Time/light.cxx

   1 //
   2 // light.hxx -- lighting routines
   3 //
   4 // Written by Curtis Olson, started April 1998.
   5 //
   6 // Copyright (C) 1998  Curtis L. Olson  - curt@me.umn.edu
   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
  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 <GL/glut.h>
  34 #include <XGL/xgl.h>
  35
  36 #ifdef __BORLANDC__
  37 #  define exception c_exception
  38 #endif
  39 #include <math.h>
  40
  41 #include <string.h>
  42
  43 #include <Aircraft/aircraft.hxx>
  44 #include <Debug/logstream.hxx>
  45 #include <Include/fg_constants.h>
  46 #include <Main/options.hxx>
  47 #include <Main/views.hxx>
  48 #include <Math/fg_geodesy.hxx>
  49 #include <Math/interpolater.hxx>
  50 #include <Math/mat3.h>
  51 #include <Math/polar3d.hxx>
  52
  53 #include "fg_time.hxx"
  54 #include "light.hxx"
  55 #include "sunpos.hxx"
  56
  57
  58 fgLIGHT cur_light_params;
  59
  60
  61 // Constructor
  62 fgLIGHT::fgLIGHT( void ) {
  63 }
  64
  65
  66 // initialize lighting tables
  67 void fgLIGHT::Init( void ) {
  68     string path, ambient, diffuse, sky;
  69
  70     FG_LOG( FG_EVENT, FG_INFO,
  71             "Initializing Lighting interpolation tables." );
  72
  73     // build the path name to the ambient lookup table
  74     path = current_options.get_fg_root();
  75     ambient = path + "/Lighting/ambient";
  76     diffuse = path + "/Lighting/diffuse";
  77     sky     = path + "/Lighting/sky";
  78
  79     // initialize ambient table
  80     ambient_tbl = new fgINTERPTABLE((char *)ambient.c_str());
  81
  82     // initialize diffuse table
  83     diffuse_tbl = new fgINTERPTABLE((char *)diffuse.c_str());
  84
  85     // initialize sky table
  86     sky_tbl = new fgINTERPTABLE((char *)sky.c_str());
  87 }
  88
  89
  90 // update lighting parameters based on current sun position
  91 void fgLIGHT::Update( void ) {
  92     FGState *f;
  93     fgTIME *t;
  94     // if the 4th field is 0.0, this specifies a direction ...
  95     GLfloat white[4] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
  96     // base sky color
  97     GLfloat base_sky_color[4] =        {0.60, 0.60, 0.90, 1.0};
  98     // base fog color
  99     GLfloat base_fog_color[4] = {0.90, 0.90, 1.00, 1.0};
 100     double deg, ambient, diffuse, sky_brightness;
 101
 102     f = current_aircraft.fdm_state;
 103     t = &cur_time_params;
 104
 105     FG_LOG( FG_EVENT, FG_INFO, "Updating light parameters." );
 106
 107     // calculate lighting parameters based on sun's relative angle to
 108     // local up
 109
 110     deg = sun_angle * 180.0 / FG_PI;
 111     FG_LOG( FG_EVENT, FG_INFO, "  Sun angle = " << deg );
 112
 113     ambient = ambient_tbl->interpolate( deg );
 114     diffuse = diffuse_tbl->interpolate( deg );
 115     sky_brightness = sky_tbl->interpolate( deg );
 116
 117     FG_LOG( FG_EVENT, FG_INFO,
 118             "  ambient = " << ambient << "  diffuse = " << diffuse
 119             << "  sky = " << sky_brightness );
 120
 121     // sky_brightness = 0.15;  // used to force a dark sky (when testing)
 122
 123     // if ( ambient < 0.02 ) { ambient = 0.02; }
 124     // if ( diffuse < 0.0 ) { diffuse = 0.0; }
 125     // if ( sky_brightness < 0.1 ) { sky_brightness = 0.1; }
 126
 127     scene_ambient[0] = white[0] * ambient;
 128     scene_ambient[1] = white[1] * ambient;
 129     scene_ambient[2] = white[2] * ambient;
 130
 131     scene_diffuse[0] = white[0] * diffuse;
 132     scene_diffuse[1] = white[1] * diffuse;
 133     scene_diffuse[2] = white[2] * diffuse;
 134
 135     // set sky color
 136     sky_color[0] = base_sky_color[0] * sky_brightness;
 137     sky_color[1] = base_sky_color[1] * sky_brightness;
 138     sky_color[2] = base_sky_color[2] * sky_brightness;
 139     sky_color[3] = base_sky_color[3];
 140
 141     // set fog color
