Astro/sky.cxx

   1 // sky.cxx -- model sky with an upside down "bowl"
   2 //
   3 // Written by Curtis Olson, started December 1997.
   4 //
   5 // Copyright (C) 1997  Curtis L. Olson  - curt@infoplane.com
   6 //
   7 // This program is free software; you can redistribute it and/or
   8 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
   9 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  10 // License, or (at your option) any later version.
  11 //
  12 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  13 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  15 // General Public License for more details.
  16 //
  17 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  18 // along with this program; if not, write to the Free Software
  19 // Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  20 //
  21 // $Id$
  22 // (Log is kept at end of this file)
  23
  24
  25 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  26 #  include <config.h>
  27 #endif
  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 <Aircraft/aircraft.hxx>
  39 #include <Debug/fg_debug.h>
  40 #include <Flight/flight.hxx>
  41 #include <Include/fg_constants.h>
  42 #include <Main/views.hxx>
  43 #include <Math/fg_random.h>
  44 #include <Time/event.hxx>
  45 #include <Time/fg_time.hxx>
  46
  47 #include "sky.hxx"
  48
  49
  50 // in meters of course
  51 #define CENTER_ELEV   25000.0
  52
  53 #define INNER_RADIUS  50000.0
  54 #define INNER_ELEV    20000.0
  55
  56 #define MIDDLE_RADIUS 70000.0
  57 #define MIDDLE_ELEV    8000.0
  58
  59 #define OUTER_RADIUS  80000.0
  60 #define OUTER_ELEV        0.0
  61
  62 #define BOTTOM_RADIUS 50000.0
  63 #define BOTTOM_ELEV   -2000.0
  64
  65
  66 static float inner_vertex[12][3];
  67 static float middle_vertex[12][3];
  68 static float outer_vertex[12][3];
  69 static float bottom_vertex[12][3];
  70
  71 static float inner_color[12][4];
  72 static float middle_color[12][4];
  73 static float outer_color[12][4];
  74
  75
  76 // Calculate the sky structure vertices
  77 void fgSkyVerticesInit( void ) {
  78     float theta;
  79     int i;
  80
  81     fgPrintf(FG_ASTRO, FG_INFO, "  Generating the sky dome vertices.\n");
  82
  83     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
  84         theta = (i * 30.0) * DEG_TO_RAD;
  85
  86         inner_vertex[i][0] = cos(theta) * INNER_RADIUS;
  87         inner_vertex[i][1] = sin(theta) * INNER_RADIUS;
  88         inner_vertex[i][2] = INNER_ELEV;
  89
  90         // printf("    %.2f %.2f\n", cos(theta) * INNER_RADIUS,
  91         //        sin(theta) * INNER_RADIUS);
  92
  93         middle_vertex[i][0] = cos((double)theta) * MIDDLE_RADIUS;
  94         middle_vertex[i][1] = sin((double)theta) * MIDDLE_RADIUS;
  95         middle_vertex[i][2] = MIDDLE_ELEV;
  96
  97         outer_vertex[i][0] = cos((double)theta) * OUTER_RADIUS;
  98         outer_vertex[i][1] = sin((double)theta) * OUTER_RADIUS;
  99         outer_vertex[i][2] = OUTER_ELEV;
 100
 101         bottom_vertex[i][0] = cos((double)theta) * BOTTOM_RADIUS;
 102         bottom_vertex[i][1] = sin((double)theta) * BOTTOM_RADIUS;
 103         bottom_vertex[i][2] = BOTTOM_ELEV;
 104     }
 105 }
 106
 107
 108 // (Re)calculate the sky colors at each vertex
 109 void fgSkyColorsInit( void ) {
 110     fgLIGHT *l;
 111     double sun_angle, diff;
 112     double outer_param[3], outer_amt[3], outer_diff[3];
 113     double middle_param[3], middle_amt[3], middle_diff[3];
 114     int i, j;
 115
 116     l = &cur_light_params;
 117
 118     fgPrintf( FG_ASTRO, FG_INFO,
 119               "  Generating the sky colors for each vertex.\n" );
 120
 121     // setup for the possibility of sunset effects
 122     sun_angle = l->sun_angle * RAD_TO_DEG;
 123     // fgPrintf( FG_ASTRO, FG_INFO,
 124     //           "  Sun angle in degrees = %.2f\n", sun_angle);
 125
 126     if ( (sun_angle > 80.0) && (sun_angle < 100.0) ) {
 127         // 0.0 - 0.4
 128         outer_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 25.0;
 129         outer_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 35.0;
 130         outer_param[2] = 0.0;
 131
 132         middle_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 20.0;
 133         middle_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0;
 134         middle_param[2] = 0.0;
 135
 136         outer_diff[0] = outer_param[0] / 6.0;
 137         outer_diff[1] = outer_param[1] / 6.0;
 138         outer_diff[2] = outer_param[2] / 6.0;
 139
 140         middle_diff[0] = middle_param[0] / 6.0;
 141         middle_diff[1] = middle_param[1] / 6.0;
 142         middle_diff[2] = middle_param[2] / 6.0;
 143     } else {
 144         outer_param[0] = outer_param[1] = outer_param[2] = 0.0;
 145         middle_param[0] = middle_param[1] = middle_param[2] = 0.0;
 146
 147         outer_diff[0] = outer_diff[1] = outer_diff[2] = 0.0;
