simgear/sky/cloud.cxx

   1 // cloud.cxx -- model a single cloud layer
   2 //
   3 // Written by Curtis Olson, started June 2000.
   4 //
   5 // Copyright (C) 2000  Curtis L. Olson  - curt@flightgear.org
   6 //
   7 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
   8 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   9 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  10 // General Public License for more details.
  11 //
  12 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  13 // along with this program; if not, write to the Free Software
  14 // Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  15 //
  16 // $Id$
  17
  18
  19 #include <simgear/compiler.h>
  20
  21 #include <stdio.h>
  22 #include STL_IOSTREAM
  23
  24 #include <plib/sg.h>
  25 #include <plib/ssg.h>
  26
  27 #include <simgear/math/point3d.hxx>
  28 #include <simgear/math/polar3d.hxx>
  29 #include <simgear/math/sg_random.h>
  30 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
  31 #include <simgear/misc/sg_path.hxx>
  32
  33 #include "cloud.hxx"
  34
  35 ssgSimpleState *
  36 SGCloudLayer::layer_states[SGCloudLayer::SG_MAX_CLOUD_TYPES];
  37
  38
  39 // Constructor
  40 SGCloudLayer::SGCloudLayer( const string &tex_path )
  41   : layer_root(0),
  42     layer_transform(0),
  43     texture_path(tex_path),
  44     layer_asl(0),
  45     layer_thickness(0),
  46     layer_transition(0),
  47     layer_type(SG_CLOUD_CLEAR)
  48 {
  49     rebuild();
  50 }
  51
  52 // Destructor
  53 SGCloudLayer::~SGCloudLayer()
  54 {
  55     delete layer_root;
  56 }
  57
  58 float
  59 SGCloudLayer::getSpan_m () const
  60 {
  61     return layer_span;
  62 }
  63
  64 void
  65 SGCloudLayer::setSpan_m (float span_m)
  66 {
  67     if (span_m != layer_span) {
  68         layer_span = span_m;
  69         rebuild();
  70     }
  71 }
  72
  73 float
  74 SGCloudLayer::getElevation_m () const
  75 {
  76     return layer_asl;
  77 }
  78
  79 void
  80 SGCloudLayer::setElevation_m (float elevation_m)
  81 {
  82     layer_asl = elevation_m;
  83 }
  84
  85 float
  86 SGCloudLayer::getThickness_m () const
  87 {
  88     return layer_thickness;
  89 }
  90
  91 void
  92 SGCloudLayer::setThickness_m (float thickness_m)
  93 {
  94     layer_thickness = thickness_m;
  95 }
  96
  97 float
  98 SGCloudLayer::getTransition_m () const
  99 {
 100     return layer_transition;
 101 }
 102
 103 void
 104 SGCloudLayer::setTransition_m (float transition_m)
 105 {
 106     layer_transition = transition_m;
 107 }
 108
 109 SGCloudLayer::Type
 110 SGCloudLayer::getType () const
 111 {
 112     return layer_type;
 113 }
 114
 115 void
 116 SGCloudLayer::setType (Type type)
 117 {
 118     if (type != layer_type) {
 119         layer_type = type;
 120         rebuild();
 121     }
 122 }
 123
 124
 125 // build the cloud object
 126 void
 127 SGCloudLayer::rebuild()
 128 {
 129                                 // Initialize states and sizes if necessary.
 130     if (layer_states[0] == 0) {
 131       SGPath cloud_path;
 132
 133       cloud_path.set(texture_path.str());
 134       cloud_path.append("overcast.rgb");
 135       layer_states[SG_CLOUD_OVERCAST] = SGCloudMakeState(cloud_path.str());
 136
 137       cloud_path.set(texture_path.str());
 138       cloud_path.append("mostlycloudy.rgba");
 139       layer_states[SG_CLOUD_MOSTLY_CLOUDY] =
 140         SGCloudMakeState(cloud_path.str());
 141
 142       cloud_path.set(texture_path.str());
 143       cloud_path.append("mostlysunny.rgba");
 144       layer_states[SG_CLOUD_MOSTLY_SUNNY] = SGCloudMakeState(cloud_path.str());
 145
 146       cloud_path.set(texture_path.str());
 147       cloud_path.append("cirrus.rgba");
 148       layer_states[SG_CLOUD_CIRRUS] = SGCloudMakeState(cloud_path.str());
 149
 150       layer_states[SG_CLOUD_CLEAR] = 0;
 151     }
 152
 153                                 // This should automatically delete
 154                                 // layer_transform as well.