 142     fog_color[0] = base_fog_color[0] * sky_brightness;
 143     fog_color[1] = base_fog_color[1] * sky_brightness;
 144     fog_color[2] = base_fog_color[2] * sky_brightness;
 145     fog_color[3] = base_fog_color[3];
 146 }
 147
 148
 149 // calculate fog color adjusted for sunrise/sunset effects
 150 void fgLIGHT::UpdateAdjFog( void ) {
 151     FGState *f;
 152     double sun_angle_deg, rotation, param1[3], param2[3];
 153
 154     f = current_aircraft.fdm_state;
 155
 156     FG_LOG( FG_EVENT, FG_DEBUG, "Updating adjusted fog parameters." );
 157
 158     // set fog color (we'll try to match the sunset color in the
 159     // direction we are looking
 160
 161     // first determine the difference between our view angle and local
 162     // direction to the sun
 163     rotation = -(sun_rotation + FG_PI)
 164         - (f->get_Psi() - current_view.get_view_offset());
 165     while ( rotation < 0 ) {
 166         rotation += FG_2PI;
 167     }
 168     while ( rotation > FG_2PI ) {
 169         rotation -= FG_2PI;
 170     }
 171     rotation *= RAD_TO_DEG;
 172     // fgPrintf( FG_EVENT, FG_INFO,
 173     //           "  View to sun difference in degrees = %.2f\n", rotation);
 174
 175     // next check if we are in a sunset/sunrise situation
 176     sun_angle_deg = sun_angle * RAD_TO_DEG;
 177     if ( (sun_angle_deg > 80.0) && (sun_angle_deg < 100.0) ) {
 178         /* 0.0 - 0.6 */
 179         param1[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle_deg)) / 20.0;
 180         param1[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle_deg)) / 40.0;
 181         param2[2] = -(10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 30.0;
 182     } else {
 183         param1[0] = param1[1] = param1[2] = 0.0;
 184     }
 185
 186     if ( rotation - 180.0 <= 0.0 ) {
 187         param2[0] = param1[0] * (180.0 - rotation) / 180.0;
 188         param2[1] = param1[1] * (180.0 - rotation) / 180.0;
 189         param2[2] = param1[2] * (180.0 - rotation) / 180.0;
 190         // printf("param1[0] = %.2f param2[0] = %.2f\n", param1[0], param2[0]);
 191     } else {
 192         param2[0] = param1[0] * (rotation - 180.0) / 180.0;
 193         param2[1] = param1[1] * (rotation - 180.0) / 180.0;
 194         param2[2] = param1[2] * (rotation - 180.0) / 180.0;
 195         // printf("param1[0] = %.2f param2[0] = %.2f\n", param1[0], param2[0]);
 196     }
 197
 198     adj_fog_color[0] = fog_color[0] + param2[0];
 199     if ( adj_fog_color[0] > 1.0 ) { adj_fog_color[0] = 1.0; }
 200
 201     adj_fog_color[1] = fog_color[1] + param2[1];
 202     if ( adj_fog_color[1] > 1.0 ) { adj_fog_color[1] = 1.0; }
 203
 204     adj_fog_color[2] = fog_color[2] + param2[2];
 205     if ( adj_fog_color[2] > 1.0 ) { adj_fog_color[2] = 1.0; }
 206
 207     adj_fog_color[3] = fog_color[3];
 208 }
 209
 210
 211 // Destructor
 212 fgLIGHT::~fgLIGHT( void ) {
 213 }
 214
 215
 216 // $Log$
 217 // Revision 1.24  1998/12/09 18:50:35  curt
 218 // Converted "class fgVIEW" to "class FGView" and updated to make data
 219 // members private and make required accessor functions.
 220 //
 221 // Revision 1.23  1998/12/05 15:54:30  curt
 222 // Renamed class fgFLIGHT to class FGState as per request by JSB.
 223 //
 224 // Revision 1.22  1998/12/03 01:18:42  curt
 225 // Converted fgFLIGHT to a class.
 226 //
 227 // Revision 1.21  1998/11/23 21:49:09  curt
 228 // Borland portability tweaks.
 229 //
 230 // Revision 1.20  1998/11/06 21:18:27  curt
 231 // Converted to new logstream debugging facility.  This allows release
 232 // builds with no messages at all (and no performance impact) by using
 233 // the -DFG_NDEBUG flag.
 234 //
 235 // Revision 1.19  1998/10/20 18:41:53  curt
 236 // Tweaked sunrise/sunset colors.
 237 //
 238 // Revision 1.18  1998/10/17 01:34:30  curt
 239 // C++ ifying ...
