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 view_pos, zero_elev, view_up;
 151     double lon, lat, alt;
 152
 153     view_pos = toVec3f( SGVec3d::fromGeod(st.pos) );
 154     SGGeod geodZeroViewPos = SGGeod::fromGeodM(st.pos, 0);
 155     zero_elev = toVec3f( SGVec3d::fromGeod(geodZeroViewPos) );
 156
 157     view_up = toVec3f( st.ori.backTransform(SGVec3d::e2()) );
 158     lon = st.pos.getLongitudeRad();
 159     lat = st.pos.getLatitudeRad();
 160     alt = st.pos.getElevationM();
 161
 162     dome->reposition( zero_elev, alt, lon, lat, st.spin );
 163
 164     osg::Matrix m = osg::Matrix::rotate(angleRad, osg::Vec3(0, 0, -1));
 165     m.postMultTranslate(toOsg(view_pos));
 166     _ephTransform->setMatrix(m);
 167
 168     double sun_ra = eph.getSunRightAscension();
 169     double sun_dec = eph.getSunDeclination();
 170     oursun->reposition( sun_ra, sun_dec, st.sun_dist, lat, alt, st.sun_angle );
 171
 172     double moon_ra = eph.getMoonRightAscension();
 173     double moon_dec = eph.getMoonDeclination();
 174     moon->reposition( moon_ra, moon_dec, st.moon_dist );
 175
 176     for ( unsigned i = 0; i < cloud_layers.size(); ++i ) {
 177         if ( cloud_layers[i]->getCoverage() != SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR ) {
 178             cloud_layers[i]->reposition( zero_elev, view_up, lon, lat, alt, dt);
 179         } else
 180           cloud_layers[i]->getNode()->setAllChildrenOff();
 181     }
 182
 183     return true;
 184 }
 185
 186 void
 187 SGSky::add_cloud_layer( SGCloudLayer * layer )
 188 {
 189     cloud_layers.push_back(layer);
 190     cloud_root->addChild(layer->getNode());
 191
 192     layer->set_enable3dClouds(clouds_3d_enabled);
 193 }
 194
 195 const SGCloudLayer *
 196 SGSky::get_cloud_layer (int i) const
 197 {
 198     return cloud_layers[i];
 199 }
 200
 201 SGCloudLayer *
 202 SGSky::get_cloud_layer (int i)
 203 {
 204     return cloud_layers[i];
 205 }
 206
 207 int
 208 SGSky::get_cloud_layer_count () const
 209 {
 210     return cloud_layers.size();
 211 }
 212
 213 double SGSky::get_3dCloudDensity() const {
 214     return SGNewCloud::getDensity();
 215 }
 216
 217 void SGSky::set_3dCloudDensity(double density)
 218 {
 219     SGNewCloud::setDensity(density);
 220 }
 221
 222 float SGSky::get_3dCloudVisRange() const {
 223     return SGCloudField::getVisRange();
 224 }
 225
 226 void SGSky::set_3dCloudVisRange(float vis)
 227 {
 228     SGCloudField::setVisRange(vis);
 229     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 230         cloud_layers[i]->get_layer3D()->applyVisRange();
 231     }
 232 }
 233
 234 void SGSky::texture_path( const string& path ) {
 235         tex_path = SGPath( path );
 236 }
 237
 238 // modify the current visibility based on cloud layers, thickness,
 239 // transition range, and simulated "puffs".
 240 void SGSky::modify_vis( float alt, float time_factor ) {
 241     float effvis = visibility;
 242
 243     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 244         float asl = cloud_layers[i]->getElevation_m();
 245         float thickness = cloud_layers[i]->getThickness_m();
 246         float transition = cloud_layers[i]->getTransition_m();
 247
 248         double ratio = 1.0;
 249
 250         if ( cloud_layers[i]->getCoverage() == SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR ) {
 251             // less than 50% coverage -- assume we're in the clear for now
 252             ratio = 1.0;
 253         } else if ( alt < asl - transition ) {
 254             // below cloud layer
 255             ratio = 1.0;
 256         } else if ( alt < asl ) {
 257             // in lower transition
 258             ratio = (asl - alt) / transition;
 259         } else if ( alt < asl + thickness ) {
 260             // in cloud layer
 261             ratio = 0.0;
 262         } else if ( alt < asl + thickness + transition ) {
 263             // in upper transition
 264             ratio = (alt - (asl + thickness)) / transition;
 265         } else {
 266             // above cloud layer
 267             ratio = 1.0;
 268         }
 269
 270         if ( cloud_layers[i]->getCoverage() == SGCloudLayer::SG_CLOUD_CLEAR ||
 271              cloud_layers[i]->get_layer3D()->defined3D) {
 272             // do nothing, clear layers aren't drawn, don't affect
 273             // visibility andn dont' need to be faded in or out.
