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  - curt@flightgear.org
   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 #include <plib/sg.h>
  27 #include <plib/ssg.h>
  28
  29 #include <simgear/math/sg_random.h>
  30
  31 #include "sky.hxx"
  32
  33
  34 // Constructor
  35 SGSky::SGSky( void ) {
  36     effective_visibility = visibility = 10000.0;
  37
  38     // near cloud visibility state variables
  39     in_puff = false;
  40     puff_length = 0;
  41     puff_progression = 0;
  42     ramp_up = 0.15;
  43     ramp_down = 0.15;
  44     // ramp_up = 4.0;
  45     // ramp_down = 4.0;
  46
  47     in_cloud  = -1;
  48 }
  49
  50
  51 // Destructor
  52 SGSky::~SGSky( void )
  53 {
  54     for (unsigned int i = 0; i < cloud_layers.size(); i++)
  55         delete cloud_layers[i];
  56 }
  57
  58
  59 // initialize the sky and connect the components to the scene graph at
  60 // the provided branch
  61 void SGSky::build( double h_radius_m, double v_radius_m,
  62                    double sun_size, double moon_size,
  63                    int nplanets, sgdVec3 *planet_data,
  64                    int nstars, sgdVec3 *star_data )
  65 {
  66     pre_root = new ssgRoot;
  67     post_root = new ssgRoot;
  68
  69     pre_selector = new ssgSelector;
  70     post_selector = new ssgSelector;
  71
  72     pre_transform = new ssgTransform;
  73     post_transform = new ssgTransform;
  74
  75     dome = new SGSkyDome;
  76     pre_transform -> addKid( dome->build( h_radius_m, v_radius_m ) );
  77
  78     planets = new SGStars;
  79     pre_transform -> addKid(planets->build(nplanets, planet_data, h_radius_m));
  80
  81     stars = new SGStars;
  82     pre_transform -> addKid( stars->build(nstars, star_data, h_radius_m) );
  83
  84     moon = new SGMoon;
  85     pre_transform -> addKid( moon->build(tex_path, moon_size) );
  86
  87     oursun = new SGSun;
  88     pre_transform -> addKid( oursun->build(tex_path, sun_size) );
  89
  90     pre_selector->addKid( pre_transform );
  91     pre_selector->clrTraversalMaskBits( SSGTRAV_HOT );
  92
  93     post_selector->addKid( post_transform );
  94     post_selector->clrTraversalMaskBits( SSGTRAV_HOT );
  95
  96     pre_root->addKid( pre_selector );
  97     post_root->addKid( post_selector );
  98 }
  99
 100
 101 // repaint the sky components based on current value of sun_angle,
 102 // sky, and fog colors.
 103 //
 104 // sun angle in degrees relative to verticle
 105 // 0 degrees = high noon
 106 // 90 degrees = sun rise/set
 107 // 180 degrees = darkest midnight
 108 bool SGSky::repaint( const SGSkyColor &sc )
 109 {
 110     if ( effective_visibility > 1000.0 ) {
 111         enable();
 112         dome->repaint( sc.sky_color, sc.fog_color, sc.sun_angle,
 113                        effective_visibility );
 114
 115         oursun->repaint( sc.sun_angle, effective_visibility );
 116
 117         moon->repaint( sc.moon_angle );
 118
 119         planets->repaint( sc.sun_angle, sc.nplanets, sc.planet_data );
 120
 121         stars->repaint( sc.sun_angle, sc.nstars, sc.star_data );
 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     oursun->reposition( st.view_pos, angle,
 152                         st.sun_ra, st.sun_dec, st.sun_dist );
 153
 154     moon->reposition( st.view_pos, angle,
 155                       st.moon_ra, st.moon_dec, st.moon_dist );
 156
 157     planets->reposition( st.view_pos, angle );
 158
 159     stars->reposition( st.view_pos, angle );
 160
 161     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 162         if ( cloud_layers[i]->getCoverage() != SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR ) {
 163             cloud_layers[i]->reposition( st.zero_elev, st.view_up,
 164                                          st.lon, st.lat, st.alt, dt );
 165         }
 166     }
 167
 168     return true;
 169 }
 170
 171
 172 // draw background portions of the sky ... do this before you draw the
 173 // rest of your scene.
 174 void SGSky::preDraw( float alt ) {
 175     ssgCullAndDraw( pre_root );
 176
 177         // if we are closer than this to a cloud layer, don't draw clouds
 178     static const float slop = 5.0;
 179     int i;
 180
 181     // check where we are relative to the cloud layers
 182     in_cloud = -1;
 183     for ( i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 184        float asl = cloud_layers[i]->getElevation_m();
 185        float thickness = cloud_layers[i]->getThickness_m();
 186
 187        if ( alt < asl - slop ) {
 188            // below cloud layer
 189        } else if ( alt < asl + thickness + slop ) {
 190            // in cloud layer
 191
 192            // bail now and don't draw any clouds
 193            in_cloud = i;
 194        } else {
 195            // above cloud layer
 196        }
 197     }
 198
 199     // determine rendering order
 200     cur_layer_pos = 0;
 201     while ( cur_layer_pos < (int)cloud_layers.size() &&
 202            alt > cloud_layers[cur_layer_pos]->getElevation_m())
 203     {
 204        ++cur_layer_pos;
 205     }
 206
 207     // draw the cloud layers that are above us, top to bottom
 208     for ( i = (int)cloud_layers.size() - 1; i >= cur_layer_pos; --i ) {
 209         if ( i != in_cloud ) {
 210             cloud_layers[i]->draw();
 211         }
 212     }
 213 }
 214
 215
 216 // draw translucent clouds ... do this after you've drawn all the
 217 // oapaque elements of your scene.
