Pileus Git - grits/blob - src/objects/grits-tile.c

   1 /*
   2  * Copyright (C) 2009-2010, 2012 Andy Spencer <andy753421@gmail.com>
   3  *
   4  * This program is free software: you can redistribute it and/or modify
   5  * it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6  * the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   7  * (at your option) any later version.
   8  *
   9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
  10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12  * GNU General Public License for more details.
  13  *
  14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  15  * along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  16  */
  17
  18 /**
  19  * SECTION:grits-tile
  20  * @short_description: Latitude/longitude overlays
  21  *
  22  * Each #GritsTile corresponds to a latitude/longitude box on the surface of
  23  * the earth. When drawn, the #GritsTile renders an images associated with it
  24  * to the surface of the earth. This is primarily used to draw ground overlays.
  25  *
  26  * Each GritsTile can be split into subtiles in order to draw higher resolution
  27  * overlays. Pointers to subtitles are stored in the parent tile and a parent
  28  * pointer is stored in each child.
  29  *
  30  * Each #GritsTile has a data filed which must be set by the user in order for
  31  * the tile to be drawn. When used with GritsOpenGL the data must be an integer
  32  * representing the OpenGL texture to use when drawing the tile.
  33  */
  34
  35 #define GL_GLEXT_PROTOTYPES
  36 #include <config.h>
  37 #include <math.h>
  38 #include <string.h>
  39 #include "gtkgl.h"
  40 #include "grits-tile.h"
  41
  42 static guint  grits_tile_mask = 0;
  43
  44 gchar *grits_tile_path_table[2][2] = {
  45         {"00.", "01."},
  46         {"10.", "11."},
  47 };
  48
  49 /**
  50  * grits_tile_new:
  51  * @parent: the parent for the tile, or NULL
  52  * @n:      the northern border of the tile
  53  * @s:      the southern border of the tile
  54  * @e:      the eastern border of the tile
  55  * @w:      the western border of the tile
  56  *
  57  * Create a tile associated with a particular latitude/longitude box.
  58  *
  59  * Returns: the new #GritsTile
  60  */
  61 GritsTile *grits_tile_new(GritsTile *parent,
  62         gdouble n, gdouble s, gdouble e, gdouble w)
  63 {
  64         GritsTile *tile = g_object_new(GRITS_TYPE_TILE, NULL);
  65         tile->parent = parent;
  66         tile->atime  = time(NULL);
  67         grits_bounds_set_bounds(&tile->coords, 0, 1, 1, 0);
  68         grits_bounds_set_bounds(&tile->edge, n, s, e, w);
  69         if (parent)
  70                 tile->proj   = parent->proj;
  71         return tile;
  72 }
  73
  74 /**
  75  * grits_tile_get_path:
  76  * @child: the tile to generate a path for
  77  *
  78  * Generate a string representation of a tiles location in a group of nested
  79  * tiles. The string returned consists of groups of two digits separated by a
  80  * delimiter. Each group of digits the tiles location with respect to it's
  81  * parent tile.
  82  *
  83  * Returns: the path representing the tiles's location
  84  */
  85 gchar *grits_tile_get_path(GritsTile *child)
  86 {
  87         /* This could be easily cached if necessary */
  88         int x, y;
  89         GList *parts = NULL;
  90         for (GritsTile *parent = child->parent; parent; child = parent, parent = child->parent)
  91                 grits_tile_foreach_index(child, x, y)
  92                         if (parent->children[x][y] == child)
  93                                 parts = g_list_prepend(parts, grits_tile_path_table[x][y]);
  94         GString *path = g_string_new("");
  95         for (GList *cur = parts; cur; cur = cur->next)
  96                 g_string_append(path, cur->data);
  97         g_list_free(parts);
  98         return g_string_free(path, FALSE);
  99 }
 100
 101 static gdouble _grits_tile_get_min_dist(GritsPoint *eye, GritsBounds *bounds)
 102 {
 103         GritsPoint pos = {};
 104         pos.lat = eye->lat > bounds->n ? bounds->n :
 105                   eye->lat < bounds->s ? bounds->s : eye->lat;
 106         pos.lon = eye->lon > bounds->e ? bounds->e :
 107                   eye->lon < bounds->w ? bounds->w : eye->lon;
 108         //if (eye->lat == pos.lat && eye->lon == pos.lon)
