Astro/sky.cxx

   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 HAVE_CONFIG_H
  28 #  include <config.h>
  29 #endif
  30
  31 #ifdef HAVE_WINDOWS_H
  32 #  include <windows.h>
  33 #endif
  34
  35 #include <math.h>
  36
  37 #include <GL/glut.h>
  38 #include <XGL/xgl.h>
  39
  40 #include <Aircraft/aircraft.h>
  41 #include <Debug/fg_debug.h>
  42 #include <Flight/flight.h>
  43 #include <Include/fg_constants.h>
  44 #include <Main/views.hxx>
  45 #include <Math/fg_random.h>
  46 #include <Time/event.hxx>
  47 #include <Time/fg_time.hxx>
  48
  49 #include "sky.hxx"
  50
  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     fgPrintf(FG_ASTRO, FG_INFO, "  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     fgLIGHT *l;
 117     double sun_angle, diff;
 118     double outer_param[3], outer_amt[3], outer_diff[3];
 119     double middle_param[3], middle_amt[3], middle_diff[3];
 120     int i, j;
 121
 122     l = &cur_light_params;
 123
 124     fgPrintf( FG_ASTRO, FG_INFO,
 125               "  Generating the sky colors for each vertex.\n" );
 126
 127     /* setup for the possibility of sunset effects */
 128     sun_angle = l->sun_angle * RAD_TO_DEG;
 129     // fgPrintf( FG_ASTRO, FG_INFO,
 130     //           "  Sun angle in degrees = %.2f\n", sun_angle);
 131
 132     if ( (sun_angle > 80.0) && (sun_angle < 100.0) ) {
 133         /* 0.0 - 0.4 */
 134         outer_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 25.0;
 135         outer_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 35.0;
 136         outer_param[2] = 0.0;
 137
 138         middle_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 20.0;
 139         middle_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0;
 140         middle_param[2] = 0.0;
 141
 142         outer_diff[0] = outer_param[0] / 6.0;
 143         outer_diff[1] = outer_param[1] / 6.0;
 144         outer_diff[2] = outer_param[2] / 6.0;
 145
 146         middle_diff[0] = middle_param[0] / 6.0;
 147         middle_diff[1] = middle_param[1] / 6.0;
 148         middle_diff[2] = middle_param[2] / 6.0;
 149     } else {
 150         outer_param[0] = outer_param[1] = outer_param[2] = 0.0;
 151         middle_param[0] = middle_param[1] = middle_param[2] = 0.0;
 152
 153         outer_diff[0] = outer_diff[1] = outer_diff[2] = 0.0;
 154         middle_diff[0] = middle_diff[1] = middle_diff[2] = 0.0;
 155     }
 156     /* printf("  outer_red_param = %.2f  outer_red_diff = %.2f\n",
 157            outer_red_param, outer_red_diff); */
 158
 159     /* calculate transition colors between sky and fog */
 160     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 161         outer_amt[j] = outer_param[j];
 162         middle_amt[j] = middle_param[j];
 163     }
 164
 165     for ( i = 0; i < 6; i++ ) {
 166         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 167             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 168
 169             /* printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 170                    l->sky_color[j], l->fog_color[j], diff); */
 171
 172             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 173             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 174             outer_color[i][j] = l->fog_color[j] + outer_amt[j];
 175
 176             if ( inner_color[i][j] > 1.00 ) { inner_color[i][j] = 1.00; }
 177             if ( inner_color[i][j] < 0.10 ) { inner_color[i][j] = 0.10; }
 178             if ( middle_color[i][j] > 1.00 ) { middle_color[i][j] = 1.00; }
 179             if ( middle_color[i][j] < 0.10 ) { middle_color[i][j] = 0.10; }
 180             if ( outer_color[i][j] > 1.00 ) { outer_color[i][j] = 1.00; }
 181             if ( outer_color[i][j] < 0.10 ) { outer_color[i][j] = 0.10; }
 182         }
 183         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 184             l->sky_color[3];
 185
 186         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 187             outer_amt[j] -= outer_diff[j];
 188             middle_amt[j] -= middle_diff[j];
 189         }
 190
 191         /*
 192         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 193                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 194         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 195                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 196                middle_color[i][3]);
 197         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 198                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 199                outer_color[i][3]);
 200         */
 201     }
 202
 203     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 204         outer_amt[j] = 0.0;
 205         middle_amt[j] = 0.0;
 206     }
 207
 208     for ( i = 6; i < 12; i++ ) {
 209
 210         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 211             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 212
 213             /* printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 214                    l->sky_color[j], l->fog_color[j], diff); */
 215
 216             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 217             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 218             outer_color[i][j] = l->fog_color[j] + outer_amt[j];
 219
 220             if ( inner_color[i][j] > 1.00 ) { inner_color[i][j] = 1.00; }
 221             if ( inner_color[i][j] < 0.10 ) { inner_color[i][j] = 0.10; }
 222             if ( middle_color[i][j] > 1.00 ) { middle_color[i][j] = 1.00; }
 223             if ( middle_color[i][j] < 0.10 ) { middle_color[i][j] = 0.10; }
 224             if ( outer_color[i][j] > 1.00 ) { outer_color[i][j] = 1.00; }
 225             if ( outer_color[i][j] < 0.15 ) { outer_color[i][j] = 0.15; }
 226         }
 227         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 228             l->sky_color[3];
