src/Time/light.cxx

   1 //
   2 // light.cxx -- lighting routines
   3 //
   4 // Written by Curtis Olson, started April 1998.
   5 //
   6 // Copyright (C) 1998  Curtis L. Olson  - curt@me.umn.edu
   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 <GL/gl.h>
  34
  35 #include <simgear/compiler.h>
  36
  37 #ifdef SG_MATH_EXCEPTION_CLASH
  38 #  define exception c_exception
  39 #endif
  40
  41 #ifdef SG_HAVE_STD_INCLUDES
  42 #  include <cmath>
  43 #else
  44 #  include <math.h>
  45 #endif
  46
  47 #include <string>
  48 SG_USING_STD(string);
  49
  50 #include <simgear/constants.h>
  51 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
  52 #include <simgear/math/interpolater.hxx>
  53 #include <simgear/math/polar3d.hxx>
  54 #include <simgear/misc/sg_path.hxx>
  55 #include <simgear/scene/sky/sky.hxx>
  56 #include <simgear/screen/colors.hxx>
  57
  58 #include <Main/main.hxx>
  59 #include <Main/globals.hxx>
  60 #include <Main/fg_props.hxx>
  61 #include <Main/viewer.hxx>
  62
  63 #include "light.hxx"
  64 #include "sunpos.hxx"
  65
  66 fgLIGHT cur_light_params;
  67
  68
  69 // Constructor
  70 fgLIGHT::fgLIGHT( void ) {
  71 }
  72
  73
  74 // initialize lighting tables
  75 void fgLIGHT::Init( void ) {
  76     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO,
  77             "Initializing Lighting interpolation tables." );
  78
  79     // build the path name to the ambient lookup table
  80     SGPath path( globals->get_fg_root() );
  81     SGPath ambient = path;
  82     ambient.append( "Lighting/ambient" );
  83     SGPath diffuse = path;
  84     diffuse.append( "Lighting/diffuse" );
  85     SGPath specular = path;
  86     specular.append( "Lighting/specular" );
  87     SGPath sky = path;
  88     sky.append( "Lighting/sky" );
  89
  90     // initialize ambient table
  91     ambient_tbl = new SGInterpTable( ambient.str() );
  92
  93     // initialize diffuse table
  94     diffuse_tbl = new SGInterpTable( diffuse.str() );
  95
  96     // initialize diffuse table
  97     specular_tbl = new SGInterpTable( specular.str() );
  98
  99     // initialize sky table
 100     sky_tbl = new SGInterpTable( sky.str() );
 101 }
 102
 103
 104 // update lighting parameters based on current sun position
 105 void fgLIGHT::Update( void ) {
 106     // if the 4th field is 0.0, this specifies a direction ...
 107     GLfloat white[4] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
 108     // base sky color
 109     GLfloat base_sky_color[4] = { 0.39, 0.50, 0.74, 1.0 };
 110     // base fog color
 111     GLfloat base_fog_color[4] = { 0.84, 0.87, 1.0, 1.0 };
 112     float deg, ambient, diffuse, specular, sky_brightness;
 113
 114     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO, "Updating light parameters." );
 115
 116     // calculate lighting parameters based on sun's relative angle to
 117     // local up
 118
 119     deg = sun_angle * SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 120     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO, "  Sun angle = " << deg );
 121
 122     ambient = ambient_tbl->interpolate( deg );
 123     diffuse = diffuse_tbl->interpolate( deg );
 124     specular = specular_tbl->interpolate( deg );
 125     sky_brightness = sky_tbl->interpolate( deg );
 126
 127     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO,
 128             "  ambient = " << ambient << "  diffuse = " << diffuse
 129             << "  specular = " << specular << "  sky = " << sky_brightness );
 130
 131     // sky_brightness = 0.15;  // used to force a dark sky (when testing)
 132
 133     // if ( ambient < 0.02 ) { ambient = 0.02; }
 134     // if ( diffuse < 0.0 ) { diffuse = 0.0; }
 135     // if ( sky_brightness < 0.1 ) { sky_brightness = 0.1; }
 136
 137     // set sky color
 138     sky_color[0] = base_sky_color[0] * sky_brightness;
 139     sky_color[1] = base_sky_color[1] * sky_brightness;
 140     sky_color[2] = base_sky_color[2] * sky_brightness;
 141     sky_color[3] = base_sky_color[3];
 142     gamma_correct_rgb( sky_color );
 143
 144     // set cloud and fog color
 145     cloud_color[0] = fog_color[0] = base_fog_color[0] * sky_brightness;
 146     cloud_color[1] = fog_color[1] = base_fog_color[1] * sky_brightness;
 147     cloud_color[2] = fog_color[2] = base_fog_color[2] * sky_brightness;
 148     cloud_color[3] = fog_color[3] = base_fog_color[3];
 149     gamma_correct_rgb( fog_color );
 150
 151     // adjust the cloud colors for sunrise/sunset effects (darken them)
 152     if (sun_angle > 1.0) {
 153        float sun2 = sqrt(sun_angle);
 154        cloud_color[0] /= sun2;
 155        cloud_color[1] /= sun2;
 156        cloud_color[2] /= sun2;
 157     }
 158     gamma_correct_rgb( cloud_color );
 159
 160     if (fgGetBool("/test/scene_lighting")) {
