source: GTP/trunk/App/Demos/Vis/FriendlyCulling/src/SkyPreetham.cpp @ 3279

Revision 3279, 11.4 KB checked in by mattausch, 15 years ago (diff)

problems with reimporting of my exported scenes

Line 
1#include "SkyPreetham.h"
2#include "common.h"
3#include "Vector3.h"
4#include "SceneEntity.h"
5#include "Transform3.h"
6#include "Camera.h"
7#include "RenderState.h"
8#include "ShaderProgram.h"
9#include "Shape.h"
10#include "Material.h"
11#include "ShaderManager.h"
12
13
14
15#ifdef _CRT_SET
16        #define _CRTDBG_MAP_ALLOC
17        #include <stdlib.h>
18        #include <crtdbg.h>
19
20        // redefine new operator
21        #define DEBUG_NEW new(_NORMAL_BLOCK, __FILE__, __LINE__)
22        #define new DEBUG_NEW
23#endif
24
25
26
27
28using namespace CHCDemoEngine;
29using namespace std;
30
31
32
33inline float CBQ(float x)
34{
35        return x * x * x;
36}
37
38
39inline float SQR(float x)
40{
41        return x * x ;
42}
43
44
45void SkyPreetham::InitCG()
46{       
47        mSkyVtxProgram =
48                ShaderManager::GetSingleton()->CreateVertexProgram("sky_preetham", "default_vs", "skyVtx");
49               
50        if (mSkyVtxProgram->IsValid())
51        {
52                mSkyVtxProgram->AddParameter("lightDir", 0);
53                mSkyVtxProgram->AddParameter("thetaSun", 1);
54                mSkyVtxProgram->AddParameter("zenithColor", 2);
55                mSkyVtxProgram->AddParameter("aColor", 3);
56                mSkyVtxProgram->AddParameter("bColor", 4);
57                mSkyVtxProgram->AddParameter("cColor", 5);
58                mSkyVtxProgram->AddParameter("dColor", 6);
59                mSkyVtxProgram->AddParameter("eColor", 7);
60                mSkyVtxProgram->AddParameter("multiplier", 8);
61        }
62        else
63                cerr << "sky program failed to load" << endl;
64
65        mSkyFragProgram =
66                ShaderManager::GetSingleton()->CreateFragmentProgram("sky_preetham", "frag_skydome", "skyFragMrt");
67}
68
69
70SkyPreetham::SkyPreetham(float turbitity, SceneEntity *skyDome):
71mSkyDome(skyDome),
72mTurbidity(turbitity)
73//, mSunQuad(NULL)
74{
75        CreateSunQuad();
76        Shape *shape = mSkyDome->GetShape(0);
77
78        InitCG();
79
80        Material *mat = shape->GetMaterial();
81
82        mat->GetTechnique(0)->SetFragmentProgram(mSkyFragProgram);
83        mat->GetTechnique(0)->SetVertexProgram(mSkyVtxProgram);
84
85        mat->GetTechnique(1)->SetFragmentProgram(mSkyFragProgram);
86        mat->GetTechnique(1)->SetVertexProgram(mSkyVtxProgram);
87}
88
89
90SkyPreetham::~SkyPreetham()
91{
92        //DEL_PTR(mSunQuad);
93}
94
95
96void SkyPreetham::RenderSkyDome(const Vector3 &sunDir,
97                                                                Camera *camera,
98                                                                RenderState *state,
99                                                                bool scaleToRange,
100                                                                float skyDomeScaleFactor)
101{
102        pair<float, float> sun_theta;
103        Vector3 zenithColor;
104        vector<Vector3> ABCDE;
105
106        ComputeFactors(sunDir, zenithColor, ABCDE, sun_theta);
107
108        // Move skybox with camera.
