]> git.mxchange.org Git - simgear.git/blob - simgear/scene/sky/dome.cxx
Add missing include files needed by the new math code under windows
[simgear.git] / simgear / scene / sky / dome.cxx
1 // dome.cxx -- model sky with an upside down "bowl"
2 //
3 // Written by Curtis Olson, started December 1997.
4 // SSG-ified by Curtis Olson, February 2000.
5 //
6 // Copyright (C) 1997-2000  Curtis L. Olson  - http://www.flightgear.org/~curt
7 //
8 // This library is free software; you can redistribute it and/or
9 // modify it under the terms of the GNU Library General Public
10 // License as published by the Free Software Foundation; either
11 // version 2 of the License, or (at your option) any later version.
12 //
13 // This library is distributed in the hope that it will be useful,
14 // but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
16 // Library General Public License for more details.
17 //
18 // You should have received a copy of the GNU Library General Public
19 // License along with this library; if not, write to the
20 // Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
21 // Boston, MA  02111-1307, USA.
22 //
23 // $Id$
24
25
26 #ifdef HAVE_CONFIG_H
27 #  include <simgear_config.h>
28 #endif
29
30 #ifdef HAVE_WINDOWS_H
31 #  include <windows.h>
32 #endif
33
34 #include <math.h>
35
36 #include <simgear/compiler.h>
37
38 #include SG_GL_H
39
40 #include <plib/sg.h>
41
42 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
43
44 #include "dome.hxx"
45
46
47 #ifdef __MWERKS__
48 #  pragma global_optimizer off
49 #endif
50
51
52 // proportions of max dimensions fed to the build() routine
53 static const float center_elev = 1.0;
54
55 static const float upper_radius = 0.6;
56 static const float upper_elev = 0.15;
57
58 static const float middle_radius = 0.9;
59 static const float middle_elev = 0.08;
60
61 static const float lower_radius = 1.0;
62 static const float lower_elev = 0.0;
63
64 static const float bottom_radius = 0.8;
65 static const float bottom_elev = -0.1;
66
67
68 // Set up dome rendering callbacks
69 static int sgSkyDomePreDraw( ssgEntity *e ) {
70     /* cout << endl << "Dome Pre Draw" << endl << "----------------" 
71          << endl << endl; */
72
73     ssgLeaf *f = (ssgLeaf *)e;
74     if ( f -> hasState () ) f->getState()->apply() ;
75
76     glPushAttrib( GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_FOG_BIT );
77     // cout << "push error = " << glGetError() << endl;
78
79     glDisable( GL_DEPTH_TEST );
80     glDisable( GL_FOG );
81
82     return true;
83 }
84
85 static int sgSkyDomePostDraw( ssgEntity *e ) {
86     /* cout << endl << "Dome Post Draw" << endl << "----------------" 
87          << endl << endl; */
88
89     glPopAttrib();
90     // cout << "pop error = " << glGetError() << endl;
91     
92     return true;
93 }
94
95
96 // Constructor
97 SGSkyDome::SGSkyDome( void ) {
98     asl = 0.0f;
99 }
100
101
102 // Destructor
103 SGSkyDome::~SGSkyDome( void ) {
104 }
105
106
107 // initialize the sky object and connect it into our scene graph
108 ssgBranch * SGSkyDome::build( double hscale, double vscale ) {
109     sgVec4 color;
110
111     double theta;
112     int i;
113
114     // set up the state
115     dome_state = new ssgSimpleState();
116     dome_state->setShadeModel( GL_SMOOTH );
117     dome_state->disable( GL_LIGHTING );
118     dome_state->disable( GL_CULL_FACE );
119     dome_state->disable( GL_TEXTURE_2D );
120     dome_state->enable( GL_COLOR_MATERIAL );
121     dome_state->setColourMaterial( GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE );
122     dome_state->setMaterial( GL_EMISSION, 0, 0, 0, 1 );
123     dome_state->setMaterial( GL_SPECULAR, 0, 0, 0, 1 );
124     dome_state->disable( GL_BLEND );
125     dome_state->disable( GL_ALPHA_TEST );
126
127     // initialize arrays
128     center_disk_vl = new ssgVertexArray( 14 );
129     center_disk_cl = new ssgColourArray( 14 );
130                                        
131     upper_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
132     upper_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
133
134     middle_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
135     middle_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
136
137     lower_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
138     lower_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
139
140     // initially seed to all blue
