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