Packice overlay and water color variations for high quality water shader in Atmospher...
[fg:toms-fgdata.git] / Shaders / water_lightfield.frag
1 // This shader is mostly an adaptation of the shader found at
2 //  http://www.bonzaisoftware.com/water_tut.html and its glsl conversion
3 //  available at http://forum.bonzaisoftware.com/viewthread.php?tid=10
4 //  © Michael Horsch - 2005
5 //  Major update and revisions - 2011-10-07
6 //  © Emilian Huminiuc and Vivian Meazza
7 // ported to lightfield shading Thorsten Renk 2012
8
9 #version 120
10
11 uniform sampler2D water_normalmap;
12 uniform sampler2D water_dudvmap;
13 uniform sampler2D sea_foam;
14 uniform sampler2D perlin_normalmap;
15 uniform sampler2D ice_texture;
16
17 uniform sampler3D Noise;
18
19 uniform float saturation, Overcast, WindE, WindN;
20 uniform float osg_SimulationTime;
21
22 varying vec4 waterTex1; //moving texcoords
23 varying vec4 waterTex2; //moving texcoords
24 varying vec4 waterTex4; //viewts
25 varying vec3 viewerdir;
26 varying vec3 lightdir;
27 varying vec3 relPos;
28 varying vec3 rawPos;
29
30 varying float earthShade;
31 varying float yprime_alt;
32 varying float mie_angle;
33
34 uniform    float WaveFreq ;
35 uniform    float WaveAmp ;
36 uniform    float WaveSharp ;
37 uniform    float WaveAngle ;
38 uniform    float WaveFactor ;
39 uniform    float WaveDAngle ;
40 uniform    float normalmap_dds;
41
42
43 uniform float hazeLayerAltitude;
44 uniform float terminator;
45 uniform float terrain_alt; 
46 uniform float avisibility;
47 uniform float visibility;
48 uniform float overcast;
49 uniform float scattering;
50 uniform float ground_scattering;
51 uniform float cloud_self_shading;
52 uniform float eye_alt;
53 uniform float ice_cover;
54 uniform float sea_r;
55 uniform float sea_g;
56 uniform float sea_b;
57
58
59 vec3 specular_light;
60
61 //uniform int wquality_level;
62
63 const float terminator_width = 200000.0;
64 const float EarthRadius = 5800000.0;
65 ////fog "include" /////
66 //uniform int fogType;
67
68 vec3 fog_Func(vec3 color, int type);
69 //////////////////////
70
71 /////// functions /////////
72
73 float rand2D(in vec2 co){
74     return fract(sin(dot(co.xy ,vec2(12.9898,78.233))) * 43758.5453);
75 }
76
77 float rand3D(in vec3 co){
78     return fract(sin(dot(co.xyz ,vec3(12.9898,78.233,144.7272))) * 43758.5453);
79 }
80
81 float cosine_interpolate(in float a, in float b, in float x)
82 {
83         float ft = x * 3.1415927;
84         float f = (1.0 - cos(ft)) * .5;
85
86         return  a*(1.0-f) + b*f;
87 }
88
89 float simple_interpolate(in float a, in float b, in float x)
90 {
91 return a + smoothstep(0.0,1.0,x) * (b-a);
92 }
93
94 float interpolatedNoise2D(in float x, in float y)
95 {
96       float integer_x    = x - fract(x);
97       float fractional_x = x - integer_x;
98
99       float integer_y    = y - fract(y);
100       float fractional_y = y - integer_y;
101
102       float v1 = rand2D(vec2(integer_x, integer_y));
103       float v2 = rand2D(vec2(integer_x+1.0, integer_y));
104       float v3 = rand2D(vec2(integer_x, integer_y+1.0));
105       float v4 = rand2D(vec2(integer_x+1.0, integer_y +1.0));
106
107       float i1 = simple_interpolate(v1 , v2 , fractional_x);
108       float i2 = simple_interpolate(v3 , v4 , fractional_x);
109
110       return simple_interpolate(i1 , i2 , fractional_y);
111 }
112
113 float interpolatedNoise3D(in float x, in float y, in float z)
114 {
115       float integer_x    = x - fract(x);
116       float fractional_x = x - integer_x;
117