 109         //      return elev; /* Shortcut? */
 110         gdouble a[3], b[3];
 111         lle2xyz(eye->lat, eye->lon, eye->elev, a+0, a+1, a+2);
 112         lle2xyz(pos.lat,  pos.lon,  pos.elev,  b+0, b+1, b+2);
 113         return distd(a, b);
 114 }
 115
 116 static gboolean _grits_tile_precise(GritsPoint *eye, GritsBounds *bounds,
 117                 gdouble max_res, gint width, gint height)
 118 {
 119         gdouble min_dist  = _grits_tile_get_min_dist(eye, bounds);
 120         gdouble view_res  = MPPX(min_dist);
 121
 122         gdouble lat_point = bounds->n < 0 ? bounds->n :
 123                             bounds->s > 0 ? bounds->s : 0;
 124         gdouble lon_dist  = bounds->e - bounds->w;
 125         gdouble tile_res  = ll2m(lon_dist, lat_point)/width;
 126
 127         /* This isn't really right, but it helps with memory since we don't
 128          * (yet?) test if the tile would be drawn */
 129         gdouble scale = eye->elev / min_dist;
 130         view_res /= scale;
 131         view_res *= 1.8;
 132         //view_res /= 1.4; /* make it a little nicer, not sure why this is needed */
 133         //g_message("tile=(%7.2f %7.2f %7.2f %7.2f) "
 134         //          "eye=(%9.1f %9.1f %9.1f) "
 135         //          "elev=%9.1f / dist=%9.1f = %f",
 136         //              bounds->n, bounds->s, bounds->e, bounds->w,
 137         //              eye->lat, eye->lon, eye->elev,
 138         //              eye->elev, min_dist, scale);
 139
 140         return tile_res < max_res ||
 141                tile_res < view_res;
 142 }
 143
 144 static void _grits_tile_split_latlon(GritsTile *tile)
 145 {
 146         //g_debug("GritsTile: split - %p", tile);
 147         const gdouble rows = G_N_ELEMENTS(tile->children);
 148         const gdouble cols = G_N_ELEMENTS(tile->children[0]);
 149         const gdouble lat_dist = tile->edge.n - tile->edge.s;
 150         const gdouble lon_dist = tile->edge.e - tile->edge.w;
 151         const gdouble lat_step = lat_dist / rows;
 152         const gdouble lon_step = lon_dist / cols;
 153
 154         int row, col;
 155         grits_tile_foreach_index(tile, row, col) {
 156                 if (!tile->children[row][col])
 157                         tile->children[row][col] =
 158                                 grits_tile_new(tile, 0, 0, 0, 0);
 159                 /* Set edges aferwards so that north and south
 160                  * get reset for mercator projections */
 161                 GritsTile *child = tile->children[row][col];
 162                 child->edge.n = tile->edge.n - lat_step*(row+0);
 163                 child->edge.s = tile->edge.n - lat_step*(row+1);
 164                 child->edge.e = tile->edge.w + lon_step*(col+1);
 165                 child->edge.w = tile->edge.w + lon_step*(col+0);
 166         }
 167 }
 168
 169 static void _grits_tile_split_mercator(GritsTile *tile)
 170 {
 171         GritsTile *child = NULL;
 172         GritsBounds tmp = tile->edge;
 173
 174         /* Project */
 175         tile->edge.n = asinh(tan(deg2rad(tile->edge.n)));
 176         tile->edge.s = asinh(tan(deg2rad(tile->edge.s)));
 177
 178         _grits_tile_split_latlon(tile);
 179
 180         /* Convert back to lat-lon */
 181         tile->edge = tmp;
 182         grits_tile_foreach(tile, child) {
 183                 child->edge.n = rad2deg(atan(sinh(child->edge.n)));
 184                 child->edge.s = rad2deg(atan(sinh(child->edge.s)));
 185         }
 186 }
 187
 188 /**
 189  * grits_tile_update:
 190  * @root:      the root tile to split
 191  * @eye:       the point the tile is viewed from, for calculating distances
 192  * @res:       a maximum resolution in meters per pixel to split tiles to
 193  * @width:     width in pixels of the image associated with the tile
 194  * @height:    height in pixels of the image associated with the tile
 195  * @load_func: function used to load the image when a new tile is created
 196  * @user_data: user data to past to the load function
 197  *
 198  * Recursively split a tile into children of appropriate detail. The resolution
 199  * of the tile in pixels per meter is compared to the resolution which the tile
 200  * is being drawn at on the screen. If the screen resolution is insufficient
 201  * the tile is recursively subdivided until a sufficient resolution is
 202  * achieved.
