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 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 Library General Public
  19 // License along with this library; if not, write to the
  20 // Free Software Foundation, Inc., 59 Temple Place - Suite 330,
  21 // Boston, MA  02111-1307, USA.
  22 //
  23 // $Id$
  24
  25
  26 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  27 #  include <config.h>
  28 #endif
  29
  30 #ifdef HAVE_WINDOWS_H
  31 #  include <windows.h>
  32 #endif
  33
  34 #include <math.h>
  35
  36 #include <GL/glut.h>
  37 #include <simgear/xgl/xgl.h>
  38
  39 #include <plib/sg.h>
  40
  41 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
  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
  72     ssgLeaf *f = (ssgLeaf *)e;
  73     if ( f -> hasState () ) f->getState()->apply() ;
  74
  75     glPushAttrib( GL_DEPTH_BUFFER_BIT | GL_FOG_BIT );
  76     // cout << "push error = " << glGetError() << endl;
  77
  78     glDisable( GL_DEPTH_TEST );
  79     glDisable( GL_FOG );
  80
  81     return true;
  82 }
  83
  84 static int sgSkyDomePostDraw( ssgEntity *e ) {
  85     /* cout << endl << "Dome Post Draw" << endl << "----------------"
  86          << endl << endl; */
  87
  88     glPopAttrib();
  89     // cout << "pop error = " << glGetError() << endl;
  90
  91     return true;
  92 }
  93
  94
  95 // Constructor
  96 SGSkyDome::SGSkyDome( void ) {
  97 }
  98
  99
 100 // Destructor
 101 SGSkyDome::~SGSkyDome( void ) {
 102 }
 103
 104
 105 // initialize the sky object and connect it into our scene graph
 106 ssgBranch * SGSkyDome::build( ) {
 107     sgVec4 color;
 108
 109     float theta;
 110     int i;
 111
 112     // set up the state
 113     dome_state = new ssgSimpleState();
 114     dome_state->setShadeModel( GL_SMOOTH );
 115     dome_state->disable( GL_LIGHTING );
 116     dome_state->disable( GL_CULL_FACE );
 117     dome_state->disable( GL_TEXTURE_2D );
 118     dome_state->enable( GL_COLOR_MATERIAL );
 119     dome_state->setColourMaterial( GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE );
 120     dome_state->setMaterial( GL_EMISSION, 0, 0, 0, 1 );
 121     dome_state->setMaterial( GL_SPECULAR, 0, 0, 0, 1 );
 122     dome_state->disable( GL_BLEND );
 123     dome_state->disable( GL_ALPHA_TEST );
 124
 125     // initialize arrays
 126     center_disk_vl = new ssgVertexArray( 14 );
 127     center_disk_cl = new ssgColourArray( 14 );
 128
 129     upper_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
 130     upper_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
 131
 132     middle_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
 133     middle_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
 134
 135     lower_ring_vl = new ssgVertexArray( 26 );
 136     lower_ring_cl = new ssgColourArray( 26 );
 137
 138     // initially seed to all blue
 139     sgSetVec4( color, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0 );
 140
 141     // generate the raw vertex data
 142     sgVec3 center_vertex;
 143     sgVec3 upper_vertex[12];
 144     sgVec3 middle_vertex[12];
 145     sgVec3 lower_vertex[12];
 146     sgVec3 bottom_vertex[12];
 147
 148     sgSetVec3( center_vertex, 0.0, 0.0, CENTER_ELEV );
 149
 150     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 151         theta = (i * 30.0) * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 152
 153         sgSetVec3( upper_vertex[i],
 154                    cos(theta) * UPPER_RADIUS,
 155                    sin(theta) * UPPER_RADIUS,
 156                    UPPER_ELEV );
 157
 158         sgSetVec3( middle_vertex[i],
 159                    cos((double)theta) * MIDDLE_RADIUS,
 160                    sin((double)theta) * MIDDLE_RADIUS,
 161                    MIDDLE_ELEV );
 162
 163         sgSetVec3( lower_vertex[i],
 164                    cos((double)theta) * LOWER_RADIUS,
 165                    sin((double)theta) * LOWER_RADIUS,
 166                    LOWER_ELEV );
 167
 168         sgSetVec3( bottom_vertex[i],
 169                    cos((double)theta) * BOTTOM_RADIUS,
 170                    sin((double)theta) * BOTTOM_RADIUS,
 171                    BOTTOM_ELEV );
 172     }
 173
