simgear/scene/sky/sky.cxx

   1 // sky.cxx -- ssg based sky model
   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 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  25 #  include <simgear_config.h>
  26 #endif
  27
  28 #include <plib/sg.h>
  29 #include <plib/ssg.h>
  30
  31 #include <simgear/math/sg_random.h>
  32
  33 #include "sky.hxx"
  34 #include "cloudfield.hxx"
  35
  36 // Constructor
  37 SGSky::SGSky( void ) {
  38     effective_visibility = visibility = 10000.0;
  39
  40     // near cloud visibility state variables
  41     in_puff = false;
  42     puff_length = 0;
  43     puff_progression = 0;
  44     ramp_up = 0.15;
  45     ramp_down = 0.15;
  46     // ramp_up = 4.0;
  47     // ramp_down = 4.0;
  48
  49     in_cloud  = -1;
  50 }
  51
  52
  53 // Destructor
  54 SGSky::~SGSky( void )
  55 {
  56     for (unsigned int i = 0; i < cloud_layers.size(); i++)
  57         delete cloud_layers[i];
  58 }
  59
  60
  61 // initialize the sky and connect the components to the scene graph at
  62 // the provided branch
  63 void SGSky::build( double h_radius_m, double v_radius_m,
  64                    double sun_size, double moon_size,
  65                    int nplanets, sgdVec3 *planet_data,
  66                    int nstars, sgdVec3 *star_data )
  67 {
  68     pre_root = new ssgRoot;
  69     post_root = new ssgRoot;
  70
  71     pre_selector = new ssgSelector;
  72     post_selector = new ssgSelector;
  73
  74     pre_transform = new ssgTransform;
  75     post_transform = new ssgTransform;
  76
  77     dome = new SGSkyDome;
  78     pre_transform -> addKid( dome->build( h_radius_m, v_radius_m ) );
  79
  80     planets = new SGStars;
  81     pre_transform -> addKid(planets->build(nplanets, planet_data, h_radius_m));
  82
  83     stars = new SGStars;
  84     pre_transform -> addKid( stars->build(nstars, star_data, h_radius_m) );
  85
  86     moon = new SGMoon;
  87     pre_transform -> addKid( moon->build(tex_path, moon_size) );
  88
  89     oursun = new SGSun;
  90     pre_transform -> addKid( oursun->build(tex_path, sun_size) );
  91
  92     pre_selector->addKid( pre_transform );
  93     pre_selector->clrTraversalMaskBits( SSGTRAV_HOT );
  94
  95     post_selector->addKid( post_transform );
  96     post_selector->clrTraversalMaskBits( SSGTRAV_HOT );
  97
  98     pre_root->addKid( pre_selector );
  99     post_root->addKid( post_selector );
 100 }
 101
 102
 103 // repaint the sky components based on current value of sun_angle,
 104 // sky, and fog colors.
 105 //
 106 // sun angle in degrees relative to verticle
 107 // 0 degrees = high noon
 108 // 90 degrees = sun rise/set
 109 // 180 degrees = darkest midnight
 110 bool SGSky::repaint( const SGSkyColor &sc )
 111 {
 112     if ( effective_visibility > 1000.0 ) {
 113         enable();
 114         dome->repaint( sc.sky_color, sc.fog_color, sc.sun_angle,
 115                        effective_visibility );
 116
 117         stars->repaint( sc.sun_angle, sc.nstars, sc.star_data );
 118         planets->repaint( sc.sun_angle, sc.nplanets, sc.planet_data );
 119
 120         oursun->repaint( sc.sun_angle, effective_visibility );
 121         moon->repaint( sc.moon_angle );
 122
 123         for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 124             if (cloud_layers[i]->getCoverage() != SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR){
 125                 cloud_layers[i]->repaint( sc.cloud_color );
 126             }
 127         }
 128     } else {
 129         // turn off sky
 130         disable();
 131     }
 132
 133     return true;
 134 }
 135
 136
 137 // reposition the sky at the specified origin and orientation
 138 //
 139 // lon specifies a rotation about the Z axis
 140 // lat specifies a rotation about the new Y axis
 141 // spin specifies a rotation about the new Z axis (this allows
 142 // additional orientation for the sunrise/set effects and is used by
 143 // the skydome and perhaps clouds.