141     sgSetVec4( color, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0 );
142
143     // generate the raw vertex data
144     sgVec3 center_vertex;
145     sgVec3 upper_vertex[12];
146     sgVec3 middle_vertex[12];
147     sgVec3 lower_vertex[12];
148     sgVec3 bottom_vertex[12];
149
150     sgSetVec3( center_vertex, 0.0, 0.0, center_elev * vscale );
151
152     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
153         theta = (i * 30.0) * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
154
155         sgSetVec3( upper_vertex[i],
156                    cos(theta) * upper_radius * hscale,
157                    sin(theta) * upper_radius * hscale,
158                    upper_elev * vscale );
159
160         sgSetVec3( middle_vertex[i],
161                    cos(theta) * middle_radius * hscale,
162                    sin(theta) * middle_radius * hscale,
163                    middle_elev * vscale );
164
165         sgSetVec3( lower_vertex[i],
166                    cos(theta) * lower_radius * hscale,
167                    sin(theta) * lower_radius * hscale,
168                    lower_elev * vscale );
169
170         sgSetVec3( bottom_vertex[i],
171                    cos(theta) * bottom_radius * hscale,
172                    sin(theta) * bottom_radius * hscale,
173                    bottom_elev * vscale );
174     }
175
176     // generate the center disk vertex/color arrays
177     center_disk_vl->add( center_vertex );
178     center_disk_cl->add( color );
179     for ( i = 11; i >= 0; i-- ) {
180         center_disk_vl->add( upper_vertex[i] );
181         center_disk_cl->add( color );
182     }
183     center_disk_vl->add( upper_vertex[11] );
184     center_disk_cl->add( color );
185
186     // generate the upper ring
187     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
188         upper_ring_vl->add( middle_vertex[i] );
189         upper_ring_cl->add( color );
190
191         upper_ring_vl->add( upper_vertex[i] );
192         upper_ring_cl->add( color );
193     }
194     upper_ring_vl->add( middle_vertex[0] );
195     upper_ring_cl->add( color );
196
197     upper_ring_vl->add( upper_vertex[0] );
198     upper_ring_cl->add( color );
199
200     // generate middle ring
201     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
202         middle_ring_vl->add( lower_vertex[i] );
203         middle_ring_cl->add( color );
204
205         middle_ring_vl->add( middle_vertex[i] );
206         middle_ring_cl->add( color );
207     }
208     middle_ring_vl->add( lower_vertex[0] );
209     middle_ring_cl->add( color );
210
211     middle_ring_vl->add( middle_vertex[0] );
212     middle_ring_cl->add( color );
213
214     // generate lower ring
215     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
216         lower_ring_vl->add( bottom_vertex[i] );
217         lower_ring_cl->add( color );
218
219         lower_ring_vl->add( lower_vertex[i] );
220         lower_ring_cl->add( color );
221     }
222     lower_ring_vl->add( bottom_vertex[0] );
223     lower_ring_cl->add( color );
224
225     lower_ring_vl->add( lower_vertex[0] );
226     lower_ring_cl->add( color );
227
228     // force a repaint of the sky colors with ugly defaults
229     sgVec4 fog_color;
230     sgSetVec4( fog_color, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 );
231     repaint( color, fog_color, 0.0, 5000.0 );
232
233     // build the ssg scene graph sub tree for the sky and connected
234     // into the provide scene graph branch
235     ssgVtxTable *center_disk, *upper_ring, *middle_ring, *lower_ring;
236
237     center_disk = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_FAN, 
238                                    center_disk_vl, NULL, NULL, center_disk_cl );
239
240     upper_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP, 
241                                   upper_ring_vl, NULL, NULL, upper_ring_cl );
242
243     middle_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP, 
244                                    middle_ring_vl, NULL, NULL, middle_ring_cl );
245
246     lower_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP, 
247                                   lower_ring_vl, NULL, NULL, lower_ring_cl );
248
249     center_disk->setState( dome_state );
250     upper_ring->setState( dome_state );
251     middle_ring->setState( dome_state );
252     lower_ring->setState( dome_state );
253
254     dome_transform = new ssgTransform;
255     dome_transform->addKid( center_disk );
