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