 218 void SGSky::postDraw( float alt ) {
 219
 220     // draw the cloud layers that are below us, bottom to top
 221
 222     for ( int i = 0; i < cur_layer_pos; ++i ) {
 223         if ( i != in_cloud ) {
 224             cloud_layers[i]->draw();
 225         }
 226     }
 227 }
 228
 229 void
 230 SGSky::add_cloud_layer( SGCloudLayer * layer )
 231 {
 232     cloud_layers.push_back(layer);
 233 }
 234
 235 const SGCloudLayer *
 236 SGSky::get_cloud_layer (int i) const
 237 {
 238     return cloud_layers[i];
 239 }
 240
 241 SGCloudLayer *
 242 SGSky::get_cloud_layer (int i)
 243 {
 244     return cloud_layers[i];
 245 }
 246
 247 int
 248 SGSky::get_cloud_layer_count () const
 249 {
 250     return cloud_layers.size();
 251 }
 252
 253 // modify the current visibility based on cloud layers, thickness,
 254 // transition range, and simulated "puffs".
 255 void SGSky::modify_vis( float alt, float time_factor ) {
 256     float effvis = visibility;
 257
 258     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 259         float asl = cloud_layers[i]->getElevation_m();
 260         float thickness = cloud_layers[i]->getThickness_m();
 261         float transition = cloud_layers[i]->getTransition_m();
 262
 263         double ratio = 1.0;
 264
 265         if ( alt < asl - transition ) {
 266             // below cloud layer
 267             ratio = 1.0;
 268         } else if ( alt < asl ) {
 269             // in lower transition
 270             ratio = (asl - alt) / transition;
 271         } else if ( alt < asl + thickness ) {
 272             // in cloud layer
 273             ratio = 0.0;
 274         } else if ( alt < asl + thickness + transition ) {
 275             // in upper transition
 276             ratio = (alt - (asl + thickness)) / transition;
 277         } else {
 278             // above cloud layer
 279             ratio = 1.0;
 280         }
 281
 282         // accumulate effects from multiple cloud layers
 283         effvis *= ratio;
 284
 285         if ( ratio < 1.0 ) {
 286             if ( ! in_puff ) {
 287                 // calc chance of entering cloud puff
 288                 double rnd = sg_random();
 289                 double chance = rnd * rnd * rnd;
 290                 if ( chance > 0.95 /* * (diff - 25) / 50.0 */ ) {
 291                     in_puff = true;
 292                     puff_length = sg_random() * 2.0; // up to 2 seconds
 293                     puff_progression = 0.0;
 294                 }
 295             }
 296
 297             if ( in_puff ) {
 298                 // modify actual_visibility based on puff envelope
 299
 300                 if ( puff_progression <= ramp_up ) {
 301                     double x = 0.5 * SGD_PI * puff_progression / ramp_up;
 302                     double factor = 1.0 - sin( x );
 303                     // cout << "ramp up = " << puff_progression
 304                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 305                     effvis = effvis * factor;
 306                 } else if ( puff_progression >= ramp_up + puff_length ) {
 307                     double x = 0.5 * SGD_PI *
 308                         (puff_progression - (ramp_up + puff_length)) /
 309                         ramp_down;
 310                     double factor = sin( x );
 311                     // cout << "ramp down = "
 312                     //      << puff_progression - (ramp_up + puff_length)
 313                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 314                     effvis = effvis * factor;
 315                 } else {
 316                     effvis = 0.0;
 317                 }
 318
 319                 /* cout << "len = " << puff_length
 320                    << "  x = " << x
 321                    << "  factor = " << factor
 322                    << "  actual_visibility = " << actual_visibility
 323                    << endl; */
 324
 325                 // time_factor = ( global_multi_loop *
 326                 //                 current_options.get_speed_up() ) /
 327                 //                (double)current_options.get_model_hz();
 328
 329                 puff_progression += time_factor;
 330                 // cout << "time factor = " << time_factor << endl;
 331
 332                 /* cout << "gml = " << global_multi_loop
 333                    << "  speed up = " << current_options.get_speed_up()
 334                    << "  hz = " << current_options.get_model_hz() << endl;
 335                    */
 336
 337                 if ( puff_progression > puff_length + ramp_up + ramp_down) {
 338                     in_puff = false;
 339                 }
 340             }
 341
 342             // never let visibility drop below 25 meters
 343             if ( effvis <= 25.0 ) {
 344                 effvis = 25.0;
 345             }
 346         }
 347     } // for
 348
 349     effective_visibility = effvis;
 350 }