 174     // generate the center disk vertex/color arrays
 175     center_disk_vl->add( center_vertex );
 176     center_disk_cl->add( color );
 177     for ( i = 11; i >= 0; i-- ) {
 178         center_disk_vl->add( upper_vertex[i] );
 179         center_disk_cl->add( color );
 180     }
 181     center_disk_vl->add( upper_vertex[11] );
 182     center_disk_cl->add( color );
 183
 184     // generate the upper ring
 185     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 186         upper_ring_vl->add( middle_vertex[i] );
 187         upper_ring_cl->add( color );
 188
 189         upper_ring_vl->add( upper_vertex[i] );
 190         upper_ring_cl->add( color );
 191     }
 192     upper_ring_vl->add( middle_vertex[0] );
 193     upper_ring_cl->add( color );
 194
 195     upper_ring_vl->add( upper_vertex[0] );
 196     upper_ring_cl->add( color );
 197
 198     // generate middle ring
 199     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 200         middle_ring_vl->add( lower_vertex[i] );
 201         middle_ring_cl->add( color );
 202
 203         middle_ring_vl->add( middle_vertex[i] );
 204         middle_ring_cl->add( color );
 205     }
 206     middle_ring_vl->add( lower_vertex[0] );
 207     middle_ring_cl->add( color );
 208
 209     middle_ring_vl->add( middle_vertex[0] );
 210     middle_ring_cl->add( color );
 211
 212     // generate lower ring
 213     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 214         lower_ring_vl->add( bottom_vertex[i] );
 215         lower_ring_cl->add( color );
 216
 217         lower_ring_vl->add( lower_vertex[i] );
 218         lower_ring_cl->add( color );
 219     }
 220     lower_ring_vl->add( bottom_vertex[0] );
 221     lower_ring_cl->add( color );
 222
 223     lower_ring_vl->add( lower_vertex[0] );
 224     lower_ring_cl->add( color );
 225
 226     // force a repaint of the sky colors with ugly defaults
 227     sgVec3 fog_color;
 228     sgSetVec3( fog_color, 1.0, 1.0, 1.0 );
 229     repaint( color, fog_color, 0.0, 5000.0 );
 230
 231     // build the ssg scene graph sub tree for the sky and connected
 232     // into the provide scene graph branch
 233     ssgVtxTable *center_disk, *upper_ring, *middle_ring, *lower_ring;
 234
 235     center_disk = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_FAN,
 236                                    center_disk_vl, NULL, NULL, center_disk_cl );
 237
 238     upper_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP,
 239                                   upper_ring_vl, NULL, NULL, upper_ring_cl );
 240
 241     middle_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP,
 242                                    middle_ring_vl, NULL, NULL, middle_ring_cl );
 243
 244     lower_ring = new ssgVtxTable( GL_TRIANGLE_STRIP,
 245                                   lower_ring_vl, NULL, NULL, lower_ring_cl );
 246
 247     center_disk->setState( dome_state );
 248     upper_ring->setState( dome_state );
 249     middle_ring->setState( dome_state );
 250     lower_ring->setState( dome_state );
 251
 252     dome_transform = new ssgTransform;
 253     dome_transform->addKid( center_disk );
 254     dome_transform->addKid( upper_ring );
 255     dome_transform->addKid( middle_ring );
 256     dome_transform->addKid( lower_ring );
 257
 258     // not entirely satisfying.  We are depending here that the first
 259     // thing we add to a parent is the first drawn
 260     center_disk->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
 261     center_disk->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
 262
 263     upper_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
 264     upper_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
 265
 266     middle_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
 267     middle_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
 268
 269     lower_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_PREDRAW, sgSkyDomePreDraw );
 270     lower_ring->setCallback( SSG_CALLBACK_POSTDRAW, sgSkyDomePostDraw );
 271
 272     return dome_transform;
 273 }
 274
 275
 276 // repaint the sky colors based on current value of sun_angle, sky,
 277 // and fog colors.  This updates the color arrays for ssgVtxTable.
