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_param[3], outer_amt[3], outer_diff[3];
 107     float middle_param[3], middle_amt[3], middle_diff[3];
 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_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 25.0;
 121         outer_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 45.0;
 122         outer_param[2] = 0.0;
 123
 124         middle_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0;
 125         middle_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 60.0;
 126         middle_param[2] = 0.0;
 127
 128         outer_diff[0] = outer_param[0] / 6.0;
 129         outer_diff[1] = outer_param[1] / 6.0;
 130         outer_diff[2] = outer_param[2] / 6.0;
 131
 132         middle_diff[0] = middle_param[0] / 6.0;
 133         middle_diff[1] = middle_param[1] / 6.0;
 134         middle_diff[2] = middle_param[2] / 6.0;
 135     } else {
 136         outer_param[0] = outer_param[1] = outer_param[2] = 0.0;
 137         middle_param[0] = middle_param[1] = middle_param[2] = 0.0;
 138
 139         outer_diff[0] = outer_diff[1] = outer_diff[2] = 0.0;
 140         middle_diff[0] = middle_diff[1] = middle_diff[2] = 0.0;
 141     }
 142     /* printf("  outer_red_param = %.2f  outer_red_diff = %.2f\n",
 143            outer_red_param, outer_red_diff); */
 144
 145     /* calculate transition colors between sky and fog */
 146     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 147         outer_amt[j] = outer_param[j];
 148         middle_amt[j] = middle_param[j];
 149     }
 150
 151     for ( i = 0; i < 6; i++ ) {
 152         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 153             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 154
 155             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 156             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 157             outer_color[i][j] = l->fog_color[j] + outer_amt[j];
 158
 159             if ( middle_color[i][j] > 1.0 ) { middle_color[i][j] = 1.0; }
 160             if ( outer_color[i][j] > 1.0 ) { outer_color[i][j] = 1.0; }
 161         }
 162         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 163             l->sky_color[3];
 164
 165         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 166             outer_amt[j] -= outer_diff[j];
 167             middle_amt[j] -= middle_diff[j];
 168         }
 169
 170         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 171                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 172         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 173                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 174                middle_color[i][3]);
 175         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 176                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 177                outer_color[i][3]);
 178     }
 179
 180     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 181         outer_amt[j] = 0.0;
 182         middle_amt[j] = 0.0;
 183     }
 184
 185     for ( i = 6; i < 12; i++ ) {
 186
 187         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 188             diff = l->sky_color[j] - l->fog_color[j];
 189
 190             inner_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.3;
 191             middle_color[i][j] = l->sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 192             outer_color[i][j] = l->fog_color[j] + outer_amt[j];
 193
 194             if ( middle_color[i][j] > 1.0 ) { middle_color[i][j] = 1.0; }
 195             if ( outer_color[i][j] > 1.0 ) { outer_color[i][j] = 1.0; }
 196         }
 197         inner_color[i][3] = middle_color[i][3] = outer_color[i][3] =
 198             l->sky_color[3];
 199
 200         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 201             outer_amt[j] += outer_diff[j];
 202             middle_amt[j] += middle_diff[j];
 203         }
 204
 205         printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, inner_color[i][0],
 206                inner_color[i][1], inner_color[i][2], inner_color[i][3]);
 207         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 208                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 209                middle_color[i][3]);
 210         printf("outer_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 211                outer_color[i][0], outer_color[i][1], outer_color[i][2],
 212                outer_color[i][3]);
 213     }
 214 }
 215
 216
 217 /* Initialize the sky structure and colors */
 218 void fgSkyInit() {
 219     fgSkyVerticesInit();
 220     fgSkyColorsInit();
 221 }
 222
 223
 224 /* Draw the Sky */
 225 void fgSkyRender() {
 226     struct fgFLIGHT *f;
 227     struct fgLIGHT *l;
 228     struct fgVIEW *v;
