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 #ifdef WIN32
  28 #  include <windows.h>
  29 #endif
  30
  31 #include <math.h>
  32 /*
  33 #include <stdio.h>
  34 #include <string.h>
  35 #include <time.h>
  36 */
  37
  38 #include <GL/glut.h>
  39 #include <XGL/xgl.h>
  40
  41 #include <Astro/sky.h>
  42
  43 #include <Time/event.h>
  44 #include <Time/fg_time.h>
  45
  46 #include <Aircraft/aircraft.h>
  47 #include <Flight/flight.h>
  48 #include <Include/fg_constants.h>
  49 #include <Main/views.h>
  50 #include <Math/fg_random.h>
  51
  52 /*
  53 #include <Include/general.h>
  54 */
  55
  56 /* in meters of course */
  57 #define CENTER_ELEV   25000.0
  58
  59 #define INNER_RADIUS  50000.0
  60 #define INNER_ELEV    20000.0
  61
  62 #define MIDDLE_RADIUS 70000.0
  63 #define MIDDLE_ELEV    8000.0
  64
  65 #define OUTER_RADIUS  80000.0
  66 #define OUTER_ELEV        0.0
  67
  68 #define BOTTOM_RADIUS 50000.0
  69 #define BOTTOM_ELEV   -2000.0
  70
  71
  72 static float inner_vertex[12][3];
  73 static float middle_vertex[12][3];
  74 static float outer_vertex[12][3];
  75 static float bottom_vertex[12][3];
  76
  77 static float inner_color[12][4];
  78 static float middle_color[12][4];
  79 static float outer_color[12][4];
  80
  81
  82 /* Calculate the sky structure vertices */
  83 void fgSkyVerticesInit( void ) {
  84     float theta;
  85     int i;
  86
  87     printf("  Generating the sky dome vertices.\n");
  88
  89     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
  90         theta = (i * 30.0) * DEG_TO_RAD;
  91
  92         inner_vertex[i][0] = cos(theta) * INNER_RADIUS;
  93         inner_vertex[i][1] = sin(theta) * INNER_RADIUS;
  94         inner_vertex[i][2] = INNER_ELEV;
  95
  96         /* printf("    %.2f %.2f\n", cos(theta) * INNER_RADIUS,
  97                sin(theta) * INNER_RADIUS); */
  98
  99         middle_vertex[i][0] = cos((double)theta) * MIDDLE_RADIUS;
 100         middle_vertex[i][1] = sin((double)theta) * MIDDLE_RADIUS;
 101         middle_vertex[i][2] = MIDDLE_ELEV;
 102
 103         outer_vertex[i][0] = cos((double)theta) * OUTER_RADIUS;
 104         outer_vertex[i][1] = sin((double)theta) * OUTER_RADIUS;
 105         outer_vertex[i][2] = OUTER_ELEV;
 106
 107         bottom_vertex[i][0] = cos((double)theta) * BOTTOM_RADIUS;
 108         bottom_vertex[i][1] = sin((double)theta) * BOTTOM_RADIUS;
 109         bottom_vertex[i][2] = BOTTOM_ELEV;
 110     }
 111 }
 112
 113
 114 /* (Re)calculate the sky colors at each vertex */
 115 void fgSkyColorsInit( void ) {
 116     struct fgLIGHT *l;
 117     float sun_angle, diff;
 118     float outer_param[3], outer_amt[3], outer_diff[3];
 119     float middle_param[3], middle_amt[3], middle_diff[3];
 120     int i, j;
 121
 122     l = &cur_light_params;
 123
 124     printf("  Generating the sky colors for each vertex.\n");
 125
 126     /* setup for the possibility of sunset effects */
 127     sun_angle = l->sun_angle * RAD_TO_DEG;
 128     printf("  Sun angle in degrees = %.2f\n", sun_angle);
 129
 130     if ( (sun_angle > 80.0) && (sun_angle < 100.0) ) {
 131         /* 0.0 - 0.4 */
 132         outer_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 25.0;
 133         outer_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 45.0;
 134         outer_param[2] = 0.0;
 135
 136         middle_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0;
 137         middle_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 60.0;
 138         middle_param[2] = 0.0;
 139
 140         outer_diff[0] = outer_param[0] / 6.0;
 141         outer_diff[1] = outer_param[1] / 6.0;
 142         outer_diff[2] = outer_param[2] / 6.0;
 143
 144         middle_diff[0] = middle_param[0] / 6.0;
 145         middle_diff[1] = middle_param[1] / 6.0;
 146         middle_diff[2] = middle_param[2] / 6.0;
 147     } else {
 148         outer_param[0] = outer_param[1] = outer_param[2] = 0.0;
 149         middle_param[0] = middle_param[1] = middle_param[2] = 0.0;
 150
 151         outer_diff[0] = outer_diff[1] = outer_diff[2] = 0.0;
 152         middle_diff[0] = middle_diff[1] = middle_diff[2] = 0.0;
 153     }
 154     /* printf("  outer_red_param = %.2f  outer_red_diff = %.2f\n",
 155            outer_red_param, outer_red_diff); */
 156
 157     /* calculate transition colors between sky and fog */
 158     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 159         outer_amt[j] = outer_param[j];
 160         middle_amt[j] = middle_param[j];
 161     }
 162
 163     for ( i = 0; i < 6; i++ ) {
 164         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 165             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 166
 167             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 168             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 169             outer_color[i][j] = l->fog_color[j] + outer_amt[j];
 170
 171             if ( middle_color[i][j] > 1.00 ) { middle_color[i][j] = 1.00; }
