simgear/sky/dome.cxx

   1 // dome.cxx -- model sky with an upside down "bowl"
   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 program is free software; you can redistribute it and/or
   9 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
  10 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  11 // License, or (at your option) any later version.
  12 //
  13 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  14 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16 // 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., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  21 //
  22 // $Id$
  23
  24
  25 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  26 #  include <config.h>
  27 #endif
  28
  29 #ifdef HAVE_WINDOWS_H
  30 #  include <windows.h>
  31 #endif
  32
  33 #include <math.h>
  34
  35 #include <GL/glut.h>
  36 #include <simgear/xgl/xgl.h>
  37
  38 #include <plib/sg.h>
  39
  40 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
  41 #include <simgear/math/fg_random.h>
  42
  43 #include "dome.hxx"
  44
  45
  46 #ifdef __MWERKS__
  47 #  pragma global_optimizer off
  48 #endif
  49
  50
  51 // in meters of course
  52 #define CENTER_ELEV   25000.0
  53
  54 #define UPPER_RADIUS  50000.0
  55 #define UPPER_ELEV    20000.0
  56
  57 #define MIDDLE_RADIUS 70000.0
  58 #define MIDDLE_ELEV    8000.0
  59
  60 #define LOWER_RADIUS  80000.0
  61 #define LOWER_ELEV        0.0
  62
  63 #define BOTTOM_RADIUS 50000.0
  64 #define BOTTOM_ELEV   -2000.0
  65
  66
  67 // Set up dome rendering callbacks
  68 static int sgSkyDomePreDraw( ssgEntity *e ) {
  69     /* cout << endl << "Dome Pre Draw" << endl << "----------------"
  70          << endl << endl; */
  71     glDisable( GL_DEPTH_TEST );
  72     glDisable( GL_FOG );
  73
  74     return true;
  75 }
  76
  77 static int sgSkyDomePostDraw( ssgEntity *e ) {
  78     /* cout << endl << "Dome Post Draw" << endl << "----------------"
  79          << endl << endl; */
  80     glEnable( GL_DEPTH_TEST );
  81     glEnable( GL_FOG );
  82
  83     return true;
  84 }
  85
  86
  87 // Constructor
  88 SGSkyDome::SGSkyDome( void ) {
  89 }
  90
  91
  92 // Destructor
  93 SGSkyDome::~SGSkyDome( void ) {
  94 }
  95
  96
  97 // initialize the sky object and connect it into our scene graph
  98 ssgBranch * SGSkyDome::build( ) {
  99     sgVec4 color;
 100
 101     float theta;
 102     int i;
 103
 104     // set up the state
 105     dome_state = new ssgSimpleState();
 106     dome_state->setShadeModel( GL_SMOOTH );
 107     dome_state->disable( GL_LIGHTING );
 108     dome_state->disable( GL_CULL_FACE );
 109     dome_state->disable( GL_TEXTURE_2D );
 110     dome_state->enable( GL_COLOR_MATERIAL );
 111     dome_state->setColourMaterial( GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE );
 112     dome_state->setMaterial( GL_EMISSION, 0, 0, 0, 1 );
 113     dome_state->setMaterial( GL_SPECULAR, 0, 0, 0, 1 );
 114     dome_state->disable( GL_BLEND );
 115     dome_state->disable( GL_ALPHA_TEST );
 116
 117     // initialize arrays
 118     center_disk_vl = new ssgVertexArray( 14 );
 119     center_disk_cl = new ssgColourArray( 14 );
 120
 121     upper_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
 122     upper_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
 123
 124     middle_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
 125     middle_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
 126
 127     lower_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
 128     lower_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
 129
 130     // initially seed to all blue
 131     sgSetVec4( color, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0 );
 132
 133     // generate the raw vertex data
 134     sgVec3 center_vertex;
 135     sgVec3 upper_vertex[12];
 136     sgVec3 middle_vertex[12];
 137     sgVec3 lower_vertex[12];
 138     sgVec3 bottom_vertex[12];
 139
 140     sgSetVec3( center_vertex, 0.0, 0.0, CENTER_ELEV );
 141
 142     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 143         theta = (i * 30.0) * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 144
 145         sgSetVec3( upper_vertex[i],
 146                    cos(theta) * UPPER_RADIUS,
 147                    sin(theta) * UPPER_RADIUS,
 148                    UPPER_ELEV );
 149
 150         sgSetVec3( middle_vertex[i],
 151                    cos((double)theta) * MIDDLE_RADIUS,
 152                    sin((double)theta) * MIDDLE_RADIUS,
 153                    MIDDLE_ELEV );
 154
 155         sgSetVec3( lower_vertex[i],