256     dome_transform->addKid( upper_ring );
257     dome_transform->addKid( middle_ring );
258     dome_transform->addKid( lower_ring );
259
260     // not entirely satisfying.  We are depending here that the first
261     // thing we add to a parent is the first drawn
262     center_disk->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
263     center_disk->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
264
265     upper_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
266     upper_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
267
268     middle_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
269     middle_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
270
271     lower_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
272     lower_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
273
274     return dome_transform;
275 }
276
277 static void fade_to_black( sgVec4 sky_color[], float asl, int count) {
278     const float ref_asl = 10000.0f;
279     const sgVec3 space_color = {0.0f, 0.0f, 0.0f};
280     float d = exp( - asl / ref_asl );
281     for(int i = 0; i < count ; i++)
282         sgLerpVec3( sky_color[i], sky_color[i], space_color, 1.0 - d);
283 }
284
285 // repaint the sky colors based on current value of sun_angle, sky,
286 // and fog colors.  This updates the color arrays for ssgVtxTable.
287 // sun angle in degrees relative to verticle
288 // 0 degrees = high noon
289 // 90 degrees = sun rise/set
290 // 180 degrees = darkest midnight
291 bool SGSkyDome::repaint( sgVec4 sky_color, sgVec4 fog_color, double sun_angle,
292                          double vis )
293 {
294     double diff, prev_sun_angle = 999.0;
295     sgVec3 outer_param, outer_amt, outer_diff;
296     sgVec3 middle_param, middle_amt, middle_diff;
297     int i, j;
298
299     if (prev_sun_angle == sun_angle)
300         return true;
301
302     prev_sun_angle = sun_angle;
303
304     // Check for sunrise/sunset condition
305     if (sun_angle > 80.0) // && (sun_angle < 100.0) )
306     {
307         // 0.0 - 0.4
308         sgSetVec3( outer_param,
309                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 20.0,
310                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0,
311                    -(10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 30.0 );
312
313         sgSetVec3( middle_param,
314                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0,
315                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 80.0,
316                    0.0 );
317
318         sgScaleVec3( outer_diff, outer_param, 1.0 / 6.0 );
319
320         sgScaleVec3( middle_diff, middle_param, 1.0 / 6.0 );
321     } else {
322         sgSetVec3( outer_param, 0.0, 0.0, 0.0 );
323         sgSetVec3( middle_param, 0.0, 0.0, 0.0 );
324
325         sgSetVec3( outer_diff, 0.0, 0.0, 0.0 );
326         sgSetVec3( middle_diff, 0.0, 0.0, 0.0 );
327     }
328     // printf("  outer_red_param = %.2f  outer_red_diff = %.2f\n", 
329     //        outer_red_param, outer_red_diff);
330
331     // calculate transition colors between sky and fog
332     sgCopyVec3( outer_amt, outer_param );
333     sgCopyVec3( middle_amt, middle_param );
334
335     //
336     // First, recalulate the basic colors
337     //
338
339     sgVec4 center_color;
340     sgVec4 upper_color[12];
341     sgVec4 middle_color[12];
342     sgVec4 lower_color[12];
343     sgVec4 bottom_color[12];
344
345     double vis_factor, cvf = vis;
346
347     if (cvf > 45000)
348         cvf = 45000;
349
350     vis_factor = (vis - 1000.0) / 2000.0;
351     if ( vis_factor < 0.0 ) {
352         vis_factor = 0.0;
353     } else if ( vis_factor > 1.0) {
354         vis_factor = 1.0;
355     }
356
357     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
358         diff = sky_color[j] - fog_color[j];
359         center_color[j] = sky_color[j]; // - diff * ( 1.0 - vis_factor );
360     }
361     center_color[3] = 1.0;
362
363     for ( i = 0; i < 6; i++ ) {
364         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
365             double saif = sun_angle/SG_PI;
366             diff = (sky_color[j] - fog_color[j]) * (0.8 + j * 0.2) * (0.8 + saif - ((6-i)/10));
367
368             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n", 
369             //        l->sky_color[j], l->fog_color[j], diff);
370
371             upper_color[i][j] = sky_color[j] - diff *