 172             if ( middle_color[i][j] < 0.10 ) { middle_color[i][j] = 0.10; }
 173             if ( outer_color[i][j] > 1.00 ) { outer_color[i][j] = 1.00; }
 174             if ( outer_color[i][j] < 0.10 ) { outer_color[i][j] = 0.10; }
 175         }
 176         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 177             l->sky_color[3];
 178
 179         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 180             outer_amt[j] -= outer_diff[j];
 181             middle_amt[j] -= middle_diff[j];
 182         }
 183
 184         /*
 185         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 186                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 187         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 188                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 189                middle_color[i][3]);
 190         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 191                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 192                outer_color[i][3]);
 193         */
 194     }
 195
 196     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 197         outer_amt[j] = 0.0;
 198         middle_amt[j] = 0.0;
 199     }
 200
 201     for ( i = 6; i < 12; i++ ) {
 202
 203         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 204             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 205
 206             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 207             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 208             outer_color[i][j] = l->fog_color[j] + outer_amt[j];
 209
 210             if ( middle_color[i][j] > 1.00 ) { middle_color[i][j] = 1.00; }
 211             if ( middle_color[i][j] < 0.10 ) { middle_color[i][j] = 0.10; }
 212             if ( outer_color[i][j] > 1.00 ) { outer_color[i][j] = 1.00; }
 213             if ( outer_color[i][j] < 0.15 ) { outer_color[i][j] = 0.15; }
 214         }
 215         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 216             l->sky_color[3];
 217
 218         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 219             outer_amt[j] += outer_diff[j];
 220             middle_amt[j] += middle_diff[j];
 221         }
 222
 223         /*
 224         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 225                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 226         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 227                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 228                middle_color[i][3]);
 229         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 230                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 231                outer_color[i][3]);
 232         */
 233     }
 234 }
 235
 236
 237 /* Initialize the sky structure and colors */
 238 void fgSkyInit( void ) {
 239     printf("Initializing the sky\n");
 240
 241     fgSkyVerticesInit();
 242
 243     /* regester fgSkyColorsInit() as an event to be run periodically */
 244     fgEventRegister("fgSkyColorsInit()", fgSkyColorsInit,
 245                     FG_EVENT_READY, 30000);
 246 }
 247
 248
 249 /* Draw the Sky */
 250 void fgSkyRender( void ) {
 251     struct fgFLIGHT *f;
 252     struct fgLIGHT *l;
 253     struct fgVIEW *v;
 254     float /* inner_color[4], middle_color[4], diff, */ east_dot, dot, angle;
 255     int i;
 256
 257     f = &current_aircraft.flight;
 258     l = &cur_light_params;
 259     v = &current_view;
 260
 261     /* printf("Rendering the sky.\n"); */
 262
 263     xglPushMatrix();
 264
 265     /* calculate the angle between v->surface_to_sun and
 266      * v->surface_east.  We do this so we can sort out the acos()
 267      * ambiguity.  I wish I could think of a more efficient way ... :-( */
 268     east_dot = MAT3_DOT_PRODUCT(v->surface_to_sun, v->surface_east);
 269     /* printf("  East dot product = %.2f\n", east_dot); */
 270
 271     /* calculate the angle between v->surface_to_sun and
 272      * v->surface_south.  this is how much we have to rotate the sky
 273      * for it to align with the sun */
 274     dot = MAT3_DOT_PRODUCT(v->surface_to_sun, v->surface_south);
 275     /* printf("  Dot product = %.2f\n", dot); */
 276     if ( east_dot >= 0 ) {
 277         angle = acos(dot);
 278     } else {
 279         angle = -acos(dot);
 280     }
 281     /*printf("  Sky needs to rotate = %.3f rads = %.1f degrees.\n",
 282            angle, angle * RAD_TO_DEG); */
 283
 284     /* Translate to view position */
 285     xglTranslatef( v->cur_zero_elev.x, v->cur_zero_elev.y, v->cur_zero_elev.z );
 286     /* printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 287            v->cur_zero_elev.x, v->cur_zero_elev.y, v->cur_zero_elev.z ); */
 288
 289     /* Rotate to proper orientation */
 290     /* printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG,
 291            FG_Latitude * RAD_TO_DEG); */