118       float integer_y    = y - fract(y);
119       float fractional_y = y - integer_y;
120
121       float integer_z    = z - fract(z);
122       float fractional_z = z - integer_z;
123
124       float v1 = rand3D(vec3(integer_x, integer_y, integer_z));
125       float v2 = rand3D(vec3(integer_x+1.0, integer_y, integer_z));
126       float v3 = rand3D(vec3(integer_x, integer_y+1.0, integer_z));
127       float v4 = rand3D(vec3(integer_x+1.0, integer_y +1.0, integer_z));
128
129       float v5 = rand3D(vec3(integer_x, integer_y, integer_z+1.0));
130       float v6 = rand3D(vec3(integer_x+1.0, integer_y, integer_z+1.0));
131       float v7 = rand3D(vec3(integer_x, integer_y+1.0, integer_z+1.0));
132       float v8 = rand3D(vec3(integer_x+1.0, integer_y +1.0, integer_z+1.0));
133
134
135       float i1 = simple_interpolate(v1,v5, fractional_z);
136       float i2 = simple_interpolate(v2,v6, fractional_z);
137       float i3 = simple_interpolate(v3,v7, fractional_z);
138       float i4 = simple_interpolate(v4,v8, fractional_z);
139
140       float ii1 = simple_interpolate(i1,i2,fractional_x);
141       float ii2 = simple_interpolate(i3,i4,fractional_x);
142  
143
144       return simple_interpolate(ii1 , ii2 , fractional_y);
145 }
146
147 float Noise2D(in vec2 coord, in float wavelength)
148 {
149 return interpolatedNoise2D(coord.x/wavelength, coord.y/wavelength);
150
151 }
152
153 float Noise3D(in vec3 coord, in float wavelength)
154 {
155 return interpolatedNoise3D(coord.x/wavelength, coord.y/wavelength, coord.z/wavelength);
156 }
157
158
159
160 void rotationmatrix(in float angle, out mat4 rotmat)
161         {
162         rotmat = mat4( cos( angle ), -sin( angle ), 0.0, 0.0,
163                 sin( angle ),  cos( angle ), 0.0, 0.0,
164                 0.0         ,  0.0         , 1.0, 0.0,
165                 0.0         ,  0.0         , 0.0, 1.0 );
166         }
167
168 // wave functions ///////////////////////
169
170 struct Wave {
171         float freq;  // 2*PI / wavelength
172         float amp;   // amplitude
173         float phase; // speed * 2*PI / wavelength
174         vec2 dir;
175         };
176
177 Wave wave0 = Wave(1.0, 1.0, 0.5, vec2(0.97, 0.25));
178 Wave wave1 = Wave(2.0, 0.5, 1.3, vec2(0.97, -0.25));
179 Wave wave2 = Wave(1.0, 1.0, 0.6, vec2(0.95, -0.3));
180 Wave wave3 = Wave(2.0, 0.5, 1.4, vec2(0.99, 0.1));
181
182
183
184
185 float evaluateWave(in Wave w, vec2 pos, float t)
186         {
187         return w.amp * sin( dot(w.dir, pos) * w.freq + t * w.phase);
188         }
189
190 // derivative of wave function
191 float evaluateWaveDeriv(Wave w, vec2 pos, float t)
192         {
193         return w.freq * w.amp * cos( dot(w.dir, pos)*w.freq + t*w.phase);
194         }
195
196 // sharp wave functions
197 float evaluateWaveSharp(Wave w, vec2 pos, float t, float k)
198         {
199         return w.amp * pow(sin( dot(w.dir, pos)*w.freq + t*w.phase)* 0.5 + 0.5 , k);
200         }
201
202 float evaluateWaveDerivSharp(Wave w, vec2 pos, float t, float k)
203         {
204         return k*w.freq*w.amp * pow(sin( dot(w.dir, pos)*w.freq + t*w.phase)* 0.5 + 0.5 , k - 1) * cos( dot(w.dir, pos)*w.freq + t*w.phase);
205         }
206
207 void sumWaves(float angle, float dangle, float windScale, float factor, out float ddx, float ddy)
208         {
209         mat4 RotationMatrix;
210         float deriv;
211         vec4 P = waterTex1 * 1024;
212
213         rotationmatrix(radians(angle + dangle * windScale + 0.6 * sin(P.x * factor)), RotationMatrix);
