src/Time/light.cxx

   1 //
   2 // light.hxx -- 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 GLUT_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/screen/colors.hxx>
  56 #include <simgear/sky/sky.hxx>
  57
  58 #include <Aircraft/aircraft.hxx>
  59 #include <Main/globals.hxx>
  60 #include <Main/viewer.hxx>
  61
  62 #include "light.hxx"
  63 #include "sunpos.hxx"
  64
  65 extern SGSky *thesky;           // FIXME: from main.cxx
  66
  67 fgLIGHT cur_light_params;
  68
  69
  70 // Constructor
  71 fgLIGHT::fgLIGHT( void ) {
  72 }
  73
  74
  75 // initialize lighting tables
  76 void fgLIGHT::Init( void ) {
  77     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO,
  78             "Initializing Lighting interpolation tables." );
  79
  80     // build the path name to the ambient lookup table
  81     SGPath path( globals->get_fg_root() );
  82     SGPath ambient = path;
  83     ambient.append( "Lighting/ambient" );
  84     SGPath diffuse = path;
  85     diffuse.append( "Lighting/diffuse" );
  86     SGPath specular = path;
  87     specular.append( "Lighting/specular" );
  88     SGPath sky = path;
  89     sky.append( "Lighting/sky" );
  90
  91     // initialize ambient table
  92     ambient_tbl = new SGInterpTable( ambient.str() );
  93
  94     // initialize diffuse table
  95     diffuse_tbl = new SGInterpTable( diffuse.str() );
  96
  97     // initialize diffuse table
  98     specular_tbl = new SGInterpTable( specular.str() );
  99
 100     // initialize sky table
 101     sky_tbl = new SGInterpTable( sky.str() );
 102 }
 103
 104
 105 // update lighting parameters based on current sun position
 106 void fgLIGHT::Update( void ) {
 107     FGInterface *f;
 108     // if the 4th field is 0.0, this specifies a direction ...
 109     GLfloat white[4] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
 110     // base sky color
 111     GLfloat base_sky_color[4] = { 0.392, 0.539, 0.752, 1.0 };
 112     // base fog color
 113     GLfloat base_fog_color[4] = { 0.90, 0.93, 1.0, 1.0 };
 114     double deg, ambient, diffuse, specular, sky_brightness;
 115
 116     f = current_aircraft.fdm_state;
 117
 118     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO, "Updating light parameters." );
 119
 120     // first, correct the colors for system specific gamma settings
 121     // gamma_correct( (float *)&base_sky_color );
 122     // gamma_correct( (float *)&base_fog_color );
 123
 124     // calculate lighting parameters based on sun's relative angle to
 125     // local up
 126
 127     deg = sun_angle * SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 128     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO, "  Sun angle = " << deg );
 129
 130     ambient = ambient_tbl->interpolate( deg );
 131     diffuse = diffuse_tbl->interpolate( deg );
 132     specular = specular_tbl->interpolate( deg );
 133     sky_brightness = sky_tbl->interpolate( deg );
 134
 135     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO,
 136             "  ambient = " << ambient << "  diffuse = " << diffuse
 137             << "  specular = " << specular << "  sky = " << sky_brightness );
 138
 139     // sky_brightness = 0.15;  // used to force a dark sky (when testing)
 140
 141     // if ( ambient < 0.02 ) { ambient = 0.02; }
 142     // if ( diffuse < 0.0 ) { diffuse = 0.0; }
 143     // if ( sky_brightness < 0.1 ) { sky_brightness = 0.1; }
 144
 145     scene_ambient[0] = white[0] * ambient;
 146     scene_ambient[1] = white[1] * ambient;
 147     scene_ambient[2] = white[2] * ambient;
 148     scene_ambient[3] = 1.0;
 149     gamma_correct( (float *)&scene_ambient );
 150
 151     scene_diffuse[0] = white[0] * diffuse;
 152     scene_diffuse[1] = white[1] * diffuse;
 153     scene_diffuse[2] = white[2] * diffuse;
 154     scene_diffuse[3] = 1.0;
 155     gamma_correct( (float *)&scene_diffuse );
 156
 157     scene_specular[0] = white[0] * specular;
 158     scene_specular[1] = white[1] * specular;
 159     scene_specular[2] = white[2] * specular;
 160     scene_specular[3] = 1.0;
 161     gamma_correct( (float *)&scene_specular );
 162
 163     // set sky color
 164     sky_color[0] = base_sky_color[0] * sky_brightness;
 165     sky_color[1] = base_sky_color[1] * sky_brightness;
 166     sky_color[2] = base_sky_color[2] * sky_brightness;
 167     sky_color[3] = base_sky_color[3];
 168     gamma_correct( (float *)&sky_color );
 169
 170     // set cloud and fog color
 171     cloud_color[0] = fog_color[0] = base_fog_color[0] * sky_brightness;
 172     cloud_color[1] = fog_color[1] = base_fog_color[1] * sky_brightness;
 173     cloud_color[2] = fog_color[2] = base_fog_color[2] * sky_brightness;
 174     cloud_color[3] = fog_color[3] = base_fog_color[3];
 175     gamma_correct( (float *)&cloud_color );
 176
 177     // update the cloud colors for sunrise/sunset effects (darken them)
 178     if (sun_angle > 1.0) {
 179        float sun2 = pow(sun_angle, 1.4);
 180        cloud_color[0] /= sun2;
 181        cloud_color[1] /= sun2;
 182        cloud_color[2] /= sun2;
 183     }
 184     gamma_correct( (float *)&cloud_color );
 185 }
 186
 187
 188 // calculate fog color adjusted for sunrise/sunset effects
 189 void fgLIGHT::UpdateAdjFog( void ) {
 190     FGInterface *f;
 191
 192     f = current_aircraft.fdm_state;
 193
 194     SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "Updating adjusted fog parameters." );
 195
 196     // set fog color (we'll try to match the sunset color in the
 197     // direction we are looking
 198
 199     // Do some sanity checking ...