 156                    cos((double)theta) * LOWER_RADIUS,
 157                    sin((double)theta) * LOWER_RADIUS,
 158                    LOWER_ELEV );
 159
 160         sgSetVec3( bottom_vertex[i],
 161                    cos((double)theta) * BOTTOM_RADIUS,
 162                    sin((double)theta) * BOTTOM_RADIUS,
 163                    BOTTOM_ELEV );
 164     }
 165
 166     // generate the center disk vertex/color arrays
 167     center_disk_vl->add( center_vertex );
 168     center_disk_cl->add( color );
 169     for ( i = 11; i >= 0; i-- ) {
 170         center_disk_vl->add( upper_vertex[i] );
 171         center_disk_cl->add( color );
 172     }
 173     center_disk_vl->add( upper_vertex[11] );
 174     center_disk_cl->add( color );
 175
 176     // generate the upper ring
 177     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 178         upper_ring_vl->add( middle_vertex[i] );
 179         upper_ring_cl->add( color );
 180
 181         upper_ring_vl->add( upper_vertex[i] );
 182         upper_ring_cl->add( color );
 183     }
 184     upper_ring_vl->add( middle_vertex[0] );
 185     upper_ring_cl->add( color );
 186
 187     upper_ring_vl->add( upper_vertex[0] );
 188     upper_ring_cl->add( color );
 189
 190     // generate middle ring
 191     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 192         middle_ring_vl->add( lower_vertex[i] );
 193         middle_ring_cl->add( color );
 194
 195         middle_ring_vl->add( middle_vertex[i] );
 196         middle_ring_cl->add( color );
 197     }
 198     middle_ring_vl->add( lower_vertex[0] );
 199     middle_ring_cl->add( color );
 200
 201     middle_ring_vl->add( middle_vertex[0] );
 202     middle_ring_cl->add( color );
 203
 204     // generate lower ring
 205     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 206         lower_ring_vl->add( bottom_vertex[i] );
 207         lower_ring_cl->add( color );
 208
 209         lower_ring_vl->add( lower_vertex[i] );
 210         lower_ring_cl->add( color );
 211     }
 212     lower_ring_vl->add( bottom_vertex[0] );
 213     lower_ring_cl->add( color );
 214
 215     lower_ring_vl->add( lower_vertex[0] );
 216     lower_ring_cl->add( color );
 217
 218     // force a repaint of the sky colors with ugly defaults
 219     sgVec3 fog_color;
 220     sgSetVec3( fog_color, 1.0, 1.0, 1.0 );
 221     repaint( color, fog_color, 0.0 );
 222
 223     // build the ssg scene graph sub tree for the sky and connected
 224     // into the provide scene graph branch
 225     ssgVtxTable *center_disk, *upper_ring, *middle_ring, *lower_ring;
 226
 227     center_disk = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_FAN,
 228                                    center_disk_vl, NULL, NULL, center_disk_cl );
 229
 230     upper_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP,
 231                                   upper_ring_vl, NULL, NULL, upper_ring_cl );
 232
 233     middle_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP,
 234                                    middle_ring_vl, NULL, NULL, middle_ring_cl );
 235
 236     lower_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP,
 237                                   lower_ring_vl, NULL, NULL, lower_ring_cl );
 238
 239     center_disk->setState( dome_state );
 240     upper_ring->setState( dome_state );
 241     middle_ring->setState( dome_state );
 242     lower_ring->setState( dome_state );
 243
 244     dome_transform = new ssgTransform;
 245     dome_transform->addKid( center_disk );
 246     dome_transform->addKid( upper_ring );
 247     dome_transform->addKid( middle_ring );
 248     dome_transform->addKid( lower_ring );
 249
 250     // not entirely satisfying.  We are depending here that the first
 251     // thing we add to a parent is the first drawn
 252     center_disk->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
 253     center_disk->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
 254
 255     upper_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
 256     upper_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
 257
 258     middle_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
 259     middle_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
 260
 261     lower_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
 262     lower_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
 263
 264     return dome_transform;
 265 }
 266
 267
 268 // repaint the sky colors based on current value of sun_angle, sky,
 269 // and fog colors.  This updates the color arrays for ssgVtxTable.