214         P *= RotationMatrix;
215
216         P.y += evaluateWave(wave0, P.xz, osg_SimulationTime);
217         deriv = evaluateWaveDeriv(wave0, P.xz, osg_SimulationTime );
218         ddx = deriv * wave0.dir.x;
219         ddy = deriv * wave0.dir.y;
220
221         P.y += evaluateWave(wave1, P.xz, osg_SimulationTime);
222         deriv = evaluateWaveDeriv(wave1, P.xz, osg_SimulationTime);
223         ddx += deriv * wave1.dir.x;
224         ddy += deriv * wave1.dir.y;
225
226         P.y += evaluateWaveSharp(wave2, P.xz, osg_SimulationTime, WaveSharp);
227         deriv = evaluateWaveDerivSharp(wave2, P.xz, osg_SimulationTime, WaveSharp);
228         ddx += deriv * wave2.dir.x;
229         ddy += deriv * wave2.dir.y;
230
231         P.y += evaluateWaveSharp(wave3, P.xz, osg_SimulationTime, WaveSharp);
232         deriv = evaluateWaveDerivSharp(wave3, P.xz, osg_SimulationTime, WaveSharp);
233         ddx += deriv * wave3.dir.x;
234         ddy += deriv * wave3.dir.y;
235         }
236
237
238 float light_func (in float x, in float a, in float b, in float c, in float d, in float e)
239 {
240 x = x - 0.5;
241
242 // use the asymptotics to shorten computations
243 if (x > 30.0) {return e;}
244 if (x < -15.0) {return 0.0;}
245
246 return e / pow((1.0 + a * exp(-b * (x-c)) ),(1.0/d));
247 }
248
249 // this determines how light is attenuated in the distance
250 // physically this should be exp(-arg) but for technical reasons we use a sharper cutoff
251 // for distance > visibility
252
253 float fog_func (in float targ)
254 {
255
256
257 float fade_mix;
258
259 // for large altitude > 30 km, we switch to some component of quadratic distance fading to
260 // create the illusion of improved visibility range
261
262 targ = 1.25 * targ; // need to sync with the distance to which terrain is drawn
263
264
265 if (eye_alt < 30000.0)
266         {return exp(-targ - targ * targ * targ * targ);}
267 else if (eye_alt < 50000.0)
268         {
269         fade_mix = (eye_alt - 30000.0)/20000.0;
270         return fade_mix * exp(-targ*targ - pow(targ,4.0)) + (1.0 - fade_mix) * exp(-targ - pow(targ,4.0));      
271         }
272 else 
273         {
274         return exp(- targ * targ - pow(targ,4.0));
275         }
276
277 }
278
279 void main(void)
280         {
281
282
283         vec3 shadedFogColor = vec3(0.65, 0.67, 0.78);
284         float effective_scattering = min(scattering, cloud_self_shading);
285
286         float dist = length(relPos);
287         const vec4 sca = vec4(0.005, 0.005, 0.005, 0.005);
288         const vec4 sca2 = vec4(0.02, 0.02, 0.02, 0.02);
289         const vec4 tscale = vec4(0.25, 0.25, 0.25, 0.25);
290
291         float noise_50m = Noise3D(rawPos.xyz, 50.0);
292         float noise_250m = Noise3D(rawPos.xyz,250.0);
293         float noise_1500m = Noise3D(rawPos.xyz,1500.0);
294         float noise_2000m = Noise3D(rawPos.xyz,2000.0);
295         float noise_2500m = Noise3D(rawPos.xyz, 2500.0);
296
297         mat4 RotationMatrix;
298
299         // compute direction to viewer
300         vec3 E = normalize(viewerdir);
301
302         // compute direction to light source
303         vec3 L = lightdir; // normalize(lightdir);
304
305         // half vector
306         vec3 Hv = normalize(L + E);
307
308         //vec3 Normal = normalize(normal);
309         vec3 Normal = vec3 (0.0, 0.0, 1.0);
310
311         const float water_shininess = 240.0;
312
313         // approximate cloud cover
314         //float cover = 0.0;
315         //bool Status = true;
316