 161         float *sun_color = thesky->get_sun_color();
 162
 163         scene_ambient[0] = (sun_color[0]*0.1 + cloud_color[0]*0.9) * ambient;
 164         scene_ambient[1] = (sun_color[1]*0.1 + cloud_color[1]*0.9) * ambient;
 165         scene_ambient[2] = (sun_color[2]*0.1 + cloud_color[2]*0.9) * ambient;
 166         scene_ambient[3] = 1.5;
 167
 168         scene_diffuse[0] = (sun_color[0]*0.25 + fog_color[0]*0.75) * diffuse;
 169         scene_diffuse[1] = (sun_color[1]*0.25 + fog_color[1]*0.75) * diffuse;
 170         scene_diffuse[2] = (sun_color[2]*0.25 + fog_color[2]*0.75) * diffuse;
 171         scene_diffuse[3] = 1.5;
 172
 173         scene_specular[0] = sun_color[0] * specular;
 174         scene_specular[1] = sun_color[1] * specular;
 175         scene_specular[2] = sun_color[2] * specular;
 176         scene_specular[3] = 1.0;
 177
 178     } else {
 179
 180         scene_ambient[0] = white[0] * ambient;
 181         scene_ambient[1] = white[1] * ambient;
 182         scene_ambient[2] = white[2] * ambient;
 183         scene_ambient[3] = 1.0;
 184
 185         scene_diffuse[0] = white[0] * diffuse;
 186         scene_diffuse[1] = white[1] * diffuse;
 187         scene_diffuse[2] = white[2] * diffuse;
 188         scene_diffuse[3] = 1.0;
 189
 190         scene_specular[0] = white[0] * ambient;
 191         scene_specular[1] = white[1] * ambient;
 192         scene_specular[2] = white[2] * ambient;
 193         scene_specular[3] = 1.0;
 194     }
 195 }
 196
 197
 198 // calculate fog color adjusted for sunrise/sunset effects
 199 void fgLIGHT::UpdateAdjFog( void ) {
 200
 201     double heading = globals->get_current_view()->getHeading_deg()
 202                      * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 203     double heading_offset = globals->get_current_view()->getHeadingOffset_deg()
 204                             * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 205
 206     SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "Updating adjusted fog parameters." );
 207
 208     // set fog color (we'll try to match the sunset color in the
 209     // direction we are looking
 210
 211     // Do some sanity checking ...
 212     if ( sun_rotation < -2.0 * SGD_2PI || sun_rotation > 2.0 * SGD_2PI ) {
 213         SG_LOG( SG_EVENT, SG_ALERT, "Sun rotation bad = " << sun_rotation );
 214         exit(-1);
 215     }
 216
 217     if ( heading < -2.0 * SGD_2PI || heading > 2.0 * SGD_2PI ) {
 218         SG_LOG( SG_EVENT, SG_ALERT, "Heading rotation bad = " << heading );
 219         exit(-1);
 220     }
 221
 222     if ( heading_offset < -2.0 * SGD_2PI || heading_offset > 2.0 * SGD_2PI ) {
 223         SG_LOG( SG_EVENT, SG_ALERT, "Heading offset bad = " << heading_offset );
 224         exit(-1);
 225     }
 226
 227     double rotation;
 228
 229     // first determine the difference between our view angle and local
 230     // direction to the sun
 231     rotation = -(sun_rotation + SGD_PI) - heading + heading_offset;
 232     while ( rotation < 0 ) {
 233         rotation += SGD_2PI;
 234     }
 235     while ( rotation > SGD_2PI ) {
 236         rotation -= SGD_2PI;
 237     }
 238
 239     // revert to unmodified values before usign them.
 240     //
 241     float *sun_color = thesky->get_sun_color();
 242
 243     gamma_restore_rgb( fog_color );
 244     gamma_restore_rgb( cloud_color );
 245
 246     // Calculate the fog color in the direction of the sun for
 247     // sunrise/sunset effects.
 248     //
 249     float s_red =   (fog_color[0] + 2 * sun_color[0]*sun_color[0]) / 3;
 250     float s_green = (fog_color[1] + 2 * sun_color[1]*sun_color[1]) / 3;
 251     float s_blue =  (fog_color[2] + 2 * sun_color[2]) / 3;
 252
 253     // interpolate beween the sunrise/sunset color and the color
 254     // at the opposite direction of this effect. Take in account
 255     // the current visibility.
 256     //
 257     float av = thesky->get_visibility();
 258     if (av > 45000)
 259        av = 45000;
 260
 261     float avf = 0.87 - (45000 - av) / 83333.33;
 262     float sif = 0.5 - cos(sun_angle*2)/2;
 263
 264     float rf1 = fabs((rotation - SGD_PI) / SGD_PI);             // 0.0 .. 1.0
 265     float rf2 = avf * pow(rf1 * rf1, 1/sif);
 266     float rf3 = 0.94 - rf2;
 267
 268     adj_fog_color[0] = rf3 * fog_color[0] + rf2 * s_red;
 269     adj_fog_color[1] = rf3 * fog_color[1] + rf2 * s_green;
 270     adj_fog_color[2] = rf3 * fog_color[2] + rf2 * s_blue;
 271     gamma_correct_rgb( adj_fog_color );
 272
 273     // make sure the colors have their original value before they are being
 274     // used by the rest of the program.
 275     //
 276     gamma_correct_rgb( fog_color );
 277     gamma_correct_rgb( cloud_color );
 278 }
 279
 280
 281 // Destructor
 282 fgLIGHT::~fgLIGHT( void ) {
 283 }
 284
 285