]> git.mxchange.org Git - simgear.git/blob - simgear/scene/sky/dome.cxx
Compile time fixes needed to build SimGear on recent cygwin versions.
[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 General Public License
19 // along with this program; if not, write to the Free Software
20 // Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
21 //
22 // $Id$
23
24
25 #ifdef HAVE_CONFIG_H
26 #  include <simgear_config.h>
27 #endif
28
29 #ifdef HAVE_WINDOWS_H
30 #  include <windows.h>
31 #endif
32
33 #include <math.h>
34
35 #include <simgear/compiler.h>
36
37 #include SG_GL_H
38
39 #include <plib/sg.h>
40
41 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
42
43 #include "dome.hxx"
44
45
46 #ifdef __MWERKS__
47 #  pragma global_optimizer off
48 #endif
49
50
51 // proportions of max dimensions fed to the build() routine
52 static const float center_elev = 1.0;
53
54 static const float upper_radius = 0.6;
55 static const float upper_elev = 0.15;
56
57 static const float middle_radius = 0.9;
58 static const float middle_elev = 0.08;
59
60 static const float lower_radius = 1.0;
61 static const float lower_elev = 0.0;
62
63 static const float bottom_radius = 0.8;
64 static const float bottom_elev = -0.1;
65
66
67 // Set up dome rendering callbacks
68 static int sgSkyDomePreDraw( ssgEntity *e ) {
69     /* cout << endl << "Dome Pre Draw" << endl << "----------------" 
70          << endl << endl; */
71
72     ssgLeaf *f = (ssgLeaf *)e;
73     if ( f -> hasState () ) f->getState()->apply() ;
74
75     glPushAttrib( GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_FOG_BIT );
76     // cout << "push error = " << glGetError() << endl;
77
78     glDisable( GL_DEPTH_TEST );
79     glDisable( GL_FOG );
80
81     return true;
82 }
83
84 static int sgSkyDomePostDraw( ssgEntity *e ) {
85     /* cout << endl << "Dome Post Draw" << endl << "----------------" 
86          << endl << endl; */
87
88     glPopAttrib();
89     // cout << "pop error = " << glGetError() << endl;
90     
91     return true;
92 }
93
94
95 // Constructor
96 SGSkyDome::SGSkyDome( void ) {
97     asl = 0.0f;
98 }
99
100
101 // Destructor
102 SGSkyDome::~SGSkyDome( void ) {
103 }
104
105
106 // initialize the sky object and connect it into our scene graph
107 ssgBranch * SGSkyDome::build( double hscale, double vscale ) {
108     sgVec4 color;
109
110     double theta;
111     int i;
112
113     // set up the state
114     dome_state = new ssgSimpleState();
115     dome_state->setShadeModel( GL_SMOOTH );
116     dome_state->disable( GL_LIGHTING );
117     dome_state->disable( GL_CULL_FACE );
118     dome_state->disable( GL_TEXTURE_2D );
119     dome_state->enable( GL_COLOR_MATERIAL );
120     dome_state->setColourMaterial( GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE );
121     dome_state->setMaterial( GL_EMISSION, 0, 0, 0, 1 );
122     dome_state->setMaterial( GL_SPECULAR, 0, 0, 0, 1 );
123     dome_state->disable( GL_BLEND );
124     dome_state->disable( GL_ALPHA_TEST );
125
126     // initialize arrays
127     center_disk_vl = new ssgVertexArray( 14 );
128     center_disk_cl = new ssgColourArray( 14 );
129                                        
130     upper_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
131     upper_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
132
133     middle_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
134     middle_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
135
136     lower_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
137     lower_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
138
139     // initially seed to all blue
140     sgSetVec4( color, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0 );
141
142     // generate the raw vertex data
143     sgVec3 center_vertex;
144     sgVec3 upper_vertex[12];
145     sgVec3 middle_vertex[12];
146     sgVec3 lower_vertex[12];
147     sgVec3 bottom_vertex[12];
148
149     sgSetVec3( center_vertex, 0.0, 0.0, center_elev * vscale );
150
151     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
152         theta = (i * 30.0) * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
153
154         sgSetVec3( upper_vertex[i],
155                    cos(theta) * upper_radius * hscale,
156                    sin(theta) * upper_radius * hscale,
157                    upper_elev * vscale );
158
159         sgSetVec3( middle_vertex[i],
160                    cos(theta) * middle_radius * hscale,
161                    sin(theta) * middle_radius * hscale,
162                    middle_elev * vscale );
163
164         sgSetVec3( lower_vertex[i],
165                    cos(theta) * lower_radius * hscale,
166                    sin(theta) * lower_radius * hscale,
