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[flightgear.git] / src / Time / light.cxx
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@@ -36,6 +36,8 @@
 #include <simgear/misc/sg_path.hxx>
 #include <simgear/scene/sky/sky.hxx>
 #include <simgear/screen/colors.hxx>
+#include <simgear/timing/sg_time.hxx>
+#include <simgear/structure/event_mgr.hxx>
 
 #include <Main/main.hxx>
 #include <Main/globals.hxx>
@@ -44,8 +46,7 @@
 #include <Main/viewer.hxx>
 
 #include "light.hxx"
-#include "tmp.hxx"
-
+#include "sunsolver.hxx"
 
 // Constructor
 FGLight::FGLight ()
@@ -57,8 +58,6 @@ FGLight::FGLight ()
       _sun_lat(0),
       _moon_lon(0),
       _moon_gc_lat(0),
-      _sunpos(0, 0, 0),
-      _moonpos(0, 0, 0),
       _sun_vec(0, 0, 0, 0),
       _moon_vec(0, 0, 0, 0),
       _sun_vec_inv(0, 0, 0, 0),
@@ -71,11 +70,13 @@ FGLight::FGLight ()
       _scene_ambient(0, 0, 0, 0),
       _scene_diffuse(0, 0, 0, 0),
       _scene_specular(0, 0, 0, 0),
+      _scene_chrome(0, 0, 0, 0),
       _sky_color(0, 0, 0, 0),
       _fog_color(0, 0, 0, 0),
       _cloud_color(0, 0, 0, 0),
       _adj_fog_color(0, 0, 0, 0),
       _adj_sky_color(0, 0, 0, 0),
+      _saturation(1.0),
       _dt_total(0)
 {
 }
@@ -115,6 +116,9 @@ void FGLight::init () {
     SGPath sky_path = path;
     sky_path.append( "Lighting/sky" );
     _sky_tbl = new SGInterpTable( sky_path.str() );
+    
+    globals->get_event_mgr()->addTask("updateSunPos", this,
+                            &FGLight::updateSunPos, 0.5 );
 }
 
 
@@ -129,8 +133,7 @@ void FGLight::reinit () {
 
     init();
 
-    fgUpdateSunPos();
-
+    updateSunPos();
     update_sky_color();
     update_adj_fog_color();
 }
@@ -138,6 +141,7 @@ void FGLight::reinit () {
 void FGLight::bind () {
     SGPropertyNode *prop = globals->get_props();
     prop->tie("/sim/time/sun-angle-rad",SGRawValuePointer<double>(&_sun_angle));
+    prop->tie("/rendering/scene/saturation",SGRawValuePointer<float>(&_saturation));
     prop->tie("/rendering/scene/ambient/red",SGRawValuePointer<float>(&_scene_ambient[0]));
     prop->tie("/rendering/scene/ambient/green",SGRawValuePointer<float>(&_scene_ambient[1]));
     prop->tie("/rendering/scene/ambient/blue",SGRawValuePointer<float>(&_scene_ambient[2]));
@@ -147,11 +151,27 @@ void FGLight::bind () {
     prop->tie("/rendering/scene/specular/red",SGRawValuePointer<float>(&_scene_specular[0]));
     prop->tie("/rendering/scene/specular/green",SGRawValuePointer<float>(&_scene_specular[1]));
     prop->tie("/rendering/scene/specular/blue",SGRawValuePointer<float>(&_scene_specular[2]));
+    prop->tie("/rendering/dome/sky/red",SGRawValuePointer<float>(&_sky_color[0]));
+    prop->tie("/rendering/dome/sky/green",SGRawValuePointer<float>(&_sky_color[1]));
+    prop->tie("/rendering/dome/sky/blue",SGRawValuePointer<float>(&_sky_color[2]));
+    prop->tie("/rendering/dome/fog/red",SGRawValuePointer<float>(&_fog_color[0]));
+    prop->tie("/rendering/dome/fog/green",SGRawValuePointer<float>(&_fog_color[1]));
+    prop->tie("/rendering/dome/fog/blue",SGRawValuePointer<float>(&_fog_color[2]));
+    // Properties used directly by effects
+    _chromeProps[0] = prop->getNode("/rendering/scene/chrome-light/red", true);
+    _chromeProps[1] = prop->getNode("/rendering/scene/chrome-light/green",
+                                    true);
+    _chromeProps[2] = prop->getNode("/rendering/scene/chrome-light/blue", true);
+    _chromeProps[3] = prop->getNode("/rendering/scene/chrome-light/alpha",
+                                    true);
+    for (int i = 0; i < 4; ++i)
+        _chromeProps[i]->setValue(0.0);
 }
 