 203  */
 204 void grits_tile_update(GritsTile *tile, GritsPoint *eye,
 205                 gdouble res, gint width, gint height,
 206                 GritsTileLoadFunc load_func, gpointer user_data)
 207 {
 208         GritsTile *child;
 209
 210         if (tile == NULL)
 211                 return;
 212
 213         //g_debug("GritsTile: update - %p->atime = %u",
 214         //              tile, (guint)tile->atime);
 215
 216         /* Is the parent tile's texture high enough
 217          * resolution for this part? */
 218         gint xs = G_N_ELEMENTS(tile->children);
 219         gint ys = G_N_ELEMENTS(tile->children[0]);
 220         if (tile->parent && _grits_tile_precise(eye, &tile->edge,
 221                                 res, width/xs, height/ys)) {
 222                 GRITS_OBJECT(tile)->hidden = TRUE;
 223                 return;
 224         }
 225
 226         /* Load the tile */
 227         if (!tile->load && !tile->data)
 228                 load_func(tile, user_data);
 229         tile->atime = time(NULL);
 230         tile->load  = TRUE;
 231         GRITS_OBJECT(tile)->hidden = FALSE;
 232
 233         /* Split tile if needed */
 234         grits_tile_foreach(tile, child) {
 235                 if (child == NULL) {
 236                         switch (tile->proj) {
 237                         case GRITS_PROJ_LATLON:   _grits_tile_split_latlon(tile);   break;
 238                         case GRITS_PROJ_MERCATOR: _grits_tile_split_mercator(tile); break;
 239                         }
 240                 }
 241         }
 242
 243         /* Update recursively */
 244         grits_tile_foreach(tile, child)
 245                 grits_tile_update(child, eye, res, width, height,
 246                                 load_func, user_data);
 247 }
 248
 249 /**
 250  * grits_tile_find:
 251  * @root: the root tile to search from
 252  * @lat:  target latitude
 253  * @lon:  target longitude
 254  *
 255  * Locate the subtile with the highest resolution which contains the given
 256  * lat/lon point.
 257  *
 258  * Returns: the child tile
 259  */
 260 GritsTile *grits_tile_find(GritsTile *root, gdouble lat, gdouble lon)
 261 {
 262         gint    rows = G_N_ELEMENTS(root->children);
 263         gint    cols = G_N_ELEMENTS(root->children[0]);
 264
 265         gdouble lat_step = (root->edge.n - root->edge.s) / rows;
 266         gdouble lon_step = (root->edge.e - root->edge.w) / cols;
 267
 268         gdouble lat_offset = root->edge.n - lat;;
 269         gdouble lon_offset = lon - root->edge.w;
 270
 271         gint    row = lat_offset / lat_step;
 272         gint    col = lon_offset / lon_step;
 273
 274         if (lon == 180) col--;
 275         if (lat == -90) row--;
 276
 277         //if (lon == 180 || lon == -180)
 278         //      g_message("lat=%f,lon=%f step=%f,%f off=%f,%f row=%d/%d,col=%d/%d",
 279         //              lat,lon, lat_step,lon_step, lat_offset,lon_offset, row,rows,col,cols);
 280
 281         if (row < 0 || row >= rows || col < 0 || col >= cols)
 282                 return NULL;
 283         else if (root->children[row][col] && root->children[row][col]->data)
 284                 return grits_tile_find(root->children[row][col], lat, lon);
 285         else
 286                 return root;
 287 }
 288
 289 /**
 290  * grits_tile_gc:
 291  * @root:      the root tile to start garbage collection at
 292  * @atime:     most recent time at which tiles will be kept
 293  * @free_func: function used to free the image when a new tile is collected
 294  * @user_data: user data to past to the free function
 295  *
 296  * Garbage collect old tiles. This removes and deallocate tiles that have not
 297  * been used since before @atime.
 298  *
 299  * Returns: a pointer to the original tile, or NULL if it was garbage collected
 300  */
 301 GritsTile *grits_tile_gc(GritsTile *root, time_t atime,
 302                 GritsTileFreeFunc free_func, gpointer user_data)
 303 {
 304         if (!root)
 305                 return NULL;
 306         gboolean has_children = FALSE;
 307         int x, y;
 308         grits_tile_foreach_index(root, x, y) {
 309                 root->children[x][y] = grits_tile_gc(
 310                                 root->children[x][y], atime,
 311                                 free_func, user_data);
 312                 if (root->children[x][y])
 313                         has_children = TRUE;
 314         }
 315         //g_debug("GritsTile: gc - %p kids=%d time=%d data=%d load=%d",
 316         //      root, !!has_children, root->atime < atime, !!root->data, !!root->load);
 317         if (root->parent && !has_children && root->atime < atime &&
 318                         (root->data || !root->load)) {
 319                 //g_debug("GritsTile: gc/free - %p", root);
 320                 if (root->data)
 321                         free_func(root, user_data);
 322                 g_object_unref(root);
 323                 return NULL;
 324         }
 325         return root;
 326 }
 327
 328 /* Use GObject for this */
 329 /**
 330  * grits_tile_free:
 331  * @root:      the root tile to free
 332  * @free_func: function used to free the image when a new tile is collected
 333  * @user_data: user data to past to the free function
 334  *
 335  * Recursively free a tile and all it's children.