 144 bool SGSky::reposition( SGSkyState &st, double dt )
 145 {
 146
 147     double angle = st.gst * 15; // degrees
 148
 149     dome->reposition( st.zero_elev, st.lon, st.lat, st.spin );
 150
 151     stars->reposition( st.view_pos, angle );
 152     planets->reposition( st.view_pos, angle );
 153
 154     oursun->reposition( st.view_pos, angle,
 155                         st.sun_ra, st.sun_dec, st.sun_dist );
 156
 157     moon->reposition( st.view_pos, angle,
 158                       st.moon_ra, st.moon_dec, st.moon_dist );
 159
 160     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 161         if ( cloud_layers[i]->getCoverage() != SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR ) {
 162             cloud_layers[i]->reposition( st.zero_elev, st.view_up,
 163                                          st.lon, st.lat, st.alt, dt );
 164         }
 165     }
 166
 167     return true;
 168 }
 169
 170
 171 // draw background portions of the sky ... do this before you draw the
 172 // rest of your scene.
 173 void SGSky::preDraw( float alt, float fog_exp2_density ) {
 174     ssgCullAndDraw( pre_root );
 175
 176     // if we are closer than this to a cloud layer, don't draw clouds
 177     static const float slop = 5.0;
 178     int i;
 179
 180     // check where we are relative to the cloud layers
 181     in_cloud = -1;
 182     for ( i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 183         float asl = cloud_layers[i]->getElevation_m();
 184         float thickness = cloud_layers[i]->getThickness_m();
 185
 186         if ( alt < asl - slop ) {
 187             // below cloud layer
 188         } else if ( alt < asl + thickness + slop ) {
 189             // in cloud layer
 190
 191             // bail now and don't draw any clouds
 192                         if( cloud_layers[i]->get_layer3D()->is3D() && SGCloudField::enable3D )
 193                                 continue;
 194             in_cloud = i;
 195         } else {
 196             // above cloud layer
 197         }
 198     }
 199
 200     // determine rendering order
 201     cur_layer_pos = 0;
 202     while ( cur_layer_pos < (int)cloud_layers.size() &&
 203             alt > cloud_layers[cur_layer_pos]->getElevation_m() )
 204     {
 205         ++cur_layer_pos;
 206     }
 207
 208     // FIXME: This should not be needed, but at this time (08/15/2003)
 209     //        certain NVidia drivers don't seem to implement
 210     //        glPushAttrib(FG_FOG_BIT) properly. The result is that
 211     //        there is not fog when looking at the sun.
 212     glFogf ( GL_FOG_DENSITY, fog_exp2_density );
 213 }
 214
 215 void SGSky::drawUpperClouds( ) {
 216     // draw the cloud layers that are above us, top to bottom
 217     for ( int i = (int)cloud_layers.size() - 1; i >= cur_layer_pos; --i ) {
 218         if ( i != in_cloud ) {
 219             cloud_layers[i]->draw( false );
 220         }
 221     }
 222 }
 223
 224
 225 // draw translucent clouds ... do this after you've drawn all the
 226 // oapaque elements of your scene.
 227 void SGSky::drawLowerClouds() {
 228
 229     // draw the cloud layers that are below us, bottom to top
 230     for ( int i = 0; i < cur_layer_pos; ++i ) {
 231         if ( i != in_cloud ) {
 232             cloud_layers[i]->draw( true );
 233         }
 234     }
 235 }
 236
 237 void
 238 SGSky::add_cloud_layer( SGCloudLayer * layer )
 239 {
 240     cloud_layers.push_back(layer);
 241 }
 242
 243 const SGCloudLayer *
 244 SGSky::get_cloud_layer (int i) const
 245 {
 246     return cloud_layers[i];
 247 }
 248
 249 SGCloudLayer *
 250 SGSky::get_cloud_layer (int i)
 251 {
 252     return cloud_layers[i];
 253 }
 254
 255 int
 256 SGSky::get_cloud_layer_count () const
 257 {
 258     return cloud_layers.size();
 259 }
 260
 261 // modify the current visibility based on cloud layers, thickness,
 262 // transition range, and simulated "puffs".