372                                  ( 1.0 - vis_factor * (0.7 + 0.3 * cvf/45000) );
373             middle_color[i][j] = sky_color[j] - diff *
374                                  ( 1.0 - vis_factor * (0.1 + 0.85 * cvf/45000) )
375                                  + middle_amt[j];
376             lower_color[i][j] = fog_color[j] + outer_amt[j];
377
378             if ( upper_color[i][j] > 1.0 ) { upper_color[i][j] = 1.0; }
379             if ( upper_color[i][j] < 0.0 ) { upper_color[i][j] = 0.0; }
380             if ( middle_color[i][j] > 1.0 ) { middle_color[i][j] = 1.0; }
381             if ( middle_color[i][j] < 0.0 ) { middle_color[i][j] = 0.0; }
382             if ( lower_color[i][j] > 1.0 ) { lower_color[i][j] = 1.0; }
383             if ( lower_color[i][j] < 0.0 ) { lower_color[i][j] = 0.0; }
384         }
385         upper_color[i][3] = middle_color[i][3] = lower_color[i][3] = 1.0;
386
387         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
388             outer_amt[j] -= outer_diff[j];
389             middle_amt[j] -= middle_diff[j];
390         }
391
392         /*
393         printf("upper_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, upper_color[i][0],
394                upper_color[i][1], upper_color[i][2], upper_color[i][3]);
395         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, 
396                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2], 
397                middle_color[i][3]);
398         printf("lower_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, 
399                lower_color[i][0], lower_color[i][1], lower_color[i][2], 
400                lower_color[i][3]);
401         */
402     }
403
404     sgSetVec3( outer_amt, 0.0, 0.0, 0.0 );
405     sgSetVec3( middle_amt, 0.0, 0.0, 0.0 );
406
407     for ( i = 6; i < 12; i++ ) {
408         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
409             double saif = sun_angle/SG_PI;
410             diff = (sky_color[j] - fog_color[j]) * (0.8 + j * 0.2) * (0.8 + saif - ((-i+12)/10));
411
412             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n", 
413             //        sky_color[j], fog_color[j], diff);
414
415             upper_color[i][j] = sky_color[j] - diff *
416                                  ( 1.0 - vis_factor * (0.7 + 0.3 * cvf/45000) );
417             middle_color[i][j] = sky_color[j] - diff *
418                                  ( 1.0 - vis_factor * (0.1 + 0.85 * cvf/45000) )
419                                   + middle_amt[j];
420             lower_color[i][j] = fog_color[j] + outer_amt[j];
421
422             if ( upper_color[i][j] > 1.0 ) { upper_color[i][j] = 1.0; }
423             if ( upper_color[i][j] < 0.0 ) { upper_color[i][j] = 0.0; }
424             if ( middle_color[i][j] > 1.0 ) { middle_color[i][j] = 1.0; }
425             if ( middle_color[i][j] < 0.0 ) { middle_color[i][j] = 0.0; }
426             if ( lower_color[i][j] > 1.0 ) { lower_color[i][j] = 1.0; }
427             if ( lower_color[i][j] < 0.0 ) { lower_color[i][j] = 0.0; }
428         }
429         upper_color[i][3] = middle_color[i][3] = lower_color[i][3] = 1.0;
430
431         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
432             outer_amt[j] += outer_diff[j];
433             middle_amt[j] += middle_diff[j];
434         }
435
436         /*
437         printf("upper_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, upper_color[i][0],
438                upper_color[i][1], upper_color[i][2], upper_color[i][3]);
439         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, 
440                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2], 
441                middle_color[i][3]);
442         printf("lower_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, 
443                lower_color[i][0], lower_color[i][1], lower_color[i][2], 
444                lower_color[i][3]);
445         */
446    }
447
448     fade_to_black( (sgVec4 *) center_color, asl * center_elev, 1);
449     fade_to_black( upper_color, (asl+0.05f) * upper_elev, 12);
450     fade_to_black( middle_color, (asl+0.05f) * middle_elev, 12);
451     fade_to_black( lower_color, (asl+0.05f) * lower_elev, 12);
452
453     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
454         sgCopyVec4( bottom_color[i], fog_color );
455     }
456
457     //
458     // Second, assign the basic colors to the object color arrays
459     //
460
461     float *slot;
462     int counter;
463