 270 // sun angle in degrees relative to verticle
 271 // 0 degrees = high noon
 272 // 90 degrees = sun rise/set
 273 // 180 degrees = darkest midnight
 274 bool SGSkyDome::repaint( sgVec4 sky_color, sgVec4 fog_color, double sun_angle )
 275 {
 276     double diff;
 277     sgVec3 outer_param, outer_amt, outer_diff;
 278     sgVec3 middle_param, middle_amt, middle_diff;
 279     int i, j;
 280
 281     // Check for sunrise/sunset condition
 282     if ( (sun_angle > 80.0) && (sun_angle < 100.0) ) {
 283         // 0.0 - 0.4
 284         sgSetVec3( outer_param,
 285                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 20.0,
 286                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0,
 287                    -(10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 30.0 );
 288
 289         sgSetVec3( middle_param,
 290                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0,
 291                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 80.0,
 292                    0.0 );
 293
 294         sgScaleVec3( outer_diff, outer_param, 1.0 / 6.0 );
 295
 296         sgScaleVec3( middle_diff, middle_param, 1.0 / 6.0 );
 297     } else {
 298         sgSetVec3( outer_param, 0.0, 0.0, 0.0 );
 299         sgSetVec3( middle_param, 0.0, 0.0, 0.0 );
 300
 301         sgSetVec3( outer_diff, 0.0, 0.0, 0.0 );
 302         sgSetVec3( middle_diff, 0.0, 0.0, 0.0 );
 303     }
 304     // printf("  outer_red_param = %.2f  outer_red_diff = %.2f\n",
 305     //        outer_red_param, outer_red_diff);
 306
 307     // calculate transition colors between sky and fog
 308     sgCopyVec3( outer_amt, outer_param );
 309     sgCopyVec3( middle_amt, middle_param );
 310
 311     //
 312     // First, recalulate the basic colors
 313     //
 314
 315     sgVec4 upper_color[12];
 316     sgVec4 middle_color[12];
 317     sgVec4 lower_color[12];
 318     sgVec4 bottom_color[12];
 319
 320     for ( i = 0; i < 6; i++ ) {
 321         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 322             diff = sky_color[j] - fog_color[j];
 323
 324             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 325             //        l->sky_color[j], l->fog_color[j], diff);
 326
 327             upper_color[i][j] = sky_color[j] - diff * 0.3;
 328             middle_color[i][j] = sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 329             lower_color[i][j] = fog_color[j] + outer_amt[j];
 330
 331             if ( upper_color[i][j] > 1.0 ) { upper_color[i][j] = 1.0; }
 332             if ( upper_color[i][j] < 0.1 ) { upper_color[i][j] = 0.1; }
 333             if ( middle_color[i][j] > 1.0 ) { middle_color[i][j] = 1.0; }
 334             if ( middle_color[i][j] < 0.1 ) { middle_color[i][j] = 0.1; }
 335             if ( lower_color[i][j] > 1.0 ) { lower_color[i][j] = 1.0; }
 336             if ( lower_color[i][j] < 0.1 ) { lower_color[i][j] = 0.1; }
 337         }
 338         upper_color[i][3] = middle_color[i][3] = lower_color[i][3] = 1.0;
 339
 340         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 341             outer_amt[j] -= outer_diff[j];
 342             middle_amt[j] -= middle_diff[j];
 343         }
 344
 345         /*
 346         printf("upper_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, upper_color[i][0],
 347                upper_color[i][1], upper_color[i][2], upper_color[i][3]);
 348         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 349                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 350                middle_color[i][3]);
 351         printf("lower_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 352                lower_color[i][0], lower_color[i][1], lower_color[i][2],
 353                lower_color[i][3]);
 354         */
 355     }
 356
 357     sgSetVec3( outer_amt, 0.0, 0.0, 0.0 );
 358     sgSetVec3( middle_amt, 0.0, 0.0, 0.0 );
 359
 360     for ( i = 6; i < 12; i++ ) {
 361         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 362             diff = sky_color[j] - fog_color[j];
 363
 364             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 365             //        sky_color[j], fog_color[j], diff);
 366
 367             upper_color[i][j] = sky_color[j] - diff * 0.3;
 368             middle_color[i][j] = sky_color[j] - diff * 0.9 + middle_amt[j];
 369             lower_color[i][j] = fog_color[j] + outer_amt[j];
 370
 371             if ( upper_color[i][j] > 1.0 ) { upper_color[i][j] = 1.0; }
 372             if ( upper_color[i][j] < 0.1 ) { upper_color[i][j] = 0.1; }
 373             if ( middle_color[i][j] > 1.0 ) { middle_color[i][j] = 1.0; }
 374             if ( middle_color[i][j] < 0.1 ) { middle_color[i][j] = 0.1; }
 375             if ( lower_color[i][j] > 1.0 ) { lower_color[i][j] = 1.0; }
 376             if ( lower_color[i][j] < 0.1 ) { lower_color[i][j] = 0.1; }
 377         }
 378         upper_color[i][3] = middle_color[i][3] = lower_color[i][3] = 1.0;
 379
 380         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 381             outer_amt[j] += outer_diff[j];
 382             middle_amt[j] += middle_diff[j];
 383         }
 384
 385         /*
 386         printf("upper_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, upper_color[i][0],
