Astro/sky.c

   1 /**************************************************************************
   2  * sky.c -- model sky with an upside down "bowl"
   3  *
   4  * Written by Curtis Olson, started December 1997.
   5  *
   6  * Copyright (C) 1997  Curtis L. Olson  - curt@infoplane.com
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
  10  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  11  * License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  14  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  21  *
  22  * $Id$
  23  * (Log is kept at end of this file)
  24  **************************************************************************/
  25
  26
  27 #include <config.h>
  28
  29 #ifdef HAVE_WINDOWS_H
  30 #  include <windows.h>
  31 #endif
  32
  33 #include <math.h>
  34
  35 #include <GL/glut.h>
  36 #include <XGL/xgl.h>
  37
  38 #include <Astro/sky.h>
  39
  40 #include <Time/event.h>
  41 #include <Time/fg_time.h>
  42
  43 #include <Aircraft/aircraft.h>
  44 #include <Flight/flight.h>
  45 #include <Include/fg_constants.h>
  46 #include <Main/views.h>
  47 #include <Math/fg_random.h>
  48
  49 /*
  50 #include <Include/general.h>
  51 */
  52
  53 /* in meters of course */
  54 #define CENTER_ELEV   25000.0
  55
  56 #define INNER_RADIUS  50000.0
  57 #define INNER_ELEV    20000.0
  58
  59 #define MIDDLE_RADIUS 70000.0
  60 #define MIDDLE_ELEV    8000.0
  61
  62 #define OUTER_RADIUS  80000.0
  63 #define OUTER_ELEV        0.0
  64
  65 #define BOTTOM_RADIUS 50000.0
  66 #define BOTTOM_ELEV   -2000.0
  67
  68
  69 static float inner_vertex[12][3];
  70 static float middle_vertex[12][3];
  71 static float outer_vertex[12][3];
  72 static float bottom_vertex[12][3];
  73
  74 static float inner_color[12][4];
  75 static float middle_color[12][4];
  76 static float outer_color[12][4];
  77
  78
  79 /* Calculate the sky structure vertices */
  80 void fgSkyVerticesInit( void ) {
  81     float theta;
  82     int i;
  83
  84     printf("  Generating the sky dome vertices.\n");
  85
  86     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
  87         theta = (i * 30.0) * DEG_TO_RAD;
  88
  89         inner_vertex[i][0] = cos(theta) * INNER_RADIUS;
  90         inner_vertex[i][1] = sin(theta) * INNER_RADIUS;
  91         inner_vertex[i][2] = INNER_ELEV;
  92
  93         /* printf("    %.2f %.2f\n", cos(theta) * INNER_RADIUS,
  94                sin(theta) * INNER_RADIUS); */
  95
  96         middle_vertex[i][0] = cos((double)theta) * MIDDLE_RADIUS;
  97         middle_vertex[i][1] = sin((double)theta) * MIDDLE_RADIUS;
  98         middle_vertex[i][2] = MIDDLE_ELEV;
  99
 100         outer_vertex[i][0] = cos((double)theta) * OUTER_RADIUS;
 101         outer_vertex[i][1] = sin((double)theta) * OUTER_RADIUS;
 102         outer_vertex[i][2] = OUTER_ELEV;
 103
 104         bottom_vertex[i][0] = cos((double)theta) * BOTTOM_RADIUS;
 105         bottom_vertex[i][1] = sin((double)theta) * BOTTOM_RADIUS;
 106         bottom_vertex[i][2] = BOTTOM_ELEV;
 107     }
 108 }
 109
 110
 111 /* (Re)calculate the sky colors at each vertex */
 112 void fgSkyColorsInit( void ) {
 113     struct fgLIGHT *l;
 114     float sun_angle, diff;
 115     float outer_param[3], outer_amt[3], outer_diff[3];
 116     float middle_param[3], middle_amt[3], middle_diff[3];
 117     int i, j;
 118
 119     l = &cur_light_params;
 120
 121     printf("  Generating the sky colors for each vertex.\n");
 122
 123     /* setup for the possibility of sunset effects */
 124     sun_angle = l->sun_angle * RAD_TO_DEG;
 125     printf("  Sun angle in degrees = %.2f\n", sun_angle);
 126
 127     if ( (sun_angle > 80.0) && (sun_angle < 100.0) ) {
 128         /* 0.0 - 0.4 */
 129         outer_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 25.0;
 130         outer_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 35.0;
 131         outer_param[2] = 0.0;
 132
 133         middle_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 20.0;
 134         middle_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0;
 135         middle_param[2] = 0.0;
 136
 137         outer_diff[0] = outer_param[0] / 6.0;
 138         outer_diff[1] = outer_param[1] / 6.0;
 139         outer_diff[2] = outer_param[2] / 6.0;
 140
 141         middle_diff[0] = middle_param[0] / 6.0;
 142         middle_diff[1] = middle_param[1] / 6.0;
 143         middle_diff[2] = middle_param[2] / 6.0;
 144     } else {
 145         outer_param[0] = outer_param[1] = outer_param[2] = 0.0;
 146         middle_param[0] = middle_param[1] = middle_param[2] = 0.0;
 147
 148         outer_diff[0] = outer_diff[1] = outer_diff[2] = 0.0;
 149         middle_diff[0] = middle_diff[1] = middle_diff[2] = 0.0;
 150     }
 151     /* printf("  outer_red_param = %.2f  outer_red_diff = %.2f\n",
 152            outer_red_param, outer_red_diff); */
 153
 154     /* calculate transition colors between sky and fog */
 155     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 156         outer_amt[j] = outer_param[j];
 157         middle_amt[j] = middle_param[j];
 158     }
 159
 160     for ( i = 0; i < 6; i++ ) {
 161         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 162             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 163
