]> Pileus Git - grits/blob - src/objects/grits-tile.c
f536c96d496fd99d4f04cfbafdaf668f8745db59
[grits] / 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         const gdouble rows = G_N_ELEMENTS(tile->children);
145         const gdouble cols = G_N_ELEMENTS(tile->children[0]);
146         const gdouble lat_dist = tile->edge.n - tile->edge.s;
147         const gdouble lon_dist = tile->edge.e - tile->edge.w;
148         const gdouble lat_step = lat_dist / rows;
149         const gdouble lon_step = lon_dist / cols;
150
151         int row, col;
152         grits_tile_foreach_index(tile, row, col)
153                 tile->children[row][col] = grits_tile_new(tile,
154                         tile->edge.n - lat_step*(row+0),  // north
155                         tile->edge.n - lat_step*(row+1),  // south
156                         tile->edge.w + lon_step*(col+1),  // east
157                         tile->edge.w + lon_step*(col+0)); // west
158 }
159
160 static void _grits_tile_split_mercator(GritsTile *tile)
161 {
162         GritsTile *child = NULL;
163         GritsBounds tmp = tile->edge;
164
165         /* Project */
166         tile->edge.n = asinh(tan(deg2rad(tile->edge.n)));
167         tile->edge.s = asinh(tan(deg2rad(tile->edge.s)));
168
169         _grits_tile_split_latlon(tile);
170
171         /* Convert back to lat-lon */
172         tile->edge = tmp;
173         grits_tile_foreach(tile, child) {
174                 child->edge.n = rad2deg(atan(sinh(child->edge.n)));
175                 child->edge.s = rad2deg(atan(sinh(child->edge.s)));
176         }
177 }
178
179 /**
180  * grits_tile_update:
181  * @root:      the root tile to split
182  * @eye:       the point the tile is viewed from, for calculating distances
183  * @res:       a maximum resolution in meters per pixel to split tiles to
184  * @width:     width in pixels of the image associated with the tile
185  * @height:    height in pixels of the image associated with the tile
186  * @load_func: function used to load the image when a new tile is created
187  * @user_data: user data to past to the load function
188  *
189  * Recursively split a tile into children of appropriate detail. The resolution
190  * of the tile in pixels per meter is compared to the resolution which the tile
191  * is being drawn at on the screen. If the screen resolution is insufficient
192  * the tile is recursively subdivided until a sufficient resolution is
193  * achieved.
194  */
195 void grits_tile_update(GritsTile *tile, GritsPoint *eye,
196                 gdouble res, gint width, gint height,
197                 GritsTileLoadFunc load_func, gpointer user_data)
198 {
199         //g_debug("GritsTile: update - %p->atime = %u",
200         //              tile, (guint)tile->atime);
201         GritsTile *child;
202
203         if (tile == NULL)
204                 return;
205
206         if (!tile->data)
207                 load_func(tile, user_data);
208
209         tile->atime = time(NULL);
210
211         /* Is this tile high enough resolution? */
212         if (_grits_tile_precise(eye, &tile->edge, res, width, height)) {
213                 grits_tile_foreach(tile, child)
214                         if (child)
215                                 GRITS_OBJECT(child)->hidden = TRUE;
216                 return;
217         }
218
219         /* Split tile if needed */
220         grits_tile_foreach(tile, child) {
221                 if (child == NULL) {
222                         switch (tile->proj) {
223                         case GRITS_PROJ_LATLON:   _grits_tile_split_latlon(tile);   break;
224                         case GRITS_PROJ_MERCATOR: _grits_tile_split_mercator(tile); break;
225                         }
226                 }
227         }
228
229         /* Update recursively */
230         grits_tile_foreach(tile, child) {
231                 GRITS_OBJECT(child)->hidden = FALSE;
232                 grits_tile_update(child, eye, res, width, height,
233                                 load_func, user_data);
234         }
235
236 }
237
238 /**
239  * grits_tile_find:
240  * @root: the root tile to search from
241  * @lat:  target latitude
242  * @lon:  target longitude
243  *
244  * Locate the subtile with the highest resolution which contains the given
245  * lat/lon point.
