simgear/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  - 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 #include <plib/sg.h>
  31 #include <plib/ssg.h>
  32
  33 #include <simgear/math/sg_random.h>
  34
  35 #include "sky.hxx"
  36
  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     // ramp_up = 4.0;
  49     // ramp_down = 4.0;
  50 }
  51
  52
  53 // Destructor
  54 SGSky::~SGSky( void ) {
  55 }
  56
  57
  58 // initialize the sky and connect the components to the scene graph at
  59 // the provided branch
  60 void SGSky::build(  double sun_size, double moon_size,
  61                     int nplanets, sgdVec3 *planet_data,
  62                     double planet_dist,
  63                     int nstars, sgdVec3 *star_data, double star_dist )
  64 {
  65     pre_root = new ssgRoot;
  66     post_root = new ssgRoot;
  67
  68     pre_selector = new ssgSelector;
  69     post_selector = new ssgSelector;
  70
  71     pre_transform = new ssgTransform;
  72     post_transform = new ssgTransform;
  73
  74     dome = new SGSkyDome;
  75     pre_transform -> addKid( dome->build() );
  76
  77     planets = new SGStars;
  78     pre_transform -> addKid( planets->build(nplanets, planet_data,
  79                                             planet_dist)
  80                              );
  81
  82     stars = new SGStars;
  83     pre_transform -> addKid( stars->build(nstars, star_data, star_dist) );
  84
  85     moon = new SGMoon;
  86     pre_transform -> addKid( moon->build(tex_path, moon_size) );
  87
  88     oursun = new SGSun;
  89     pre_transform -> addKid( oursun->build(tex_path, sun_size) );
  90
  91     pre_selector->addKid( pre_transform );
  92     pre_selector->clrTraversalMaskBits( SSGTRAV_HOT );
  93
  94     post_selector->addKid( post_transform );
  95     post_selector->clrTraversalMaskBits( SSGTRAV_HOT );
  96
  97     pre_root->addKid( pre_selector );
  98     post_root->addKid( post_selector );
  99
 100     // add the cloud ssgStates to the material lib
 101     FGPath cloud_path;
 102
 103     cloud_path.set( tex_path.str() );
 104     cloud_path.append( "overcast.rgb" );
 105     cloud_mats[SG_CLOUD_OVERCAST] = SGCloudMakeState( cloud_path.str() );
 106
 107     cloud_path.set( tex_path.str() );
 108     cloud_path.append( "mostlycloudy.rgba" );
 109     cloud_mats[SG_CLOUD_MOSTLY_CLOUDY] = SGCloudMakeState( cloud_path.str() );
 110
 111     cloud_path.set( tex_path.str() );
 112     cloud_path.append( "mostlysunny.rgba" );
 113     cloud_mats[SG_CLOUD_MOSTLY_SUNNY] = SGCloudMakeState( cloud_path.str() );
 114
 115     cloud_path.set( tex_path.str() );
 116     cloud_path.append( "cirrus.rgba" );
 117     cloud_mats[SG_CLOUD_CIRRUS] = SGCloudMakeState( cloud_path.str() );
 118 }
 119
 120
 121 // repaint the sky components based on current value of sun_angle,
 122 // sky, and fog colors.
 123 //
 124 // sun angle in degrees relative to verticle
 125 // 0 degrees = high noon
 126 // 90 degrees = sun rise/set
 127 // 180 degrees = darkest midnight
 128 bool SGSky::repaint( sgVec4 sky_color, sgVec4 fog_color,
 129                      double sun_angle, double moon_angle,
 130                      int nplanets, sgdVec3 *planet_data,
 131                      int nstars, sgdVec3 *star_data )
 132 {
 133     if ( effective_visibility > 1000.0 ) {
 134         enable();
 135         dome->repaint( sky_color, fog_color, sun_angle, effective_visibility );
 136         oursun->repaint( sun_angle );
 137         moon->repaint( moon_angle );
 138         planets->repaint( sun_angle, nplanets, planet_data );
 139         stars->repaint( sun_angle, nstars, star_data );
 140
 141         for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 142             cloud_layers[i]->repaint( fog_color );
 143         }
 144     } else {
 145         // turn off sky
 146         disable();
 147     }
 148
 149     return true;
 150 }
 151
 152
 153 // reposition the sky at the specified origin and orientation
 154 //
 155 // lon specifies a rotation about the Z axis
 156 // lat specifies a rotation about the new Y axis
 157 // spin specifies a rotation about the new Z axis (this allows
 158 // additional orientation for the sunrise/set effects and is used by
 159 // the skydome and perhaps clouds.
