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