246  * 
247  * Returns: the child tile
248  */
249 GritsTile *grits_tile_find(GritsTile *root, gdouble lat, gdouble lon)
250 {
251         gint    rows = G_N_ELEMENTS(root->children);
252         gint    cols = G_N_ELEMENTS(root->children[0]);
253
254         gdouble lat_step = (root->edge.n - root->edge.s) / rows;
255         gdouble lon_step = (root->edge.e - root->edge.w) / cols;
256
257         gdouble lat_offset = root->edge.n - lat;;
258         gdouble lon_offset = lon - root->edge.w;
259
260         gint    row = lat_offset / lat_step;
261         gint    col = lon_offset / lon_step;
262
263         if (lon == 180) col--;
264         if (lat == -90) row--;
265
266         //if (lon == 180 || lon == -180)
267         //      g_message("lat=%f,lon=%f step=%f,%f off=%f,%f row=%d/%d,col=%d/%d",
268         //              lat,lon, lat_step,lon_step, lat_offset,lon_offset, row,rows,col,cols);
269
270         if (row < 0 || row >= rows || col < 0 || col >= cols)
271                 return NULL;
272         else if (root->children[row][col] && root->children[row][col]->data)
273                 return grits_tile_find(root->children[row][col], lat, lon);
274         else
275                 return root;
276 }
277
278 /**
279  * grits_tile_gc:
280  * @root:      the root tile to start garbage collection at
281  * @atime:     most recent time at which tiles will be kept
282  * @free_func: function used to free the image when a new tile is collected
283  * @user_data: user data to past to the free function
284  *
285  * Garbage collect old tiles. This removes and deallocate tiles that have not
286  * been used since before @atime.
287  *
288  * Returns: a pointer to the original tile, or NULL if it was garbage collected
289  */
290 GritsTile *grits_tile_gc(GritsTile *root, time_t atime,
291                 GritsTileFreeFunc free_func, gpointer user_data)
292 {
293         if (!root)
294                 return NULL;
295         gboolean has_children = FALSE;
296         int x, y;
297         grits_tile_foreach_index(root, x, y) {
298                 root->children[x][y] = grits_tile_gc(
299                                 root->children[x][y], atime,
300                                 free_func, user_data);
301                 if (root->children[x][y])
302                         has_children = TRUE;
303         }
304         //g_debug("GritsTile: gc - %p->atime=%u < atime=%u",
305         //              root, (guint)root->atime, (guint)atime);
306         if (!has_children && root->atime < atime && root->data) {
307                 free_func(root, user_data);
308                 g_object_unref(root);
309                 return NULL;
310         }
311         return root;
312 }
313
314 /* Use GObject for this */
315 /**
316  * grits_tile_free:
317  * @root:      the root tile to free
318  * @free_func: function used to free the image when a new tile is collected
319  * @user_data: user data to past to the free function
320  *
321  * Recursively free a tile and all it's children.
