Scenery/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/fg_time.h"
  44
  45 #include "../Aircraft/aircraft.h"
  46 #include "../Flight/flight.h"
  47 #include "../Include/constants.h"
  48 #include "../Main/views.h"
  49 #include "../Math/fg_random.h"
  50 /*
  51 #include "../Include/general.h"
  52 */
  53
  54 /* in meters of course */
  55 #define CENTER_ELEV   25000.0
  56 #define INNER_RADIUS  50000.0
  57 #define INNER_ELEV    20000.0
  58 #define MIDDLE_RADIUS 70000.0
  59 #define MIDDLE_ELEV    8000.0
  60 #define OUTER_RADIUS  80000.0
  61 #define OUTER_ELEV        0.0
  62
  63
  64 static float inner_vertex[12][3];
  65 static float middle_vertex[12][3];
  66 static float outer_vertex[12][3];
  67
  68 static float inner_color[12][4];
  69 static float middle_color[12][4];
  70 static float outer_color[12][4];
  71
  72
  73 /* Calculate the sky structure vertices */
  74 void fgSkyVerticesInit() {
  75     float theta;
  76     int i;
  77
  78     printf("Generating the sky dome vertices.\n");
  79
  80     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
  81         theta = (i * 30.0) * DEG_TO_RAD;
  82
  83         inner_vertex[i][0] = cos(theta) * INNER_RADIUS;
  84         inner_vertex[i][1] = sin(theta) * INNER_RADIUS;
  85         inner_vertex[i][2] = INNER_ELEV;
  86
  87         printf(" %.2f %.2f\n", cos(theta) * INNER_RADIUS,
  88                sin(theta) * INNER_RADIUS);
  89
  90         middle_vertex[i][0] = cos((double)theta) * MIDDLE_RADIUS;
  91         middle_vertex[i][1] = sin((double)theta) * MIDDLE_RADIUS;
  92         middle_vertex[i][2] = MIDDLE_ELEV;
  93
  94         outer_vertex[i][0] = cos((double)theta) * OUTER_RADIUS;
  95         outer_vertex[i][1] = sin((double)theta) * OUTER_RADIUS;
  96         outer_vertex[i][2] = OUTER_ELEV;
  97
  98     }
  99 }
 100
 101
 102 /* (Re)calculate the sky colors at each vertex */
 103 void fgSkyColorsInit() {
 104     struct fgLIGHT *l;
 105     float sun_angle, diff;
 106     float outer_red_param, outer_red_amt, outer_red_diff;
 107     float middle_red_param, middle_red_amt, middle_red_diff;
 108     int i, j;
 109
 110     l = &cur_light_params;
 111
 112     printf("Generating the sky colors for each vertex.\n");
 113
 114     /* setup for the possibility of sunset effects */
 115     sun_angle = l->sun_angle * RAD_TO_DEG;
 116     printf("  Sun angle in degrees = %.2f\n", sun_angle);
 117
 118     if ( (sun_angle > 80.0) && (sun_angle < 100.0) ) {
 119         /* 0.0 - 0.4 */
 120         outer_red_param = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 25.0;
 121         outer_red_diff = outer_red_param / 6.0;
 122     } else {
 123         outer_red_param = 0.0;
 124         outer_red_diff = 0.0;
 125     }
 126     printf("  outer_red_param = %.2f  outer_red_diff = %.2f\n",
 127            outer_red_param, outer_red_diff);
 128
 129     if ( (sun_angle > 85.0) && (sun_angle < 95.0) ) {
 130         /* 0.0 - 0.4 */
 131         middle_red_param = (5.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 12.5;
 132         middle_red_diff = middle_red_param / 6.0;
 133     } else {
 134         middle_red_param = 0.0;
 135         middle_red_diff = 0.0;
 136     }
 137     printf("  middle_red_param = %.2f  middle_red_diff = %.2f\n",
 138            middle_red_param, middle_red_diff);
 139
 140     /* calculate transition colors between sky and fog */
 141     outer_red_amt = outer_red_param;
 142     middle_red_amt = middle_red_param;
 143
 144     for ( i = 0; i < 6; i++ ) {
 145         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 146             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 147             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 148             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9;
 149             outer_color[i][j] = l->fog_color[j];
 150         }
 151         outer_color[i][0] += outer_red_amt;
 152         middle_color[i][0] += middle_red_amt;
 153         if ( outer_color[i][0] > 1.0 ) { outer_color[i][0] = 1.0; }
 154         if ( middle_color[i][0] > 1.0 ) { middle_color[i][0] = 1.0; }
 155         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 156             l->sky_color[3];
 157
 158         outer_red_amt -= outer_red_diff;
 159         middle_red_amt -= middle_red_diff;
 160
 161         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 162                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 163         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 164                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 165                middle_color[i][3]);
 166         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 167                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 168                outer_color[i][3]);
 169     }
 170
 171     outer_red_amt = 0.0;
 172     middle_red_amt = 0.0;
 173
 174     for ( i = 6; i < 12; i++ ) {
 175
 176         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 177             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 178             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 179             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9;
 180             outer_color[i][j] = l->fog_color[j];
 181         }
 182         outer_color[i][0] += outer_red_amt;
 183         middle_color[i][0] += middle_red_amt;