 263 void SGSky::modify_vis( float alt, float time_factor ) {
 264     float effvis = visibility;
 265
 266     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 267         float asl = cloud_layers[i]->getElevation_m();
 268         float thickness = cloud_layers[i]->getThickness_m();
 269         float transition = cloud_layers[i]->getTransition_m();
 270
 271         double ratio = 1.0;
 272
 273         if ( cloud_layers[i]->getCoverage() == SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR ) {
 274             // less than 50% coverage -- assume we're in the clear for now
 275             ratio = 1.0;
 276         } else if ( alt < asl - transition ) {
 277             // below cloud layer
 278             ratio = 1.0;
 279         } else if ( alt < asl ) {
 280             // in lower transition
 281             ratio = (asl - alt) / transition;
 282         } else if ( alt < asl + thickness ) {
 283             // in cloud layer
 284             ratio = 0.0;
 285         } else if ( alt < asl + thickness + transition ) {
 286             // in upper transition
 287             ratio = (alt - (asl + thickness)) / transition;
 288         } else {
 289             // above cloud layer
 290             ratio = 1.0;
 291         }
 292
 293         if ( cloud_layers[i]->getCoverage() == SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR ||
 294                         cloud_layers[i]->get_layer3D()->is3D() && SGCloudField::enable3D) {
 295             // do nothing, clear layers aren't drawn, don't affect
 296             // visibility andn dont' need to be faded in or out.
 297         } else if ( (cloud_layers[i]->getCoverage() ==
 298                      SGCloudLayer::SG_CLOUD_FEW)
 299                     || (cloud_layers[i]->getCoverage() ==
 300                         SGCloudLayer::SG_CLOUD_SCATTERED) )
 301         {
 302             // set the alpha fade value for the cloud layer.  For less
 303             // dense cloud layers we fade the layer to nothing as we
 304             // approach it because we stay clear visibility-wise as we
 305             // pass through it.
 306             float temp = ratio * 2.0;
 307             if ( temp > 1.0 ) { temp = 1.0; }
 308             cloud_layers[i]->setAlpha( temp );
 309
 310             // don't touch visibility
 311         } else {
 312             // maintain full alpha for denser cloud layer types.
 313             // Let's set the value explicitly in case someone changed
 314             // the layer type.
 315             cloud_layers[i]->setAlpha( 1.0 );
 316
 317             // lower visibility as we approach the cloud layer.
 318             // accumulate effects from multiple cloud layers
 319             effvis *= ratio;
 320         }
 321
 322 #if 0
 323         if ( ratio < 1.0 ) {
 324             if ( ! in_puff ) {
 325                 // calc chance of entering cloud puff
 326                 double rnd = sg_random();
 327                 double chance = rnd * rnd * rnd;
 328                 if ( chance > 0.95 /* * (diff - 25) / 50.0 */ ) {
 329                     in_puff = true;
 330                     puff_length = sg_random() * 2.0; // up to 2 seconds
 331                     puff_progression = 0.0;
 332                 }
 333             }
 334
 335             if ( in_puff ) {
 336                 // modify actual_visibility based on puff envelope
 337
 338                 if ( puff_progression <= ramp_up ) {
 339                     double x = SGD_PI_2 * puff_progression / ramp_up;
 340                     double factor = 1.0 - sin( x );
 341                     // cout << "ramp up = " << puff_progression
 342                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 343                     effvis = effvis * factor;
 344                 } else if ( puff_progression >= ramp_up + puff_length ) {
 345                     double x = SGD_PI_2 *
 346                         (puff_progression - (ramp_up + puff_length)) /
 347                         ramp_down;
 348                     double factor = sin( x );
 349                     // cout << "ramp down = "
 350                     //      << puff_progression - (ramp_up + puff_length)
 351                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 352                     effvis = effvis * factor;
 353                 } else {
 354                     effvis = 0.0;
 355                 }
 356
 357                 /* cout << "len = " << puff_length
 358                    << "  x = " << x
 359                    << "  factor = " << factor
 360                    << "  actual_visibility = " << actual_visibility
 361                    << endl; */
 362
 363                 // time_factor = ( global_multi_loop *
 364                 //                 current_options.get_speed_up() ) /
 365                 //                (double)current_options.get_model_hz();
 366
 367                 puff_progression += time_factor;
 368                 // cout << "time factor = " << time_factor << endl;
 369
 370                 /* cout << "gml = " << global_multi_loop
 371                    << "  speed up = " << current_options.get_speed_up()
 372                    << "  hz = " << current_options.get_model_hz() << endl;
 373                    */
 374
 375                 if ( puff_progression > puff_length + ramp_up + ramp_down) {
 376                     in_puff = false;
 377                 }
 378             }
 379         }
 380 #endif
 381
 382         // never let visibility drop below 25 meters
 383         if ( effvis <= 25.0 ) {
 384             effvis = 25.0;
 385         }
 386
 387     } // for
 388
 389     effective_visibility = effvis;
 390 }