Main/GLmain.c

   1 /**************************************************************************
   2  * GLmain.c -- top level sim routines
   3  *
   4  * Written by Curtis Olson for OpenGL, started May 1997.
   5  *
   6  * Copyright (C) 1997  Curtis L. Olson  - curt@infoplane.com
   7  *
   8  * This program is free software; you can redistribute it and/or
   9  * modify it under the terms of the GNU General Public License as
  10  * published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  11  * License, or (at your option) any later version.
  12  *
  13  * This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  14  * WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  16  * General Public License for more details.
  17  *
  18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
  19  * along with this program; if not, write to the Free Software
  20  * Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  21  *
  22  * $Id$
  23  * (Log is kept at end of this file)
  24  **************************************************************************/
  25
  26
  27 #include <math.h>
  28 #include <stdio.h>
  29 #include <stdlib.h>
  30
  31
  32 #ifdef GLUT
  33     #include <GL/glut.h>
  34     #include "GLUTkey.h"
  35 #elif MESA_TK
  36     /* assumes -I/usr/include/mesa in compile command */
  37     #include "gltk.h"
  38     #include "GLTKkey.h"
  39 #endif
  40
  41 #include "../Aircraft/aircraft.h"
  42 #include "../Scenery/scenery.h"
  43 #include "../mat3/mat3.h"
  44 #include "../Timer/fg_timer.h"
  45
  46
  47 #define DEG_TO_RAD       0.017453292
  48 #define RAD_TO_DEG       57.29577951
  49
  50 #ifndef M_PI
  51 #define M_PI        3.14159265358979323846      /* pi */
  52 #endif
  53
  54 #ifndef PI2
  55 #define PI2  (M_PI + M_PI)
  56 #endif
  57
  58
  59 #ifndef M_PI_2
  60 #define M_PI_2      1.57079632679489661923      /* pi/2 */
  61 #endif
  62
  63 /* This is a record containing all the info for the aircraft currently
  64    being operated */
  65 struct aircraft_params current_aircraft;
  66
  67 /* view parameters */
  68 static GLfloat win_ratio = 1.0;
  69
  70 /* sun direction */
  71 static GLfloat sun_vec[4] = {-3.0, 1.0, 2.0, 0.0 };
  72
  73 /* temporary hack */
  74 extern struct mesh *mesh_ptr;
  75 /* Function prototypes */
  76 GLint fgSceneryCompile();
  77 static void fgSceneryDraw();
  78
  79 /* pointer to scenery structure */
  80 static GLint scenery, runway;
  81
  82 /* Another hack */
  83 double fogDensity = 2000.0;
  84 double view_offset = 0.0;
  85 double goal_view_offset = 0.0;
  86
  87 /* Another hack */
  88 #define DEFAULT_TIMER_HZ 20
  89 #define DEFAULT_MULTILOOP 6
  90 #define DEFAULT_MODEL_HZ (DEFAULT_TIMER_HZ * DEFAULT_MULTILOOP)
  91
  92 double Simtime;
  93
  94 /* Another hack */
  95 int use_signals = 0;
  96
  97
  98 /**************************************************************************
  99  * fgInitVisuals() -- Initialize various GL/view parameters
 100  **************************************************************************/
 101
 102 static void fgInitVisuals() {
 103     /* if the 4th field is 0.0, this specifies a direction ... */
 104     static GLfloat fogColor[4] = {0.65, 0.65, 0.85, 1.0};
 105
 106     glEnable( GL_DEPTH_TEST );
 107     glFrontFace(GL_CW);
 108     glEnable( GL_CULL_FACE );
 109
 110     /* If enabled, normal vectors specified with glNormal are scaled
 111        to unit length after transformation.  See glNormal. */
 112     glEnable( GL_NORMALIZE );
 113
 114     glLightfv( GL_LIGHT0, GL_POSITION, sun_vec );
 115     glEnable( GL_LIGHTING );
 116     glEnable( GL_LIGHT0 );
 117
 118     glShadeModel( GL_FLAT ); /* glShadeModel( GL_SMOOTH ); */
 119
 120     glEnable( GL_FOG );
 121     glFogi (GL_FOG_MODE, GL_LINEAR);
 122     /* glFogf (GL_FOG_START, 1.0); */
 123     glFogf (GL_FOG_END, fogDensity);
 124     glFogfv (GL_FOG_COLOR, fogColor);
 125     /* glFogf (GL_FOG_DENSITY, fogDensity); */
 126     /* glHint (GL_FOG_HINT, GL_FASTEST); */
 127
 128     glClearColor(0.6, 0.6, 0.9, 1.0);
 129 }
 130
 131
 132 /**************************************************************************
 133  * Update the view volume, position, and orientation
 134  **************************************************************************/
 135
 136 static void fgUpdateViewParams() {
 137     double pos_x, pos_y, pos_z;
 138     struct flight_params *f;
 139     MAT3mat R, TMP;
 140     MAT3vec vec, up, forward, fwrd_view;
 141
 142     f = &current_aircraft.flight;
 143
 144     /* Tell GL we are about to modify the projection parameters */
 145     glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 146     glLoadIdentity();
 147     gluPerspective(45.0, 1.0/win_ratio, 0.01, 6000.0);
 148
 149     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 150     glLoadIdentity();
 151
 152     /* calculate position in arc seconds */
 153     pos_x = (FG_Longitude * RAD_TO_DEG) * 3600.0;
 154     pos_y = (FG_Latitude   * RAD_TO_DEG) * 3600.0;
 155     pos_z = FG_Altitude * 0.01; /* (Convert feet to aproximate arcsecs) */