 229
 230         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 231             outer_amt[j] += outer_diff[j];
 232             middle_amt[j] += middle_diff[j];
 233         }
 234
 235         /*
 236         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 237                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 238         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 239                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 240                middle_color[i][3]);
 241         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 242                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 243                outer_color[i][3]);
 244         */
 245     }
 246 }
 247
 248
 249 /* Initialize the sky structure and colors */
 250 void fgSkyInit( void ) {
 251     fgPrintf(FG_ASTRO, FG_INFO, "Initializing the sky\n");
 252
 253     fgSkyVerticesInit();
 254
 255     /* regester fgSkyColorsInit() as an event to be run periodically */
 256     global_events.Register( "fgSkyColorsInit()", fgSkyColorsInit,
 257                             fgEVENT::FG_EVENT_READY, 30000);
 258 }
 259
 260
 261 /* Draw the Sky */
 262 void fgSkyRender( void ) {
 263     fgFLIGHT *f;
 264     fgLIGHT *l;
 265     fgVIEW *v;
 266     float inner_color[4];
 267     float middle_color[4];
 268     float outer_color[4];
 269     double diff;
 270     int i;
 271
 272     f = current_aircraft.flight;
 273     l = &cur_light_params;
 274     v = &current_view;
 275
 276     /* printf("Rendering the sky.\n"); */
 277
 278     // calculate the proper colors
 279     for ( i = 0; i < 3; i++ ) {
 280         diff = l->sky_color[i] - l->adj_fog_color[i];
 281
 282         /* printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 283            l->sky_color[j], l->adj_fog_color[j], diff); */
 284
 285         inner_color[i] = l->sky_color[i] - diff * 0.3;
 286         middle_color[i] = l->sky_color[i] - diff * 0.9;
 287         outer_color[i] = l->adj_fog_color[i];
 288     }
 289     inner_color[3] = middle_color[3] = outer_color[3] = l->adj_fog_color[3];
 290
 291     xglPushMatrix();
 292
 293     /* Translate to view position */
 294     xglTranslatef( v->cur_zero_elev.x(),
 295                    v->cur_zero_elev.y(),
 296                    v->cur_zero_elev.z() );
 297     /* printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 298            v->cur_zero_elev.x, v->cur_zero_elev.y, v->cur_zero_elev.z ); */
 299
 300     /* Rotate to proper orientation */
 301     /* printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG,
 302            FG_Latitude * RAD_TO_DEG); */
 303     xglRotatef( FG_Longitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 304     xglRotatef( 90.0 - FG_Latitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 1.0, 0.0 );
 305     xglRotatef( l->sun_rotation * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 306
 307     /* Draw inner/center section of sky*/
 308     xglBegin( GL_TRIANGLE_FAN );
 309     xglColor4fv(l->sky_color);
 310     xglVertex3f(0.0, 0.0, CENTER_ELEV);
 311     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 312         xglColor4fv( inner_color );
 313         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 314     }
 315     xglColor4fv( inner_color );
 316     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 317     xglEnd();
 318
 319     // Draw the middle ring
 320     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 321     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 322         xglColor4fv( middle_color );
 323         /* printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 324                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 325                middle_color[i][3]); */
 326         // xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 327         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 328         xglColor4fv( inner_color );
 329         /* printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 330                inner_color[i][0], inner_color[i][1], inner_color[i][2],
 331                inner_color[i][3]); */
 332         // xglColor4f(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
 333         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 334     }
 335     xglColor4fv( middle_color );
 336     // xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 337     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 338     xglColor4fv( inner_color );
 339     // xglColor4f(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
 340     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 341     xglEnd();
 342
 343     /* Draw the outer ring */
 344     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 345     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 346         xglColor4fv( outer_color );
 347         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 348         xglColor4fv( middle_color );
 349         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 350     }
 351     xglColor4fv( outer_color );
 352     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 353     xglColor4fv( middle_color );
 354     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 355     xglEnd();
 356
 357     /* Draw the bottom skirt */
 358     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 359     xglColor4fv( outer_color );
 360     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 361         xglVertex3fv( bottom_vertex[i] );
 362         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 363     }
 364     xglVertex3fv( bottom_vertex[0] );
 365     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 366     xglEnd();
 367
 368     xglPopMatrix();
 369 }
 370
 371
 372 /* $Log$
 373 /* Revision 1.11  1998/10/16 00:52:19  curt
 374 /* Converted to Point3D class.
