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 #include <plib/sg.h>
  27 #include <plib/ssg.h>
  28
  29 #include <simgear/math/sg_random.h>
  30
  31 #include "sky.hxx"
  32
  33
  34 // Constructor
  35 SGSky::SGSky( void ) {
  36     effective_visibility = visibility = 10000.0;
  37
  38     // near cloud visibility state variables
  39     in_puff = false;
  40     puff_length = 0;
  41     puff_progression = 0;
  42     ramp_up = 0.15;
  43     ramp_down = 0.15;
  44     // ramp_up = 4.0;
  45     // ramp_down = 4.0;
  46 }
  47
  48
  49 // Destructor
  50 SGSky::~SGSky( void )
  51 {
  52     for (int i = 0; i < cloud_layers.size(); i++)
  53         delete cloud_layers[i];
  54 }
  55
  56
  57 // initialize the sky and connect the components to the scene graph at
  58 // the provided branch
  59 void SGSky::build(  double sun_size, double moon_size,
  60                     int nplanets, sgdVec3 *planet_data,
  61                     double planet_dist,
  62                     int nstars, sgdVec3 *star_data, double star_dist )
  63 {
  64     pre_root = new ssgRoot;
  65     post_root = new ssgRoot;
  66
  67     pre_selector = new ssgSelector;
  68     post_selector = new ssgSelector;
  69
  70     pre_transform = new ssgTransform;
  71     post_transform = new ssgTransform;
  72
  73     dome = new SGSkyDome;
  74     pre_transform -> addKid( dome->build() );
  75
  76     planets = new SGStars;
  77     pre_transform -> addKid( planets->build(nplanets, planet_data,
  78                                             planet_dist)
  79                              );
  80
  81     stars = new SGStars;
  82     pre_transform -> addKid( stars->build(nstars, star_data, star_dist) );
  83
  84     moon = new SGMoon;
  85     pre_transform -> addKid( moon->build(tex_path, moon_size) );
  86
  87     oursun = new SGSun;
  88     pre_transform -> addKid( oursun->build(tex_path, sun_size) );
  89
  90     pre_selector->addKid( pre_transform );
  91     pre_selector->clrTraversalMaskBits( SSGTRAV_HOT );
  92
  93     post_selector->addKid( post_transform );
  94     post_selector->clrTraversalMaskBits( SSGTRAV_HOT );
  95
  96     pre_root->addKid( pre_selector );
  97     post_root->addKid( post_selector );
  98 }
  99
 100
 101 // repaint the sky components based on current value of sun_angle,
 102 // sky, and fog colors.
 103 //
 104 // sun angle in degrees relative to verticle
 105 // 0 degrees = high noon
 106 // 90 degrees = sun rise/set
 107 // 180 degrees = darkest midnight
 108 bool SGSky::repaint( sgVec4 sky_color, sgVec4 fog_color,
 109                      double sun_angle, double moon_angle,
 110                      int nplanets, sgdVec3 *planet_data,
 111                      int nstars, sgdVec3 *star_data )
 112 {
 113     if ( effective_visibility > 1000.0 ) {
 114         enable();
 115         dome->repaint( sky_color, fog_color, sun_angle, effective_visibility );
 116         oursun->repaint( sun_angle );
 117         moon->repaint( moon_angle );
 118         planets->repaint( sun_angle, nplanets, planet_data );
 119         stars->repaint( sun_angle, nstars, star_data );
 120
 121         for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 122             cloud_layers[i]->repaint( fog_color );
 123         }
 124     } else {
 125         // turn off sky
 126         disable();
 127     }
 128
 129     return true;
 130 }
 131
 132
 133 // reposition the sky at the specified origin and orientation
 134 //
 135 // lon specifies a rotation about the Z axis
 136 // lat specifies a rotation about the new Y axis
 137 // spin specifies a rotation about the new Z axis (this allows
 138 // additional orientation for the sunrise/set effects and is used by
 139 // the skydome and perhaps clouds.
