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 "sky.hxx"
  29 #include "cloudfield.hxx"
  30 #include "newcloud.hxx"
  31
  32 #include <simgear/math/sg_random.h>
  33 #include <simgear/scene/util/RenderConstants.hxx>
  34
  35 #include <osg/StateSet>
  36 #include <osg/Depth>
  37
  38 // Constructor
  39 SGSky::SGSky( void ) {
  40     effective_visibility = visibility = 10000.0;
  41
  42     // near cloud visibility state variables
  43     in_puff = false;
  44     puff_length = 0;
  45     puff_progression = 0;
  46     ramp_up = 0.15;
  47     ramp_down = 0.15;
  48
  49     in_cloud  = -1;
  50
  51     clouds_3d_enabled = false;
  52     clouds_3d_density = 0.8;
  53
  54     pre_root = new osg::Group;
  55     pre_root->setNodeMask(simgear::BACKGROUND_BIT);
  56     osg::StateSet* preStateSet = new osg::StateSet;
  57     preStateSet->setAttribute(new osg::Depth(osg::Depth::LESS, 0.0, 1.0,
  58                                              false));
  59     pre_root->setStateSet(preStateSet);
  60     cloud_root = new osg::Group;
  61     cloud_root->setNodeMask(simgear::MODEL_BIT);
  62
  63     pre_selector = new osg::Switch;
  64
  65     pre_transform = new osg::Group;
  66
  67     _ephTransform = new osg::MatrixTransform;
  68 }
  69
  70
  71 // Destructor
  72 SGSky::~SGSky( void )
  73 {
  74 }
  75
  76
  77 // initialize the sky and connect the components to the scene graph at
  78 // the provided branch
  79 void SGSky::build( double h_radius_m, double v_radius_m,
  80                    double sun_size, double moon_size,
  81                    const SGEphemeris& eph, SGPropertyNode *property_tree_node )
  82 {
  83     dome = new SGSkyDome;
  84     pre_transform->addChild( dome->build( h_radius_m, v_radius_m ) );
  85
  86     pre_transform->addChild(_ephTransform.get());
  87     planets = new SGStars;
  88     _ephTransform->addChild( planets->build(eph.getNumPlanets(), eph.getPlanets(), h_radius_m) );
  89
  90     stars = new SGStars;
  91     _ephTransform->addChild( stars->build(eph.getNumStars(), eph.getStars(), h_radius_m) );
  92
  93     moon = new SGMoon;
  94     _ephTransform->addChild( moon->build(tex_path, moon_size) );
  95
  96     oursun = new SGSun;
  97     _ephTransform->addChild( oursun->build(tex_path, sun_size, property_tree_node ) );
  98
  99     pre_selector->addChild( pre_transform.get() );
 100
 101     pre_root->addChild( pre_selector.get() );
 102 }
 103
 104
 105 // repaint the sky components based on current value of sun_angle,
 106 // sky, and fog colors.
 107 //
 108 // sun angle in degrees relative to verticle
 109 // 0 degrees = high noon
 110 // 90 degrees = sun rise/set
 111 // 180 degrees = darkest midnight
 112 bool SGSky::repaint( const SGSkyColor &sc, const SGEphemeris& eph )
 113 {
 114     if ( effective_visibility > 1000.0 ) {
 115         enable();
 116         dome->repaint( sc.adj_sky_color, sc.sky_color, sc.fog_color,
 117                        sc.sun_angle, effective_visibility );
 118
 119         stars->repaint( sc.sun_angle, eph.getNumStars(), eph.getStars() );
 120         planets->repaint( sc.sun_angle, eph.getNumPlanets(), eph.getPlanets() );
 121         oursun->repaint( sc.sun_angle, effective_visibility );
 122         moon->repaint( sc.moon_angle );
 123
 124         for ( unsigned i = 0; i < cloud_layers.size(); ++i ) {
 125             if (cloud_layers[i]->getCoverage() != SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR){
 126                 cloud_layers[i]->repaint( sc.cloud_color );
 127             }
 128         }
 129     } else {
 130         // turn off sky
 131         disable();
 132     }
 133     SGCloudField::updateFog((double)effective_visibility,
 134                             osg::Vec4f(toOsg(sc.fog_color), 1.0f));
 135     return true;
 136 }
 137
 138 // reposition the sky at the specified origin and orientation
 139 //
 140 // lon specifies a rotation about the Z axis
 141 // lat specifies a rotation about the new Y axis
 142 // spin specifies a rotation about the new Z axis (this allows
 143 // additional orientation for the sunrise/set effects and is used by
 144 // the skydome and perhaps clouds.