 375 /*
 376  * Revision 1.10  1998/08/29 13:07:16  curt
 377  * Rewrite of event manager thanks to Bernie Bright.
 378  *
 379  * Revision 1.9  1998/08/22 01:18:59  curt
 380  * Minor tweaks to avoid using unitialized memory.
 381  *
 382  * Revision 1.8  1998/08/12 21:40:44  curt
 383  * Sky now tracks adjusted fog color so it blends well with terrain.
 384  *
 385  * Revision 1.7  1998/07/22 21:39:21  curt
 386  * Lower skirt tracks adjusted fog color, not fog color.
 387  *
 388  * Revision 1.6  1998/05/23 14:07:14  curt
 389  * Use new C++ events class.
 390  *
 391  * Revision 1.5  1998/04/28 01:19:02  curt
 392  * Type-ified fgTIME and fgVIEW
 393  *
 394  * Revision 1.4  1998/04/26 05:10:01  curt
 395  * "struct fgLIGHT" -> "fgLIGHT" because fgLIGHT is typedef'd.
 396  *
 397  * Revision 1.3  1998/04/25 22:06:25  curt
 398  * Edited cvs log messages in source files ... bad bad bad!
 399  *
 400  * Revision 1.2  1998/04/24 00:45:03  curt
 401  * Wrapped "#include <config.h>" in "#ifdef HAVE_CONFIG_H"
 402  * Fixed a bug when generating sky colors.
 403  *
 404  * Revision 1.1  1998/04/22 13:21:32  curt
 405  * C++ - ifing the code a bit.
 406  *
 407  * Revision 1.9  1998/04/03 21:52:50  curt
 408  * Converting to Gnu autoconf system.
 409  *
 410  * Revision 1.8  1998/03/09 22:47:25  curt
 411  * Incorporated Durk's updates.
 412  *
 413  * Revision 1.7  1998/02/19 13:05:49  curt
 414  * Incorporated some HUD tweaks from Michelle America.
 415  * Tweaked the sky's sunset/rise colors.
 416  * Other misc. tweaks.
 417  *
 418  * Revision 1.6  1998/02/07 15:29:32  curt
 419  * Incorporated HUD changes and struct/typedef changes from Charlie Hotchkiss
 420  * <chotchkiss@namg.us.anritsu.com>
 421  *
 422  * Revision 1.5  1998/01/27 00:47:48  curt
 423  * Incorporated Paul Bleisch's <pbleisch@acm.org> new debug message
 424  * system and commandline/config file processing code.
 425  *
 426  * Revision 1.4  1998/01/26 15:54:28  curt
 427  * Added a "skirt" to try to help hide gaps between scenery and sky.  This will
 428  * have to be revisited in the future.
 429  *
 430  * Revision 1.3  1998/01/19 19:26:59  curt
 431  * Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
 432  * This should simplify things tremendously.
 433  *
 434  * Revision 1.2  1998/01/19 18:40:17  curt
 435  * Tons of little changes to clean up the code and to remove fatal errors
 436  * when building with the c++ compiler.
 437  *
 438  * Revision 1.1  1998/01/07 03:16:19  curt
 439  * Moved from .../Src/Scenery/ to .../Src/Astro/
 440  *
 441  * Revision 1.11  1997/12/30 22:22:38  curt
 442  * Further integration of event manager.
 443  *
 444  * Revision 1.10  1997/12/30 20:47:53  curt
 445  * Integrated new event manager with subsystem initializations.
 446  *
 447  * Revision 1.9  1997/12/30 13:06:57  curt
 448  * A couple lighting tweaks ...
 449  *
 450  * Revision 1.8  1997/12/23 04:58:38  curt
 451  * Tweaked the sky coloring a bit to build in structures to allow finer rgb
 452  * control.
 453  *
 454  * Revision 1.7  1997/12/22 23:45:48  curt
 455  * First stab at sunset/sunrise sky glow effects.
 456  *
 457  * Revision 1.6  1997/12/22 04:14:34  curt
 458  * Aligned sky with sun so dusk/dawn effects can be correct relative to the sun.
 459  *
 460  * Revision 1.5  1997/12/19 23:34:59  curt
 461  * Lot's of tweaking with sky rendering and lighting.
 462  *
 463  * Revision 1.4  1997/12/19 16:45:02  curt
 464  * Working on scene rendering order and options.
 465  *
 466  * Revision 1.3  1997/12/18 23:32:36  curt
 467  * First stab at sky dome actually starting to look reasonable. :-)
 468  *
 469  * Revision 1.2  1997/12/18 04:07:03  curt
 470  * Worked on properly translating and positioning the sky dome.
 471  *
 472  * Revision 1.1  1997/12/17 23:14:30  curt
 473  * Initial revision.
 474  * Begin work on rendering the sky. (Rather than just using a clear screen.)
 475  *
 476  */