 160 bool SGSky::reposition( sgVec3 view_pos, sgVec3 zero_elev, sgVec3 view_up,
 161                         double lon, double lat, double alt, double spin,
 162                         double gst,
 163                         double sun_ra, double sun_dec, double sun_dist,
 164                         double moon_ra, double moon_dec, double moon_dist )
 165 {
 166     double angle = gst * 15;    // degrees
 167     dome->reposition( zero_elev, lon, lat, spin );
 168     oursun->reposition( view_pos, angle, sun_ra, sun_dec, sun_dist );
 169     moon->reposition( view_pos, angle, moon_ra, moon_dec, moon_dist );
 170     planets->reposition( view_pos, angle );
 171     stars->reposition( view_pos, angle );
 172
 173     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 174         cloud_layers[i]->reposition( zero_elev, view_up, lon, lat, alt );
 175     }
 176
 177     return true;
 178 }
 179
 180
 181 // draw background portions of the sky ... do this before you draw the
 182 // rest of your scene.
 183 void SGSky::preDraw() {
 184     ssgCullAndDraw( pre_root );
 185 }
 186
 187
 188 // draw translucent clouds ... do this after you've drawn all the
 189 // oapaque elements of your scene.
 190 void SGSky::postDraw( float alt ) {
 191     float slop = 5.0;           // if we are closer than this to a cloud layer,
 192                                 // don't draw clouds
 193
 194     int in_cloud = -1;          // cloud we are in
 195
 196     int i;
 197
 198     // check where we are relative to the cloud layers
 199     for ( i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 200         float asl = cloud_layers[i]->get_asl();
 201         float thickness = cloud_layers[i]->get_thickness();
 202
 203         if ( alt < asl - slop ) {
 204             // below cloud layer
 205         } else if ( alt < asl + thickness + slop ) {
 206             // in cloud layer
 207
 208             // bail now and don't draw any clouds
 209             in_cloud = i;
 210         } else {
 211             // above cloud layer
 212         }
 213     }
 214
 215     // determine rendering order
 216     int pos = 0;
 217     while ( pos < (int)cloud_layers.size() &&
 218             alt > cloud_layers[pos]->get_asl())
 219     {
 220         ++pos;
 221     }
 222
 223     if ( pos == 0 ) {
 224         // we are below all the cloud layers, draw top to bottom
 225         for ( i = cloud_layers.size() - 1; i >= 0; --i ) {
 226             if ( i != in_cloud ) {
 227                 cloud_layers[i]->draw();
 228             }
 229         }
 230     } else if ( pos >= (int)cloud_layers.size() ) {
 231         // we are above all the cloud layers, draw bottom to top
 232         for ( i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 233             if ( i != in_cloud ) {
 234                 cloud_layers[i]->draw();
 235             }
 236         }
 237     } else {
 238         // we are between cloud layers, draw lower layers bottom to
 239         // top and upper layers top to bottom
 240         for ( i = 0; i < pos; ++i ) {
 241             if ( i != in_cloud ) {
 242                 cloud_layers[i]->draw();
 243             }
 244         }
 245         for ( i = cloud_layers.size() - 1; i >= pos; --i ) {
 246             if ( i != in_cloud ) {
 247                 cloud_layers[i]->draw();
 248             }
 249         }
 250     }
 251 }
 252
 253
 254 void SGSky::add_cloud_layer( double asl, double thickness,
 255                              double transition, double span,
 256                              ssgSimpleState *state ) {
 257     SGCloudLayer *layer = new SGCloudLayer;
 258     layer->build( span, asl, thickness, transition, state );
 259
 260     layer_list_iterator current = cloud_layers.begin();
 261     layer_list_iterator last = cloud_layers.end();
 262     while ( current != last && (*current)->get_asl() < asl ) {
 263         ++current;
 264     }
 265
 266     if ( current != last ) {
 267         cloud_layers.insert( current, layer );
 268     } else {
 269         cloud_layers.push_back( layer );
 270     }
 271
 272     // for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 273     //   cout << "layer " << i << " = " << cloud_layers[i]->get_asl() << endl;
 274     // }
 275     // cout << endl;
 276 }
 277
 278
 279 void SGSky::add_cloud_layer( double asl, double thickness,
 280                              double transition, double span,
 281                              const string &tex_path ) {
 282     ssgSimpleState *state = SGCloudMakeState( tex_path );
 283     add_cloud_layer( asl, thickness, transition, span, state );
 284 }
 285
 286
 287 void SGSky::add_cloud_layer( double asl, double thickness,
 288                              double transition, double span,
 289                              SGCloudType type ) {
 290     if ( type > 0 && type < SG_MAX_CLOUD_TYPES ) {
 291         add_cloud_layer( asl, thickness, transition, span, cloud_mats[type] );
 292     }
 293 }
 294
 295
 296 // modify the current visibility based on cloud layers, thickness,
 297 // transition range, and simulated "puffs".
