, teeth, angle, cx, cy=0.0)
    pts = Point2f[]

    for i in 0:(teeth * 2 - 1)
        a = angle + i * π / teeth
        rr = iseven(i) ? r * 1.14 : r

        push!(pts, Point2f(
            cx + rr * cos(a),
            cy + rr * sin(a)
        ))
    end

    pts
end

############################################################
# MAIN
############################################################

function main()

    fig = Figure(resolution=(1850, 950), fontsize=18)

    ########################################################
    # LEFT PANEL
    ########################################################

    ax = Axis(
        fig[1:2, 1],
        title="2 Large Gears + 2 Small Gears",
        aspect=DataAspect()
    )

    limits!(ax, -15, 15, -6, 6)

    ########################################################
    # TOP RIGHT = ENERGY LOG SCALE
    ########################################################

    axE = Axis(
        fig[1, 2],
        title="Realtime Energy (Log Scale)",
        yscale = log10
    )

    ########################################################
    # BOTTOM RIGHT = FRICTION
    ########################################################

    axF = Axis(
        fig[2, 2],
        title="Realtime Tooth Friction"
    )

    ########################################################
    # OBSERVABLES
    ########################################################

    t = Observable(Float64[])

    eBig   = Observable(Float64[])
    eSmall = Observable(Float64[])

    fBig   = Observable(Float64[])
    fSmall = Observable(Float64[])

    ########################################################
    # ENERGY GRAPH
    ########################################################

    lines!(axE, t, eBig,
        linewidth=8,
        label="Large Pair Energy"
    )

    lines!(axE, t, eSmall,
        linewidth=5,
        label="Small Pair Energy"
    )

    axislegend(axE, position=:rt)

    ########################################################
    # FRICTION GRAPH
    ########################################################

    lines!(axF, t, fBig,
        linewidth=3,
        linestyle=:dash,
        label="Large Teeth Friction"
    )

    lines!(axF, t, fSmall,
        linewidth=3,
        linestyle=:dot,
        label="Small Teeth Friction"
    )

    axislegend(axF, position=:rb)

    ########################################################
    # GEARS
    ########################################################

    big1   = Observable(gearshape(2.5, 18, 0.0, -10))
    big2   = Observable(gearshape(2.5, 18, 0.0, -5.0))

    small1 = Observable(gearshape(1.25, 10, 0.0, 6.0))
    small2 = Observable(gearshape(1.25, 10, 0.0, 8.7))

    poly!(ax, big1)
    poly!(ax, big2)

    poly!(ax, small1)
    poly!(ax, small2)

    display(fig)

    ########################################################
    # RECORD
    ########################################################

    println("Rendering MP4...")

    record(fig, OUTFILE, 1:FRAMES; framerate=FPS) do i

        tt = i / FPS

        ####################################################
        # SPEEDS
        ####################################################

        ω_big   = exp(-0.01 * tt)
        ω_small = 2.45 * exp(-0.03 * tt)

        θ1 =  tt * ω_big
        θ2 = -tt * ω_big

        θ3 =  tt * ω_small
        θ4 = -tt * ω_small

        ####################################################
        # UPDATE GEARS
        ####################################################

        big1[] = gearshape(2.5, 18, θ1, -10)
        big2[] = gearshape(2.5, 18, θ2, -5.0)

        small1[] = gearshape(1.25, 10, θ3, 6.0)
        small2[] = gearshape(1.25, 10, θ4, 8.7)

        ####################################################
        # ENERGY
        ####################################################

        I_big   = 2.5^2
        I_small = 1.25^2

        E_big   = 2 * 0.5 * I_big   * ω_big^2
        E_small = 2 * 0.5 * I_small * ω_small^2

        # avoid log(0)
        E_big   = max(E_big,   1e-6)
        E_small = max(E_small, 1e-6)

        ####################################################
        # FRICTION
        ####################################################

        FR_big   = abs(sin(tt * 1.4)) * 0.10
        FR_small = abs(cos(tt * 2.2)) * 0.08

        ####################################################
        # PUSH
        ####################################################

        push!(t[], tt)

        push!(eBig[], E_big)
        push!(eSmall[], E_small)

        push!(fBig[], FR_big)
        push!(fSmall[], FR_small)

        ####################################################
        # REFRESH
        ####################################################

        notify(t)
        notify(eBig)
        notify(eSmall)

        notify(fBig)
        notify(fSmall)

        autolimits!(axE)
        autolimits!(axF)

    end

    println("Saved => $OUTFILE")
    println("Press ENTER to close")
    readline()

end

main()