 140 bool SGSky::reposition( sgVec3 view_pos, sgVec3 zero_elev, sgVec3 view_up,
 141                         double lon, double lat, double alt, double spin,
 142                         double gst,
 143                         double sun_ra, double sun_dec, double sun_dist,
 144                         double moon_ra, double moon_dec, double moon_dist )
 145 {
 146     double angle = gst * 15;    // degrees
 147     dome->reposition( zero_elev, lon, lat, spin );
 148     oursun->reposition( view_pos, angle, sun_ra, sun_dec, sun_dist );
 149     moon->reposition( view_pos, angle, moon_ra, moon_dec, moon_dist );
 150     planets->reposition( view_pos, angle );
 151     stars->reposition( view_pos, angle );
 152
 153     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 154         cloud_layers[i]->reposition( zero_elev, view_up, lon, lat, alt );
 155     }
 156
 157     return true;
 158 }
 159
 160
 161 // draw background portions of the sky ... do this before you draw the
 162 // rest of your scene.
 163 void SGSky::preDraw() {
 164     ssgCullAndDraw( pre_root );
 165 }
 166
 167
 168 // draw translucent clouds ... do this after you've drawn all the
 169 // oapaque elements of your scene.
 170 void SGSky::postDraw( float alt ) {
 171     float slop = 5.0;           // if we are closer than this to a cloud layer,
 172                                 // don't draw clouds
 173
 174     int in_cloud = -1;          // cloud we are in
 175
 176     int i;
 177
 178     // check where we are relative to the cloud layers
 179     for ( i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 180         float asl = cloud_layers[i]->getElevation_m();
 181         float thickness = cloud_layers[i]->getThickness_m();
 182
 183         if ( alt < asl - slop ) {
 184             // below cloud layer
 185         } else if ( alt < asl + thickness + slop ) {
 186             // in cloud layer
 187
 188             // bail now and don't draw any clouds
 189             in_cloud = i;
 190         } else {
 191             // above cloud layer
 192         }
 193     }
 194
 195     // determine rendering order
 196     int pos = 0;
 197     while ( pos < (int)cloud_layers.size() &&
 198             alt > cloud_layers[pos]->getElevation_m())
 199     {
 200         ++pos;
 201     }
 202
 203     if ( pos == 0 ) {
 204         // we are below all the cloud layers, draw top to bottom
 205         for ( i = cloud_layers.size() - 1; i >= 0; --i ) {
 206             if ( i != in_cloud ) {
 207                 cloud_layers[i]->draw();
 208             }
 209         }
 210     } else if ( pos >= (int)cloud_layers.size() ) {
 211         // we are above all the cloud layers, draw bottom to top
 212         for ( i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 213             if ( i != in_cloud ) {
 214                 cloud_layers[i]->draw();
 215             }
 216         }
 217     } else {
 218         // we are between cloud layers, draw lower layers bottom to
 219         // top and upper layers top to bottom
 220         for ( i = 0; i < pos; ++i ) {
 221             if ( i != in_cloud ) {
 222                 cloud_layers[i]->draw();
 223             }
 224         }
 225         for ( i = cloud_layers.size() - 1; i >= pos; --i ) {
 226             if ( i != in_cloud ) {
 227                 cloud_layers[i]->draw();
 228             }
 229         }
 230     }
 231 }
 232
 233 void
 234 SGSky::add_cloud_layer( SGCloudLayer * layer )
 235 {
 236     cloud_layers.push_back(layer);
 237 }
 238
 239 const SGCloudLayer *
 240 SGSky::get_cloud_layer (int i) const
 241 {
 242     return cloud_layers[i];
 243 }
 244
 245 SGCloudLayer *
 246 SGSky::get_cloud_layer (int i)
 247 {
 248     return cloud_layers[i];
 249 }
 250
 251 int
 252 SGSky::get_cloud_layer_count () const
 253 {
 254     return cloud_layers.size();
 255 }
 256
 257 // modify the current visibility based on cloud layers, thickness,
 258 // transition range, and simulated "puffs".