 148         middle_diff[0] = middle_diff[1] = middle_diff[2] = 0.0;
 149     }
 150     // printf("  outer_red_param = %.2f  outer_red_diff = %.2f\n",
 151     //        outer_red_param, outer_red_diff);
 152
 153     // calculate transition colors between sky and fog
 154     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 155         outer_amt[j] = outer_param[j];
 156         middle_amt[j] = middle_param[j];
 157     }
 158
 159     for ( i = 0; i < 6; i++ ) {
 160         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 161             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 162
 163             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 164             //        l->sky_color[j], l->fog_color[j], diff);
 165
 166             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 167             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 168             outer_color[i][j] = l->fog_color[j] + outer_amt[j];
 169
 170             if ( inner_color[i][j] > 1.00 ) { inner_color[i][j] = 1.00; }
 171             if ( inner_color[i][j] < 0.10 ) { inner_color[i][j] = 0.10; }
 172             if ( middle_color[i][j] > 1.00 ) { middle_color[i][j] = 1.00; }
 173             if ( middle_color[i][j] < 0.10 ) { middle_color[i][j] = 0.10; }
 174             if ( outer_color[i][j] > 1.00 ) { outer_color[i][j] = 1.00; }
 175             if ( outer_color[i][j] < 0.10 ) { outer_color[i][j] = 0.10; }
 176         }
 177         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 178             l->sky_color[3];
 179
 180         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 181             outer_amt[j] -= outer_diff[j];
 182             middle_amt[j] -= middle_diff[j];
 183         }
 184
 185         /*
 186         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 187                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 188         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 189                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 190                middle_color[i][3]);
 191         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 192                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 193                outer_color[i][3]);
 194         */
 195     }
 196
 197     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 198         outer_amt[j] = 0.0;
 199         middle_amt[j] = 0.0;
 200     }
 201
 202     for ( i = 6; i < 12; i++ ) {
 203
 204         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 205             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 206
 207             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 208             //        l->sky_color[j], l->fog_color[j], diff);
 209
 210             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 211             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 212             outer_color[i][j] = l->fog_color[j] + outer_amt[j];
 213
 214             if ( inner_color[i][j] > 1.00 ) { inner_color[i][j] = 1.00; }
 215             if ( inner_color[i][j] < 0.10 ) { inner_color[i][j] = 0.10; }
 216             if ( middle_color[i][j] > 1.00 ) { middle_color[i][j] = 1.00; }
 217             if ( middle_color[i][j] < 0.10 ) { middle_color[i][j] = 0.10; }
 218             if ( outer_color[i][j] > 1.00 ) { outer_color[i][j] = 1.00; }
 219             if ( outer_color[i][j] < 0.15 ) { outer_color[i][j] = 0.15; }
 220         }
 221         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 222             l->sky_color[3];
 223
 224         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 225             outer_amt[j] += outer_diff[j];
 226             middle_amt[j] += middle_diff[j];
 227         }
 228
 229         /*
 230         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 231                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 232         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 233                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 234                middle_color[i][3]);
 235         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 236                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 237                outer_color[i][3]);
 238         */
 239     }
 240 }
 241
 242
 243 // Initialize the sky structure and colors
 244 void fgSkyInit( void ) {
 245     fgPrintf(FG_ASTRO, FG_INFO, "Initializing the sky\n");
 246
 247     fgSkyVerticesInit();
 248
 249     // regester fgSkyColorsInit() as an event to be run periodically
 250     global_events.Register( "fgSkyColorsInit()", fgSkyColorsInit,
 251                             fgEVENT::FG_EVENT_READY, 30000);
 252 }
 253
 254
 255 // Draw the Sky
 256 void fgSkyRender( void ) {
 257     fgFLIGHT *f;
 258     fgLIGHT *l;
 259     fgVIEW *v;
 260     float inner_color[4];
 261     float middle_color[4];
 262     float outer_color[4];
