simgear/scene/sky/cloud.cxx

   1 // cloud.cxx -- model a single cloud layer
   2 //
   3 // Written by Curtis Olson, started June 2000.
   4 //
   5 // Copyright (C) 2000  Curtis L. Olson  - curt@flightgear.org
   6 //
   7 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   8 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   9 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  10 // General Public License for more details.
  11 //
  12 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  13 // along with this program; if not, write to the Free Software
  14 // Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  15 //
  16 // $Id$
  17
  18
  19 #include <simgear/compiler.h>
  20
  21 #include <stdio.h>
  22 #include STL_IOSTREAM
  23
  24 #include <plib/sg.h>
  25 #include <plib/ssg.h>
  26
  27 #include <simgear/math/point3d.hxx>
  28 #include <simgear/math/polar3d.hxx>
  29 #include <simgear/math/sg_random.h>
  30 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
  31 #include <simgear/misc/sg_path.hxx>
  32
  33 #include "cloud.hxx"
  34
  35 ssgSimpleState *
  36 SGCloudLayer::layer_states[SGCloudLayer::SG_MAX_CLOUD_TYPES];
  37
  38
  39 // Constructor
  40 SGCloudLayer::SGCloudLayer( const string &tex_path )
  41   : layer_root(new ssgRoot),
  42     layer_transform(new ssgTransform),
  43     layer(0),
  44     texture_path(tex_path),
  45     layer_span(0),
  46     layer_asl(0),
  47     layer_thickness(0),
  48     layer_transition(0),
  49     layer_type(SG_CLOUD_CLEAR)
  50 {
  51     layer_root->addKid(layer_transform);
  52     rebuild();
  53 }
  54
  55 // Destructor
  56 SGCloudLayer::~SGCloudLayer()
  57 {
  58     delete layer_root;          // deletes layer_transform and layer as well
  59 }
  60
  61 float
  62 SGCloudLayer::getSpan_m () const
  63 {
  64     return layer_span;
  65 }
  66
  67 void
  68 SGCloudLayer::setSpan_m (float span_m)
  69 {
  70     if (span_m != layer_span) {
  71         layer_span = span_m;
  72         rebuild();
  73     }
  74 }
  75
  76 float
  77 SGCloudLayer::getElevation_m () const
  78 {
  79     return layer_asl;
  80 }
  81
  82 void
  83 SGCloudLayer::setElevation_m (float elevation_m)
  84 {
  85     layer_asl = elevation_m;
  86 }
  87
  88 float
  89 SGCloudLayer::getThickness_m () const
  90 {
  91     return layer_thickness;
  92 }
  93
  94 void
  95 SGCloudLayer::setThickness_m (float thickness_m)
  96 {
  97     layer_thickness = thickness_m;
  98 }
  99
 100 float
 101 SGCloudLayer::getTransition_m () const
 102 {
 103     return layer_transition;
 104 }
 105
 106 void
 107 SGCloudLayer::setTransition_m (float transition_m)
 108 {
 109     layer_transition = transition_m;
 110 }
 111
 112 SGCloudLayer::Type
 113 SGCloudLayer::getType () const
 114 {
 115     return layer_type;
 116 }
 117
 118 void
 119 SGCloudLayer::setType (Type type)
 120 {
 121     if (type != layer_type) {
 122         layer_type = type;
 123         rebuild();
 124     }
 125 }
 126
 127
 128 // build the cloud object
 129 void
 130 SGCloudLayer::rebuild()
 131 {
 132                                 // Initialize states and sizes if necessary.
