Simulator/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
  23
  24 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  25 #  include <config.h>
  26 #endif
  27
  28 #ifdef HAVE_WINDOWS_H
  29 #  include <windows.h>
  30 #endif
  31
  32 #include <math.h>
  33
  34 #include <GL/glut.h>
  35 #include <XGL/xgl.h>
  36
  37 #include <Aircraft/aircraft.hxx>
  38 #include <Debug/logstream.hxx>
  39 #include <FDM/flight.hxx>
  40 #include <Include/fg_constants.h>
  41 #include <Main/views.hxx>
  42 #include <Math/fg_random.h>
  43 #include <Time/event.hxx>
  44 #include <Time/fg_time.hxx>
  45
  46 #include "sky.hxx"
  47
  48
  49 // in meters of course
  50 #define CENTER_ELEV   25000.0
  51
  52 #define INNER_RADIUS  50000.0
  53 #define INNER_ELEV    20000.0
  54
  55 #define MIDDLE_RADIUS 70000.0
  56 #define MIDDLE_ELEV    8000.0
  57
  58 #define OUTER_RADIUS  80000.0
  59 #define OUTER_ELEV        0.0
  60
  61 #define BOTTOM_RADIUS 50000.0
  62 #define BOTTOM_ELEV   -2000.0
  63
  64
  65 static float inner_vertex[12][3];
  66 static float middle_vertex[12][3];
  67 static float outer_vertex[12][3];
  68 static float bottom_vertex[12][3];
  69
  70 static float inner_color[12][4];
  71 static float middle_color[12][4];
  72 static float outer_color[12][4];
  73
  74
  75 // Calculate the sky structure vertices
  76 void fgSkyVerticesInit( void ) {
  77     float theta;
  78     int i;
  79
  80     FG_LOG(FG_ASTRO, FG_INFO, "  Generating the sky dome vertices.");
  81
  82     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
  83         theta = (i * 30.0) * DEG_TO_RAD;
  84
  85         inner_vertex[i][0] = cos(theta) * INNER_RADIUS;
  86         inner_vertex[i][1] = sin(theta) * INNER_RADIUS;
  87         inner_vertex[i][2] = INNER_ELEV;
  88
  89         // printf("    %.2f %.2f\n", cos(theta) * INNER_RADIUS,
  90         //        sin(theta) * INNER_RADIUS);
  91
  92         middle_vertex[i][0] = cos((double)theta) * MIDDLE_RADIUS;
  93         middle_vertex[i][1] = sin((double)theta) * MIDDLE_RADIUS;
  94         middle_vertex[i][2] = MIDDLE_ELEV;
  95
  96         outer_vertex[i][0] = cos((double)theta) * OUTER_RADIUS;
  97         outer_vertex[i][1] = sin((double)theta) * OUTER_RADIUS;
  98         outer_vertex[i][2] = OUTER_ELEV;
  99
 100         bottom_vertex[i][0] = cos((double)theta) * BOTTOM_RADIUS;
 101         bottom_vertex[i][1] = sin((double)theta) * BOTTOM_RADIUS;
 102         bottom_vertex[i][2] = BOTTOM_ELEV;
 103     }
 104 }
 105
 106
 107 // (Re)calculate the sky colors at each vertex
 108 void fgSkyColorsInit( void ) {
 109     fgLIGHT *l;
 110     double sun_angle, diff;
 111     double outer_param[3], outer_amt[3], outer_diff[3];
 112     double middle_param[3], middle_amt[3], middle_diff[3];
 113     int i, j;
 114
 115     l = &cur_light_params;
 116
 117     FG_LOG( FG_ASTRO, FG_INFO,
 118             "  Generating the sky colors for each vertex." );
 119
 120     // setup for the possibility of sunset effects
 121     sun_angle = l->sun_angle * RAD_TO_DEG;
 122     // fgPrintf( FG_ASTRO, FG_INFO,
 123     //           "  Sun angle in degrees = %.2f\n", sun_angle);
 124
 125     if ( (sun_angle > 80.0) && (sun_angle < 100.0) ) {
 126         // 0.0 - 0.4
 127         outer_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 20.0;
 128         outer_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0;
 129         outer_param[2] = -(10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 30.0;
 130         // outer_param[2] = 0.0;
 131
 132         middle_param[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0;
 133         middle_param[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 80.0;
 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     FG_LOG( FG_ASTRO, FG_INFO, "Initializing the sky" );
 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     FGInterface *f;
 258     fgLIGHT *l;
 259     float inner_color[4];
 260     float middle_color[4];
 261     float outer_color[4];
 262     double diff;
 263     int i;
 264
 265     f = current_aircraft.fdm_state;