 336  */
 337 void grits_tile_free(GritsTile *root, GritsTileFreeFunc free_func, gpointer user_data)
 338 {
 339         if (!root)
 340                 return;
 341         GritsTile *child;
 342         grits_tile_foreach(root, child)
 343                 grits_tile_free(child, free_func, user_data);
 344         if (free_func)
 345                 free_func(root, user_data);
 346         g_object_unref(root);
 347 }
 348
 349 /* Load texture mask so we can draw a texture to just a part of a triangle */
 350 static guint _grits_tile_load_mask(void)
 351 {
 352         guint tex;
 353         const int width = 256, height = 256;
 354         guint8 *bytes = g_malloc(width*height);
 355         memset(bytes, 0xff, width*height);
 356         glGenTextures(1, &tex);
 357         glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tex);
 358
 359         glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_ALPHA, width, height, 0,
 360                         GL_ALPHA, GL_UNSIGNED_BYTE, bytes);
 361
 362         glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
 363         glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
 364
 365         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_BORDER);
 366         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_BORDER);
 367         g_free(bytes);
 368         return tex;
 369 }
 370
 371 /* Draw a single tile */
 372 static void grits_tile_draw_one(GritsTile *tile, GritsOpenGL *opengl, GList *triangles)
 373 {
 374         if (!tile || !tile->data)
 375                 return;
 376         if (!triangles)
 377                 g_warning("GritsOpenGL: _draw_tiles - No triangles to draw: edges=%f,%f,%f,%f",
 378                         tile->edge.n, tile->edge.s, tile->edge.e, tile->edge.w);
 379
 380         //g_message("drawing %4d triangles for tile edges=%7.2f,%7.2f,%7.2f,%7.2f",
 381         //              g_list_length(triangles), tile->edge.n, tile->edge.s, tile->edge.e, tile->edge.w);
 382         tile->atime = time(NULL);
 383
 384         gdouble n = tile->edge.n;
 385         gdouble s = tile->edge.s;
 386         gdouble e = tile->edge.e;
 387         gdouble w = tile->edge.w;
 388
 389         gdouble londist = e - w;
 390         gdouble latdist = n - s;
 391
 392         gdouble xscale = tile->coords.e - tile->coords.w;
 393         gdouble yscale = tile->coords.s - tile->coords.n;
 394
 395         glPolygonOffset(0, -tile->zindex);
 396
 397         for (GList *cur = triangles; cur; cur = cur->next) {
 398                 RoamTriangle *tri = cur->data;
 399
 400                 gdouble lat[3] = {tri->p.r->lat, tri->p.m->lat, tri->p.l->lat};
 401                 gdouble lon[3] = {tri->p.r->lon, tri->p.m->lon, tri->p.l->lon};
 402
 403                 if (lon[0] < -90 || lon[1] < -90 || lon[2] < -90) {
 404                         if (lon[0] > 90) lon[0] -= 360;
 405                         if (lon[1] > 90) lon[1] -= 360;
 406                         if (lon[2] > 90) lon[2] -= 360;
 407                 }
 408
 409                 gdouble xy[3][2] = {
 410                         {(lon[0]-w)/londist, 1-(lat[0]-s)/latdist},
 411                         {(lon[1]-w)/londist, 1-(lat[1]-s)/latdist},
 412                         {(lon[2]-w)/londist, 1-(lat[2]-s)/latdist},
 413                 };
 414
 415                 //if ((lat[0] == 90 && (xy[0][0] < 0 || xy[0][0] > 1)) ||
 416                 //    (lat[1] == 90 && (xy[1][0] < 0 || xy[1][0] > 1)) ||
 417                 //    (lat[2] == 90 && (xy[2][0] < 0 || xy[2][0] > 1)))
 418                 //      g_message("w,e=%4.f,%4.f   "
 419                 //                "lat,lon,x,y="
 420                 //                "%4.1f,%4.0f,%4.2f,%4.2f   "
 421                 //                "%4.1f,%4.0f,%4.2f,%4.2f   "
 422                 //                "%4.1f,%4.0f,%4.2f,%4.2f   ",
 423                 //              w,e,
 424                 //              lat[0], lon[0], xy[0][0], xy[0][1],
 425                 //              lat[1], lon[1], xy[1][0], xy[1][1],
 426                 //              lat[2], lon[2], xy[2][0], xy[2][1]);
 427
 428                 /* Fix poles */
 429                 if (lat[0] == 90 || lat[0] == -90) xy[0][0] = 0.5;
 430                 if (lat[1] == 90 || lat[1] == -90) xy[1][0] = 0.5;
 431                 if (lat[2] == 90 || lat[2] == -90) xy[2][0] = 0.5;
 432