322  */
323 void grits_tile_free(GritsTile *root, GritsTileFreeFunc free_func, gpointer user_data)
324 {
325         if (!root)
326                 return;
327         GritsTile *child;
328         grits_tile_foreach(root, child)
329                 grits_tile_free(child, free_func, user_data);
330         if (free_func)
331                 free_func(root, user_data);
332         g_object_unref(root);
333 }
334
335 /* Load texture mask so we can draw a texture to just a part of a triangle */
336 static guint _grits_tile_load_mask(void)
337 {
338         guint  tex;
339         guint8 byte = 0xff;
340         glGenTextures(1, &tex);
341         glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, tex);
342
343         glTexImage2D(GL_TEXTURE_2D, 0, GL_ALPHA, 1, 1, 0,
344                         GL_ALPHA, GL_UNSIGNED_BYTE, &byte);
345
346         glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MAG_FILTER, GL_NEAREST);
347         glTexParameterf(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_MIN_FILTER, GL_NEAREST);
348
349         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_S, GL_CLAMP_TO_BORDER);
350         glTexParameteri(GL_TEXTURE_2D, GL_TEXTURE_WRAP_T, GL_CLAMP_TO_BORDER);
351         return tex;
352 }
353
354 /* Draw a single tile */
355 static void grits_tile_draw_one(GritsTile *tile, GritsOpenGL *opengl, GList *triangles)
356 {
357         if (!tile || !tile->data)
358                 return;
359         if (!triangles)
360                 g_warning("GritsOpenGL: _draw_tiles - No triangles to draw: edges=%f,%f,%f,%f",
361                         tile->edge.n, tile->edge.s, tile->edge.e, tile->edge.w);
362         if (!grits_tile_mask)
363                 grits_tile_mask = _grits_tile_load_mask();
364
365         //g_message("drawing %4d triangles for tile edges=%7.2f,%7.2f,%7.2f,%7.2f",
366         //              g_list_length(triangles), tile->edge.n, tile->edge.s, tile->edge.e, tile->edge.w);
367         tile->atime = time(NULL);
368
369         gdouble n = tile->edge.n;
370         gdouble s = tile->edge.s;
371         gdouble e = tile->edge.e;
372         gdouble w = tile->edge.w;
373
374         gdouble londist = e - w;
375         gdouble latdist = n - s;
376
377         gdouble xscale = tile->coords.e - tile->coords.w;
378         gdouble yscale = tile->coords.s - tile->coords.n;
379
380         for (GList *cur = triangles; cur; cur = cur->next) {
381                 RoamTriangle *tri = cur->data;
382
383                 gdouble lat[3] = {tri->p.r->lat, tri->p.m->lat, tri->p.l->lat};
384                 gdouble lon[3] = {tri->p.r->lon, tri->p.m->lon, tri->p.l->lon};
385
386                 if (lon[0] < -90 || lon[1] < -90 || lon[2] < -90) {
387                         if (lon[0] > 90) lon[0] -= 360;
388                         if (lon[1] > 90) lon[1] -= 360;
389                         if (lon[2] > 90) lon[2] -= 360;
390                 }
391
392                 gdouble xy[3][2] = {
393                         {(lon[0]-w)/londist, 1-(lat[0]-s)/latdist},
394                         {(lon[1]-w)/londist, 1-(lat[1]-s)/latdist},
395                         {(lon[2]-w)/londist, 1-(lat[2]-s)/latdist},
396                 };
397
398                 //if ((lat[0] == 90 && (xy[0][0] < 0 || xy[0][0] > 1)) ||
399                 //    (lat[1] == 90 && (xy[1][0] < 0 || xy[1][0] > 1)) ||
400                 //    (lat[2] == 90 && (xy[2][0] < 0 || xy[2][0] > 1)))
401                 //      g_message("w,e=%4.f,%4.f   "
402                 //                "lat,lon,x,y="
403                 //                "%4.1f,%4.0f,%4.2f,%4.2f   "
404                 //                "%4.1f,%4.0f,%4.2f,%4.2f   "
405                 //                "%4.1f,%4.0f,%4.2f,%4.2f   ",
406                 //              w,e,
407                 //              lat[0], lon[0], xy[0][0], xy[0][1],
408                 //              lat[1], lon[1], xy[1][0], xy[1][1],
409                 //              lat[2], lon[2], xy[2][0], xy[2][1]);
410
411                 /* Fix poles */
412                 if (lat[0] == 90 || lat[0] == -90) xy[0][0] = 0.5;
413                 if (lat[1] == 90 || lat[1] == -90) xy[1][0] = 0.5;
414                 if (lat[2] == 90 || lat[2] == -90) xy[2][0] = 0.5;
415
416                 /* Scale to tile coords */
417                 for (int i = 0; i < 3; i++) {
418                         xy[i][0] = tile->coords.w + xy[i][0]*xscale;