 278 // sun angle in degrees relative to verticle
 279 // 0 degrees = high noon
 280 // 90 degrees = sun rise/set
 281 // 180 degrees = darkest midnight
 282 bool SGSkyDome::repaint( sgVec4 sky_color, sgVec4 fog_color, double sun_angle,
 283                          double vis )
 284 {
 285     double diff;
 286     sgVec3 outer_param, outer_amt, outer_diff;
 287     sgVec3 middle_param, middle_amt, middle_diff;
 288     int i, j;
 289
 290     // Check for sunrise/sunset condition
 291     if ( (sun_angle > 80.0) && (sun_angle < 100.0) ) {
 292         // 0.0 - 0.4
 293         sgSetVec3( outer_param,
 294                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 20.0,
 295                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0,
 296                    -(10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 30.0 );
 297
 298         sgSetVec3( middle_param,
 299                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 40.0,
 300                    (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 80.0,
 301                    0.0 );
 302
 303         sgScaleVec3( outer_diff, outer_param, 1.0 / 6.0 );
 304
 305         sgScaleVec3( middle_diff, middle_param, 1.0 / 6.0 );
 306     } else {
 307         sgSetVec3( outer_param, 0.0, 0.0, 0.0 );
 308         sgSetVec3( middle_param, 0.0, 0.0, 0.0 );
 309
 310         sgSetVec3( outer_diff, 0.0, 0.0, 0.0 );
 311         sgSetVec3( middle_diff, 0.0, 0.0, 0.0 );
 312     }
 313     // printf("  outer_red_param = %.2f  outer_red_diff = %.2f\n",
 314     //        outer_red_param, outer_red_diff);
 315
 316     // calculate transition colors between sky and fog
 317     sgCopyVec3( outer_amt, outer_param );
 318     sgCopyVec3( middle_amt, middle_param );
 319
 320     //
 321     // First, recalulate the basic colors
 322     //
 323
 324     sgVec4 center_color;
 325     sgVec4 upper_color[12];
 326     sgVec4 middle_color[12];
 327     sgVec4 lower_color[12];
 328     sgVec4 bottom_color[12];
 329
 330     double vis_factor;
 331
 332     if ( vis < 3000.0 ) {
 333         vis_factor = (vis - 1000.0) / 2000.0;
 334         if ( vis_factor < 0.0 ) {
 335             vis_factor = 0.0;
 336         }
 337     } else {
 338         vis_factor = 1.0;
 339     }
 340
 341     for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 342         diff = sky_color[j] - fog_color[j];
 343         center_color[j] = sky_color[j] - diff * ( 1.0 - vis_factor );
 344     }
 345
 346     for ( i = 0; i < 6; i++ ) {
 347         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 348             diff = sky_color[j] - fog_color[j];
 349
 350             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 351             //        l->sky_color[j], l->fog_color[j], diff);
 352
 353             upper_color[i][j] = sky_color[j] - diff * ( 1.0 - vis_factor * 0.7);
 354             middle_color[i][j] = sky_color[j] - diff * ( 1.0 - vis_factor * 0.1)
 355                 + middle_amt[j];
 356             lower_color[i][j] = fog_color[j] + outer_amt[j];
 357
 358             if ( upper_color[i][j] > 1.0 ) { upper_color[i][j] = 1.0; }
 359             if ( upper_color[i][j] < 0.0 ) { upper_color[i][j] = 0.0; }
 360             if ( middle_color[i][j] > 1.0 ) { middle_color[i][j] = 1.0; }
 361             if ( middle_color[i][j] < 0.0 ) { middle_color[i][j] = 0.0; }
 362             if ( lower_color[i][j] > 1.0 ) { lower_color[i][j] = 1.0; }
 363             if ( lower_color[i][j] < 0.0 ) { lower_color[i][j] = 0.0; }
 364         }
 365         upper_color[i][3] = middle_color[i][3] = lower_color[i][3] = 1.0;
 366