167                    lower_elev * vscale );
168
169         sgSetVec3( bottom_vertex[i],
170                    cos(theta) * bottom_radius * hscale,
171                    sin(theta) * bottom_radius * hscale,
172                    bottom_elev * vscale );
173     }
174
175     // generate the center disk vertex/color arrays
176     center_disk_vl->add( center_vertex );
177     center_disk_cl->add( color );
178     for ( i = 11; i >= 0; i-- ) {
179         center_disk_vl->add( upper_vertex[i] );
180         center_disk_cl->add( color );
181     }
182     center_disk_vl->add( upper_vertex[11] );
183     center_disk_cl->add( color );
184
185     // generate the upper ring
186     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
187         upper_ring_vl->add( middle_vertex[i] );
188         upper_ring_cl->add( color );
189
190         upper_ring_vl->add( upper_vertex[i] );
191         upper_ring_cl->add( color );
192     }
193     upper_ring_vl->add( middle_vertex[0] );
194     upper_ring_cl->add( color );
195
196     upper_ring_vl->add( upper_vertex[0] );
197     upper_ring_cl->add( color );
198
199     // generate middle ring
200     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
201         middle_ring_vl->add( lower_vertex[i] );
202         middle_ring_cl->add( color );
203
204         middle_ring_vl->add( middle_vertex[i] );
205         middle_ring_cl->add( color );
206     }
207     middle_ring_vl->add( lower_vertex[0] );
208     middle_ring_cl->add( color );
209
210     middle_ring_vl->add( middle_vertex[0] );
211     middle_ring_cl->add( color );
212
213     // generate lower ring
214     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
215         lower_ring_vl->add( bottom_vertex[i] );
216         lower_ring_cl->add( color );
217
218         lower_ring_vl->add( lower_vertex[i] );
219         lower_ring_cl->add( color );
220     }
221     lower_ring_vl->add( bottom_vertex[0] );
222     lower_ring_cl->add( color );
223
224     lower_ring_vl->add( lower_vertex[0] );
225     lower_ring_cl->add( color );
226
227     // force a repaint of the sky colors with ugly defaults
228     sgVec4 fog_color;
229     sgSetVec4( fog_color, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 );
230     repaint( color, fog_color, 0.0, 5000.0 );
231
232     // build the ssg scene graph sub tree for the sky and connected
233     // into the provide scene graph branch
234     ssgVtxTable *center_disk, *upper_ring, *middle_ring, *lower_ring;
235
236     center_disk = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_FAN, 
237                                    center_disk_vl, NULL, NULL, center_disk_cl );
238
239     upper_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP, 
240                                   upper_ring_vl, NULL, NULL, upper_ring_cl );
241
242     middle_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP, 
243                                    middle_ring_vl, NULL, NULL, middle_ring_cl );
244
245     lower_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP, 
246                                   lower_ring_vl, NULL, NULL, lower_ring_cl );
247
248     center_disk->setState( dome_state );
249     upper_ring->setState( dome_state );
250     middle_ring->setState( dome_state );
251     lower_ring->setState( dome_state );
252
253     dome_transform = new ssgTransform;
254     dome_transform->addKid( center_disk );
255     dome_transform->addKid( upper_ring );
256     dome_transform->addKid( middle_ring );
257     dome_transform->addKid( lower_ring );
258
259     // not entirely satisfying.  We are depending here that the first
260     // thing we add to a parent is the first drawn
261     center_disk->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
262     center_disk->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
263
264     upper_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
265     upper_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
266
267     middle_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
268     middle_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
269
270     lower_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
271     lower_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
272
273     return dome_transform;
274 }
275
276 static void fade_to_black( sgVec4 sky_color[], float asl, int count) {
277     const float ref_asl = 10000.0f;
278     const sgVec3 space_color = {0.0f, 0.0f, 0.0f};
279     float d = exp( - asl / ref_asl );
280     for(int i = 0; i < count ; i++)
281         sgLerpVec3( sky_color[i], sky_color[i], space_color, 1.0 - d);
282 }
283
284 // repaint the sky colors based on current value of sun_angle, sky,
285 // and fog colors.  This updates the color arrays for ssgVtxTable.