 133     if (layer_states[0] == 0) {
 134       SGPath cloud_path;
 135
 136       cloud_path.set(texture_path.str());
 137       cloud_path.append("overcast.rgb");
 138       layer_states[SG_CLOUD_OVERCAST] = SGCloudMakeState(cloud_path.str());
 139
 140       cloud_path.set(texture_path.str());
 141       cloud_path.append("mostlycloudy.rgba");
 142       layer_states[SG_CLOUD_MOSTLY_CLOUDY] =
 143         SGCloudMakeState(cloud_path.str());
 144
 145       cloud_path.set(texture_path.str());
 146       cloud_path.append("mostlysunny.rgba");
 147       layer_states[SG_CLOUD_MOSTLY_SUNNY] = SGCloudMakeState(cloud_path.str());
 148
 149       cloud_path.set(texture_path.str());
 150       cloud_path.append("cirrus.rgba");
 151       layer_states[SG_CLOUD_CIRRUS] = SGCloudMakeState(cloud_path.str());
 152
 153       layer_states[SG_CLOUD_CLEAR] = 0;
 154     }
 155
 156     scale = 4000.0;
 157
 158     last_lon = last_lat = -999.0f;
 159
 160     cl = new ssgColourArray( 4 );
 161     vl = new ssgVertexArray( 4 );
 162     tl = new ssgTexCoordArray( 4 );
 163
 164     // build the cloud layer
 165     sgVec4 color;
 166     sgVec3 vertex;
 167     sgVec2 tc;
 168     sgSetVec4( color, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );
 169
 170     sgSetVec3( vertex, -layer_span, -layer_span, 0.0f );
 171     sgVec2 base;
 172     sgSetVec2( base, sg_random(), sg_random() );
 173     sgSetVec2( tc, base[0], base[1] );
 174     cl->add( color );
 175     vl->add( vertex );
 176     tl->add( tc );
 177
 178     sgSetVec3( vertex, layer_span, -layer_span, 0.0f );
 179     sgSetVec2( tc, base[0] + layer_span / scale, base[1] );
 180     cl->add( color );
 181     vl->add( vertex );
 182     tl->add( tc );
 183
 184     sgSetVec3( vertex, -layer_span, layer_span, 0.0f );
 185     sgSetVec2( tc, base[0], base[1] + layer_span / scale );
 186     cl->add( color );
 187     vl->add( vertex );
 188     tl->add( tc );
 189
 190     sgSetVec3( vertex, layer_span, layer_span, 0.0f );
 191     sgSetVec2( tc, base[0] + layer_span / scale, base[1] + layer_span / scale );
 192     cl->add( color );
 193     vl->add( vertex );
 194     tl->add( tc );
 195
 196     if (layer != 0)
 197       layer_transform->removeKid(layer); // automatic delete
 198     layer = new ssgVtxTable ( GL_TRIANGLE_STRIP, vl, NULL, tl, cl );
 199     if (layer_states[layer_type] != 0)
 200       layer->setState( layer_states[layer_type] );
 201
 202     // force a repaint of the moon colors with arbitrary defaults
 203     repaint( color );
 204
 205     // moon_transform->addKid( halo );
 206     layer_transform->addKid( layer );
 207 }
 208
 209
 210 // repaint the cloud layer colors
 211 bool SGCloudLayer::repaint( sgVec3 fog_color ) {
 212     float *color;
 213
 214     for ( int i = 0; i < 4; ++i ) {
 215         color = cl->get( i );
 216         sgCopyVec4( color, fog_color );
 217     }
 218
 219     return true;
 220 }
 221
 222
 223 // reposition the cloud layer at the specified origin and orientation
 224 // lon specifies a rotation about the Z axis
 225 // lat specifies a rotation about the new Y axis
 226 // spin specifies a rotation about the new Z axis (and orients the
 227 // sunrise/set effects
 228 bool SGCloudLayer::reposition( sgVec3 p, sgVec3 up, double lon, double lat,
 229                                double alt )
 230 {
 231     sgMat4 T1, LON, LAT;
 232     sgVec3 axis;
 233
 234     // combine p and asl (meters) to get translation offset
 235     sgVec3 asl_offset;
 236     sgCopyVec3( asl_offset, up );
 237     sgNormalizeVec3( asl_offset );
 238     if ( alt <= layer_asl ) {
 239         sgScaleVec3( asl_offset, layer_asl );
 240     } else {
 241         sgScaleVec3( asl_offset, layer_asl + layer_thickness );
 242     }
 243     // cout << "asl_offset = " << asl_offset[0] << "," << asl_offset[1]
 244     //      << "," << asl_offset[2] << endl;
 245     sgAddVec3( asl_offset, p );
 246     // cout << "  asl_offset = " << asl_offset[0] << "," << asl_offset[1]
 247     //      << "," << asl_offset[2] << endl;
 248
 249     // Translate to zero elevation
 250     // Point3D zero_elev = current_view.get_cur_zero_elev();
 251     // xglTranslatef( zero_elev.x(), zero_elev.y(), zero_elev.z() );
 252     sgMakeTransMat4( T1, asl_offset );
 253
 254     // printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 255     //        zero_elev.x, zero_elev.y, zero_elev.z );
 256
 257     // Rotate to proper orientation
