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 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 <Main/globals.hxx>
  59 #include <Main/viewer.hxx>
  60
  61 #include "light.hxx"
  62 #include "sunpos.hxx"
  63
  64 extern SGSky *thesky;           // FIXME: from main.cxx
  65 fgLIGHT cur_light_params;
  66
  67
  68 // Constructor
  69 fgLIGHT::fgLIGHT( void ) {
  70 }
  71
  72
  73 // initialize lighting tables
  74 void fgLIGHT::Init( void ) {
  75     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO,
  76             "Initializing Lighting interpolation tables." );
  77
  78     // build the path name to the ambient lookup table
  79     SGPath path( globals->get_fg_root() );
  80     SGPath ambient = path;
  81     ambient.append( "Lighting/ambient" );
  82     SGPath diffuse = path;
  83     diffuse.append( "Lighting/diffuse" );
  84     SGPath specular = path;
  85     specular.append( "Lighting/specular" );
  86     SGPath sky = path;
  87     sky.append( "Lighting/sky" );
  88
  89     // initialize ambient table
  90     ambient_tbl = new SGInterpTable( ambient.str() );
  91
  92     // initialize diffuse table
  93     diffuse_tbl = new SGInterpTable( diffuse.str() );
  94
  95     // initialize diffuse table
  96     specular_tbl = new SGInterpTable( specular.str() );
  97
  98     // initialize sky table
  99     sky_tbl = new SGInterpTable( sky.str() );
 100 }
 101
 102
 103 // update lighting parameters based on current sun position
 104 void fgLIGHT::Update( void ) {
 105     // if the 4th field is 0.0, this specifies a direction ...
 106     GLfloat white[4] = { 1.0, 1.0, 1.0, 1.0 };
 107     // base sky color
 108     GLfloat base_sky_color[4] = { 0.39, 0.50, 0.74, 1.0 };
 109     // base fog color
 110     GLfloat base_fog_color[4] = { 0.84, 0.87, 1.0, 1.0 };
 111     float deg, ambient, diffuse, specular, sky_brightness;
 112
 113     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO, "Updating light parameters." );
 114
 115     // calculate lighting parameters based on sun's relative angle to
 116     // local up
 117
 118     deg = sun_angle * SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 119     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO, "  Sun angle = " << deg );
 120
 121     ambient = ambient_tbl->interpolate( deg );
 122     diffuse = diffuse_tbl->interpolate( deg );
 123     specular = specular_tbl->interpolate( deg );
 124     sky_brightness = sky_tbl->interpolate( deg );
 125
 126     SG_LOG( SG_EVENT, SG_INFO,
 127             "  ambient = " << ambient << "  diffuse = " << diffuse
 128             << "  specular = " << specular << "  sky = " << sky_brightness );
 129
 130     // sky_brightness = 0.15;  // used to force a dark sky (when testing)
 131
 132     // if ( ambient < 0.02 ) { ambient = 0.02; }
 133     // if ( diffuse < 0.0 ) { diffuse = 0.0; }
 134     // if ( sky_brightness < 0.1 ) { sky_brightness = 0.1; }
 135
 136     gamma_correct_c( &ambient );
 137     scene_ambient[0] = white[0] * ambient;
 138     scene_ambient[1] = white[1] * ambient;
 139     scene_ambient[2] = white[2] * ambient;
 140     scene_ambient[3] = 1.0;
 141
 142     gamma_correct_c( &diffuse );
 143     scene_diffuse[0] = white[0] * diffuse;
 144     scene_diffuse[1] = white[1] * diffuse;
 145     scene_diffuse[2] = white[2] * diffuse;
 146     scene_diffuse[3] = 1.0;
 147
 148     gamma_correct_c( &specular );
 149     scene_specular[0] = white[0] * specular;
 150     scene_specular[1] = white[1] * specular;
 151     scene_specular[2] = white[2] * specular;
 152     scene_specular[3] = 1.0;
 153
 154     // set sky color
 155     sky_color[0] = base_sky_color[0] * sky_brightness;
 156     sky_color[1] = base_sky_color[1] * sky_brightness;
 157     sky_color[2] = base_sky_color[2] * sky_brightness;
 158     sky_color[3] = base_sky_color[3];
 159     gamma_correct_rgb( sky_color );
 160
 161     // set cloud and fog color
 162     cloud_color[0] = fog_color[0] = base_fog_color[0] * sky_brightness;
 163     cloud_color[1] = fog_color[1] = base_fog_color[1] * sky_brightness;
 164     cloud_color[2] = fog_color[2] = base_fog_color[2] * sky_brightness;
 165     cloud_color[3] = fog_color[3] = base_fog_color[3];
 166     gamma_correct_rgb( fog_color );
 167
 168     // adjust the cloud colors for sunrise/sunset effects (darken them)
 169     if (sun_angle > 1.0) {
 170        float sun2 = pow(sun_angle, 0.5);
 171        cloud_color[0] /= sun2;
 172        cloud_color[1] /= sun2;
 173        cloud_color[2] /= sun2;
 174     }
 175     gamma_correct_rgb( cloud_color );
 176 }
 177
 178
 179 // calculate fog color adjusted for sunrise/sunset effects
 180 void fgLIGHT::UpdateAdjFog( void ) {
 181
 182     double heading = globals->get_current_view()->getHeading_deg()
 183                      * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 184     double heading_offset = globals->get_current_view()->getHeadingOffset_deg()
 185                             * SGD_DEGREES_TO_RADIANS;
 186
 187     SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "Updating adjusted fog parameters." );
 188
 189     // set fog color (we'll try to match the sunset color in the
 190     // direction we are looking
 191
 192     // Do some sanity checking ...