 266     l = &cur_light_params;
 267
 268     // printf("Rendering the sky.\n");
 269
 270     // calculate the proper colors
 271     for ( i = 0; i < 3; i++ ) {
 272         diff = l->sky_color[i] - l->adj_fog_color[i];
 273
 274         // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 275         //        l->sky_color[j], l->adj_fog_color[j], diff);
 276
 277         inner_color[i] = l->sky_color[i] - diff * 0.3;
 278         middle_color[i] = l->sky_color[i] - diff * 0.9;
 279         outer_color[i] = l->adj_fog_color[i];
 280     }
 281     inner_color[3] = middle_color[3] = outer_color[3] = l->adj_fog_color[3];
 282
 283     xglPushMatrix();
 284
 285     // Translate to view position
 286     Point3D zero_elev = current_view.get_cur_zero_elev();
 287     xglTranslatef( zero_elev.x(), zero_elev.y(), zero_elev.z() );
 288     // printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 289     //        zero_elev.x, zero_elev.y, zero_elev.z );
 290
 291     // Rotate to proper orientation
 292     // printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n", FG_Longitude * RAD_TO_DEG,
 293     //        FG_Latitude * RAD_TO_DEG);
 294     xglRotatef( f->get_Longitude() * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 295     xglRotatef( 90.0 - f->get_Latitude() * RAD_TO_DEG, 0.0, 1.0, 0.0 );
 296     xglRotatef( l->sun_rotation * RAD_TO_DEG, 0.0, 0.0, 1.0 );
 297
 298     // Draw inner/center section of sky*/
 299     xglBegin( GL_TRIANGLE_FAN );
 300     xglColor4fv(l->sky_color);
 301     xglVertex3f(0.0, 0.0, CENTER_ELEV);
 302     for ( i = 11; i >= 0; i-- ) {
 303         xglColor4fv( inner_color );
 304         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 305     }
 306     xglColor4fv( inner_color );
 307     xglVertex3fv( inner_vertex[11] );
 308     xglEnd();
 309
 310     // Draw the middle ring
 311     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 312     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 313         xglColor4fv( middle_color );
 314         // printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 315         //        middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 316         //        middle_color[i][3]);
 317         // xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 318         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 319         xglColor4fv( inner_color );
 320         // printf("inner_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 321         //        inner_color[i][0], inner_color[i][1], inner_color[i][2],
 322         //        inner_color[i][3]);
 323         // xglColor4f(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
 324         xglVertex3fv( inner_vertex[i] );
 325     }
 326     xglColor4fv( middle_color );
 327     // xglColor4f(1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 328     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 329     xglColor4fv( inner_color );
 330     // xglColor4f(0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
 331     xglVertex3fv( inner_vertex[0] );
 332     xglEnd();
 333
 334     // Draw the outer ring
 335     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 336     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 337         xglColor4fv( outer_color );
 338         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 339         xglColor4fv( middle_color );
 340         xglVertex3fv( middle_vertex[i] );
 341     }
 342     xglColor4fv( outer_color );
 343     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 344     xglColor4fv( middle_color );
 345     xglVertex3fv( middle_vertex[0] );
 346     xglEnd();
 347
 348     // Draw the bottom skirt
 349     xglBegin( GL_TRIANGLE_STRIP );
 350     xglColor4fv( outer_color );
 351     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 352         xglVertex3fv( bottom_vertex[i] );
 353         xglVertex3fv( outer_vertex[i] );
 354     }
 355     xglVertex3fv( bottom_vertex[0] );
 356     xglVertex3fv( outer_vertex[0] );
 357     xglEnd();
 358
 359     xglPopMatrix();
 360 }
 361
 362