 298 void SGSky::modify_vis( float alt, float time_factor ) {
 299     float effvis = visibility;
 300
 301     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 302         float asl = cloud_layers[i]->get_asl();
 303         float thickness = cloud_layers[i]->get_thickness();
 304         float transition = cloud_layers[i]->get_transition();
 305
 306         double ratio = 1.0;
 307
 308         if ( alt < asl - transition ) {
 309             // below cloud layer
 310             ratio = 1.0;
 311         } else if ( alt < asl ) {
 312             // in lower transition
 313             ratio = (asl - alt) / transition;
 314         } else if ( alt < asl + thickness ) {
 315             // in cloud layer
 316             ratio = 0.0;
 317         } else if ( alt < asl + thickness + transition ) {
 318             // in upper transition
 319             ratio = (alt - (asl + thickness)) / transition;
 320         } else {
 321             // above cloud layer
 322             ratio = 1.0;
 323         }
 324
 325         // accumulate effects from multiple cloud layers
 326         effvis *= ratio;
 327
 328         if ( ratio < 1.0 ) {
 329             if ( ! in_puff ) {
 330                 // calc chance of entering cloud puff
 331                 double rnd = sg_random();
 332                 double chance = rnd * rnd * rnd;
 333                 if ( chance > 0.95 /* * (diff - 25) / 50.0 */ ) {
 334                     in_puff = true;
 335                     puff_length = sg_random() * 2.0; // up to 2 seconds
 336                     puff_progression = 0.0;
 337                 }
 338             }
 339
 340             if ( in_puff ) {
 341                 // modify actual_visibility based on puff envelope
 342
 343                 if ( puff_progression <= ramp_up ) {
 344                     double x = 0.5 * SGD_PI * puff_progression / ramp_up;
 345                     double factor = 1.0 - sin( x );
 346                     // cout << "ramp up = " << puff_progression
 347                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 348                     effvis = effvis * factor;
 349                 } else if ( puff_progression >= ramp_up + puff_length ) {
 350                     double x = 0.5 * SGD_PI *
 351                         (puff_progression - (ramp_up + puff_length)) /
 352                         ramp_down;
 353                     double factor = sin( x );
 354                     // cout << "ramp down = "
 355                     //      << puff_progression - (ramp_up + puff_length)
 356                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 357                     effvis = effvis * factor;
 358                 } else {
 359                     effvis = 0.0;
 360                 }
 361
 362                 /* cout << "len = " << puff_length
 363                    << "  x = " << x
 364                    << "  factor = " << factor
 365                    << "  actual_visibility = " << actual_visibility
 366                    << endl; */
 367
 368                 // time_factor = ( global_multi_loop *
 369                 //                 current_options.get_speed_up() ) /
 370                 //                (double)current_options.get_model_hz();
 371
 372                 puff_progression += time_factor;
 373                 // cout << "time factor = " << time_factor << endl;
 374
 375                 /* cout << "gml = " << global_multi_loop
 376                    << "  speed up = " << current_options.get_speed_up()
 377                    << "  hz = " << current_options.get_model_hz() << endl;
 378                    */
 379
 380                 if ( puff_progression > puff_length + ramp_up + ramp_down) {
 381                     in_puff = false;
 382                 }
 383             }
 384
 385             // never let visibility drop below 25 meters
 386             if ( effvis <= 25.0 ) {
 387                 effvis = 25.0;
 388             }
 389         }
 390     } // for
 391
 392     effective_visibility = effvis;
 393 }
 394