 274         } else if ( (cloud_layers[i]->getCoverage() ==
 275                      SGCloudLayer::SG_CLOUD_FEW)
 276                     || (cloud_layers[i]->getCoverage() ==
 277                         SGCloudLayer::SG_CLOUD_SCATTERED) )
 278         {
 279             // set the alpha fade value for the cloud layer.  For less
 280             // dense cloud layers we fade the layer to nothing as we
 281             // approach it because we stay clear visibility-wise as we
 282             // pass through it.
 283             float temp = ratio * 2.0;
 284             if ( temp > 1.0 ) { temp = 1.0; }
 285             cloud_layers[i]->setAlpha( temp );
 286
 287             // don't touch visibility
 288         } else {
 289             // maintain full alpha for denser cloud layer types.
 290             // Let's set the value explicitly in case someone changed
 291             // the layer type.
 292             cloud_layers[i]->setAlpha( 1.0 );
 293
 294             // lower visibility as we approach the cloud layer.
 295             // accumulate effects from multiple cloud layers
 296             effvis *= ratio;
 297         }
 298
 299 #if 0
 300         if ( ratio < 1.0 ) {
 301             if ( ! in_puff ) {
 302                 // calc chance of entering cloud puff
 303                 double rnd = sg_random();
 304                 double chance = rnd * rnd * rnd;
 305                 if ( chance > 0.95 /* * (diff - 25) / 50.0 */ ) {
 306                     in_puff = true;
 307                     puff_length = sg_random() * 2.0; // up to 2 seconds
 308                     puff_progression = 0.0;
 309                 }
 310             }
 311
 312             if ( in_puff ) {
 313                 // modify actual_visibility based on puff envelope
 314
 315                 if ( puff_progression <= ramp_up ) {
 316                     double x = SGD_PI_2 * puff_progression / ramp_up;
 317                     double factor = 1.0 - sin( x );
 318                     // cout << "ramp up = " << puff_progression
 319                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 320                     effvis = effvis * factor;
 321                 } else if ( puff_progression >= ramp_up + puff_length ) {
 322                     double x = SGD_PI_2 *
 323                         (puff_progression - (ramp_up + puff_length)) /
 324                         ramp_down;
 325                     double factor = sin( x );
 326                     // cout << "ramp down = "
 327                     //      << puff_progression - (ramp_up + puff_length)
 328                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 329                     effvis = effvis * factor;
 330                 } else {
 331                     effvis = 0.0;
 332                 }
 333
 334                 /* cout << "len = " << puff_length
 335                    << "  x = " << x
 336                    << "  factor = " << factor
 337                    << "  actual_visibility = " << actual_visibility
 338                    << endl; */
 339
 340                 // time_factor = ( global_multi_loop *
 341                 //                 current_options.get_speed_up() ) /
 342                 //                (double)current_options.get_model_hz();
 343
 344                 puff_progression += time_factor;
 345                 // cout << "time factor = " << time_factor << endl;
 346
 347                 /* cout << "gml = " << global_multi_loop
 348                    << "  speed up = " << current_options.get_speed_up()
 349                    << "  hz = " << current_options.get_model_hz() << endl;
 350                    */
 351
 352                 if ( puff_progression > puff_length + ramp_up + ramp_down) {
 353                     in_puff = false;
 354                 }
 355             }
 356         }
 357 #endif
 358
 359         // never let visibility drop below 25 meters
 360         if ( effvis <= 25.0 ) {
 361             effvis = 25.0;
 362         }
 363
 364     } // for
 365
 366     effective_visibility = effvis;
 367 }
 368
 369