317         float windEffect = sqrt( WindE*WindE + WindN*WindN ) * 0.6;                             //wind speed in kt
318         float windScale =  15.0/(3.0 + windEffect);                                                                                                     //wave scale
319         float windEffect_low = 0.3 + 0.7 * smoothstep(0.0, 5.0, windEffect);                                    //low windspeed wave filter
320         float waveRoughness = 0.01 + smoothstep(0.0, 40.0, windEffect);                                         //wave roughness filter
321
322         float mixFactor = 0.2 + 0.02 * smoothstep(0.0, 50.0, windEffect);
323         //mixFactor = 0.2;
324         mixFactor = clamp(mixFactor, 0.3, 0.8);
325
326         // there's no need to do wave patterns or foam for pixels which are so far away that we can't actually see them
327         // we only need detail in the near zone or where the sun reflection is
328
329         int detail_flag;
330         if ((dist > 15000.0) && (dot(normalize(vec3 (lightdir.x, lightdir.y, 0.0) ), normalize(relPos)) < 0.7 ))  {detail_flag = 0;} 
331         else {detail_flag = 1;}
332         
333         //detail_flag = 1;
334
335         // sine waves
336         float ddx, ddx1, ddx2, ddx3, ddy, ddy1, ddy2, ddy3;
337         float angle;
338
339         ddx = 0.0, ddy = 0.0;
340         ddx1 = 0.0, ddy1 = 0.0;
341         ddx2 = 0.0, ddy2 = 0.0;
342         ddx3 = 0.0, ddy3 = 0.0;
343
344         if (detail_flag == 1)
345         {
346         angle = 0.0;
347
348         wave0.freq = WaveFreq ;
349         wave0.amp = WaveAmp;
350         wave0.dir =  vec2 (0.0, 1.0); //vec2(cos(radians(angle)), sin(radians(angle)));
351
352         angle -= 45;
353         wave1.freq = WaveFreq * 2.0 ;
354         wave1.amp = WaveAmp * 1.25;
355         wave1.dir =  vec2(0.70710, -0.7071); //vec2(cos(radians(angle)), sin(radians(angle)));
356
357         angle += 30;
358         wave2.freq = WaveFreq * 3.5;
359         wave2.amp = WaveAmp * 0.75;
360         wave2.dir =  vec2(0.96592, -0.2588);// vec2(cos(radians(angle)), sin(radians(angle)));
361
362         angle -= 50;
363         wave3.freq = WaveFreq * 3.0 ;
364         wave3.amp = WaveAmp * 0.75;
365         wave3.dir =  vec2(0.42261, -0.9063); //vec2(cos(radians(angle)), sin(radians(angle)));
366
367         // sum waves
368
369         
370         sumWaves(WaveAngle, -1.5, windScale, WaveFactor, ddx, ddy);
371         sumWaves(WaveAngle, 1.5, windScale, WaveFactor, ddx1, ddy1);
372
373         //reset the waves
374         angle = 0.0;
375         float waveamp = WaveAmp * 0.75;
376
377         wave0.freq = WaveFreq ;
378         wave0.amp = waveamp;
379         wave0.dir =  vec2 (0.0, 1.0); //vec2(cos(radians(angle)), sin(radians(angle)));
380
381         angle -= 20;
382         wave1.freq = WaveFreq * 2.0 ;
383         wave1.amp = waveamp * 1.25;
384         wave1.dir =  vec2(0.93969, -0.34202);// vec2(cos(radians(angle)), sin(radians(angle)));
385
386         angle += 35;
387         wave2.freq = WaveFreq * 3.5;
388         wave2.amp = waveamp * 0.75;
389         wave2.dir =  vec2(0.965925, 0.25881);  //vec2(cos(radians(angle)), sin(radians(angle)));
390
391         angle -= 45;
392         wave3.freq = WaveFreq * 3.0 ;
393         wave3.amp = waveamp * 0.75;
394         wave3.dir =  vec2(0.866025, -0.5); //vec2(cos(radians(angle)), sin(radians(angle)));
395
396
397         sumWaves(WaveAngle + WaveDAngle, -1.5, windScale, WaveFactor, ddx2, ddy2);