 259 void SGSky::modify_vis( float alt, float time_factor ) {
 260     float effvis = visibility;
 261
 262     for ( int i = 0; i < (int)cloud_layers.size(); ++i ) {
 263         float asl = cloud_layers[i]->getElevation_m();
 264         float thickness = cloud_layers[i]->getThickness_m();
 265         float transition = cloud_layers[i]->getTransition_m();
 266
 267         double ratio = 1.0;
 268
 269         if ( alt < asl - transition ) {
 270             // below cloud layer
 271             ratio = 1.0;
 272         } else if ( alt < asl ) {
 273             // in lower transition
 274             ratio = (asl - alt) / transition;
 275         } else if ( alt < asl + thickness ) {
 276             // in cloud layer
 277             ratio = 0.0;
 278         } else if ( alt < asl + thickness + transition ) {
 279             // in upper transition
 280             ratio = (alt - (asl + thickness)) / transition;
 281         } else {
 282             // above cloud layer
 283             ratio = 1.0;
 284         }
 285
 286         // accumulate effects from multiple cloud layers
 287         effvis *= ratio;
 288
 289         if ( ratio < 1.0 ) {
 290             if ( ! in_puff ) {
 291                 // calc chance of entering cloud puff
 292                 double rnd = sg_random();
 293                 double chance = rnd * rnd * rnd;
 294                 if ( chance > 0.95 /* * (diff - 25) / 50.0 */ ) {
 295                     in_puff = true;
 296                     puff_length = sg_random() * 2.0; // up to 2 seconds
 297                     puff_progression = 0.0;
 298                 }
 299             }
 300
 301             if ( in_puff ) {
 302                 // modify actual_visibility based on puff envelope
 303
 304                 if ( puff_progression <= ramp_up ) {
 305                     double x = 0.5 * SGD_PI * puff_progression / ramp_up;
 306                     double factor = 1.0 - sin( x );
 307                     // cout << "ramp up = " << puff_progression
 308                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 309                     effvis = effvis * factor;
 310                 } else if ( puff_progression >= ramp_up + puff_length ) {
 311                     double x = 0.5 * SGD_PI *
 312                         (puff_progression - (ramp_up + puff_length)) /
 313                         ramp_down;
 314                     double factor = sin( x );
 315                     // cout << "ramp down = "
 316                     //      << puff_progression - (ramp_up + puff_length)
 317                     //      << "  factor = " << factor << endl;
 318                     effvis = effvis * factor;
 319                 } else {
 320                     effvis = 0.0;
 321                 }
 322
 323                 /* cout << "len = " << puff_length
 324                    << "  x = " << x
 325                    << "  factor = " << factor
 326                    << "  actual_visibility = " << actual_visibility
 327                    << endl; */
 328
 329                 // time_factor = ( global_multi_loop *
 330                 //                 current_options.get_speed_up() ) /
 331                 //                (double)current_options.get_model_hz();
 332
 333                 puff_progression += time_factor;
 334                 // cout << "time factor = " << time_factor << endl;
 335
 336                 /* cout << "gml = " << global_multi_loop
 337                    << "  speed up = " << current_options.get_speed_up()
 338                    << "  hz = " << current_options.get_model_hz() << endl;
 339                    */
 340
 341                 if ( puff_progression > puff_length + ramp_up + ramp_down) {
 342                     in_puff = false;
 343                 }
 344             }
 345
 346             // never let visibility drop below 25 meters
 347             if ( effvis <= 25.0 ) {
 348                 effvis = 25.0;
 349             }
 350         }
 351     } // for
 352
 353     effective_visibility = effvis;
 354 }