 292     xglRotatef( FG_Longitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 293     xglRotatef( 90.0 - FG_Latitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 1.0, 0.0 );
 294     xglRotatef( angle * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 295
 296     /* Draw inner/center section of sky*/
 297     xglBegin( GL_TRIANGLE_FAN );
 298     xglColor4fv(l->sky_color);
 299     xglVertex3f(0.0, 0.0, CENTER_ELEV);
 300     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 301         xglColor4fv( inner_color[i] );
 302         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 303     }
 304     xglColor4fv( inner_color[0] );
 305     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 306     xglEnd();
 307
 308     /* Draw the middle ring */
 309     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 310     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 311         xglColor4fv( middle_color[i] );
 312         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 313         xglColor4fv( inner_color[i] );
 314         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 315     }
 316     xglColor4fv( middle_color[0] );
 317     /* xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); */
 318     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 319     xglColor4fv( inner_color[0] );
 320     /* xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); */
 321     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 322     xglEnd();
 323
 324     /* Draw the outer ring */
 325     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 326     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 327         xglColor4fv( outer_color[i] );
 328         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 329         xglColor4fv( middle_color[i] );
 330         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 331     }
 332     xglColor4fv( outer_color[0] );
 333     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 334     xglColor4fv( middle_color[0] );
 335     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 336     xglEnd();
 337
 338     /* Draw the bottom skirt */
 339     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 340     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 341         xglColor4fv( l->fog_color );
 342         xglVertex3fv( bottom_vertex[i] );
 343         xglColor4fv( outer_color[i] );
 344         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 345     }
 346     xglColor4fv( l->fog_color );
 347     xglVertex3fv( bottom_vertex[0] );
 348     xglColor4fv( outer_color[0] );
 349     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 350     xglEnd();
 351     xglPopMatrix();
 352 }
 353
 354
 355 /* $Log$
 356 /* Revision 1.5  1998/01/27 00:47:48  curt
 357 /* Incorporated Paul Bleisch's <bleisch@chromatic.com> new debug message
 358 /* system and commandline/config file processing code.
 359 /*
 360  * Revision 1.4  1998/01/26 15:54:28  curt
 361  * Added a "skirt" to try to help hide gaps between scenery and sky.  This will
 362  * have to be revisited in the future.
 363  *
 364  * Revision 1.3  1998/01/19 19:26:59  curt
 365  * Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
 366  * This should simplify things tremendously.
 367  *
 368  * Revision 1.2  1998/01/19 18:40:17  curt
 369  * Tons of little changes to clean up the code and to remove fatal errors
 370  * when building with the c++ compiler.
 371  *
 372  * Revision 1.1  1998/01/07 03:16:19  curt
 373  * Moved from .../Src/Scenery/ to .../Src/Astro/
 374  *
 375  * Revision 1.11  1997/12/30 22:22:38  curt
 376  * Further integration of event manager.
 377  *
 378  * Revision 1.10  1997/12/30 20:47:53  curt
 379  * Integrated new event manager with subsystem initializations.
 380  *
 381  * Revision 1.9  1997/12/30 13:06:57  curt
 382  * A couple lighting tweaks ...
 383  *
 384  * Revision 1.8  1997/12/23 04:58:38  curt
 385  * Tweaked the sky coloring a bit to build in structures to allow finer rgb
 386  * control.
 387  *
 388  * Revision 1.7  1997/12/22 23:45:48  curt
 389  * First stab at sunset/sunrise sky glow effects.
 390  *
 391  * Revision 1.6  1997/12/22 04:14:34  curt
 392  * Aligned sky with sun so dusk/dawn effects can be correct relative to the sun.
 393  *
 394  * Revision 1.5  1997/12/19 23:34:59  curt
 395  * Lot's of tweaking with sky rendering and lighting.
 396  *
 397  * Revision 1.4  1997/12/19 16:45:02  curt
 398  * Working on scene rendering order and options.
 399  *
 400  * Revision 1.3  1997/12/18 23:32:36  curt
 401  * First stab at sky dome actually starting to look reasonable. :-)
 402  *
 403  * Revision 1.2  1997/12/18 04:07:03  curt
 404  * Worked on properly translating and positioning the sky dome.
 405  *
 406  * Revision 1.1  1997/12/17 23:14:30  curt
 407  * Initial revision.
 408  * Begin work on rendering the sky. (Rather than just using a clear screen.)
 409  *
 410  */