simgear/scene/sky/cloudfield.cxx

   1 // a layer of 3d clouds
   2 //
   3 // Written by Harald JOHNSEN, started April 2005.
   4 //
   5 // Copyright (C) 2005  Harald JOHNSEN - hjohnsen@evc.net
   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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  20 //
  21 //
  22
  23 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  24 #  include <simgear_config.h>
  25 #endif
  26
  27 #include <osg/Texture2D>
  28 #include <osg/PositionAttitudeTransform>
  29
  30 #include <simgear/compiler.h>
  31
  32 #include <plib/sg.h>
  33 #include <simgear/math/sg_random.h>
  34 #include <simgear/math/sg_geodesy.hxx>
  35 #include <simgear/math/polar3d.hxx>
  36
  37 #include <algorithm>
  38 #include <vector>
  39
  40 using std::vector;
  41
  42 #include <simgear/environment/visual_enviro.hxx>
  43 #include <simgear/scene/util/RenderConstants.hxx>
  44 #include "sky.hxx"
  45 #include "newcloud.hxx"
  46 #include "cloudfield.hxx"
  47
  48 #if defined(__MINGW32__)
  49 #define isnan(x) _isnan(x)
  50 #endif
  51
  52 #if defined (__FreeBSD__)
  53 #  if __FreeBSD_version < 500000
  54      extern "C" {
  55        inline int isnan(double r) { return !(r <= 0 || r >= 0); }
  56      }
  57 #  endif
  58 #endif
  59
  60 using namespace simgear;
  61
  62
  63 #if defined (__CYGWIN__)
  64 #include <ieeefp.h>
  65 #endif
  66
  67 float SGCloudField::fieldSize = 50000.0f;
  68 float SGCloudField::coverage = 1.0f;
  69 double SGCloudField::timer_dt = 0.0;
  70 float SGCloudField::view_distance = 20000.0f;
  71 sgVec3 SGCloudField::view_vec, SGCloudField::view_X, SGCloudField::view_Y;
  72
  73
  74 // reposition the cloud layer at the specified origin and orientation
  75 bool SGCloudField::reposition( const SGVec3f& p, const SGVec3f& up, double lon, double lat,
  76                                double dt, int asl )
  77 {
  78     osg::Matrix T, LON, LAT;
  79
  80     // Calculating the reposition information is expensive.
  81     // Only perform the reposition every 60 frames.
  82     reposition_count = (reposition_count + 1) % 60;
  83     if ((reposition_count != 0) || !defined3D) return false;
  84
  85     SGGeoc pos = SGGeoc::fromGeod(SGGeod::fromRad(lon, lat));
  86
  87     double dist = SGGeodesy::distanceM(cld_pos, pos);
  88
  89     if (dist > (fieldSize * 2)) {
  90         // First time or very large distance
  91         SGVec3<double> cart;
  92         SGGeodesy::SGGeodToCart(SGGeod::fromRad(lon, lat), cart);
  93         T.makeTranslate(cart.osg());
  94
  95         LON.makeRotate(lon, osg::Vec3(0, 0, 1));
  96         LAT.makeRotate(90.0 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS - lat, osg::Vec3(0, 1, 0));
  97
  98         field_transform->setMatrix( LAT*LON*T );
  99         cld_pos = SGGeoc::fromGeod(SGGeod::fromRad(lon, lat));
 100     } else if (dist > fieldSize) {
 101         // Distance requires repositioning of cloud field.
 102         // We can easily work out the direction to reposition
 103         // from the course between the cloud position and the
 104         // camera position.