398         sumWaves(WaveAngle + WaveDAngle, 1.5, windScale, WaveFactor, ddx3, ddy3);
399                 
400         }
401         // end sine stuff
402
403         //cover = 5.0 * smoothstep(0.6, 1.0, scattering);
404         //cover = 5.0 * ground_scattering;
405
406         vec4 viewt = normalize(waterTex4);
407         vec4 disdis = texture2D(water_dudvmap, vec2(waterTex2 * tscale)* windScale) * 2.0 - 1.0;
408         vec4 vNorm;     
409
410         
411         //normalmaps
412         vec4 nmap   = texture2D(water_normalmap, vec2(waterTex1 + disdis * sca2) * windScale) * 2.0 - 1.0;
413         vec4 nmap1  = texture2D(perlin_normalmap, vec2(waterTex1 + disdis * sca2) * windScale) * 2.0 - 1.0;
414
415         rotationmatrix(radians(3.0 * sin(osg_SimulationTime * 0.0075)), RotationMatrix);
416         nmap  += texture2D(water_normalmap, vec2(waterTex2 * RotationMatrix * tscale) * windScale) * 2.0 - 1.0;
417         nmap1 += texture2D(perlin_normalmap, vec2(waterTex2 * RotationMatrix * tscale) * windScale) * 2.0 - 1.0;
418
419         nmap  *= windEffect_low;
420         nmap1 *= windEffect_low;
421
422         // mix water and noise, modulated by factor
423         vNorm = normalize(mix(nmap, nmap1, mixFactor) * waveRoughness);
424         vNorm.r += ddx + ddx1 + ddx2 + ddx3;
425
426         
427         if (normalmap_dds > 0)
428                 {vNorm = -vNorm;}               //dds fix
429                 
430         vNorm = vNorm * (0.5 + 0.5 * noise_250m);       
431
432         //load reflection
433         
434         vec4 refl ;
435
436         refl.r = sea_r;
437         refl.g = sea_g;
438         refl.b = sea_b;
439         refl.a = 1.0; 
440         
441         refl.g = refl.g * (0.9 + 0.2* noise_2500m);
442
443         float intensity;
444         // de-saturate for reduced light
445         refl.rgb = mix(refl.rgb,  vec3 (0.248, 0.248, 0.248), 1.0 - smoothstep(0.1, 0.8, ground_scattering)); 
446
447         // de-saturate light for overcast haze
448         intensity = length(refl.rgb);
449         refl.rgb = mix(refl.rgb,  intensity * vec3 (1.0, 1.0, 1.0), 0.5 * smoothstep(0.1, 0.9, overcast));      
450
451         vec3 N;
452
453
454         
455
456         vec3 N0 = vec3(texture2D(water_normalmap, vec2(waterTex1 + disdis * sca2) * windScale) * 2.0 - 1.0);
457         vec3 N1 = vec3(texture2D(perlin_normalmap, vec2(waterTex1 + disdis * sca) * windScale) * 2.0 - 1.0);
458
459         N0 += vec3(texture2D(water_normalmap, vec2(waterTex1 * tscale) * windScale) * 2.0 - 1.0);
460         N1 += vec3(texture2D(perlin_normalmap, vec2(waterTex2 * tscale) * windScale) * 2.0 - 1.0);
461
462
463                 
464         rotationmatrix(radians(2.0 * sin(osg_SimulationTime * 0.005)), RotationMatrix);
465         N0 += vec3(texture2D(water_normalmap, vec2(waterTex2 * RotationMatrix * (tscale + sca2)) * windScale) * 2.0 - 1.0);
466         N1 += vec3(texture2D(perlin_normalmap, vec2(waterTex2 * RotationMatrix * (tscale + sca2)) * windScale) * 2.0 - 1.0);
467
468         rotationmatrix(radians(-4.0 * sin(osg_SimulationTime * 0.003)), RotationMatrix);
469         N0 += vec3(texture2D(water_normalmap, vec2(waterTex1 * RotationMatrix + disdis * sca2) * windScale) * 2.0 - 1.0);
470         N1 += vec3(texture2D(perlin_normalmap, vec2(waterTex1 * RotationMatrix + disdis * sca) * windScale) * 2.0 - 1.0);
471                 
472
473         N0 *= windEffect_low;
474         N1 *= windEffect_low;
475
476         N0.r += (ddx + ddx1 + ddx2 + ddx3);
477         N0.g += (ddy + ddy1 + ddy2 + ddy3);
478