 void FGLight::unbind () {
     SGPropertyNode *prop = globals->get_props();
     prop->untie("/sim/time/sun-angle-rad");
+    prop->untie("/rendering/scene/saturation");
     prop->untie("/rendering/scene/ambient/red");
     prop->untie("/rendering/scene/ambient/green");
     prop->untie("/rendering/scene/ambient/blue");
@@ -161,22 +181,25 @@ void FGLight::unbind () {
     prop->untie("/rendering/scene/specular/red");
     prop->untie("/rendering/scene/specular/green");
     prop->untie("/rendering/scene/specular/blue");
+    prop->untie("/rendering/dome/sun/red");
+    prop->untie("/rendering/dome/sun/green");
+    prop->untie("/rendering/dome/sun/blue");
+    prop->untie("/rendering/dome/sky/red");
+    prop->untie("/rendering/dome/sky/green");
+    prop->untie("/rendering/dome/sky/blue");
+    prop->untie("/rendering/dome/fog/red");
+    prop->untie("/rendering/dome/fog/green");
+    prop->untie("/rendering/dome/fog/blue");
 }
 
 
 // update lighting parameters based on current sun position
-void FGLight::update( double dt ) {
-
-    _dt_total += dt;
-    if (_dt_total >= 0.5) {
-        _dt_total -= 0.5;
-        fgUpdateSunPos();
-    }
-
+void FGLight::update( double dt )
+{
     update_adj_fog_color();
 
     if (_prev_sun_angle != _sun_angle) {
-       _prev_sun_angle = _sun_angle;
+        _prev_sun_angle = _sun_angle;
         update_sky_color();
     }
 }
@@ -185,25 +208,33 @@ void FGLight::update_sky_color () {
     // if the 4th field is 0.0, this specifies a direction ...
     // const GLfloat white[4]          = { 1.0,  1.0,  1.0,  1.0 };
     const GLfloat base_sky_color[4] = { 0.31, 0.43, 0.69, 1.0 };
-    const GLfloat base_fog_color[4] = { 0.84, 0.87, 1.0,  1.0 };
+    const GLfloat base_fog_color[4] = { 0.63, 0.72, 0.88,  1.0 };
 
     SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "Updating light parameters." );
 
     // calculate lighting parameters based on sun's relative angle to
     // local up
-    float av = thesky->get_visibility();
-    if (av > 45000.0) av = 45000.0;
+    static SGConstPropertyNode_ptr humidity = fgGetNode("/environment/relative-humidity");
+    float av = humidity->getFloatValue() * 45;
     float visibility_log = log(av)/11.0;
     float visibility_inv = (45000.0 - av)/45000.0;
 
     float deg = _sun_angle * SGD_RADIANS_TO_DEGREES;
     SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "  Sun angle = " << deg );
 
+    if (_saturation < 0.0) _saturation = 0.0;
+    else if (_saturation > 1.0) _saturation = 1.0;
+
     float ambient = _ambient_tbl->interpolate( deg ) + visibility_inv/10;
     float diffuse = _diffuse_tbl->interpolate( deg );
     float specular = _specular_tbl->interpolate( deg ) * visibility_log;
     float sky_brightness = _sky_tbl->interpolate( deg );
 
+    ambient *= _saturation;
+    diffuse *= _saturation;
+    specular *= _saturation;
+    sky_brightness *= _saturation;
+
     SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG,
            "  ambient = " << ambient << "  diffuse = " << diffuse 
            << "  specular = " << specular << "  sky = " << sky_brightness );
@@ -245,18 +276,25 @@ void FGLight::update_sky_color () {
     _scene_ambient[3] = 1.0;
     gamma_correct_rgb( _scene_ambient.data() );
 