 193     if ( sun_rotation < -2.0 * SGD_2PI || sun_rotation > 2.0 * SGD_2PI ) {
 194         SG_LOG( SG_EVENT, SG_ALERT, "Sun rotation bad = " << sun_rotation );
 195         exit(-1);
 196     }
 197
 198     if ( heading < -2.0 * SGD_2PI || heading > 2.0 * SGD_2PI ) {
 199         SG_LOG( SG_EVENT, SG_ALERT, "Heading rotation bad = " << heading );
 200         exit(-1);
 201     }
 202
 203     if ( heading_offset < -2.0 * SGD_2PI || heading_offset > 2.0 * SGD_2PI ) {
 204         SG_LOG( SG_EVENT, SG_ALERT, "Heading offset bad = " << heading_offset );
 205         exit(-1);
 206     }
 207
 208     double rotation;
 209
 210     // first determine the difference between our view angle and local
 211     // direction to the sun
 212     rotation = -(sun_rotation + SGD_PI) - heading + heading_offset;
 213     while ( rotation < 0 ) {
 214         rotation += SGD_2PI;
 215     }
 216     while ( rotation > SGD_2PI ) {
 217         rotation -= SGD_2PI;
 218     }
 219
 220 #ifdef USE_OLD_SUNSET_CODE
 221
 222     double sun_angle_deg, param1[3], param2[3];
 223
 224     rotation *= SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 225     // fgPrintf( SG_EVENT, SG_INFO,
 226     //           "  View to sun difference in degrees = %.2f\n", rotation);
 227
 228     // next check if we are in a sunset/sunrise situation
 229     sun_angle_deg = sun_angle * SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
 230     if ( (sun_angle_deg > 80.0) && (sun_angle_deg < 100.0) ) {
 231         /* 0.0 - 0.6 */
 232         param1[0] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle_deg)) / 20.0;
 233         param1[1] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle_deg)) / 40.0;
 234         param1[2] = (10.0 - fabs(90.0 - sun_angle_deg)) / 30.0;
 235         // param2[2] = -(10.0 - fabs(90.0 - sun_angle)) / 30.0;
 236     } else {
 237         param1[0] = param1[1] = param1[2] = 0.0;
 238     }
 239
 240     if ( rotation - 180.0 <= 0.0 ) {
 241         param2[0] = param1[0] * (180.0 - rotation) / 180.0;
 242         param2[1] = param1[1] * (180.0 - rotation) / 180.0;
 243         param2[2] = param1[2] * (180.0 - rotation) / 180.0;
 244         // printf("param1[0] = %.2f param2[0] = %.2f\n", param1[0], param2[0]);
 245     } else {
 246         param2[0] = param1[0] * (rotation - 180.0) / 180.0;
 247         param2[1] = param1[1] * (rotation - 180.0) / 180.0;
 248         param2[2] = param1[2] * (rotation - 180.0) / 180.0;
 249         // printf("param1[0] = %.2f param2[0] = %.2f\n", param1[0], param2[0]);
 250     }
 251
 252     adj_fog_color[0] = fog_color[0] + param2[0];
 253     if ( adj_fog_color[0] > 1.0 ) { adj_fog_color[0] = 1.0; }
 254
 255     adj_fog_color[1] = fog_color[1] + param2[1];
 256     if ( adj_fog_color[1] > 1.0 ) { adj_fog_color[1] = 1.0; }
 257
 258     adj_fog_color[2] = fog_color[2] + param2[2];
 259     if ( adj_fog_color[2] > 1.0 ) { adj_fog_color[2] = 1.0; }
 260
 261     adj_fog_color[3] = fog_color[3];
 262
 263 #else
 264
 265     // revert to unmodified values before usign them.
 266     //
 267     float *sun_color = thesky->get_sun_color();
 268
 269     gamma_restore_c( sun_color );
 270     gamma_restore_rgb( fog_color );
 271     gamma_restore_rgb( cloud_color );
 272
 273     // Calculate the fog color in the direction of the sun for
 274     // sunrise/sunset effects.
 275     //
 276     float s_red =   (fog_color[0] + 2 * pow(sun_color[0], 2)) / 3;
 277     float s_green = (fog_color[1] + 2 * pow(sun_color[1], 2)) / 3;
 278     float s_blue =  (fog_color[2] + 2 * sun_color[2]) / 3;
 279
 280     // interpolate beween the sunrise/sunset color and the color
 281     // at the opposite direction of this effect.
 282     //
 283     float sif = 0.5 - cos(sun_angle*2)/2;
 284     float rf1 = fabs((rotation - SGD_PI) / SGD_PI);             // 0.0 .. 1.0
 285     float rf2 = 0.87 * pow(rf1 * rf1, 1/sif);
 286     float rf3 = 1.0 - rf2;
 287
 288     adj_fog_color[0] = rf3 * fog_color[0] + rf2 * s_red;
 289     adj_fog_color[1] = rf3 * fog_color[1] + rf2 * s_green;
 290     adj_fog_color[2] = rf3 * fog_color[2] + rf2 * s_blue;
 291     gamma_correct_rgb( adj_fog_color );
 292
 293     // make sure the colors have their original value before they are being
 294     // used by the rest of the program.
 295     //
 296     gamma_correct_c( sun_color );
 297     gamma_correct_rgb( fog_color );
 298     gamma_correct_rgb( cloud_color );
 299 #endif
 300 }
 301
 302
 303 // Destructor
 304 fgLIGHT::~fgLIGHT( void ) {
 305 }
 306
 307