479         N = normalize(mix(Normal + N0, Normal + N1, mixFactor) * waveRoughness);
480
481          if (normalmap_dds > 0)
482                 {N = -N;} //dds fix
483
484
485         
486
487
488        specular_light = gl_Color.rgb;
489
490         
491         vec3 specular_color = vec3(specular_light)
492                 * pow(max(0.0, dot(N, Hv)), water_shininess) * 6.0;
493         vec4 specular = vec4(specular_color, 0.5);
494
495         specular = specular * saturation * 0.3  * earthShade  ;
496
497         //calculate fresnel
498         vec4 invfres = vec4( dot(vNorm, viewt) );
499         vec4 fres = vec4(1.0) + invfres;
500         refl *= fres;
501
502
503
504         vec4 ambient_light;
505         //intensity = length(specular_light.rgb);
506         ambient_light.rgb = max(specular_light.rgb, vec3(0.1, 0.1, 0.1));
507         //ambient_light.rgb = max(intensity * normalize(vec3 (0.33, 0.4, 0.5)), vec3 (0.1,0.1,0.1));
508         ambient_light.a = 1.0;
509         
510         
511         vec4 finalColor;
512
513
514
515         finalColor = refl + specular * smoothstep(0.3, 0.6, ground_scattering);
516
517         //add foam
518         vec4 foam_texel = texture2D(sea_foam, vec2(waterTex2 * tscale) * 25.0);
519         if (dist < 10000.0)
520         {
521         float foamSlope = 0.10 + 0.1 * windScale;
522
523
524
525         float waveSlope = N.g;
526
527         if (windEffect >= 8.0)
528                 if (waveSlope >= foamSlope){
529                         finalColor = mix(finalColor, max(finalColor, finalColor + foam_texel), smoothstep(0.01, 0.50, N.g));
530                         }
531         }
532                 
533
534
535         // add ice
536         vec4 ice_texel =  texture2D(ice_texture, vec2(waterTex2) * 0.2 );
537
538         float nSum =  0.5 * (noise_250m +  noise_50m);
539         float mix_factor = smoothstep(1.0 - ice_cover, 1.04-ice_cover, nSum);
540         finalColor  = mix(finalColor, ice_texel, mix_factor * ice_texel.a);
541         finalColor.a = 1.0;
542
543
544         finalColor *= ambient_light;
545
546
547
548 // here comes the terrain haze model
549
550
551 float delta_z = hazeLayerAltitude - eye_alt;
552
553
554
555 if (dist > 40.0)
556 {
557
558
559 float transmission;
560 float vAltitude;
561 float delta_zv;
562 float H;
563 float distance_in_layer;
564 float transmission_arg;
565
566
567 // angle with horizon
568 float ct = dot(vec3(0.0, 0.0, 1.0), relPos)/dist;
569
570
571 // we solve the geometry what part of the light path is attenuated normally and what is through the haze layer
572
573 if (delta_z > 0.0) // we're inside the layer
574         {
575         if (ct < 0.0) // we look down 
576                 {
577                 distance_in_layer = dist;
578                 vAltitude = min(distance_in_layer,min(visibility,avisibility)) * ct;
579                 delta_zv = delta_z - vAltitude;
580                 }
581         else    // we may look through upper layer edge
582                 {
583                 H = dist * ct;
584                 if (H > delta_z) {distance_in_layer = dist/H * delta_z;}
585                 else {distance_in_layer = dist;}
586                 vAltitude = min(distance_in_layer,visibility) * ct;
587                 delta_zv = delta_z - vAltitude; 
588                 }
589         }
590   else // we see the layer from above, delta_z < 0.0
591         {       
592         H = dist * -ct;
593         if (H  < (-delta_z)) // we don't see into the layer at all, aloft visibility is the only fading