-    SGVec4f sun_color = thesky->get_sun_color();
-    float ndiff = (ambient + specular) / 2;
-    float idiff = 1.0 - ndiff;
-    _scene_diffuse[0] = (sun_color[0]*ndiff + _fog_color[0]*idiff) * diffuse;
-    _scene_diffuse[1] = (sun_color[1]*ndiff + _fog_color[1]*idiff) * diffuse;
-    _scene_diffuse[2] = (sun_color[2]*ndiff + _fog_color[2]*idiff) * diffuse;
+    SGVec4f color = thesky->get_scene_color();
+    _scene_diffuse[0] = color[0] * diffuse;
+    _scene_diffuse[1] = color[1] * diffuse;
+    _scene_diffuse[2] = color[2] * diffuse;
     _scene_diffuse[3] = 1.0;
     gamma_correct_rgb( _scene_diffuse.data() );
 
-    _scene_specular[0] = sun_color[0] * specular;
-    _scene_specular[1] = sun_color[1] * specular;
-    _scene_specular[2] = sun_color[2] * specular;
+    SGVec4f chrome = _scene_ambient * .4f + _scene_diffuse;
+    chrome[3] = 1.0f;
+    if (chrome != _scene_chrome) {
+        _scene_chrome = chrome;
+        for (int i = 0; i < 4; ++i)
+            _chromeProps[i]->setValue(static_cast<double>(_scene_chrome[i]));
+    }
+
+    color = thesky->get_sun_color();
+    _scene_specular[0] = color[0] * specular;
+    _scene_specular[1] = color[1] * specular;
+    _scene_specular[2] = color[2] * specular;
     _scene_specular[3] = 1.0;
     gamma_correct_rgb( _scene_specular.data() );
 }
@@ -296,6 +334,7 @@ void FGLight::update_adj_fog_color () {
     }
 
     double hor_rotation, vert_rotation;
+    static float gamma = system_gamma;
 
     // first determine the difference between our view angle and local
     // direction to the sun
@@ -308,25 +347,24 @@ void FGLight::update_adj_fog_color () {
 
     // revert to unmodified values before usign them.
     //
-    SGVec4f sun_color = thesky->get_sun_color();
+    SGVec4f color = thesky->get_scene_color();
 
-    gamma_restore_rgb( _fog_color.data() );
-    gamma_restore_rgb( _sky_color.data() );
+    gamma_restore_rgb( _fog_color.data(), gamma );
+    gamma_restore_rgb( _sky_color.data(), gamma );
 
     // Calculate the fog color in the direction of the sun for
     // sunrise/sunset effects.
     //
-    float s_red =   (_fog_color[0] + 2 * sun_color[0]*sun_color[0]) / 3;
-    float s_green = (_fog_color[1] + 2 * sun_color[1]*sun_color[1]) / 3;
-    float s_blue =  (_fog_color[2] + 2 * sun_color[2]) / 3;
+    float s_red =   color[0]*color[0]*color[0];
+    float s_green = color[1]*color[1]*color[1];
+    float s_blue =  color[2]*color[2];
 
     // interpolate beween the sunrise/sunset color and the color
     // at the opposite direction of this effect. Take in account
     // the current visibility.
     //
     float av = thesky->get_visibility();
-    if (av > 45000)
-       av = 45000;
+    if (av > 45000) av = 45000;
 
     float avf = 0.87 - (45000 - av) / 83333.33;
     float sif = 0.5 - cos(_sun_angle*2)/2;
@@ -335,25 +373,73 @@ void FGLight::update_adj_fog_color () {
        sif = 1e-4;
 
     float rf1 = fabs((hor_rotation - SGD_PI) / SGD_PI);                // 0.0 .. 1.0
-    float rf2 = avf * pow(rf1 * rf1, 1/sif) * 1.0639;
+    float rf2 = avf * pow(rf1*rf1, 1/sif) * 1.0639 * _saturation;
     float rf3 = 1.0 - rf2;
 