 155     delete layer_root;
 156     layer_root = 0;
 157     layer_transform = 0;
 158
 159     scale = 4000.0;
 160
 161     last_lon = last_lat = -999.0f;
 162
 163     cl = new ssgColourArray( 4 );
 164     vl = new ssgVertexArray( 4 );
 165     tl = new ssgTexCoordArray( 4 );
 166
 167     // build the cloud layer
 168     sgVec4 color;
 169     sgVec3 vertex;
 170     sgVec2 tc;
 171     sgSetVec4( color, 1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f );
 172
 173     sgSetVec3( vertex, -layer_span, -layer_span, 0.0f );
 174     sgVec2 base;
 175     sgSetVec2( base, sg_random(), sg_random() );
 176     sgSetVec2( tc, base[0], base[1] );
 177     cl->add( color );
 178     vl->add( vertex );
 179     tl->add( tc );
 180
 181     sgSetVec3( vertex, layer_span, -layer_span, 0.0f );
 182     sgSetVec2( tc, base[0] + layer_span / scale, base[1] );
 183     cl->add( color );
 184     vl->add( vertex );
 185     tl->add( tc );
 186
 187     sgSetVec3( vertex, -layer_span, layer_span, 0.0f );
 188     sgSetVec2( tc, base[0], base[1] + layer_span / scale );
 189     cl->add( color );
 190     vl->add( vertex );
 191     tl->add( tc );
 192
 193     sgSetVec3( vertex, layer_span, layer_span, 0.0f );
 194     sgSetVec2( tc, base[0] + layer_span / scale, base[1] + layer_span / scale );
 195     cl->add( color );
 196     vl->add( vertex );
 197     tl->add( tc );
 198
 199     ssgLeaf *layer =
 200         new ssgVtxTable ( GL_TRIANGLE_STRIP, vl, NULL, tl, cl );
 201     if (layer_states[layer_type] != 0)
 202       layer->setState( layer_states[layer_type] );
 203
 204     // force a repaint of the moon colors with arbitrary defaults
 205     repaint( color );
 206
 207     // build the ssg scene graph sub tree for the sky and connected
 208     // into the provide scene graph branch
 209     layer_transform = new ssgTransform;
 210
 211     // moon_transform->addKid( halo );
 212     layer_transform->addKid( layer );
 213
 214     layer_root = new ssgRoot;
 215     layer_root->addKid( layer_transform );
 216 }
 217
 218
 219 // repaint the cloud layer colors
 220 bool SGCloudLayer::repaint( sgVec3 fog_color ) {
 221     float *color;
 222
 223     for ( int i = 0; i < 4; ++i ) {
 224         color = cl->get( i );
 225         sgCopyVec4( color, fog_color );
 226     }
 227
 228     return true;
 229 }
 230
 231
 232 // reposition the cloud layer at the specified origin and orientation
 233 // lon specifies a rotation about the Z axis
 234 // lat specifies a rotation about the new Y axis
 235 // spin specifies a rotation about the new Z axis (and orients the
 236 // sunrise/set effects
 237 bool SGCloudLayer::reposition( sgVec3 p, sgVec3 up, double lon, double lat,
 238                                double alt )
 239 {
 240     sgMat4 T1, LON, LAT;
 241     sgVec3 axis;
 242
 243     // combine p and asl (meters) to get translation offset
 244     sgVec3 asl_offset;
 245     sgCopyVec3( asl_offset, up );
 246     sgNormalizeVec3( asl_offset );
 247     if ( alt <= layer_asl ) {
 248         sgScaleVec3( asl_offset, layer_asl );
 249     } else {
 250         sgScaleVec3( asl_offset, layer_asl + layer_thickness );
 251     }
 252     // cout << "asl_offset = " << asl_offset[0] << "," << asl_offset[1]
 253     //      << "," << asl_offset[2] << endl;
 254     sgAddVec3( asl_offset, p );
 255     // cout << "  asl_offset = " << asl_offset[0] << "," << asl_offset[1]
 256     //      << "," << asl_offset[2] << endl;
 257
 258     // Translate to zero elevation
 259     // Point3D zero_elev = current_view.get_cur_zero_elev();
 260     // xglTranslatef( zero_elev.x(), zero_elev.y(), zero_elev.z() );
 261     sgMakeTransMat4( T1, asl_offset );
 262
 263     // printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 264     //        zero_elev.x, zero_elev.y, zero_elev.z );
 265
 266     // Rotate to proper orientation
 267     // printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n",
 268     //        lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 269     //        lat * SGD_RADIANS_TO_DEGREES);
 270     // xglRotatef( lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, 0.0, 0.0, 1.0 );