 200     if ( sun_rotation < -2.0 * SGD_2PI || sun_rotation > 2.0 * SGD_2PI ) {
 201         SG_LOG( SG_EVENT, SG_ALERT, "Sun rotation bad = " << sun_rotation );
 202         exit(-1);
 203     }
 204     if ( f->get_Psi() < -2.0 * SGD_2PI || f->get_Psi() > 2.0 * SGD_2PI ) {
 205         SG_LOG( SG_EVENT, SG_ALERT, "Psi rotation bad = " << f->get_Psi() );
 206         exit(-1);
 207     }
 208     if ( globals->get_current_view()->getHeadingOffset_deg() * SGD_DEGREES_TO_RADIANS < -2.0 * SGD_2PI ||
 209          globals->get_current_view()->getHeadingOffset_deg() * SGD_DEGREES_TO_RADIANS > 2.0 * SGD_2PI ) {
 210         SG_LOG( SG_EVENT, SG_ALERT, "current view()->view offset bad = "
 211                 << globals->get_current_view()->getHeadingOffset_deg() * SGD_DEGREES_TO_RADIANS );
 212         exit(-1);
 213     }
 214
 215     double rotation;
 216
 217     // first determine the difference between our view angle and local
 218     // direction to the sun
 219     rotation = -(sun_rotation + SGD_PI)
 220         - (f->get_Psi() - globals->get_current_view()->getHeadingOffset_deg() * SGD_DEGREES_TO_RADIANS);
 221     while ( rotation < 0 ) {
 222         rotation += SGD_2PI;
 223     }
 224     while ( rotation > SGD_2PI ) {
 225         rotation -= SGD_2PI;
 226     }
 227
 228 #ifdef USE_OLD_SUNSET_CODE
 229
 230     double sun_angle_deg, param1[3], param2[3];
 231
 232     rotation *= SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 233     // fgPrintf( SG_EVENT, SG_INFO,
 234     //           "  View to sun difference in degrees = %.2f\n", rotation);
 235
 236     // next check if we are in a sunset/sunrise situation
 237     sun_angle_deg = sun_angle * SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 238     if ( (sun_angle_deg > 80.0) && (sun_angle_deg < 100.0) ) {
 239         /* 0.0 - 0.6 */
 240         param1[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle_deg)) / 20.0;
 241         param1[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle_deg)) / 40.0;
 242         param1[2] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle_deg)) / 30.0;
 243         // param2[2] = -(10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 30.0;
 244     } else {
 245         param1[0] = param1[1] = param1[2] = 0.0;
 246     }
 247
 248     if ( rotation - 180.0 <= 0.0 ) {
 249         param2[0] = param1[0] * (180.0 - rotation) / 180.0;
 250         param2[1] = param1[1] * (180.0 - rotation) / 180.0;
 251         param2[2] = param1[2] * (180.0 - rotation) / 180.0;
 252         // printf("param1[0] = %.2f param2[0] = %.2f\n", param1[0], param2[0]);
 253     } else {
 254         param2[0] = param1[0] * (rotation - 180.0) / 180.0;
 255         param2[1] = param1[1] * (rotation - 180.0) / 180.0;
 256         param2[2] = param1[2] * (rotation - 180.0) / 180.0;
 257         // printf("param1[0] = %.2f param2[0] = %.2f\n", param1[0], param2[0]);
 258     }
 259
 260     adj_fog_color[0] = fog_color[0] + param2[0];
 261     if ( adj_fog_color[0] > 1.0 ) { adj_fog_color[0] = 1.0; }
 262
 263     adj_fog_color[1] = fog_color[1] + param2[1];
 264     if ( adj_fog_color[1] > 1.0 ) { adj_fog_color[1] = 1.0; }
 265
 266     adj_fog_color[2] = fog_color[2] + param2[2];
 267     if ( adj_fog_color[2] > 1.0 ) { adj_fog_color[2] = 1.0; }
 268
 269     adj_fog_color[3] = fog_color[3];
 270
 271 #else
 272
 273     float rf1 = 0.1 + fabs((rotation - SG_PI) / SG_PI) * 0.8;   // 0.1 .. 0.9
 274     float rf2 = rf1 * rf1;
 275     float rf3 = 1.0 - rf1;
 276
 277     float *sun_color = thesky->get_sun_color();
 278     float s_red =   fog_color[0] * (1.26 - sun_color[0]/4.0);   // 100% red
 279     float s_green = fog_color[1] * (0.45 + sun_color[1]/2.0);   //  40% green
 280     float s_blue =  fog_color[2] * sun_color[2];                //   0% blue
 281
 282     float f_brightness = (sun_angle > 1.0) ? sun_angle : 1.0;
 283     float f_red =   fog_color[0] / f_brightness;
 284     float f_green = fog_color[1] / f_brightness;
 285     float f_blue =  (fog_color[2] / f_brightness) * pow(sun_color[2], 1/3);
 286
 287     adj_fog_color[0] = rf3 * f_red   + rf2 * s_red;
 288     adj_fog_color[1] = rf3 * f_green + rf2 * s_green;
 289     adj_fog_color[2] = rf3 * f_blue  + rf2 * s_blue;
 290
 291     gamma_correct( (float *)&adj_fog_color );
 292 #endif
 293 }
 294
 295
 296 // Destructor
 297 fgLIGHT::~fgLIGHT( void ) {
 298 }
 299
 300
 301
 302