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/logstream.hxx>
  40 #include <FDM/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     FG_LOG(FG_ASTRO, FG_INFO, "  Generating the sky dome vertices.");
  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     FG_LOG( FG_ASTRO, FG_INFO,
 119             "  Generating the sky colors for each vertex." );
 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)) / 20.0;
 129         outer_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0;
 130         outer_param[2] = -(10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 30.0;
 131         // outer_param[2] = 0.0;
 132
 133         middle_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0;
 134         middle_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 80.0;
 135         middle_param[2] = 0.0;
 136
 137         outer_diff[0] = outer_param[0] / 6.0;
 138         outer_diff[1] = outer_param[1] / 6.0;
 139         outer_diff[2] = outer_param[2] / 6.0;
 140
 141         middle_diff[0] = middle_param[0] / 6.0;
 142         middle_diff[1] = middle_param[1] / 6.0;
 143         middle_diff[2] = middle_param[2] / 6.0;
 144     } else {
 145         outer_param[0] = outer_param[1] = outer_param[2] = 0.0;
 146         middle_param[0] = middle_param[1] = middle_param[2] = 0.0;
 147
 148         outer_diff[0] = outer_diff[1] = outer_diff[2] = 0.0;
 149         middle_diff[0] = middle_diff[1] = middle_diff[2] = 0.0;
 150     }
 151     // printf("  outer_red_param = %.2f  outer_red_diff = %.2f\n",
 152     //        outer_red_param, outer_red_diff);
 153
 154     // calculate transition colors between sky and fog
 155     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 156         outer_amt[j] = outer_param[j];
 157         middle_amt[j] = middle_param[j];
 158     }
 159
 160     for ( i = 0; i < 6; i++ ) {
 161         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 162             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 163
 164             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 165             //        l->sky_color[j], l->fog_color[j], diff);
 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 ( inner_color[i][j] > 1.00 ) { inner_color[i][j] = 1.00; }
 172             if ( inner_color[i][j] < 0.10 ) { inner_color[i][j] = 0.10; }
 173             if ( middle_color[i][j] > 1.00 ) { middle_color[i][j] = 1.00; }
 174             if ( middle_color[i][j] < 0.10 ) { middle_color[i][j] = 0.10; }
 175             if ( outer_color[i][j] > 1.00 ) { outer_color[i][j] = 1.00; }
 176             if ( outer_color[i][j] < 0.10 ) { outer_color[i][j] = 0.10; }
 177         }
 178         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 179             l->sky_color[3];
 180
 181         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 182             outer_amt[j] -= outer_diff[j];
 183             middle_amt[j] -= middle_diff[j];
 184         }
 185
 186         /*
 187         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 188                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 189         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 190                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 191                middle_color[i][3]);
 192         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 193                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 194                outer_color[i][3]);
 195         */
 196     }
 197
 198     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 199         outer_amt[j] = 0.0;
 200         middle_amt[j] = 0.0;
 201     }
 202
 203     for ( i = 6; i < 12; i++ ) {
 204
 205         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 206             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 207
 208             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 209             //        l->sky_color[j], l->fog_color[j], diff);
 210
 211             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 212             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 213             outer_color[i][j] = l->fog_color[j] + outer_amt[j];
 214
 215             if ( inner_color[i][j] > 1.00 ) { inner_color[i][j] = 1.00; }
 216             if ( inner_color[i][j] < 0.10 ) { inner_color[i][j] = 0.10; }
 217             if ( middle_color[i][j] > 1.00 ) { middle_color[i][j] = 1.00; }
 218             if ( middle_color[i][j] < 0.10 ) { middle_color[i][j] = 0.10; }
 219             if ( outer_color[i][j] > 1.00 ) { outer_color[i][j] = 1.00; }
 220             if ( outer_color[i][j] < 0.15 ) { outer_color[i][j] = 0.15; }
 221         }
 222         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 223             l->sky_color[3];
 224
 225         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 226             outer_amt[j] += outer_diff[j];
 227             middle_amt[j] += middle_diff[j];
 228         }
 229
 230         /*
 231         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 232                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 233         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 234                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 235                middle_color[i][3]);