 105         SGGeoc pos = SGGeoc::fromGeod(SGGeod::fromRad(lon, lat));
 106
 107         float crs = SGGeoc::courseDeg(cld_pos, pos);
 108         if ((crs < 45.0) || (crs > 315.0)) {
 109             SGGeodesy::advanceRadM(cld_pos, 0.0, fieldSize, cld_pos);
 110         }
 111
 112         if ((crs > 45.0) && (crs < 135.0)) {
 113             SGGeodesy::advanceRadM(cld_pos, SGD_PI_2, fieldSize, cld_pos);
 114         }
 115
 116         if ((crs > 135.0) && (crs < 225.0)) {
 117             SGGeodesy::advanceRadM(cld_pos, SGD_PI, fieldSize, cld_pos);
 118         }
 119
 120         if ((crs > 225.0) && (crs < 315.0)) {
 121             SGGeodesy::advanceRadM(cld_pos, SGD_PI + SGD_PI_2, fieldSize, cld_pos);
 122         }
 123
 124         SGVec3<double> cart;
 125         SGGeodesy::SGGeodToCart(SGGeod::fromRad(cld_pos.getLongitudeRad(), cld_pos.getLatitudeRad()), cart);
 126         T.makeTranslate(cart.osg());
 127
 128         LON.makeRotate(cld_pos.getLongitudeRad(), osg::Vec3(0, 0, 1));
 129         LAT.makeRotate(90.0 * SGD_DEGREES_TO_RADIANS - cld_pos.getLatitudeRad(), osg::Vec3(0, 1, 0));
 130
 131         field_transform->setMatrix( LAT*LON*T );
 132     }
 133
 134     field_root->getStateSet()->setRenderBinDetails(asl, "RenderBin");
 135
 136     return true;
 137 }
 138
 139 SGCloudField::SGCloudField() :
 140         field_root(new osg::Group),
 141         field_transform(new osg::MatrixTransform),
 142         deltax(0.0),
 143         deltay(0.0),
 144         last_course(0.0),
 145         last_coverage(0.0),
 146         defined3D(false),
 147         reposition_count(0)
 148 {
 149     cld_pos = SGGeoc();
 150     field_root->addChild(field_transform.get());
 151     field_root->setName("3D Cloud field root");
 152     osg::StateSet *rootSet = field_root->getOrCreateStateSet();
 153     rootSet->setRenderBinDetails(CLOUDS_BIN, "DepthSortedBin");
 154
 155     osg::ref_ptr<osg::Group> quad_root = new osg::Group();
 156
 157     for (int i = 0; i < BRANCH_SIZE; i++) {
 158         for (int j = 0; j < BRANCH_SIZE; j++) {
 159             quad[i][j] = new osg::LOD();
 160             quad[i][j]->setName("Quad");
 161             quad_root->addChild(quad[i][j].get());
 162         }
 163     }
 164
 165     int leafs = QUADTREE_SIZE / BRANCH_SIZE;
 166
 167     for (int x = 0; x < QUADTREE_SIZE; x++) {
 168         for (int y = 0; y < QUADTREE_SIZE; y++) {
 169             field_group[x][y]= new osg::Switch;
 170             field_group[x][y]->setName("3D cloud group");
 171
 172             // Work out where to put this node in the quad tree
 173             int i = x / leafs;
 174             int j = y / leafs;
 175             quad[i][j]->addChild(field_group[x][y].get(), 0.0f, view_distance);
 176         }
 177     }
 178
 179     // We duplicate the defined field group in a 3x3 array. This way,
 180     // we can simply shift entire groups around.
 181     // TODO: "Bend" the edge groups so when shifted they line up.
 182     // Currently the clouds "jump down" when we reposition them.