464     // update the center disk color arrays
465     counter = 0;
466     slot = center_disk_cl->get( counter++ );
467     // sgVec4 red;
468     // sgSetVec4( red, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 );
469     sgCopyVec4( slot, center_color );
470     for ( i = 11; i >= 0; i-- ) {
471         slot = center_disk_cl->get( counter++ );
472         sgCopyVec4( slot, upper_color[i] );
473     }
474     slot = center_disk_cl->get( counter++ );
475     sgCopyVec4( slot, upper_color[11] );
476
477     // generate the upper ring
478     counter = 0;
479     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
480         slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
481         sgCopyVec4( slot, middle_color[i] );
482
483         slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
484         sgCopyVec4( slot, upper_color[i] );
485     }
486     slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
487     sgCopyVec4( slot, middle_color[0] );
488
489     slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
490     sgCopyVec4( slot, upper_color[0] );
491
492     // generate middle ring
493     counter = 0;
494     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
495         slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
496         sgCopyVec4( slot, lower_color[i] );
497
498         slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
499         sgCopyVec4( slot, middle_color[i] );
500     }
501     slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
502     sgCopyVec4( slot, lower_color[0] );
503
504     slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
505     sgCopyVec4( slot, middle_color[0] );
506
507     // generate lower ring
508     counter = 0;
509     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
510         slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
511         sgCopyVec4( slot, bottom_color[i] );
512
513         slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
514         sgCopyVec4( slot, lower_color[i] );
515     }
516     slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
517     sgCopyVec4( slot, bottom_color[0] );
518
519     slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
520     sgCopyVec4( slot, lower_color[0] );
521
522     return true;
523 }
524
525
526 // reposition the sky at the specified origin and orientation
527 // lon specifies a rotation about the Z axis
528 // lat specifies a rotation about the new Y axis
529 // spin specifies a rotation about the new Z axis (and orients the
530 // sunrise/set effects
531 bool SGSkyDome::reposition( sgVec3 p, double lon, double lat, double spin ) {
532     sgMat4 T, LON, LAT, SPIN;
533     sgVec3 axis;
534
535     // Translate to view position
536     // Point3D zero_elev = current_view.get_cur_zero_elev();
537     // xglTranslatef( zero_elev.x(), zero_elev.y(), zero_elev.z() );
538     sgMakeTransMat4( T, p );
539
540     // printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n", 
541     //        zero_elev.x, zero_elev.y, zero_elev.z );
542
543     // Rotate to proper orientation
544     // printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n",
545     //        lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
546     //        lat * SGD_RADIANS_TO_DEGREES);
547     // xglRotatef( lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, 0.0, 0.0, 1.0 );
548     sgSetVec3( axis, 0.0, 0.0, 1.0 );
549     sgMakeRotMat4( LON, lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
550
551     // xglRotatef( 90.0 - f->get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
552     //             0.0, 1.0, 0.0 );
553     sgSetVec3( axis, 0.0, 1.0, 0.0 );
554     sgMakeRotMat4( LAT, 90.0 - lat * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
555
556     // xglRotatef( l->sun_rotation * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, 0.0, 0.0, 1.0 );
557     sgSetVec3( axis, 0.0, 0.0, 1.0 );
558     sgMakeRotMat4( SPIN, spin * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
559
560     sgMat4 TRANSFORM;
561
562     sgCopyMat4( TRANSFORM, T );
563     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LON );
564     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LAT );
565     sgPreMultMat4( TRANSFORM, SPIN );
566
567     sgCoord skypos;
568     sgSetCoord( &skypos, TRANSFORM );
569
570     dome_transform->setTransform( &skypos );
571     asl = - skypos.xyz[2];
572     return true;
573 }