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