286 // sun angle in degrees relative to verticle
287 // 0 degrees = high noon
288 // 90 degrees = sun rise/set
289 // 180 degrees = darkest midnight
290 bool SGSkyDome::repaint( sgVec4 sky_color, sgVec4 fog_color, double sun_angle,
291                          double vis )
292 {
293     double diff, prev_sun_angle = 999.0;
294     sgVec3 outer_param, outer_amt, outer_diff;
295     sgVec3 middle_param, middle_amt, middle_diff;
296     int i, j;
297
298     if (prev_sun_angle == sun_angle)
299         return true;
300
301     prev_sun_angle = sun_angle;
302
303     // Check for sunrise/sunset condition
304     if (sun_angle > 80.0) // && (sun_angle < 100.0) )
305     {
306         // 0.0 - 0.4
307         sgSetVec3( outer_param,
308                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 20.0,
309                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0,
310                    -(10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 30.0 );
311
312         sgSetVec3( middle_param,
313                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0,
314                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 80.0,
315                    0.0 );
316
317         sgScaleVec3( outer_diff, outer_param, 1.0 / 6.0 );
318
319         sgScaleVec3( middle_diff, middle_param, 1.0 / 6.0 );
320     } else {
321         sgSetVec3( outer_param, 0.0, 0.0, 0.0 );
322         sgSetVec3( middle_param, 0.0, 0.0, 0.0 );
323
324         sgSetVec3( outer_diff, 0.0, 0.0, 0.0 );
325         sgSetVec3( middle_diff, 0.0, 0.0, 0.0 );
326     }
327     // printf("  outer_red_param = %.2f  outer_red_diff = %.2f\n", 
328     //        outer_red_param, outer_red_diff);
329
330     // calculate transition colors between sky and fog
331     sgCopyVec3( outer_amt, outer_param );
332     sgCopyVec3( middle_amt, middle_param );
333
334     //
335     // First, recalulate the basic colors
336     //
337
338     sgVec4 center_color;
339     sgVec4 upper_color[12];
340     sgVec4 middle_color[12];
341     sgVec4 lower_color[12];
342     sgVec4 bottom_color[12];
343
344     double vis_factor, cvf = vis;
345
346     if (cvf > 45000)
347         cvf = 45000;
348
349     vis_factor = (vis - 1000.0) / 2000.0;
350     if ( vis_factor < 0.0 ) {
351         vis_factor = 0.0;
352     } else if ( vis_factor > 1.0) {
353         vis_factor = 1.0;
354     }
355
356     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
357         diff = sky_color[j] - fog_color[j];
358         center_color[j] = sky_color[j]; // - diff * ( 1.0 - vis_factor );
359     }
360     center_color[3] = 1.0;
361
362     for ( i = 0; i < 6; i++ ) {
363         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
364             double saif = sun_angle/SG_PI;
365             diff = (sky_color[j] - fog_color[j]) * (0.8 + j * 0.2) * (0.8 + saif - ((6-i)/10));
366
367             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n", 
368             //        l->sky_color[j], l->fog_color[j], diff);
369
370             upper_color[i][j] = sky_color[j] - diff *
371                                  ( 1.0 - vis_factor * (0.7 + 0.3 * cvf/45000) );
372             middle_color[i][j] = sky_color[j] - diff *
373                                  ( 1.0 - vis_factor * (0.1 + 0.85 * cvf/45000) )
374                                  + middle_amt[j];
375             lower_color[i][j] = fog_color[j] + outer_amt[j];
376
377             if ( upper_color[i][j] > 1.0 ) { upper_color[i][j] = 1.0; }
378             if ( upper_color[i][j] < 0.0 ) { upper_color[i][j] = 0.0; }
379             if ( middle_color[i][j] > 1.0 ) { middle_color[i][j] = 1.0; }
380             if ( middle_color[i][j] < 0.0 ) { middle_color[i][j] = 0.0; }
381             if ( lower_color[i][j] > 1.0 ) { lower_color[i][j] = 1.0; }
382             if ( lower_color[i][j] < 0.0 ) { lower_color[i][j] = 0.0; }
383         }
384         upper_color[i][3] = middle_color[i][3] = lower_color[i][3] = 1.0;
385