 145 bool SGSky::reposition( const SGSkyState &st, const SGEphemeris& eph, double dt )
 146 {
 147     double angle = st.gst * 15; // degrees
 148     double angleRad = SGMiscd::deg2rad(angle);
 149
 150     SGVec3f zero_elev, view_up;
 151     double lon, lat, alt;
 152
 153     SGGeod geodZeroViewPos = SGGeod::fromGeodM(st.pos_geod, 0);
 154     zero_elev = toVec3f( SGVec3d::fromGeod(geodZeroViewPos) );
 155     view_up = toVec3f( st.ori.backTransform(SGVec3d::e2()) );
 156     lon = st.pos_geod.getLongitudeRad();
 157     lat = st.pos_geod.getLatitudeRad();
 158     alt = st.pos_geod.getElevationM();
 159
 160     dome->reposition( zero_elev, alt, lon, lat, st.spin );
 161
 162     osg::Matrix m = osg::Matrix::rotate(angleRad, osg::Vec3(0, 0, -1));
 163     m.postMultTranslate(toOsg(st.pos));
 164     _ephTransform->setMatrix(m);
 165
 166     double sun_ra = eph.getSunRightAscension();
 167     double sun_dec = eph.getSunDeclination();
 168     oursun->reposition( sun_ra, sun_dec, st.sun_dist, lat, alt, st.sun_angle );
 169
 170     double moon_ra = eph.getMoonRightAscension();
 171     double moon_dec = eph.getMoonDeclination();
 172     moon->reposition( moon_ra, moon_dec, st.moon_dist );
 173
 174     for ( unsigned i = 0; i < cloud_layers.size(); ++i ) {
 175         if ( cloud_layers[i]->getCoverage() != SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR ) {
 176             cloud_layers[i]->reposition( zero_elev, view_up, lon, lat, alt, dt);
 177         } else
 178           cloud_layers[i]->getNode()->setAllChildrenOff();
 179     }
 180
 181     return true;
 182 }
 183
 184 void
 185 SGSky::add_cloud_layer( SGCloudLayer * layer )
 186 {
 187     cloud_layers.push_back(layer);
 188     cloud_root->addChild(layer->getNode());
 189
 190     layer->set_enable3dClouds(clouds_3d_enabled);
 191 }
 192
 193 const SGCloudLayer *
 194 SGSky::get_cloud_layer (int i) const
 195 {
 196     return cloud_layers[i];
 197 }
 198
 199 SGCloudLayer *
 200 SGSky::get_cloud_layer (int i)
 201 {
 202     return cloud_layers[i];
 203 }
 204
 205 int
 206 SGSky::get_cloud_layer_count () const
 207 {
 208     return cloud_layers.size();
 209 }
 210
 211 double SGSky::get_3dCloudDensity() const {
 212     return SGNewCloud::getDensity();
 213 }
 214
 215 void SGSky::set_3dCloudDensity(double density)
 216 {
 217     SGNewCloud::setDensity(density);
 218 }
 219
 220 float SGSky::get_3dCloudVisRange() const {
 221     return SGCloudField::getVisRange();
 222 }
 223
 224 void SGSky::set_3dCloudVisRange(float vis)
 225 {
 226     SGCloudField::setVisRange(vis);
 227     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 228         cloud_layers[i]->get_layer3D()->applyVisRange();
 229     }
 230 }
 231
 232 void SGSky::texture_path( const string& path ) {
 233         tex_path = SGPath( path );
 234 }
 235
 236 // modify the current visibility based on cloud layers, thickness,
 237 // transition range, and simulated "puffs".