 164             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 165             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 166             outer_color[i][j] = l->fog_color[j] + outer_amt[j];
 167
 168             if ( middle_color[i][j] > 1.00 ) { middle_color[i][j] = 1.00; }
 169             if ( middle_color[i][j] < 0.10 ) { middle_color[i][j] = 0.10; }
 170             if ( outer_color[i][j] > 1.00 ) { outer_color[i][j] = 1.00; }
 171             if ( outer_color[i][j] < 0.10 ) { outer_color[i][j] = 0.10; }
 172         }
 173         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 174             l->sky_color[3];
 175
 176         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 177             outer_amt[j] -= outer_diff[j];
 178             middle_amt[j] -= middle_diff[j];
 179         }
 180
 181         /*
 182         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 183                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 184         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 185                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 186                middle_color[i][3]);
 187         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 188                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 189                outer_color[i][3]);
 190         */
 191     }
 192
 193     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 194         outer_amt[j] = 0.0;
 195         middle_amt[j] = 0.0;
 196     }
 197
 198     for ( i = 6; i < 12; i++ ) {
 199
 200         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 201             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 202
 203             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 204             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 205             outer_color[i][j] = l->fog_color[j] + outer_amt[j];
 206
 207             if ( middle_color[i][j] > 1.00 ) { middle_color[i][j] = 1.00; }
 208             if ( middle_color[i][j] < 0.10 ) { middle_color[i][j] = 0.10; }
 209             if ( outer_color[i][j] > 1.00 ) { outer_color[i][j] = 1.00; }
 210             if ( outer_color[i][j] < 0.15 ) { outer_color[i][j] = 0.15; }
 211         }
 212         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 213             l->sky_color[3];
 214
 215         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 216             outer_amt[j] += outer_diff[j];
 217             middle_amt[j] += middle_diff[j];
 218         }
 219
 220         /*
 221         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 222                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 223         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 224                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 225                middle_color[i][3]);
 226         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 227                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 228                outer_color[i][3]);
 229         */
 230     }
 231 }
 232
 233
 234 /* Initialize the sky structure and colors */
 235 void fgSkyInit( void ) {
 236     printf("Initializing the sky\n");
 237
 238     fgSkyVerticesInit();
 239
 240     /* regester fgSkyColorsInit() as an event to be run periodically */
 241     fgEventRegister("fgSkyColorsInit()", fgSkyColorsInit,
 242                     FG_EVENT_READY, 30000);
 243 }
 244
 245
 246 /* Draw the Sky */
 247 void fgSkyRender( void ) {
 248     fgFLIGHT *f;
 249     struct fgLIGHT *l;
 250     struct fgVIEW *v;
 251     float /* inner_color[4], middle_color[4], diff, */ east_dot, dot, angle;
 252     int i;
 253
 254     f = current_aircraft.flight;
 255     l = &cur_light_params;
 256     v = &current_view;
 257
 258     /* printf("Rendering the sky.\n"); */
 259
 260     xglPushMatrix();
 261
 262     /* calculate the angle between v->surface_to_sun and
 263      * v->surface_east.  We do this so we can sort out the acos()
 264      * ambiguity.  I wish I could think of a more efficient way ... :-( */
 265     east_dot = MAT3_DOT_PRODUCT(v->surface_to_sun, v->surface_east);
 266     /* printf("  East dot product = %.2f\n", east_dot); */
 267
 268     /* calculate the angle between v->surface_to_sun and
 269      * v->surface_south.  this is how much we have to rotate the sky
 270      * for it to align with the sun */
 271     dot = MAT3_DOT_PRODUCT(v->surface_to_sun, v->surface_south);
 272     /* printf("  Dot product = %.2f\n", dot); */
 273     if ( east_dot >= 0 ) {
 274         angle = acos(dot);
 275     } else {
 276         angle = -acos(dot);
 277     }
 278     /*printf("  Sky needs to rotate = %.3f rads = %.1f degrees.\n",
 279            angle, angle * RAD_TO_DEG); */
 280
 281     /* Translate to view position */
 282     xglTranslatef( v->cur_zero_elev.x, v->cur_zero_elev.y, v->cur_zero_elev.z );
 283     /* printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 284            v->cur_zero_elev.x, v->cur_zero_elev.y, v->cur_zero_elev.z ); */
 285
 286     /* Rotate to proper orientation */
 287     /* printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG,
 288            FG_Latitude * RAD_TO_DEG); */
 289     xglRotatef( FG_Longitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 290     xglRotatef( 90.0 - FG_Latitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 1.0, 0.0 );