 271     sgSetVec3( axis, 0.0, 0.0, 1.0 );
 272     sgMakeRotMat4( LON, lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
 273
 274     // xglRotatef( 90.0 - f->get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 275     //             0.0, 1.0, 0.0 );
 276     sgSetVec3( axis, 0.0, 1.0, 0.0 );
 277     sgMakeRotMat4( LAT, 90.0 - lat * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
 278
 279     sgMat4 TRANSFORM;
 280
 281     sgCopyMat4( TRANSFORM, T1 );
 282     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LON );
 283     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LAT );
 284
 285     sgCoord layerpos;
 286     sgSetCoord( &layerpos, TRANSFORM );
 287
 288     layer_transform->setTransform( &layerpos );
 289
 290     // now calculate update texture coordinates
 291     if ( last_lon < -900 ) {
 292         last_lon = lon;
 293         last_lat = lat;
 294     }
 295
 296     if ( lon != last_lon || lat != last_lat ) {
 297         Point3D start( last_lon, last_lat, 0.0 );
 298         Point3D dest( lon, lat, 0.0 );
 299         double course, dist;
 300         calc_gc_course_dist( dest, start, &course, &dist );
 301         // cout << "course = " << course << ", dist = " << dist << endl;
 302
 303         double xoff = cos( course ) * dist / (2 * scale);
 304         double yoff = sin( course ) * dist / (2 * scale);
 305
 306         // cout << "xoff = " << xoff << ", yoff = " << yoff << endl;
 307
 308         float *base, *tc;
 309         base = tl->get( 0 );
 310
 311         base[0] += xoff;
 312
 313         // the while loops can lead to *long* pauses if base[0] comes
 314         // with a bogus value.
 315         // while ( base[0] > 1.0 ) { base[0] -= 1.0; }
 316         // while ( base[0] < 0.0 ) { base[0] += 1.0; }
 317         if ( base[0] > -10.0 && base[0] < 10.0 ) {
 318             base[0] -= (int)base[0];
 319         } else {
 320             base[0] = 0.0;
 321             SG_LOG(SG_ASTRO, SG_ALERT,
 322                    "Error: base = " << base[0] << "," << base[1]);
 323         }
 324
 325         base[1] += yoff;
 326         // the while loops can lead to *long* pauses if base[0] comes
 327         // with a bogus value.
 328         // while ( base[1] > 1.0 ) { base[1] -= 1.0; }
 329         // while ( base[1] < 0.0 ) { base[1] += 1.0; }
 330         if ( base[1] > -10.0 && base[1] < 10.0 ) {
 331             base[1] -= (int)base[1];
 332         } else {
 333             base[1] = 0.0;
 334             SG_LOG(SG_ASTRO, SG_ALERT,
 335                    "Error: base = " << base[0] << "," << base[1]);
 336         }
 337
 338         // cout << "base = " << base[0] << "," << base[1] << endl;
 339
 340         tc = tl->get( 1 );
 341         sgSetVec2( tc, base[0] + layer_span / scale, base[1] );
 342
 343         tc = tl->get( 2 );
 344         sgSetVec2( tc, base[0], base[1] + layer_span / scale );
 345
 346         tc = tl->get( 3 );
 347         sgSetVec2( tc, base[0] + layer_span / scale, base[1] + layer_span / scale );
 348
 349         last_lon = lon;
 350         last_lat = lat;
 351     }
 352
 353     return true;
 354 }
 355
 356
 357 void SGCloudLayer::draw() {
 358     if (layer_type != SG_CLOUD_CLEAR)
 359       ssgCullAndDraw( layer_root );
 360 }
 361
 362
 363 // make an ssgSimpleState for a cloud layer given the named texture
 364 ssgSimpleState *SGCloudMakeState( const string &path ) {
 365     ssgSimpleState *state = new ssgSimpleState();
 366
 367     state->setTexture( (char *)path.c_str() );
 368     state->setShadeModel( GL_SMOOTH );
 369     state->disable( GL_LIGHTING );
 370     state->disable( GL_CULL_FACE );
 371     state->enable( GL_TEXTURE_2D );
 372     state->enable( GL_COLOR_MATERIAL );
 373     state->setColourMaterial( GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE );
 374     state->setMaterial( GL_EMISSION, 0, 0, 0, 1 );
 375     state->setMaterial( GL_SPECULAR, 0, 0, 0, 1 );
 376     state->enable( GL_BLEND );
 377     state->enable( GL_ALPHA_TEST );
 378     state->setAlphaClamp( 0.01 );
 379
 380     return state;
 381 }