 238 void SGSky::modify_vis( float alt, float time_factor ) {
 239     float effvis = visibility;
 240
 241     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 242         float asl = cloud_layers[i]->getElevation_m();
 243         float thickness = cloud_layers[i]->getThickness_m();
 244         float transition = cloud_layers[i]->getTransition_m();
 245
 246         double ratio = 1.0;
 247
 248         if ( cloud_layers[i]->getCoverage() == SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR ) {
 249             // less than 50% coverage -- assume we're in the clear for now
 250             ratio = 1.0;
 251         } else if ( alt < asl - transition ) {
 252             // below cloud layer
 253             ratio = 1.0;
 254         } else if ( alt < asl ) {
 255             // in lower transition
 256             ratio = (asl - alt) / transition;
 257         } else if ( alt < asl + thickness ) {
 258             // in cloud layer
 259             ratio = 0.0;
 260         } else if ( alt < asl + thickness + transition ) {
 261             // in upper transition
 262             ratio = (alt - (asl + thickness)) / transition;
 263         } else {
 264             // above cloud layer
 265             ratio = 1.0;
 266         }
 267
 268         if ( cloud_layers[i]->getCoverage() == SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR ||
 269              cloud_layers[i]->get_layer3D()->defined3D) {
 270             // do nothing, clear layers aren't drawn, don't affect
 271             // visibility andn dont' need to be faded in or out.
 272         } else if ( (cloud_layers[i]->getCoverage() ==
 273                      SGCloudLayer::SG_CLOUD_FEW)
 274                     || (cloud_layers[i]->getCoverage() ==
 275                         SGCloudLayer::SG_CLOUD_SCATTERED) )
 276         {
 277             // set the alpha fade value for the cloud layer.  For less
 278             // dense cloud layers we fade the layer to nothing as we
 279             // approach it because we stay clear visibility-wise as we
 280             // pass through it.
 281             float temp = ratio * 2.0;
 282             if ( temp > 1.0 ) { temp = 1.0; }
 283             cloud_layers[i]->setAlpha( temp );
 284
 285             // don't touch visibility
 286         } else {
 287             // maintain full alpha for denser cloud layer types.
 288             // Let's set the value explicitly in case someone changed
 289             // the layer type.
 290             cloud_layers[i]->setAlpha( 1.0 );
 291
 292             // lower visibility as we approach the cloud layer.
 293             // accumulate effects from multiple cloud layers
 294             effvis *= ratio;
 295         }
 296
 297 #if 0
 298         if ( ratio < 1.0 ) {
 299             if ( ! in_puff ) {
 300                 // calc chance of entering cloud puff
 301                 double rnd = sg_random();
 302                 double chance = rnd * rnd * rnd;
 303                 if ( chance > 0.95 /* * (diff - 25) / 50.0 */ ) {
 304                     in_puff = true;
 305                     puff_length = sg_random() * 2.0; // up to 2 seconds
 306                     puff_progression = 0.0;
 307                 }
 308             }
 309
 310             if ( in_puff ) {
 311                 // modify actual_visibility based on puff envelope
 312
 313                 if ( puff_progression <= ramp_up ) {
 314                     double x = SGD_PI_2 * puff_progression / ramp_up;
 315                     double factor = 1.0 - sin( x );
 316                     // cout << "ramp up = " << puff_progression
 317                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 318                     effvis = effvis * factor;
 319                 } else if ( puff_progression >= ramp_up + puff_length ) {
 320                     double x = SGD_PI_2 *
 321                         (puff_progression - (ramp_up + puff_length)) /
 322                         ramp_down;
 323                     double factor = sin( x );
 324                     // cout << "ramp down = "
 325                     //      << puff_progression - (ramp_up + puff_length)
 326                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 327                     effvis = effvis * factor;
 328                 } else {
 329                     effvis = 0.0;
 330                 }
 331
 332                 /* cout << "len = " << puff_length
 333                    << "  x = " << x
 334                    << "  factor = " << factor
 335                    << "  actual_visibility = " << actual_visibility
 336                    << endl; */
 337
 338                 // time_factor = ( global_multi_loop *
 339                 //                 current_options.get_speed_up() ) /
 340                 //                (double)current_options.get_model_hz();
 341
 342                 puff_progression += time_factor;
 343                 // cout << "time factor = " << time_factor << endl;
 344
 345                 /* cout << "gml = " << global_multi_loop
 346                    << "  speed up = " << current_options.get_speed_up()
 347                    << "  hz = " << current_options.get_model_hz() << endl;
 348                    */
 349
 350                 if ( puff_progression > puff_length + ramp_up + ramp_down) {
 351                     in_puff = false;
 352                 }
 353             }
 354         }
 355 #endif
 356
 357         // never let visibility drop below 25 meters
 358         if ( effvis <= 25.0 ) {
 359             effvis = 25.0;
 360         }
 361
 362     } // for
 363
 364     effective_visibility = effvis;
 365 }
 366
 367