 367         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 368             outer_amt[j] -= outer_diff[j];
 369             middle_amt[j] -= middle_diff[j];
 370         }
 371
 372         /*
 373         printf("upper_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, upper_color[i][0],
 374                upper_color[i][1], upper_color[i][2], upper_color[i][3]);
 375         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 376                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 377                middle_color[i][3]);
 378         printf("lower_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 379                lower_color[i][0], lower_color[i][1], lower_color[i][2],
 380                lower_color[i][3]);
 381         */
 382     }
 383
 384     sgSetVec3( outer_amt, 0.0, 0.0, 0.0 );
 385     sgSetVec3( middle_amt, 0.0, 0.0, 0.0 );
 386
 387     for ( i = 6; i < 12; i++ ) {
 388         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 389             diff = sky_color[j] - fog_color[j];
 390
 391             // printf("sky = %.2f  fog = %.2f  diff = %.2f\n",
 392             //        sky_color[j], fog_color[j], diff);
 393
 394             upper_color[i][j] = sky_color[j] - diff * ( 1.0 - vis_factor * 0.7);
 395             middle_color[i][j] = sky_color[j] - diff * ( 1.0 - vis_factor * 0.1)
 396                 + middle_amt[j];
 397             lower_color[i][j] = fog_color[j] + outer_amt[j];
 398
 399             if ( upper_color[i][j] > 1.0 ) { upper_color[i][j] = 1.0; }
 400             if ( upper_color[i][j] < 0.0 ) { upper_color[i][j] = 0.0; }
 401             if ( middle_color[i][j] > 1.0 ) { middle_color[i][j] = 1.0; }
 402             if ( middle_color[i][j] < 0.0 ) { middle_color[i][j] = 0.0; }
 403             if ( lower_color[i][j] > 1.0 ) { lower_color[i][j] = 1.0; }
 404             if ( lower_color[i][j] < 0.0 ) { lower_color[i][j] = 0.0; }
 405         }
 406         upper_color[i][3] = middle_color[i][3] = lower_color[i][3] = 1.0;
 407
 408         for ( j = 0; j < 3; j++ ) {
 409             outer_amt[j] += outer_diff[j];
 410             middle_amt[j] += middle_diff[j];
 411         }
 412
 413         /*
 414         printf("upper_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i, upper_color[i][0],
 415                upper_color[i][1], upper_color[i][2], upper_color[i][3]);
 416         printf("middle_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 417                middle_color[i][0], middle_color[i][1], middle_color[i][2],
 418                middle_color[i][3]);
 419         printf("lower_color[%d] = %.2f %.2f %.2f %.2f\n", i,
 420                lower_color[i][0], lower_color[i][1], lower_color[i][2],
 421                lower_color[i][3]);
 422         */
 423    }
 424
 425     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 426         sgCopyVec4( bottom_color[i], fog_color );
 427     }
 428
 429     //
 430     // Second, assign the basic colors to the object color arrays
 431     //
 432
 433     float *slot;
 434     int counter;
 435
 436     // update the center disk color arrays
 437     counter = 0;
 438     slot = center_disk_cl->get( counter++ );
 439     // sgVec4 red;
 440     // sgSetVec4( red, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0 );
 441     sgCopyVec4( slot, center_color );
 442     for ( i = 11; i >= 0; i-- ) {
 443         slot = center_disk_cl->get( counter++ );
 444         sgCopyVec4( slot, upper_color[i] );
 445     }
 446     slot = center_disk_cl->get( counter++ );
 447     sgCopyVec4( slot, upper_color[11] );
 448
 449     // generate the upper ring
 450     counter = 0;
 451     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 452         slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