419                         xy[i][1] = tile->coords.n + xy[i][1]*yscale;
420                 }
421
422                 /* Polygon offset */
423                 glEnable(GL_POLYGON_OFFSET_FILL);
424                 glPolygonOffset(0, -tile->zindex);
425
426                 /* Setup texture */
427                 glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
428                 glEnable(GL_TEXTURE_2D);
429                 glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, *(guint*)tile->data);
430                 glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_MODULATE);
431
432                 /* Enable texture mask */
433                 if (tile->proj == GRITS_PROJ_MERCATOR) {
434                         glActiveTexture(GL_TEXTURE1);
435                         glEnable(GL_TEXTURE_2D);
436                         glBindTexture(GL_TEXTURE_2D, grits_tile_mask);
437                         glTexEnvi(GL_TEXTURE_ENV, GL_TEXTURE_ENV_MODE, GL_MODULATE);
438
439                         /* Hack to show maps tiles with better color */
440                         float material_emission[] = {0.5, 0.5, 0.5, 1.0};
441                         glMaterialfv(GL_FRONT_AND_BACK, GL_EMISSION, material_emission);
442
443                         glEnable(GL_BLEND);
444                 }
445
446                 /* Draw triangle */
447                 glBegin(GL_TRIANGLES);
448                 glNormal3dv(tri->p.r->norm); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE0, xy[0]); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE1, xy[0]); glVertex3dv((double*)tri->p.r);
449                 glNormal3dv(tri->p.m->norm); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE0, xy[1]); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE1, xy[1]); glVertex3dv((double*)tri->p.m);
450                 glNormal3dv(tri->p.l->norm); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE0, xy[2]); glMultiTexCoord2dv(GL_TEXTURE1, xy[2]); glVertex3dv((double*)tri->p.l);
451                 glEnd();
452
453                 /* Disable texture mask */
454                 glDisable(GL_TEXTURE_2D);
455                 glActiveTexture(GL_TEXTURE0);
456         }
457 }
458
459 /* Draw the tile */
460 static gboolean grits_tile_draw_rec(GritsTile *tile, GritsOpenGL *opengl)
461 {
462         if (!tile || !tile->data || GRITS_OBJECT(tile)->hidden)
463                 return FALSE;
464
465         GritsTile *child = NULL;
466         gboolean   done  = FALSE;
467         while (!done) {
468                 /* Only draw children if possible */
469                 gboolean draw_parent = FALSE;
470                 grits_tile_foreach(tile, child)
471                         if (!child || !child->data || GRITS_OBJECT(child)->hidden)
472                                 draw_parent = TRUE;
473
474                 /* Draw parent tile underneath */
475                 if (draw_parent) {
476                         GList *triangles = roam_sphere_get_intersect(opengl->sphere, FALSE,
477                                         tile->edge.n, tile->edge.s, tile->edge.e, tile->edge.w);
478                         grits_tile_draw_one(tile, opengl, triangles);
479                         g_list_free(triangles);
480                 }
481
482                 /* Draw child tiles */
483                 gboolean drew_all_children = TRUE;
484                 grits_tile_foreach(tile, child)
485                         if (!grits_tile_draw_rec(child, opengl))
486                                 drew_all_children = FALSE;
487
488                 /* Check if tiles were hidden by a thread while drawing */
489                 done = draw_parent || drew_all_children;
490         }
491         return TRUE;
492 }
493
494 static void grits_tile_draw(GritsObject *tile, GritsOpenGL *opengl)
495 {
496         glEnable(GL_DEPTH_TEST);
497         glDepthFunc(GL_LESS);
498         glEnable(GL_ALPHA_TEST);
499         glAlphaFunc(GL_GREATER, 0.1);
500         grits_tile_draw_rec(GRITS_TILE(tile), opengl);
501 }
502
503
504 /* GObject code */
505 G_DEFINE_TYPE(GritsTile, grits_tile, GRITS_TYPE_OBJECT);
506 static void grits_tile_init(GritsTile *tile)
507 {
508 }
509
510 static void grits_tile_class_init(GritsTileClass *klass)
511 {
512         g_debug("GritsTile: class_init");
513         GritsObjectClass *object_class = GRITS_OBJECT_CLASS(klass);
514         object_class->draw = grits_tile_draw;
515 }