 229     float /* inner_color[4], middle_color[4], diff, */ east_dot, dot, angle;
 230     int i;
 231
 232     f = &current_aircraft.flight;
 233     l = &cur_light_params;
 234     v = &current_view;
 235
 236     printf("Rendering the sky.\n");
 237
 238     xglPushMatrix();
 239
 240     /* calculate the angle between v->surface_to_sun and
 241      * v->surface_east.  We do this so we can sort out the acos()
 242      * ambiguity.  I wish I could think of a more efficient way ... :-( */
 243     east_dot = MAT3_DOT_PRODUCT(v->surface_to_sun, v->surface_east);
 244     printf("  East dot product = %.2f\n", east_dot);
 245
 246     /* calculate the angle between v->surface_to_sun and
 247      * v->surface_south.  this is how much we have to rotate the sky
 248      * for it to align with the sun */
 249     dot = MAT3_DOT_PRODUCT(v->surface_to_sun, v->surface_south);
 250     printf("  Dot product = %.2f\n", dot);
 251     if ( east_dot >= 0 ) {
 252         angle = acos(dot);
 253     } else {
 254         angle = -acos(dot);
 255     }
 256     printf("  Sky needs to rotate = %.3f rads = %.1f degrees.\n",
 257            angle, angle * RAD_TO_DEG);
 258
 259     /* Translate to view position */
 260     xglTranslatef( v->cur_zero_elev.x, v->cur_zero_elev.y, v->cur_zero_elev.z );
 261     /* printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 262            v->cur_zero_elev.x, v->cur_zero_elev.y, v->cur_zero_elev.z ); */
 263
 264     /* Rotate to proper orientation */
 265     printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG,
 266            FG_Latitude * RAD_TO_DEG);
 267     xglRotatef( FG_Longitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 268     xglRotatef( 90.0 - FG_Latitude * RAD_TO_DEG, 0.0, 1.0, 0.0 );
 269     xglRotatef( angle * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 270
 271     /* Draw inner/center section of sky*/
 272     xglBegin( GL_TRIANGLE_FAN );
 273     xglColor4fv(l->sky_color);
 274     xglVertex3f(0.0, 0.0, CENTER_ELEV);
 275     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 276         xglColor4fv( inner_color[i] );
 277         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 278     }
 279     xglColor4fv( inner_color[0] );
 280     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 281     xglEnd();
 282
 283     /* Draw the middle ring */
 284     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 285     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 286         xglColor4fv( middle_color[i] );
 287         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 288         xglColor4fv( inner_color[i] );
 289         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 290     }
 291     xglColor4fv( middle_color[0] );
 292     /* xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); */
 293     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 294     xglColor4fv( inner_color[0] );
 295     /* xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0); */
 296     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 297     xglEnd();
 298
 299     /* Draw the outer ring */
 300     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 301     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 302         xglColor4fv( outer_color[i] );
 303         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 304         xglColor4fv( middle_color[i] );
 305         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 306     }
 307     xglColor4fv( outer_color[0] );
 308     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 309     xglColor4fv( middle_color[0] );
 310     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 311     xglEnd();
 312
 313     xglPopMatrix();
 314 }
 315
 316
 317 /* $Log$
 318 /* Revision 1.8  1997/12/23 04:58:38  curt
 319 /* Tweaked the sky coloring a bit to build in structures to allow finer rgb
 320 /* control.
 321 /*
 322  * Revision 1.7  1997/12/22 23:45:48  curt
 323  * First stab at sunset/sunrise sky glow effects.
 324  *
 325  * Revision 1.6  1997/12/22 04:14:34  curt
 326  * Aligned sky with sun so dusk/dawn effects can be correct relative to the sun.
 327  *
 328  * Revision 1.5  1997/12/19 23:34:59  curt
 329  * Lot's of tweaking with sky rendering and lighting.
 330  *
 331  * Revision 1.4  1997/12/19 16:45:02  curt
 332  * Working on scene rendering order and options.
 333  *
 334  * Revision 1.3  1997/12/18 23:32:36  curt
 335  * First stab at sky dome actually starting to look reasonable. :-)
 336  *
 337  * Revision 1.2  1997/12/18 04:07:03  curt
 338  * Worked on properly translating and positioning the sky dome.
 339  *
 340  * Revision 1.1  1997/12/17 23:14:30  curt
 341  * Initial revision.
 342  * Begin work on rendering the sky. (Rather than just using a clear screen.)
 343  *
 344  */