 263     double diff;
 264     int i;
 265
 266     f = current_aircraft.flight;
 267     l = &cur_light_params;
 268     v = &current_view;
 269
 270     // printf("Rendering the sky.\n");
 271
 272     // calculate the proper colors
 273     for ( i = 0; i < 3; i++ ) {
 274         diff = l->sky_color[i] - l->adj_fog_color[i];
 275
 276         // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 277         //        l->sky_color[j], l->adj_fog_color[j], diff);
 278
 279         inner_color[i] = l->sky_color[i] - diff * 0.3;
 280         middle_color[i] = l->sky_color[i] - diff * 0.9;
 281         outer_color[i] = l->adj_fog_color[i];
 282     }
 283     inner_color[3] = middle_color[3] = outer_color[3] = l->adj_fog_color[3];
 284
 285     xglPushMatrix();
 286
 287     // Translate to view position
 288     xglTranslatef( v->cur_zero_elev.x(),
 289                    v->cur_zero_elev.y(),
 290                    v->cur_zero_elev.z() );
 291     // printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 292     //        v->cur_zero_elev.x, v->cur_zero_elev.y, v->cur_zero_elev.z );
 293
 294     // Rotate to proper orientation
 295     // printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG,
 296     //        FG_Latitude * RAD_TO_DEG);
 297     xglRotatef( FG_Longitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 298     xglRotatef( 90.0 - FG_Latitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 1.0, 0.0 );
 299     xglRotatef( l->sun_rotation * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 300
 301     // Draw inner/center section of sky*/
 302     xglBegin( GL_TRIANGLE_FAN );
 303     xglColor4fv(l->sky_color);
 304     xglVertex3f(0.0, 0.0, CENTER_ELEV);
 305     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 306         xglColor4fv( inner_color );
 307         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 308     }
 309     xglColor4fv( inner_color );
 310     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 311     xglEnd();
 312
 313     // Draw the middle ring
 314     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 315     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 316         xglColor4fv( middle_color );
 317         // printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 318         //        middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 319         //        middle_color[i][3]);
 320         // xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 321         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 322         xglColor4fv( inner_color );
 323         // printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 324         //        inner_color[i][0], inner_color[i][1], inner_color[i][2],
 325         //        inner_color[i][3]);
 326         // xglColor4f(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
 327         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 328     }
 329     xglColor4fv( middle_color );
 330     // xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 331     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 332     xglColor4fv( inner_color );
 333     // xglColor4f(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
 334     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 335     xglEnd();
 336
 337     // Draw the outer ring
 338     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 339     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 340         xglColor4fv( outer_color );
 341         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 342         xglColor4fv( middle_color );
 343         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 344     }
 345     xglColor4fv( outer_color );
 346     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 347     xglColor4fv( middle_color );
 348     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 349     xglEnd();
 350
 351     // Draw the bottom skirt
 352     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 353     xglColor4fv( outer_color );
 354     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 355         xglVertex3fv( bottom_vertex[i] );
 356         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 357     }
 358     xglVertex3fv( bottom_vertex[0] );
 359     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 360     xglEnd();
 361
 362     xglPopMatrix();
 363 }
 364
 365
 366 // $Log$
 367 // Revision 1.12  1998/10/16 23:27:18  curt
 368 // C++-ifying.
 369 //
 370 // Revision 1.11  1998/10/16 00:52:19  curt
 371 // Converted to Point3D class.
 372 //
 373 // Revision 1.10  1998/08/29 13:07:16  curt
 374 // Rewrite of event manager thanks to Bernie Bright.
 375 //
 376 // Revision 1.9  1998/08/22 01:18:59  curt
 377 // Minor tweaks to avoid using unitialized memory.
 378 //
 379 // Revision 1.8  1998/08/12 21:40:44  curt
 380 // Sky now tracks adjusted fog color so it blends well with terrain.