 236         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 237                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 238                outer_color[i][3]);
 239         */
 240     }
 241 }
 242
 243
 244 // Initialize the sky structure and colors
 245 void fgSkyInit( void ) {
 246     FG_LOG( FG_ASTRO, FG_INFO, "Initializing the sky" );
 247
 248     fgSkyVerticesInit();
 249
 250     // regester fgSkyColorsInit() as an event to be run periodically
 251     global_events.Register( "fgSkyColorsInit()", fgSkyColorsInit,
 252                             fgEVENT::FG_EVENT_READY, 30000);
 253 }
 254
 255
 256 // Draw the Sky
 257 void fgSkyRender( void ) {
 258     FGInterface *f;
 259     fgLIGHT *l;
 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.fdm_state;
 267     l = &cur_light_params;
 268
 269     // printf("Rendering the sky.\n");
 270
 271     // calculate the proper colors
 272     for ( i = 0; i < 3; i++ ) {
 273         diff = l->sky_color[i] - l->adj_fog_color[i];
 274
 275         // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 276         //        l->sky_color[j], l->adj_fog_color[j], diff);
 277
 278         inner_color[i] = l->sky_color[i] - diff * 0.3;
 279         middle_color[i] = l->sky_color[i] - diff * 0.9;
 280         outer_color[i] = l->adj_fog_color[i];
 281     }
 282     inner_color[3] = middle_color[3] = outer_color[3] = l->adj_fog_color[3];
 283
 284     xglPushMatrix();
 285
 286     // Translate to view position
 287     Point3D zero_elev = current_view.get_cur_zero_elev();
 288     xglTranslatef( zero_elev.x(), zero_elev.y(), zero_elev.z() );
 289     // printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 290     //        zero_elev.x, zero_elev.y, zero_elev.z );
 291
 292     // Rotate to proper orientation
 293     // printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG,
 294     //        FG_Latitude * RAD_TO_DEG);
 295     xglRotatef( f->get_Longitude() * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 296     xglRotatef( 90.0 - f->get_Latitude() * RAD_TO_DEG, 0.0, 1.0, 0.0 );
 297     xglRotatef( l->sun_rotation * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 298
 299     // Draw inner/center section of sky*/
 300     xglBegin( GL_TRIANGLE_FAN );
 301     xglColor4fv(l->sky_color);
 302     xglVertex3f(0.0, 0.0, CENTER_ELEV);
 303     for ( i = 11; i >= 0; i-- ) {
 304         xglColor4fv( inner_color );
 305         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 306     }
 307     xglColor4fv( inner_color );
 308     xglVertex3fv( inner_vertex[11] );
 309     xglEnd();
 310
 311     // Draw the middle ring
 312     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 313     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 314         xglColor4fv( middle_color );
 315         // printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 316         //        middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 317         //        middle_color[i][3]);
 318         // xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 319         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 320         xglColor4fv( inner_color );
 321         // printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 322         //        inner_color[i][0], inner_color[i][1], inner_color[i][2],
 323         //        inner_color[i][3]);
 324         // xglColor4f(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
 325         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 326     }
 327     xglColor4fv( middle_color );
 328     // xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 329     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 330     xglColor4fv( inner_color );
 331     // xglColor4f(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
 332     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 333     xglEnd();
 334
 335     // Draw the outer ring
 336     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 337     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 338         xglColor4fv( outer_color );
 339         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 340         xglColor4fv( middle_color );
 341         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 342     }
 343     xglColor4fv( outer_color );
 344     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 345     xglColor4fv( middle_color );
 346     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 347     xglEnd();
 348
 349     // Draw the bottom skirt
 350     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 351     xglColor4fv( outer_color );
 352     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 353         xglVertex3fv( bottom_vertex[i] );
 354         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 355     }
 356     xglVertex3fv( bottom_vertex[0] );
 357     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 358     xglEnd();
 359
 360     xglPopMatrix();
 361 }
 362
 363
 364 // $Log$
 365 // Revision 1.21  1999/02/05 21:28:50  curt
 366 // Modifications to incorporate Jon S. Berndts flight model code.