+    gamma = system_gamma * (0.9 - sif*avf);
+
     _adj_fog_color[0] = rf3 * _fog_color[0] + rf2 * s_red;
     _adj_fog_color[1] = rf3 * _fog_color[1] + rf2 * s_green;
     _adj_fog_color[2] = rf3 * _fog_color[2] + rf2 * s_blue;
-    gamma_correct_rgb( _adj_fog_color.data() );
-
-     float hf2, hf1 = vert_rotation / SGD_PI_2;
-     hf2 = 1.0 - hf1;
-    _adj_sky_color[0] = hf1 * _sky_color[0] + hf2*rf2 * s_red;
-    _adj_sky_color[1] = hf1 * _sky_color[1] + hf2*rf2 * s_green;
-    _adj_sky_color[2] = hf1 * _sky_color[2] + hf2*rf2 * s_blue;
-    gamma_correct_rgb( _adj_sky_color.data() );
+    gamma_correct_rgb( _adj_fog_color.data(), gamma);
 
     // make sure the colors have their original value before they are being
     // used by the rest of the program.
     //
-    gamma_correct_rgb( _fog_color.data() );
-    gamma_correct_rgb( _sky_color.data() );
+    gamma_correct_rgb( _fog_color.data(), gamma );
+    gamma_correct_rgb( _sky_color.data(), gamma );
 }
 
+// update the cur_time_params structure with the current sun position
+void FGLight::updateSunPos()
+{
+    SGTime *t = globals->get_time_params();
+    FGViewer *v = globals->get_current_view();
+
+    SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "  Updating Sun position" );
+    SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "  Gst = " << t->getGst() );
+
+    double sun_l;
+    double sun_gc_lat;
+    fgSunPositionGST(t->getGst(), &sun_l, &sun_gc_lat);
+    set_sun_lon(sun_l);
+    // It might seem that sun_gc_lat needs to be converted to geodetic
+    // latitude here, but it doesn't. The sun latitude is the latitude
+    // of the point on the earth where the up vector has the same
+    // angle from geocentric Z as the sun direction. But geodetic
+    // latitude is defined as 90 - angle of up vector from Z!
+    set_sun_lat(sun_gc_lat);
+    SGVec3d sunpos(SGVec3d::fromGeoc(SGGeoc::fromRadM(sun_l, sun_gc_lat,
+                                                      SGGeodesy::EQURAD)));
+
+    SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "    t->cur_time = " << t->get_cur_time() );
+    SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG,
+            "    Sun Geocentric lat = " << sun_gc_lat
+            << " Geodcentric lat = " << sun_gc_lat );
+
+    // update the sun light vector
+    sun_vec() = SGVec4f(toVec3f(normalize(sunpos)), 0);
+    sun_vec_inv() = - sun_vec();
+
+    // calculate the sun's relative angle to local up
+    SGVec3d viewPos = v->get_view_pos();
+    SGQuatd hlOr = SGQuatd::fromLonLat(SGGeod::fromCart(viewPos));
+    SGVec3d world_up = hlOr.backTransform(-SGVec3d::e3());
+    SGVec3d nsun = normalize(sunpos);
+    // cout << "nup = " << nup[0] << "," << nup[1] << ","
+    //      << nup[2] << endl;
+    // cout << "nsun = " << nsun[0] << "," << nsun[1] << ","
+    //      << nsun[2] << endl;
+
+    set_sun_angle( acos( dot ( world_up, nsun ) ) );
+    SG_LOG( SG_EVENT, SG_DEBUG, "sun angle relative to current location = "
+            << get_sun_angle() );
+
+    // Get direction to the sun in the local frame.
+    SGVec3d local_sun_vec = hlOr.transform(nsun);
+    // Angle from south. XXX Is this correct in the southern hemisphere?
+    double angle = atan2(local_sun_vec.x(), -local_sun_vec.y());
+    set_sun_rotation(angle);
+    // cout << "  Sky needs to rotate = " << angle << " rads = "
+    //      << angle * SGD_RADIANS_TO_DEGREES << " degrees." << endl;
+}