 183     for(int x = -1 ; x <= 1 ; x++) {
 184         for(int y = -1 ; y <= 1 ; y++ ) {
 185             osg::ref_ptr<osg::PositionAttitudeTransform> transform =
 186                     new osg::PositionAttitudeTransform;
 187             transform->addChild(quad_root.get());
 188             transform->setPosition(osg::Vec3(x*fieldSize, y * fieldSize, 0.0));
 189
 190             field_transform->addChild(transform.get());
 191         }
 192     }
 193 }
 194
 195 SGCloudField::~SGCloudField() {
 196 }
 197
 198
 199 void SGCloudField::clear(void) {
 200     for (int x = 0; x < QUADTREE_SIZE; x++) {
 201         for (int y = 0; y < QUADTREE_SIZE; y++) {
 202             int num_children = field_group[x][y]->getNumChildren();
 203
 204             for (int i = 0; i < num_children; i++) {
 205                 field_group[x][y]->removeChild(i);
 206             }
 207         }
 208     }
 209
 210     SGCloudField::defined3D = false;
 211 }
 212
 213 // use a table or else we see poping when moving the slider...
 214 static int densTable[][10] = {
 215         {0,0,0,0,0,0,0,0,0,0},
 216         {1,0,0,0,0,0,0,0,0,0},
 217         {1,0,0,0,1,0,0,0,0,0},
 218         {1,0,0,0,1,0,0,1,0,0}, // 30%
 219         {1,0,1,0,1,0,0,1,0,0},
 220         {1,0,1,0,1,0,1,1,0,0}, // 50%
 221         {1,0,1,0,1,0,1,1,0,1},
 222         {1,0,1,1,1,0,1,1,0,1}, // 70%
 223         {1,1,1,1,1,0,1,1,0,1},
 224         {1,1,1,1,1,0,1,1,1,1}, // 90%
 225         {1,1,1,1,1,1,1,1,1,1}
 226 };
 227
 228 void SGCloudField::applyCoverage(void) {
 229
 230         int row = (int) (coverage * 10.0);
 231         if (row > 10) row = 9;
 232         int col = 0;
 233
 234         if (coverage != last_coverage) {
 235             for (int x = 0; x < QUADTREE_SIZE; x++) {
 236                 for (int y = 0; y < QUADTREE_SIZE; y++) {
 237                 // Switch on/off the children depending on the required coverage.
 238                     int num_children = field_group[x][y]->getNumChildren();
 239                     for (int i = 0; i < num_children; i++) {
 240                         if (++col > 9) col = 0;
 241                         if ( densTable[row][col] ) {
 242                             field_group[x][y]->setValue(i, true);
 243                         } else {
 244                             field_group[x][y]->setValue(i, false);
 245                         }
 246                     }
 247                 }
 248             }
 249         }
 250
 251         last_coverage = coverage;
 252 }
 253
 254 void SGCloudField::addCloud( SGVec3f& pos, SGNewCloud *cloud) {
 255         defined3D = true;
 256         osg::ref_ptr<osg::Geode> geode = cloud->genCloud();
 257
 258         // Determine which quadtree to put it in.
 259         int x = (int) floor((pos.x() + fieldSize/2.0) * QUADTREE_SIZE / fieldSize);
 260         if (x >= QUADTREE_SIZE) x = (QUADTREE_SIZE - 1);
 261         if (x < 0) x = 0;
 262
 263         int y = (int) floor((pos.y() + fieldSize/2.0) * QUADTREE_SIZE / fieldSize);
 264         if (y >= QUADTREE_SIZE) y = (QUADTREE_SIZE - 1);
 265         if (y < 0) y = 0;
 266
 267         osg::ref_ptr<osg::PositionAttitudeTransform> transform = new osg::PositionAttitudeTransform;
 268
 269         transform->setPosition(pos.osg());
 270         transform->addChild(geode.get());
 271
 272         field_group[x][y]->addChild(transform.get(), true);
 273 }
 274
 275 void SGCloudField::applyVisRange(void) {
 276
 277     for (int x = 0; x < BRANCH_SIZE; x++) {
 278         for (int y = 0; y < BRANCH_SIZE; y++) {
 279             int num_children = quad[x][y]->getNumChildren();
 280             for (int i = 0; i < num_children; i++) {
 281                 quad[x][y]->setRange(i, 0.0f, view_distance);
 282             }
 283         }
 284     }
 285 }
 286