109        Vector3 position = camera->GetPosition();
110
111        // scale the sky dome so no intersection with the scene is visible
112        position.z -= 3.0f * skyDomeScaleFactor;
113        Matrix4x4 m = TranslationMatrix(position);
114
115        Matrix4x4 s = ScaleMatrix(skyDomeScaleFactor);
116        mSkyDome->GetTransform()->SetMatrix(s * m);
117       
118        Material *mat = mSkyDome->GetShape(0)->GetMaterial();
119
120        Technique *tech;
121
122        tech = mat->GetTechnique(state->GetRenderTechnique());
123
124        GPUProgramParameters *vtxParams = tech->GetVertexProgramParameters();
125
126        vtxParams->SetValue3f(0, sunDir.x, sunDir.y, sunDir.z);
127        vtxParams->SetValue2f(1, sun_theta.first, sun_theta.second);
128        vtxParams->SetValue3f(2, zenithColor.x, zenithColor.y, zenithColor.z);
129
130        vtxParams->SetValue3f(3, ABCDE[0].x, ABCDE[0].y, ABCDE[0].z);
131        vtxParams->SetValue3f(4, ABCDE[1].x, ABCDE[1].y, ABCDE[1].z);
132        vtxParams->SetValue3f(5, ABCDE[2].x, ABCDE[2].y, ABCDE[2].z);
133        vtxParams->SetValue3f(6, ABCDE[3].x, ABCDE[3].y, ABCDE[3].z);
134        vtxParams->SetValue3f(7, ABCDE[4].x, ABCDE[4].y, ABCDE[4].z);
135
136
137        if (!scaleToRange)
138        {
139                // use tone mapping
140                vtxParams->SetValue1f(8, 1.0f);
141        }
142        else
143        {
144                // no tone mapping => linearily scale to displayable dynamic range
145                vtxParams->SetValue1f(8, 8e-5f);
146        }
147
148        // render sky dome
149        mSkyDome->Render(state);
150
151        // render additively blended sun disc.
152        //RenderSunDisk(sunDir, camera);
153}
154
155
156void SkyPreetham::RenderSunDisk(const Vector3 &sunDir, Camera *camera)
157{
158#if TODO
159        // Move skybox with camera.
160        Vector3 position = camera->GetPosition();
161
162        const float scaleFactor = 100.0f;
163        position.z -= 10 * scaleFactor;
164
165        // Set world matrix to sun disc position.
166        Matrix4x4 sunPos = TranslationMatrix(position);
167
168        Vector3 ndir = -Normalize(sunDir);
169
170        const float pitch = -atan2(ndir.x, ndir.y);
171        const float yaw = atan2(ndir.z, sqrt((ndir.x * ndir.x) + (ndir.y * ndir.y)));
172
173        Matrix4x4 roty = RotationYMatrix(pitch);
174        Matrix4x4 rotx = RotationXMatrix(yaw);
175
176        sunPos *= roty;
177        sunPos *= rotx;;
178
179        sunposition.rotateAroundY(-D().getScene().getLight().getHorizontalOrientation() + 90.0f);
180        sunposition.rotateAroundX(-D().getScene().getLight().getVerticalOrientation());
181       
182        glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
183        glMultMatrixf((float *)sunPos.x);
184
185        float ambient[] = {1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f};
186
187        glMaterialfv(GL_FRONT, GL_AMBIENT, ambient);
188
189        Float size = 0.5f + (1.0f - lightdirection.y) * 0.5f;
190
191        mSunEffect->setVariableVector3("LightDiffuseColor", D().getScene().getLight().getDiffuseColor());
192        mSunEffect->setVariableFloat("SunSize", size);
193        mSunEffect->setVariableTexture2D("SunTexture", mSunTexture);
194
195        mSunEffect->activate();
196       
197        mSunQuad->render();
198
199        mSunEffect->deactivate();
200        F().getRenderDevice().setDefaultBlendingMode(FRenderDevice::BLENDING_NONE);
201
202        glPopMatrix();
203#endif
204}
205
206
207void SkyPreetham::CreateSunQuad()
208{
209#if TODO
210        mSunQuad = new FVertexBuffer();
211        mSunQuad->setupPrimitiveType(FVertexBuffer::PRIMITIVES_TRIANGLES);
212        mSunQuad->setupVertexFormat(3, 0, 0, true);
213        mSunQuad->setupTexCoordSet(0, 2);
214        mSunQuad->setVertexBufferSize(4, 6);
215
216        mSunQuad->setVertexPosition(0, FVector3(-0.1f,  0.1f, 1.0f));
217        mSunQuad->setVertexPosition(1, FVector3( 0.1f,  0.1f, 1.0f));
218        mSunQuad->setVertexPosition(2, FVector3(-0.1f, -0.1f, 1.0f));
219        mSunQuad->setVertexPosition(3, FVector3( 0.1f, -0.1f, 1.0f));
220        mSunQuad->setVertexTexCoord(0, 0, FVector2(0.0f, 0.0f));
221        mSunQuad->setVertexTexCoord(1, 0, FVector2(1.0f, 0.0f));
222        mSunQuad->setVertexTexCoord(2, 0, FVector2(0.0f, 1.0f));
223        mSunQuad->setVertexTexCoord(3, 0, FVector2(1.0f, 1.0f));
224
225        mSunQuad->setIndex(0, 0);