 291     xglRotatef( angle * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 292
 293     /* Draw inner/center section of sky*/
 294     xglBegin( GL_TRIANGLE_FAN );
 295     xglColor4fv(l->sky_color);
 296     xglVertex3f(0.0, 0.0, CENTER_ELEV);
 297     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 298         xglColor4fv( inner_color[i] );
 299         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 300     }
 301     xglColor4fv( inner_color[0] );
 302     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 303     xglEnd();
 304
 305     /* Draw the middle ring */
 306     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 307     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 308         xglColor4fv( middle_color[i] );
 309         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 310         xglColor4fv( inner_color[i] );
 311         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 312     }
 313     xglColor4fv( middle_color[0] );
 314     /* xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); */
 315     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 316     xglColor4fv( inner_color[0] );
 317     /* xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); */
 318     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 319     xglEnd();
 320
 321     /* Draw the outer ring */
 322     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 323     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 324         xglColor4fv( outer_color[i] );
 325         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 326         xglColor4fv( middle_color[i] );
 327         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 328     }
 329     xglColor4fv( outer_color[0] );
 330     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 331     xglColor4fv( middle_color[0] );
 332     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 333     xglEnd();
 334
 335     /* Draw the bottom skirt */
 336     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 337     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 338         xglColor4fv( l->fog_color );
 339         xglVertex3fv( bottom_vertex[i] );
 340         xglColor4fv( outer_color[i] );
 341         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 342     }
 343     xglColor4fv( l->fog_color );
 344     xglVertex3fv( bottom_vertex[0] );
 345     xglColor4fv( outer_color[0] );
 346     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 347     xglEnd();
 348
 349     xglPopMatrix();
 350 }
 351
 352
 353 /* $Log$
 354 /* Revision 1.9  1998/04/03 21:52:50  curt
 355 /* Converting to Gnu autoconf system.
 356 /*
 357  * Revision 1.8  1998/03/09 22:47:25  curt
 358  * Incorporated Durk's updates.
 359  *
 360  * Revision 1.7  1998/02/19 13:05:49  curt
 361  * Incorporated some HUD tweaks from Michelle America.
 362  * Tweaked the sky's sunset/rise colors.
 363  * Other misc. tweaks.
 364  *
 365  * Revision 1.6  1998/02/07 15:29:32  curt
 366  * Incorporated HUD changes and struct/typedef changes from Charlie Hotchkiss
 367  * <chotchkiss@namg.us.anritsu.com>
 368  *
 369  * Revision 1.5  1998/01/27 00:47:48  curt
 370  * Incorporated Paul Bleisch's <bleisch@chromatic.com> new debug message
 371  * system and commandline/config file processing code.
 372  *
 373  * Revision 1.4  1998/01/26 15:54:28  curt
 374  * Added a "skirt" to try to help hide gaps between scenery and sky.  This will
 375  * have to be revisited in the future.
 376  *
 377  * Revision 1.3  1998/01/19 19:26:59  curt
 378  * Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
 379  * This should simplify things tremendously.
 380  *
 381  * Revision 1.2  1998/01/19 18:40:17  curt
 382  * Tons of little changes to clean up the code and to remove fatal errors
 383  * when building with the c++ compiler.
 384  *
 385  * Revision 1.1  1998/01/07 03:16:19  curt
 386  * Moved from .../Src/Scenery/ to .../Src/Astro/
 387  *
 388  * Revision 1.11  1997/12/30 22:22:38  curt
 389  * Further integration of event manager.
 390  *
 391  * Revision 1.10  1997/12/30 20:47:53  curt
 392  * Integrated new event manager with subsystem initializations.
 393  *
 394  * Revision 1.9  1997/12/30 13:06:57  curt
 395  * A couple lighting tweaks ...
 396  *
 397  * Revision 1.8  1997/12/23 04:58:38  curt
 398  * Tweaked the sky coloring a bit to build in structures to allow finer rgb
 399  * control.
 400  *
 401  * Revision 1.7  1997/12/22 23:45:48  curt
 402  * First stab at sunset/sunrise sky glow effects.
 403  *
 404  * Revision 1.6  1997/12/22 04:14:34  curt
 405  * Aligned sky with sun so dusk/dawn effects can be correct relative to the sun.
 406  *
 407  * Revision 1.5  1997/12/19 23:34:59  curt
 408  * Lot's of tweaking with sky rendering and lighting.
 409  *
 410  * Revision 1.4  1997/12/19 16:45:02  curt
 411  * Working on scene rendering order and options.
 412  *
 413  * Revision 1.3  1997/12/18 23:32:36  curt
 414  * First stab at sky dome actually starting to look reasonable. :-)
 415  *
 416  * Revision 1.2  1997/12/18 04:07:03  curt
 417  * Worked on properly translating and positioning the sky dome.
 418  *
 419  * Revision 1.1  1997/12/17 23:14:30  curt
 420  * Initial revision.
 421  * Begin work on rendering the sky. (Rather than just using a clear screen.)
 422  *
 423  */