386         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
387             outer_amt[j] -= outer_diff[j];
388             middle_amt[j] -= middle_diff[j];
389         }
390
391         /*
392         printf("upper_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, upper_color[i][0],
393                upper_color[i][1], upper_color[i][2], upper_color[i][3]);
394         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, 
395                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2], 
396                middle_color[i][3]);
397         printf("lower_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, 
398                lower_color[i][0], lower_color[i][1], lower_color[i][2], 
399                lower_color[i][3]);
400         */
401     }
402
403     sgSetVec3( outer_amt, 0.0, 0.0, 0.0 );
404     sgSetVec3( middle_amt, 0.0, 0.0, 0.0 );
405
406     for ( i = 6; i < 12; i++ ) {
407         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
408             double saif = sun_angle/SG_PI;
409             diff = (sky_color[j] - fog_color[j]) * (0.8 + j * 0.2) * (0.8 + saif - ((-i+12)/10));
410
411             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n", 
412             //        sky_color[j], fog_color[j], diff);
413
414             upper_color[i][j] = sky_color[j] - diff *
415                                  ( 1.0 - vis_factor * (0.7 + 0.3 * cvf/45000) );
416             middle_color[i][j] = sky_color[j] - diff *
417                                  ( 1.0 - vis_factor * (0.1 + 0.85 * cvf/45000) )
418                                   + middle_amt[j];
419             lower_color[i][j] = fog_color[j] + outer_amt[j];
420
421             if ( upper_color[i][j] > 1.0 ) { upper_color[i][j] = 1.0; }
422             if ( upper_color[i][j] < 0.0 ) { upper_color[i][j] = 0.0; }
423             if ( middle_color[i][j] > 1.0 ) { middle_color[i][j] = 1.0; }
424             if ( middle_color[i][j] < 0.0 ) { middle_color[i][j] = 0.0; }
425             if ( lower_color[i][j] > 1.0 ) { lower_color[i][j] = 1.0; }
426             if ( lower_color[i][j] < 0.0 ) { lower_color[i][j] = 0.0; }
427         }
428         upper_color[i][3] = middle_color[i][3] = lower_color[i][3] = 1.0;
429
430         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
431             outer_amt[j] += outer_diff[j];
432             middle_amt[j] += middle_diff[j];
433         }
434
435         /*
436         printf("upper_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, upper_color[i][0],
437                upper_color[i][1], upper_color[i][2], upper_color[i][3]);
438         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, 
439                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2], 
440                middle_color[i][3]);
441         printf("lower_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, 
442                lower_color[i][0], lower_color[i][1], lower_color[i][2], 
443                lower_color[i][3]);
444         */
445    }
446
447     fade_to_black( (sgVec4 *) center_color, asl * center_elev, 1);
448     fade_to_black( upper_color, (asl+0.05f) * upper_elev, 12);
449     fade_to_black( middle_color, (asl+0.05f) * middle_elev, 12);
450     fade_to_black( lower_color, (asl+0.05f) * lower_elev, 12);
451
452     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
453         sgCopyVec4( bottom_color[i], fog_color );
454     }
455
456     //
457     // Second, assign the basic colors to the object color arrays
458     //
459
460     float *slot;
461     int counter;
462
463     // update the center disk color arrays
464     counter = 0;
465     slot = center_disk_cl->get( counter++ );
466     // sgVec4 red;
467     // sgSetVec4( red, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 );
468     sgCopyVec4( slot, center_color );
469     for ( i = 11; i >= 0; i-- ) {
470         slot = center_disk_cl->get( counter++ );
471         sgCopyVec4( slot, upper_color[i] );
472     }
473     slot = center_disk_cl->get( counter++ );