594                 {
595                 distance_in_layer = 0.0;
596                 delta_zv = 0.0;
597                 }               
598         else
599                 {
600                 vAltitude = H + delta_z;
601                 distance_in_layer = vAltitude/H * dist; 
602                 vAltitude = min(distance_in_layer,visibility) * (-ct);
603                 delta_zv = vAltitude;
604                 } 
605         }
606         
607
608 // ground haze cannot be thinner than aloft visibility in the model,
609 // so we need to use aloft visibility otherwise
610
611
612 transmission_arg = (dist-distance_in_layer)/avisibility;
613
614
615 float eqColorFactor;
616
617
618 if (visibility < avisibility)
619         {
620         transmission_arg = transmission_arg + (distance_in_layer/visibility);
621         // this combines the Weber-Fechner intensity
622         eqColorFactor = 1.0 - 0.1 * delta_zv/visibility - (1.0 -effective_scattering);
623
624         }
625 else 
626         {
627         transmission_arg = transmission_arg + (distance_in_layer/avisibility);
628         // this combines the Weber-Fechner intensity
629         eqColorFactor = 1.0 - 0.1 * delta_zv/avisibility - (1.0 -effective_scattering);
630         }
631
632
633 transmission =  fog_func(transmission_arg);
634
635 // there's always residual intensity, we should never be driven to zero
636 if (eqColorFactor < 0.2) eqColorFactor = 0.2;
637
638
639 float lightArg = (terminator-yprime_alt)/100000.0;
640
641 vec3 hazeColor;
642 hazeColor.b = light_func(lightArg, 1.330e-05, 0.264, 2.527, 1.08e-05, 1.0);
643 hazeColor.g = light_func(lightArg, 3.931e-06, 0.264, 3.827, 7.93e-06, 1.0);
644 hazeColor.r = light_func(lightArg, 8.305e-06, 0.161, 3.827, 3.04e-05, 1.0);
645
646 // now dim the light for haze
647 float eShade = 0.9 * smoothstep(terminator_width+ terminator, -terminator_width + terminator, yprime_alt) + 0.1;
648
649 // Mie-like factor
650
651 if (lightArg < 10.0)
652         {intensity = length(hazeColor);
653         float mie_magnitude = 0.5 * smoothstep(350000.0, 150000.0, terminator-sqrt(2.0 * EarthRadius * terrain_alt));
654         hazeColor = intensity * ((1.0 - mie_magnitude) + mie_magnitude * mie_angle) * normalize(mix(hazeColor,  vec3 (0.5, 0.58, 0.65), mie_magnitude * (0.5 - 0.5 * mie_angle)) ); 
655         }
656
657 // high altitude desaturation of the haze color
658
659 intensity = length(hazeColor);
660
661
662 if (intensity > 0.0) // this needs to be a condition, because otherwise hazeColor doesn't come out correctly
663         {
664         hazeColor = intensity * normalize (mix(hazeColor, intensity * vec3 (1.0,1.0,1.0), 0.7* smoothstep(5000.0, 50000.0, eye_alt)));
665
666         // blue hue of haze
667         
668         hazeColor.x = hazeColor.x * 0.83;
669         hazeColor.y = hazeColor.y * 0.9; 
670
671
672         // additional blue in indirect light
673         float fade_out = max(0.65 - 0.3 *overcast, 0.45);
674         intensity = length(hazeColor);
675         hazeColor = intensity * normalize(mix(hazeColor,  1.5* shadedFogColor, 1.0 -smoothstep(0.25, fade_out,eShade) )); 
676
677         // change haze color to blue hue for strong fogging
678         hazeColor = intensity * normalize(mix(hazeColor,  shadedFogColor, (1.0-smoothstep(0.5,0.9,eqColorFactor)))); 
679         }
680
681         
682
683         finalColor.rgb = mix(eqColorFactor * hazeColor * eShade, finalColor.rgb,transmission);
684
685
686         }
687         gl_FragColor = finalColor;
688
689 }