 453         sgCopyVec4( slot, middle_color[i] );
 454
 455         slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
 456         sgCopyVec4( slot, upper_color[i] );
 457     }
 458     slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
 459     sgCopyVec4( slot, middle_color[0] );
 460
 461     slot = upper_ring_cl->get( counter++ );
 462     sgCopyVec4( slot, upper_color[0] );
 463
 464     // generate middle ring
 465     counter = 0;
 466     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 467         slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
 468         sgCopyVec4( slot, lower_color[i] );
 469
 470         slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
 471         sgCopyVec4( slot, middle_color[i] );
 472     }
 473     slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
 474     sgCopyVec4( slot, lower_color[0] );
 475
 476     slot = middle_ring_cl->get( counter++ );
 477     sgCopyVec4( slot, middle_color[0] );
 478
 479     // generate lower ring
 480     counter = 0;
 481     for ( i = 0; i < 12; i++ ) {
 482         slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
 483         sgCopyVec4( slot, bottom_color[i] );
 484
 485         slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
 486         sgCopyVec4( slot, lower_color[i] );
 487     }
 488     slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
 489     sgCopyVec4( slot, bottom_color[0] );
 490
 491     slot = lower_ring_cl->get( counter++ );
 492     sgCopyVec4( slot, lower_color[0] );
 493
 494     return true;
 495 }
 496
 497
 498 // reposition the sky at the specified origin and orientation
 499 // lon specifies a rotation about the Z axis
 500 // lat specifies a rotation about the new Y axis
 501 // spin specifies a rotation about the new Z axis (and orients the
 502 // sunrise/set effects
 503 bool SGSkyDome::reposition( sgVec3 p, double lon, double lat, double spin ) {
 504     sgMat4 T, LON, LAT, SPIN;
 505     sgVec3 axis;
 506
 507     // Translate to view position
 508     // Point3D zero_elev = current_view.get_cur_zero_elev();
 509     // xglTranslatef( zero_elev.x(), zero_elev.y(), zero_elev.z() );
 510     sgMakeTransMat4( T, p );
 511
 512     // printf("  Translated to %.2f %.2f %.2f\n",
 513     //        zero_elev.x, zero_elev.y, zero_elev.z );
 514
 515     // Rotate to proper orientation
 516     // printf("  lon = %.2f  lat = %.2f\n",
 517     //        lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 518     //        lat * SGD_RADIANS_TO_DEGREES);
 519     // xglRotatef( lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, 0.0, 0.0, 1.0 );
 520     sgSetVec3( axis, 0.0, 0.0, 1.0 );
 521     sgMakeRotMat4( LON, lon * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
 522
 523     // xglRotatef( 90.0 - f->get_Latitude() * SGD_RADIANS_TO_DEGREES,
 524     //             0.0, 1.0, 0.0 );
 525     sgSetVec3( axis, 0.0, 1.0, 0.0 );
 526     sgMakeRotMat4( LAT, 90.0 - lat * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
 527
 528     // xglRotatef( l->sun_rotation * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, 0.0, 0.0, 1.0 );
 529     sgSetVec3( axis, 0.0, 0.0, 1.0 );
 530     sgMakeRotMat4( SPIN, spin * SGD_RADIANS_TO_DEGREES, axis );
 531
 532     sgMat4 TRANSFORM;
 533
 534     sgCopyMat4( TRANSFORM, T );
 535     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LON );
 536     sgPreMultMat4( TRANSFORM, LAT );
 537     sgPreMultMat4( TRANSFORM, SPIN );
 538
 539     sgCoord skypos;
 540     sgSetCoord( &skypos, TRANSFORM );
 541
 542     dome_transform->setTransform( &skypos );
 543
 544     return true;
 545 }