474     sgCopyVec4( slot, upper_color[11] );
475
476     // generate the upper ring
477     counter = 0;
478     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
479         slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
480         sgCopyVec4( slot, middle_color[i] );
481
482         slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
483         sgCopyVec4( slot, upper_color[i] );
484     }
485     slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
486     sgCopyVec4( slot, middle_color[0] );
487
488     slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
489     sgCopyVec4( slot, upper_color[0] );
490
491     // generate middle ring
492     counter = 0;
493     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
494         slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
495         sgCopyVec4( slot, lower_color[i] );
496
497         slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
498         sgCopyVec4( slot, middle_color[i] );
499     }
500     slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
501     sgCopyVec4( slot, lower_color[0] );
502
503     slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
504     sgCopyVec4( slot, middle_color[0] );
505
506     // generate lower ring
507     counter = 0;
508     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
509         slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
510         sgCopyVec4( slot, bottom_color[i] );
511
512         slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
513         sgCopyVec4( slot, lower_color[i] );
514     }
515     slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
516     sgCopyVec4( slot, bottom_color[0] );
517
518     slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
519     sgCopyVec4( slot, lower_color[0] );
520
521     return true;
522 }
523
524
525 // reposition the sky at the specified origin and orientation
526 // lon specifies a rotation about the Z axis
527 // lat specifies a rotation about the new Y axis
528 // spin specifies a rotation about the new Z axis (and orients the
529 // sunrise/set effects
530 bool SGSkyDome::reposition( sgVec3 p, double lon, double lat, double spin ) {
531     sgMat4 T, LON, LAT, SPIN;
532     sgVec3 axis;
533
534     // Translate to view position
535     // Point3D zero_elev = current_view.get_cur_zero_elev();
536     // xglTranslatef( zero_elev.x(), zero_elev.y(), zero_elev.z() );
537     sgMakeTransMat4( T, p );
538
539     // printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n", 
540     //        zero_elev.x, zero_elev.y, zero_elev.z );
541
542     // Rotate to proper orientation
543     // printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n",
544     //        lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
545     //        lat * SGD_RADIANS_TO_DEGREES);
546     // xglRotatef( lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, 0.0, 0.0, 1.0 );
547     sgSetVec3( axis, 0.0, 0.0, 1.0 );
548     sgMakeRotMat4( LON, lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
549
550     // xglRotatef( 90.0 - f->get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
551     //             0.0, 1.0, 0.0 );
552     sgSetVec3( axis, 0.0, 1.0, 0.0 );
553     sgMakeRotMat4( LAT, 90.0 - lat * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
554
555     // xglRotatef( l->sun_rotation * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, 0.0, 0.0, 1.0 );
556     sgSetVec3( axis, 0.0, 0.0, 1.0 );
557     sgMakeRotMat4( SPIN, spin * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
558
559     sgMat4 TRANSFORM;
560
561     sgCopyMat4( TRANSFORM, T );
562     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LON );
563     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LAT );
564     sgPreMultMat4( TRANSFORM, SPIN );
565
566     sgCoord skypos;
567     sgSetCoord( &skypos, TRANSFORM );
568
569     dome_transform->setTransform( &skypos );
570     asl = - skypos.xyz[2];
571     return true;
572 }