 381 //
 382 // Revision 1.7  1998/07/22 21:39:21  curt
 383 // Lower skirt tracks adjusted fog color, not fog color.
 384 //
 385 // Revision 1.6  1998/05/23 14:07:14  curt
 386 // Use new C++ events class.
 387 //
 388 // Revision 1.5  1998/04/28 01:19:02  curt
 389 // Type-ified fgTIME and fgVIEW
 390 //
 391 // Revision 1.4  1998/04/26 05:10:01  curt
 392 // "struct fgLIGHT" -> "fgLIGHT" because fgLIGHT is typedef'd.
 393 //
 394 // Revision 1.3  1998/04/25 22:06:25  curt
 395 // Edited cvs log messages in source files ... bad bad bad!
 396 //
 397 // Revision 1.2  1998/04/24 00:45:03  curt
 398 // Wrapped "#include <config.h>" in "#ifdef HAVE_CONFIG_H"
 399 // Fixed a bug when generating sky colors.
 400 //
 401 // Revision 1.1  1998/04/22 13:21:32  curt
 402 // C++ - ifing the code a bit.
 403 //
 404 // Revision 1.9  1998/04/03 21:52:50  curt
 405 // Converting to Gnu autoconf system.
 406 //
 407 // Revision 1.8  1998/03/09 22:47:25  curt
 408 // Incorporated Durk's updates.
 409 //
 410 // Revision 1.7  1998/02/19 13:05:49  curt
 411 // Incorporated some HUD tweaks from Michelle America.
 412 // Tweaked the sky's sunset/rise colors.
 413 // Other misc. tweaks.
 414 //
 415 // Revision 1.6  1998/02/07 15:29:32  curt
 416 // Incorporated HUD changes and struct/typedef changes from Charlie Hotchkiss
 417 // <chotchkiss@namg.us.anritsu.com>
 418 //
 419 // Revision 1.5  1998/01/27 00:47:48  curt
 420 // Incorporated Paul Bleisch's <pbleisch@acm.org> new debug message
 421 // system and commandline/config file processing code.
 422 //
 423 // Revision 1.4  1998/01/26 15:54:28  curt
 424 // Added a "skirt" to try to help hide gaps between scenery and sky.  This will
 425 // have to be revisited in the future.
 426 //
 427 // Revision 1.3  1998/01/19 19:26:59  curt
 428 // Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
 429 // This should simplify things tremendously.
 430 //
 431 // Revision 1.2  1998/01/19 18:40:17  curt
 432 // Tons of little changes to clean up the code and to remove fatal errors
 433 // when building with the c++ compiler.
 434 //
 435 // Revision 1.1  1998/01/07 03:16:19  curt
 436 // Moved from .../Src/Scenery/ to .../Src/Astro/
 437 //
 438 // Revision 1.11  1997/12/30 22:22:38  curt
 439 // Further integration of event manager.
 440 //
 441 // Revision 1.10  1997/12/30 20:47:53  curt
 442 // Integrated new event manager with subsystem initializations.
 443 //
 444 // Revision 1.9  1997/12/30 13:06:57  curt
 445 // A couple lighting tweaks ...
 446 //
 447 // Revision 1.8  1997/12/23 04:58:38  curt
 448 // Tweaked the sky coloring a bit to build in structures to allow finer rgb
 449 // control.
 450 //
 451 // Revision 1.7  1997/12/22 23:45:48  curt
 452 // First stab at sunset/sunrise sky glow effects.
 453 //
 454 // Revision 1.6  1997/12/22 04:14:34  curt
 455 // Aligned sky with sun so dusk/dawn effects can be correct relative to the sun.
 456 //
 457 // Revision 1.5  1997/12/19 23:34:59  curt
 458 // Lot's of tweaking with sky rendering and lighting.
 459 //
 460 // Revision 1.4  1997/12/19 16:45:02  curt
 461 // Working on scene rendering order and options.
 462 //
 463 // Revision 1.3  1997/12/18 23:32:36  curt
 464 // First stab at sky dome actually starting to look reasonable. :-)
 465 //
 466 // Revision 1.2  1997/12/18 04:07:03  curt
 467 // Worked on properly translating and positioning the sky dome.
 468 //
 469 // Revision 1.1  1997/12/17 23:14:30  curt
 470 // Initial revision.
 471 // Begin work on rendering the sky. (Rather than just using a clear screen.)
 472 //
 473