 184         if ( outer_color[i][0] > 1.0 ) { outer_color[i][0] = 1.0; }
 185         if ( middle_color[i][0] > 1.0 ) { middle_color[i][0] = 1.0; }
 186         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 187             l->sky_color[3];
 188
 189         outer_red_amt += outer_red_diff;
 190         middle_red_amt += middle_red_diff;
 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
 204 /* Initialize the sky structure and colors */
 205 void fgSkyInit() {
 206     fgSkyVerticesInit();
 207     fgSkyColorsInit();
 208 }
 209
 210
 211 /* Draw the Sky */
 212 void fgSkyRender() {
 213     struct fgFLIGHT *f;
 214     struct fgLIGHT *l;
 215     struct fgVIEW *v;
 216     float /* inner_color[4], middle_color[4], diff, */ east_dot, dot, angle;
 217     int i;
 218
 219     f = &current_aircraft.flight;
 220     l = &cur_light_params;
 221     v = &current_view;
 222
 223     printf("Rendering the sky.\n");
 224
 225     xglPushMatrix();
 226
 227     /* calculate the angle between v->surface_to_sun and
 228      * v->surface_east.  We do this so we can sort out the acos()
 229      * ambiguity.  I wish I could think of a more efficient way ... :-( */
 230     east_dot = MAT3_DOT_PRODUCT(v->surface_to_sun, v->surface_east);
 231     printf("  East dot product = %.2f\n", east_dot);
 232
 233     /* calculate the angle between v->surface_to_sun and
 234      * v->surface_south.  this is how much we have to rotate the sky
 235      * for it to align with the sun */
 236     dot = MAT3_DOT_PRODUCT(v->surface_to_sun, v->surface_south);
 237     printf("  Dot product = %.2f\n", dot);
 238     if ( east_dot >= 0 ) {
 239         angle = acos(dot);
 240     } else {
 241         angle = -acos(dot);
 242     }
 243     printf("  Sky needs to rotate = %.3f rads = %.1f degrees.\n",
 244            angle, angle * RAD_TO_DEG);
 245
 246     /* Translate to view position */
 247     xglTranslatef( v->cur_zero_elev.x, v->cur_zero_elev.y, v->cur_zero_elev.z );
 248     /* printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 249            v->cur_zero_elev.x, v->cur_zero_elev.y, v->cur_zero_elev.z ); */
 250
 251     /* Rotate to proper orientation */
 252     printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG,
 253            FG_Latitude * RAD_TO_DEG);
 254     xglRotatef( FG_Longitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 255     xglRotatef( 90.0 - FG_Latitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 1.0, 0.0 );
 256     xglRotatef( angle * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 257
 258     /* Draw inner/center section of sky*/
 259     xglBegin( GL_TRIANGLE_FAN );
 260     xglColor4fv(l->sky_color);
 261     xglVertex3f(0.0, 0.0, CENTER_ELEV);
 262     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 263         xglColor4fv( inner_color[i] );
 264         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 265     }
 266     xglColor4fv( inner_color[0] );
 267     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 268     xglEnd();
 269
 270     /* Draw the middle ring */
 271     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 272     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 273         xglColor4fv( middle_color[i] );
 274         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 275         xglColor4fv( inner_color[i] );
 276         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 277     }
 278     xglColor4fv( middle_color[0] );
 279     /* xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); */
 280     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 281     xglColor4fv( inner_color[0] );
 282     /* xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); */
 283     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 284     xglEnd();
 285
 286     /* Draw the outer ring */
 287     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 288     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 289         xglColor4fv( outer_color[i] );
 290         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 291         xglColor4fv( middle_color[i] );
 292         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 293     }
 294     xglColor4fv( outer_color[0] );
 295     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 296     xglColor4fv( middle_color[0] );
 297     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 298     xglEnd();
 299
 300     xglPopMatrix();
 301 }
 302
 303
 304 /* $Log$
 305 /* Revision 1.7  1997/12/22 23:45:48  curt
 306 /* First stab at sunset/sunrise sky glow effects.
 307 /*
 308  * Revision 1.6  1997/12/22 04:14:34  curt
 309  * Aligned sky with sun so dusk/dawn effects can be correct relative to the sun.
 310  *
 311  * Revision 1.5  1997/12/19 23:34:59  curt
 312  * Lot's of tweaking with sky rendering and lighting.
 313  *
 314  * Revision 1.4  1997/12/19 16:45:02  curt
 315  * Working on scene rendering order and options.
 316  *
 317  * Revision 1.3  1997/12/18 23:32:36  curt
 318  * First stab at sky dome actually starting to look reasonable. :-)
 319  *
 320  * Revision 1.2  1997/12/18 04:07:03  curt
 321  * Worked on properly translating and positioning the sky dome.
 322  *
 323  * Revision 1.1  1997/12/17 23:14:30  curt
 324  * Initial revision.
 325  * Begin work on rendering the sky. (Rather than just using a clear screen.)
 326  *
 327  */