 367 //
 368 // Revision 1.20  1999/02/02 20:13:29  curt
 369 // MSVC++ portability changes by Bernie Bright:
 370 //
 371 // Lib/Serial/serial.[ch]xx: Initial Windows support - incomplete.
 372 // Simulator/Astro/stars.cxx: typo? included <stdio> instead of <cstdio>
 373 // Simulator/Cockpit/hud.cxx: Added Standard headers
 374 // Simulator/Cockpit/panel.cxx: Redefinition of default parameter
 375 // Simulator/Flight/flight.cxx: Replaced cout with FG_LOG.  Deleted <stdio.h>
 376 // Simulator/Main/fg_init.cxx:
 377 // Simulator/Main/GLUTmain.cxx:
 378 // Simulator/Main/options.hxx: Shuffled <fg_serial.hxx> dependency
 379 // Simulator/Objects/material.hxx:
 380 // Simulator/Time/timestamp.hxx: VC++ friend kludge
 381 // Simulator/Scenery/tile.[ch]xx: Fixed using std::X declarations
 382 // Simulator/Main/views.hxx: Added a constant
 383 //
 384 // Revision 1.19  1999/02/01 21:33:26  curt
 385 // Renamed FlightGear/Simulator/Flight to FlightGear/Simulator/FDM since
 386 // Jon accepted my offer to do this and thought it was a good idea.
 387 //
 388 // Revision 1.18  1999/02/01 21:09:00  curt
 389 // Bug fix in vertex order of inner disk (fan) of the sky dome.
 390 //
 391 // Revision 1.17  1998/12/09 18:50:12  curt
 392 // Converted "class fgVIEW" to "class FGView" and updated to make data
 393 // members private and make required accessor functions.
 394 //
 395 // Revision 1.16  1998/12/05 15:54:03  curt
 396 // Renamed class fgFLIGHT to class FGState as per request by JSB.
 397 //
 398 // Revision 1.15  1998/12/03 01:15:36  curt
 399 // Converted fgFLIGHT to a class.
 400 // Tweaks for Sun portability.
 401 //
 402 // Revision 1.14  1998/11/06 21:17:39  curt
 403 // Converted to new logstream debugging facility.  This allows release
 404 // builds with no messages at all (and no performance impact) by using
 405 // the -DFG_NDEBUG flag.
 406 //
 407 // Revision 1.13  1998/10/20 18:28:30  curt
 408 // Tweaked sunset/sunrise colors.
 409 //
 410 // Revision 1.12  1998/10/16 23:27:18  curt
 411 // C++-ifying.
 412 //
 413 // Revision 1.11  1998/10/16 00:52:19  curt
 414 // Converted to Point3D class.
 415 //
 416 // Revision 1.10  1998/08/29 13:07:16  curt
 417 // Rewrite of event manager thanks to Bernie Bright.
 418 //
 419 // Revision 1.9  1998/08/22 01:18:59  curt
 420 // Minor tweaks to avoid using unitialized memory.
 421 //
 422 // Revision 1.8  1998/08/12 21:40:44  curt
 423 // Sky now tracks adjusted fog color so it blends well with terrain.
 424 //
 425 // Revision 1.7  1998/07/22 21:39:21  curt
 426 // Lower skirt tracks adjusted fog color, not fog color.
 427 //
 428 // Revision 1.6  1998/05/23 14:07:14  curt
 429 // Use new C++ events class.
 430 //
 431 // Revision 1.5  1998/04/28 01:19:02  curt
 432 // Type-ified fgTIME and fgVIEW
 433 //
 434 // Revision 1.4  1998/04/26 05:10:01  curt
 435 // "struct fgLIGHT" -> "fgLIGHT" because fgLIGHT is typedef'd.