 258     // printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n",
 259     //        lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 260     //        lat * SGD_RADIANS_TO_DEGREES);
 261     // xglRotatef( lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, 0.0, 0.0, 1.0 );
 262     sgSetVec3( axis, 0.0, 0.0, 1.0 );
 263     sgMakeRotMat4( LON, lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
 264
 265     // xglRotatef( 90.0 - f->get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 266     //             0.0, 1.0, 0.0 );
 267     sgSetVec3( axis, 0.0, 1.0, 0.0 );
 268     sgMakeRotMat4( LAT, 90.0 - lat * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
 269
 270     sgMat4 TRANSFORM;
 271
 272     sgCopyMat4( TRANSFORM, T1 );
 273     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LON );
 274     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LAT );
 275
 276     sgCoord layerpos;
 277     sgSetCoord( &layerpos, TRANSFORM );
 278
 279     layer_transform->setTransform( &layerpos );
 280
 281     // now calculate update texture coordinates
 282     if ( last_lon < -900 ) {
 283         last_lon = lon;
 284         last_lat = lat;
 285     }
 286
 287     if ( lon != last_lon || lat != last_lat ) {
 288         Point3D start( last_lon, last_lat, 0.0 );
 289         Point3D dest( lon, lat, 0.0 );
 290         double course, dist;
 291         calc_gc_course_dist( dest, start, &course, &dist );
 292         // cout << "course = " << course << ", dist = " << dist << endl;
 293
 294         double xoff = cos( course ) * dist / (2 * scale);
 295         double yoff = sin( course ) * dist / (2 * scale);
 296
 297         // cout << "xoff = " << xoff << ", yoff = " << yoff << endl;
 298
 299         float *base, *tc;
 300         base = tl->get( 0 );
 301
 302         base[0] += xoff;
 303
 304         // the while loops can lead to *long* pauses if base[0] comes
 305         // with a bogus value.
 306         // while ( base[0] > 1.0 ) { base[0] -= 1.0; }
 307         // while ( base[0] < 0.0 ) { base[0] += 1.0; }
 308         if ( base[0] > -10.0 && base[0] < 10.0 ) {
 309             base[0] -= (int)base[0];
 310         } else {
 311             base[0] = 0.0;
 312             SG_LOG(SG_ASTRO, SG_DEBUG,
 313                    "Error: base = " << base[0] << "," << base[1]);
 314         }
 315
 316         base[1] += yoff;
 317         // the while loops can lead to *long* pauses if base[0] comes
 318         // with a bogus value.
 319         // while ( base[1] > 1.0 ) { base[1] -= 1.0; }
 320         // while ( base[1] < 0.0 ) { base[1] += 1.0; }
 321         if ( base[1] > -10.0 && base[1] < 10.0 ) {
 322             base[1] -= (int)base[1];
 323         } else {
 324             base[1] = 0.0;
 325             SG_LOG(SG_ASTRO, SG_ALERT,
 326                    "Error: base = " << base[0] << "," << base[1]);
 327         }
 328
 329         // cout << "base = " << base[0] << "," << base[1] << endl;
 330
 331         tc = tl->get( 1 );
 332         sgSetVec2( tc, base[0] + layer_span / scale, base[1] );
 333
 334         tc = tl->get( 2 );
 335         sgSetVec2( tc, base[0], base[1] + layer_span / scale );
 336
 337         tc = tl->get( 3 );
 338         sgSetVec2( tc, base[0] + layer_span / scale, base[1] + layer_span / scale );
 339
 340         last_lon = lon;
 341         last_lat = lat;
 342     }
 343
 344     return true;
 345 }
 346
 347
 348 void SGCloudLayer::draw() {
 349     if (layer_type != SG_CLOUD_CLEAR)
 350       ssgCullAndDraw( layer_root );
 351 }
 352
 353
 354 // make an ssgSimpleState for a cloud layer given the named texture
 355 ssgSimpleState *SGCloudMakeState( const string &path ) {
 356     ssgSimpleState *state = new ssgSimpleState();
 357
 358     state->setTexture( (char *)path.c_str() );
 359     state->setShadeModel( GL_SMOOTH );
 360     state->disable( GL_LIGHTING );
 361     state->disable( GL_CULL_FACE );
 362     state->enable( GL_TEXTURE_2D );
 363     state->enable( GL_COLOR_MATERIAL );
 364     state->setColourMaterial( GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE );
 365     state->setMaterial( GL_EMISSION, 0, 0, 0, 1 );
 366     state->setMaterial( GL_SPECULAR, 0, 0, 0, 1 );
 367     state->enable( GL_BLEND );
 368     state->enable( GL_ALPHA_TEST );
 369     state->setAlphaClamp( 0.01 );
 370
 371     // ref() the state so it doesn't get deleted if the last layer of
 372     // it's type is deleted.
 373     state->ref();
 374
 375     return state;
 376 }