 240 //
 241 // Revision 1.17  1998/08/29 13:11:33  curt
 242 // Bernie Bright writes:
 243 //   I've created some new classes to enable pointers-to-functions and
 244 //   pointers-to-class-methods to be treated like objects.  These objects
 245 //   can be registered with fgEVENT_MGR.
 246 //
 247 //   File "Include/fg_callback.hxx" contains the callback class defns.
 248 //
 249 //   Modified fgEVENT and fgEVENT_MGR to use the callback classes.  Also
 250 //   some minor tweaks to STL usage.
 251 //
 252 //   Added file "Include/fg_stl_config.h" to deal with STL portability
 253 //   issues.  I've added an initial config for egcs (and probably gcc-2.8.x).
 254 //   I don't have access to Visual C++ so I've left that for someone else.
 255 //   This file is influenced by the stl_config.h file delivered with egcs.
 256 //
 257 //   Added "Include/auto_ptr.hxx" which contains an implementation of the
 258 //   STL auto_ptr class which is not provided in all STL implementations
 259 //   and is needed to use the callback classes.
 260 //
 261 //   Deleted fgLightUpdate() which was just a wrapper to call
 262 //   fgLIGHT::Update().
 263 //
 264 //   Modified fg_init.cxx to register two method callbacks in place of the
 265 //   old wrapper functions.
 266 //
 267 // Revision 1.16  1998/08/27 17:02:11  curt
 268 // Contributions from Bernie Bright <bbright@c031.aone.net.au>
 269 // - use strings for fg_root and airport_id and added methods to return
 270 //   them as strings,
 271 // - inlined all access methods,
 272 // - made the parsing functions private methods,
 273 // - deleted some unused functions.
 274 // - propogated some of these changes out a bit further.
 275 //
 276 // Revision 1.15  1998/08/25 20:53:33  curt
 277 // Shuffled $FG_ROOT file layout.
 278 //
 279 // Revision 1.14  1998/08/06 12:47:22  curt
 280 // Adjusted dusk/dawn lighting ...
 281 //
 282 // Revision 1.13  1998/07/24 21:42:26  curt
 283 // Output message tweaks.
 284 //
 285 // Revision 1.12  1998/07/22 21:45:38  curt
 286 // fg_time.cxx: Removed call to ctime() in a printf() which should be harmless
 287 //   but seems to be triggering a bug.
 288 // light.cxx: Added code to adjust fog color based on sunrise/sunset effects
 289 //   and view orientation.  This is an attempt to match the fog color to the
 290 //   sky color in the center of the screen.  You see discrepancies at the
 291 //   edges, but what else can be done?
 292 // sunpos.cxx: Caculate local direction to sun here.  (what compass direction
 293 //   do we need to face to point directly at sun)
 294 //
 295 // Revision 1.11  1998/07/13 21:02:08  curt
 296 // Wrote access functions for current fgOPTIONS.
 297 //
 298 // Revision 1.10  1998/07/08 14:48:38  curt
 299 // polar3d.h renamed to polar3d.hxx
 300 //
 301 // Revision 1.9  1998/05/29 20:37:51  curt
 302 // Renamed <Table>.table to be <Table> so we can add a .gz under DOS.
 303 //
 304 // Revision 1.8  1998/05/20 20:54:16  curt
 305 // Converted fgLIGHT to a C++ class.
 306 //
 307 // Revision 1.7  1998/05/13 18:26:50  curt
 308 // Root path info moved to fgOPTIONS.
 309 //
 310 // Revision 1.6  1998/05/11 18:18:51  curt
 311 // Made fog color slightly bluish.
 312 //
 313 // Revision 1.5  1998/05/03 00:48:38  curt
 314 // polar.h -> polar3d.h
 315 //
 316 // Revision 1.4  1998/04/28 01:22:18  curt
 317 // Type-ified fgTIME and fgVIEW.
 318 //
 319 // Revision 1.3  1998/04/26 05:10:04  curt
 320 // "struct fgLIGHT" -> "fgLIGHT" because fgLIGHT is typedef'd.
 321 //
 322 // Revision 1.2  1998/04/24 00:52:30  curt
 323 // Wrapped "#include <config.h>" in "#ifdef HAVE_CONFIG_H"
 324 // Fog color fixes.
 325 // Separated out lighting calcs into their own file.
 326 //
 327 // Revision 1.1  1998/04/22 13:24:06  curt
 328 // C++ - ifiing the code a bit.
 329 // Starting to reorginize some of the lighting calcs to use a table lookup.
 330 //