 387                upper_color[i][1], upper_color[i][2], upper_color[i][3]);
 388         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 389                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 390                middle_color[i][3]);
 391         printf("lower_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 392                lower_color[i][0], lower_color[i][1], lower_color[i][2],
 393                lower_color[i][3]);
 394         */
 395     }
 396
 397     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 398         sgCopyVec4( bottom_color[i], fog_color );
 399     }
 400
 401     //
 402     // Second, assign the basic colors to the object color arrays
 403     //
 404
 405     float *slot;
 406     int counter;
 407
 408     // update the center disk color arrays
 409     counter = 0;
 410     slot = center_disk_cl->get( counter++ );
 411     // sgVec4 red;
 412     // sgSetVec4( red, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 );
 413     sgCopyVec4( slot, sky_color );
 414     for ( i = 11; i >= 0; i-- ) {
 415         slot = center_disk_cl->get( counter++ );
 416         sgCopyVec4( slot, upper_color[i] );
 417     }
 418     slot = center_disk_cl->get( counter++ );
 419     sgCopyVec4( slot, upper_color[11] );
 420
 421     // generate the upper ring
 422     counter = 0;
 423     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 424         slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
 425         sgCopyVec4( slot, middle_color[i] );
 426
 427         slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
 428         sgCopyVec4( slot, upper_color[i] );
 429     }
 430     slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
 431     sgCopyVec4( slot, middle_color[0] );
 432
 433     slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
 434     sgCopyVec4( slot, upper_color[0] );
 435
 436     // generate middle ring
 437     counter = 0;
 438     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 439         slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
 440         sgCopyVec4( slot, lower_color[i] );
 441
 442         slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
 443         sgCopyVec4( slot, middle_color[i] );
 444     }
 445     slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
 446     sgCopyVec4( slot, lower_color[0] );
 447
 448     slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
 449     sgCopyVec4( slot, middle_color[0] );
 450
 451     // generate lower ring
 452     counter = 0;
 453     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 454         slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
 455         sgCopyVec4( slot, bottom_color[i] );
 456
 457         slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
 458         sgCopyVec4( slot, lower_color[i] );
 459     }
 460     slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
 461     sgCopyVec4( slot, bottom_color[0] );
 462
 463     slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
 464     sgCopyVec4( slot, lower_color[0] );
 465
 466     return true;
 467 }
 468
 469
 470 // reposition the sky at the specified origin and orientation
 471 // lon specifies a rotation about the Z axis
 472 // lat specifies a rotation about the new Y axis
 473 // spin specifies a rotation about the new Z axis (and orients the
 474 // sunrise/set effects
 475 bool SGSkyDome::reposition( sgVec3 p, double lon, double lat, double spin ) {
 476     sgMat4 T, LON, LAT, SPIN;
 477     sgVec3 axis;
 478
 479     // Translate to view position
 480     // Point3D zero_elev = current_view.get_cur_zero_elev();
 481     // xglTranslatef( zero_elev.x(), zero_elev.y(), zero_elev.z() );
 482     sgMakeTransMat4( T, p );
 483
 484     // printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 485     //        zero_elev.x, zero_elev.y, zero_elev.z );
 486
 487     // Rotate to proper orientation
 488     // printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n",
 489     //        FG_Longitude * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 490     //        FG_Latitude * SGD_RADIANS_TO_DEGREES);
 491     // xglRotatef( f->get_Longitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, 0.0, 0.0, 1.0 );
 492     sgSetVec3( axis, 0.0, 0.0, 1.0 );
 493     sgMakeRotMat4( LON, lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
 494
 495     // xglRotatef( 90.0 - f->get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 496     //             0.0, 1.0, 0.0 );
 497     sgSetVec3( axis, 0.0, 1.0, 0.0 );
 498     sgMakeRotMat4( LAT, 90.0 - lat * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
 499
 500     // xglRotatef( l->sun_rotation * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, 0.0, 0.0, 1.0 );
 501     sgSetVec3( axis, 0.0, 0.0, 1.0 );
 502     sgMakeRotMat4( SPIN, spin * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
 503
 504     sgMat4 TRANSFORM;
 505
 506     sgCopyMat4( TRANSFORM, T );
 507     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LON );
 508     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LAT );
 509     sgPreMultMat4( TRANSFORM, SPIN );
 510
 511     sgCoord skypos;
 512     sgSetCoord( &skypos, TRANSFORM );
 513
 514     dome_transform->setTransform( &skypos );
 515
 516     return true;
 517 }