 433                 /* Scale to tile coords */
 434                 for (int i = 0; i < 3; i++) {
 435                         xy[i][0] = tile->coords.w + xy[i][0]*xscale;
 436                         xy[i][1] = tile->coords.n + xy[i][1]*yscale;
 437                 }
 438
 439                 /* Draw triangle */
 440                 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, *(guint*)tile->data);
 441                 glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_MODULATE);
 442                 glBegin(GL_TRIANGLES);
 443                 glNormal3dv(tri->p.r->norm); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE0, xy[0]); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE1, xy[0]); glVertex3dv((double*)tri->p.r);
 444                 glNormal3dv(tri->p.m->norm); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE0, xy[1]); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE1, xy[1]); glVertex3dv((double*)tri->p.m);
 445                 glNormal3dv(tri->p.l->norm); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE0, xy[2]); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE1, xy[2]); glVertex3dv((double*)tri->p.l);
 446                 glEnd();
 447         }
 448 }
 449
 450 /* Draw the tile */
 451 static gboolean grits_tile_draw_rec(GritsTile *tile, GritsOpenGL *opengl)
 452 {
 453         //g_debug("GritsTile: draw_rec - tile=%p, data=%d, load=%d, hide=%d", tile,
 454         //              tile ? !!tile->data : 0,
 455         //              tile ? !!tile->load : 0,
 456         //              tile ? !!GRITS_OBJECT(tile)->hidden : 0);
 457
 458         if (!tile || !tile->data || GRITS_OBJECT(tile)->hidden)
 459                 return FALSE;
 460
 461         GritsTile *child = NULL;
 462
 463         /* Draw child tiles */
 464         gboolean draw_parent = FALSE;
 465         grits_tile_foreach(tile, child)
 466                 if (!grits_tile_draw_rec(child, opengl))
 467                         draw_parent = TRUE;
 468
 469         /* Draw parent tile underneath using depth test */
 470         if (draw_parent) {
 471                 GList *triangles = roam_sphere_get_intersect(opengl->sphere, FALSE,
 472                                 tile->edge.n, tile->edge.s, tile->edge.e, tile->edge.w);
 473                 grits_tile_draw_one(tile, opengl, triangles);
 474                 g_list_free(triangles);
 475         }
 476
 477         return TRUE;
 478 }
 479
 480 static void grits_tile_draw(GritsObject *tile, GritsOpenGL *opengl)
 481 {
 482         glEnable(GL_DEPTH_TEST);
 483         glDepthFunc(GL_LESS);
 484         glEnable(GL_ALPHA_TEST);
 485         glAlphaFunc(GL_GREATER, 0.1);
 486         glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL);
 487         glEnable(GL_BLEND);
 488
 489         /* Setup texture mask */
 490         if (!grits_tile_mask)
 491                 grits_tile_mask = _grits_tile_load_mask();
 492         glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
 493         glEnable(GL_TEXTURE_2D);
 494         glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, grits_tile_mask);
 495         glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_MODULATE);
 496
 497         /* Setup texture */
 498         glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
 499         glEnable(GL_TEXTURE_2D);
 500
 501         /* Hack to show maps tiles with better color */
 502         if (GRITS_TILE(tile)->proj == GRITS_PROJ_MERCATOR) {
 503                 float material_emission[] = {0.5, 0.5, 0.5, 1.0};
 504                 glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_EMISSION, material_emission);
 505         }
 506
 507         /* Draw all tiles */
 508         grits_tile_draw_rec(GRITS_TILE(tile), opengl);
 509
 510         /* Disable texture mask */
 511         glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
 512         glDisable(GL_TEXTURE_2D);
 513         glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
 514 }
 515
 516
 517 /* GObject code */
 518 G_DEFINE_TYPE(GritsTile, grits_tile, GRITS_TYPE_OBJECT);
 519 static void grits_tile_init(GritsTile *tile)
 520 {
 521 }
 522
 523 static void grits_tile_class_init(GritsTileClass *klass)
 524 {
 525         g_debug("GritsTile: class_init");
 526         GritsObjectClass *object_class = GRITS_OBJECT_CLASS(klass);
 527         object_class->draw = grits_tile_draw;
 528 }