226        mSunQuad->setIndex(1, 1);
227        mSunQuad->setIndex(2, 2);
228        mSunQuad->setIndex(3, 2);
229        mSunQuad->setIndex(4, 1);
230        mSunQuad->setIndex(5, 3);
231#endif
232}
233
234
235void SkyPreetham::ComputeFactors(const Vector3 &sunDir,
236                                                                 Vector3 &zenithColor,
237                                                                 vector<Vector3> &ABCDE, 
238                                                                 std::pair<float, float> &sunThetha) const
239{
240        sunThetha.first = acos(sunDir.z);
241
242        const float cos_theta = cos(sunThetha.first);
243        sunThetha.second = cos_theta * cos_theta;
244
245        zenithColor.x = ( 0.00165f * CBQ(sunThetha.first) - 0.00374f * SQR(sunThetha.first) + 0.00208f * sunThetha.first + 0.0f)     * SQR(mTurbidity) +       
246                                    (-0.02902f * CBQ(sunThetha.first) + 0.06377f * SQR(sunThetha.first) - 0.03202f * sunThetha.first + 0.00394f) * mTurbidity +
247                                        ( 0.11693f * CBQ(sunThetha.first) - 0.21196f * SQR(sunThetha.first) + 0.06052f * sunThetha.first + 0.25885f);
248
249        zenithColor.y = ( 0.00275f * CBQ(sunThetha.first) - 0.00610f * SQR(sunThetha.first) + 0.00316f * sunThetha.first + 0.0f)     * SQR(mTurbidity) +
250                        (-0.04214f * CBQ(sunThetha.first) + 0.08970f * SQR(sunThetha.first) - 0.04153f * sunThetha.first + 0.00515f) * mTurbidity +
251                            ( 0.15346f * CBQ(sunThetha.first) - 0.26756f * SQR(sunThetha.first) + 0.06669f * sunThetha.first + 0.26688f);
252       
253        zenithColor.z  = (float)((4.0453f * mTurbidity - 4.9710f) *     tan((4.0f / 9.0f - mTurbidity / 120.0f) *
254                                                         (M_PI - 2.0f * sunThetha.first)) - 0.2155f * mTurbidity + 2.4192f);
255
256        // convert kcd/m² to cd/m²
257        zenithColor.z *= 1000.0f;
258
259        ABCDE.push_back(Vector3(-0.01925 * mTurbidity - 0.25922, -0.01669 * mTurbidity - 0.26078,  0.17872 * mTurbidity - 1.46303));
260        ABCDE.push_back(Vector3(-0.06651 * mTurbidity + 0.00081, -0.09495 * mTurbidity + 0.00921, -0.35540 * mTurbidity + 0.42749));
261        ABCDE.push_back(Vector3(-0.00041 * mTurbidity + 0.21247, -0.00792 * mTurbidity + 0.21023, -0.02266 * mTurbidity + 5.32505));
262        ABCDE.push_back(Vector3(-0.06409 * mTurbidity - 0.89887, -0.04405 * mTurbidity - 1.65369,  0.12064 * mTurbidity - 2.57705));
263        ABCDE.push_back(Vector3(-0.00325 * mTurbidity + 0.04517, -0.01092 * mTurbidity + 0.05291, -0.06696 * mTurbidity + 0.37027));
264}
265
266
267void SkyPreetham::ComputeSunColor(const Vector3 &sunDir,
268                                                                  Vector3 &ambient,
269                                                                  Vector3 &diffuse,
270                                                                  bool scaleToRange) const
271{
272        // sunDir is sun direction
273        // ambient color: shadow color
274        // diffuse color: sun color
275        pair<float, float> sun_theta;
276
277        Vector3 zenithColor;
278        vector<Vector3> ABCDE;
279
280        ComputeFactors(sunDir, zenithColor, ABCDE, sun_theta);
281
282        Vector3 zenith_XYZ;                                                                                             
283
284        zenith_XYZ.x = (zenithColor.x / zenithColor.y) * zenithColor.z;                                                                       
285        zenith_XYZ.y = zenithColor.z;                                                                                         
286        zenith_XYZ.z = ((1.0f - zenithColor.x - zenithColor.y) / zenithColor.y) * zenithColor.z;                                                               
287
288        ambient.x =  3.240479f * zenith_XYZ.x - 1.537150f * zenith_XYZ.y - 0.498535f * zenith_XYZ.z;
289        ambient.y = -0.969256f * zenith_XYZ.x + 1.875992f * zenith_XYZ.y + 0.041556f * zenith_XYZ.z;   
290        ambient.z =  0.055648f * zenith_XYZ.x - 0.204043f * zenith_XYZ.y + 1.057311f * zenith_XYZ.z;
291
292        // downscale ambient color
293        if (scaleToRange)
294                ambient *= 8e-6f;
295        else
296                ambient *= 1e-1f;
297
298        // simulate the sun intensity by modulating the ambient term.