 436 //
 437 // Revision 1.3  1998/04/25 22:06:25  curt
 438 // Edited cvs log messages in source files ... bad bad bad!
 439 //
 440 // Revision 1.2  1998/04/24 00:45:03  curt
 441 // Wrapped "#include <config.h>" in "#ifdef HAVE_CONFIG_H"
 442 // Fixed a bug when generating sky colors.
 443 //
 444 // Revision 1.1  1998/04/22 13:21:32  curt
 445 // C++ - ifing the code a bit.
 446 //
 447 // Revision 1.9  1998/04/03 21:52:50  curt
 448 // Converting to Gnu autoconf system.
 449 //
 450 // Revision 1.8  1998/03/09 22:47:25  curt
 451 // Incorporated Durk's updates.
 452 //
 453 // Revision 1.7  1998/02/19 13:05:49  curt
 454 // Incorporated some HUD tweaks from Michelle America.
 455 // Tweaked the sky's sunset/rise colors.
 456 // Other misc. tweaks.
 457 //
 458 // Revision 1.6  1998/02/07 15:29:32  curt
 459 // Incorporated HUD changes and struct/typedef changes from Charlie Hotchkiss
 460 // <chotchkiss@namg.us.anritsu.com>
 461 //
 462 // Revision 1.5  1998/01/27 00:47:48  curt
 463 // Incorporated Paul Bleisch's <pbleisch@acm.org> new debug message
 464 // system and commandline/config file processing code.
 465 //
 466 // Revision 1.4  1998/01/26 15:54:28  curt
 467 // Added a "skirt" to try to help hide gaps between scenery and sky.  This will
 468 // have to be revisited in the future.
 469 //
 470 // Revision 1.3  1998/01/19 19:26:59  curt
 471 // Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
 472 // This should simplify things tremendously.
 473 //
 474 // Revision 1.2  1998/01/19 18:40:17  curt
 475 // Tons of little changes to clean up the code and to remove fatal errors
 476 // when building with the c++ compiler.
 477 //
 478 // Revision 1.1  1998/01/07 03:16:19  curt
 479 // Moved from .../Src/Scenery/ to .../Src/Astro/
 480 //
 481 // Revision 1.11  1997/12/30 22:22:38  curt
 482 // Further integration of event manager.
 483 //
 484 // Revision 1.10  1997/12/30 20:47:53  curt
 485 // Integrated new event manager with subsystem initializations.
 486 //
 487 // Revision 1.9  1997/12/30 13:06:57  curt
 488 // A couple lighting tweaks ...
 489 //
 490 // Revision 1.8  1997/12/23 04:58:38  curt
 491 // Tweaked the sky coloring a bit to build in structures to allow finer rgb
 492 // control.
 493 //
 494 // Revision 1.7  1997/12/22 23:45:48  curt
 495 // First stab at sunset/sunrise sky glow effects.
 496 //
 497 // Revision 1.6  1997/12/22 04:14:34  curt
 498 // Aligned sky with sun so dusk/dawn effects can be correct relative to the sun.
 499 //
 500 // Revision 1.5  1997/12/19 23:34:59  curt
 501 // Lot's of tweaking with sky rendering and lighting.
 502 //
 503 // Revision 1.4  1997/12/19 16:45:02  curt
 504 // Working on scene rendering order and options.
 505 //
 506 // Revision 1.3  1997/12/18 23:32:36  curt
 507 // First stab at sky dome actually starting to look reasonable. :-)
 508 //
 509 // Revision 1.2  1997/12/18 04:07:03  curt
 510 // Worked on properly translating and positioning the sky dome.
 511 //
 512 // Revision 1.1  1997/12/17 23:14:30  curt
 513 // Initial revision.
 514 // Begin work on rendering the sky. (Rather than just using a clear screen.)
 515 //
 516