299        ambient *= (10.0f - 9.0f * DotProd(sunDir, Vector3::UNIT_Z()));
300
301
302        Vector3 num;
303         
304        num.x = (1.0f + ABCDE[0].x * exp(ABCDE[1].x / sunDir.z)) * (1.0f + ABCDE[2].x)+ ABCDE[4].x;   
305        num.y = (1.0f + ABCDE[0].y * exp(ABCDE[1].y / sunDir.z)) * (1.0f + ABCDE[2].y)+ ABCDE[4].y;   
306        num.z = (1.0f + ABCDE[0].z * exp(ABCDE[1].z / sunDir.z)) * (1.0f + ABCDE[2].z)+ ABCDE[4].z;   
307
308        Vector3 den;
309
310        den.x = (1.0f + ABCDE[0].x * exp(ABCDE[1].x)) * (1.0f + ABCDE[2].x * exp(ABCDE[3].x * sun_theta.first) + ABCDE[4].x * sun_theta.second); 
311        den.y = (1.0f + ABCDE[0].y * exp(ABCDE[1].y)) * (1.0f + ABCDE[2].y * exp(ABCDE[3].y * sun_theta.first) + ABCDE[4].y * sun_theta.second);   
312        den.z = (1.0f + ABCDE[0].z * exp(ABCDE[1].z)) * (1.0f + ABCDE[2].z * exp(ABCDE[3].z * sun_theta.first) + ABCDE[4].z * sun_theta.second);   
313
314
315        Vector3 xyY = zenithColor * num / den;   
316
317        Vector3 XYZ;                                                                                             
318
319        XYZ.x = (xyY.x / xyY.y) * xyY.z;                                                                       
320        XYZ.y = xyY.z;                                                                                         
321        XYZ.z = ((1.0f - xyY.x - xyY.y) / xyY.y) * xyY.z;                                                               
322
323
324        /////////////
325        //-- transform to rgb
326
327        Vector3 color; 
328        color.x =  3.240479f * XYZ.x - 1.537150f * XYZ.y - 0.498535f * XYZ.z;
329        color.y = -0.969256f * XYZ.x + 1.875992f * XYZ.y + 0.041556f *XYZ.z;   
330        color.z =  0.055648f * XYZ.x - 0.204043f * XYZ.y + 1.057311f * XYZ.z;
331
332        // calculate final sun diffuse color.
333        if (scaleToRange)
334                diffuse = color * 3e-5f;
335        else
336                diffuse = color * 3e-1f;
337
338        // diffuse component should be more saturated (and less blueish) for high sun positions
339        diffuse.x *= 1.3f;
340        diffuse.z *= 0.7f;
341
342        // scale diffuse component in order to make sky look less bright in relation to
343        // the geometry in the evening
344        diffuse *= (2.0f - 1.0f * DotProd(sunDir, Vector3::UNIT_Z()));
345
346        //cout << "diffuse: " << Magnitude(diffuse) << " ambient: " << Magnitude(ambient) << endl;
347}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.