 156
 157     printf("*** pos_z = %.2f\n", pos_z);
 158
 159     /* build current rotation matrix */
 160     MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 161     MAT3rotate(R, vec, FG_Phi);
 162     /* printf("Roll matrix\n"); */
 163     /* MAT3print(R, stdout); */
 164
 165     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 1.0, 0.0);
 166     /* MAT3mult_vec(vec, vec, R); */
 167     MAT3rotate(TMP, vec, -FG_Theta);
 168     /* printf("Pitch matrix\n"); */
 169     /* MAT3print(TMP, stdout); */
 170     MAT3mult(R, R, TMP);
 171
 172     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, -1.0);
 173     /* MAT3mult_vec(vec, vec, R); */
 174     /* MAT3rotate(TMP, vec, M_PI + M_PI_2 + FG_Psi + view_offset); */
 175     MAT3rotate(TMP, vec, FG_Psi - M_PI_2);
 176     /* printf("Yaw matrix\n");
 177     MAT3print(TMP, stdout); */
 178     MAT3mult(R, R, TMP);
 179
 180     /* MAT3print(R, stdout); */
 181
 182     /* generate the current up, forward, and fwrd-view vectors */
 183     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 184     MAT3mult_vec(up, vec, R);
 185
 186     MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 187     MAT3mult_vec(forward, vec, R);
 188     printf("Forward vector is (%.2f,%.2f,%.2f)\n", forward[0], forward[1],
 189            forward[2]);
 190
 191     MAT3rotate(TMP, up, view_offset);
 192     MAT3mult_vec(fwrd_view, forward, TMP);
 193
 194     gluLookAt(pos_x, pos_y, pos_z,
 195               pos_x + fwrd_view[0], pos_y + fwrd_view[1], pos_z + fwrd_view[2],
 196               up[0], up[1], up[2]);
 197
 198     glLightfv( GL_LIGHT0, GL_POSITION, sun_vec );
 199 }
 200
 201
 202 /**************************************************************************
 203  * Update all Visuals (redraws anything graphics related)
 204  **************************************************************************/
 205
 206 static void fgUpdateVisuals( void ) {
 207     /* update view volume parameters */
 208     fgUpdateViewParams();
 209
 210     glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
 211
 212     /* Tell GL we are switching to model view parameters */
 213     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 214     /* glLoadIdentity(); */
 215
 216     /* draw scenery */
 217     fgSceneryDraw();
 218
 219     #ifdef GLUT
 220       glutSwapBuffers();
 221     #elif MESA_TK
 222       tkSwapBuffers();
 223     #endif
 224 }
 225
 226
 227 /**************************************************************************
 228  * Update internal time dependent calculations (i.e. flight model)
 229  **************************************************************************/
 230
 231 void fgUpdateTimeDepCalcs(int multi_loop) {
 232     struct flight_params *f;
 233     int i;
 234
 235     f = &current_aircraft.flight;
 236
 237     /* update the flight model */
 238     if ( multi_loop < 0 ) {
 239         multi_loop = DEFAULT_MULTILOOP;
 240     }
 241
 242     /* printf("updating flight model x %d\n", multi_loop); */
 243     fgFlightModelUpdate(FG_LARCSIM, f, multi_loop);
 244
 245     for ( i = 0; i < multi_loop; i++ ) {
 246         if ( fabs(goal_view_offset - view_offset) < 0.05 ) {
 247             view_offset = goal_view_offset;
 248             break;
 249         } else {
 250             /* move view_offset towards goal_view_offset */
 251             if ( goal_view_offset > view_offset ) {
 252                 if ( goal_view_offset - view_offset < M_PI ) {
 253                     view_offset += 0.01;
 254                 } else {
 255                     view_offset -= 0.01;
 256                 }
 257             } else {
 258                 if ( view_offset - goal_view_offset < M_PI ) {
 259                     view_offset -= 0.01;
 260                 } else {
 261                     view_offset += 0.01;
 262                 }
 263             }
 264             if ( view_offset > PI2 ) {
 265                 view_offset -= PI2;
 266             } else if ( view_offset < 0 ) {
 267                 view_offset += PI2;
 268             }
 269         }
 270     }
 271 }
 272
 273
 274 void fgInitTimeDepCalcs() {
 275     /* initialize timer */
 276
 277 #ifdef USE_ITIMER
 278     fgTimerInit( 1.0 / DEFAULT_TIMER_HZ, fgUpdateTimeDepCalcs );
 279 #endif USE_ITIMER
 280
 281 }
 282
 283
 284 /**************************************************************************
 285  * Scenery management routines
 286  **************************************************************************/
 287
 288 static void fgSceneryInit() {
 289     /* make scenery */
 290     scenery = fgSceneryCompile();
 291     runway = fgRunwayHack(0.69, 53.07);
 292 }
 293
 294
 295 /* create the scenery */
 296 GLint fgSceneryCompile() {
 297     GLint scenery;
 298
 299     scenery = mesh2GL(mesh_ptr);
 300
 301     return(scenery);
 302 }
 303
 304
 305 /* hack in a runway */
 306 GLint fgRunwayHack(double width, double length) {
 307     static GLfloat concrete[4] = { 0.5, 0.5, 0.5, 1.0 };
 308     static GLfloat line[4]     = { 0.9, 0.9, 0.9, 1.0 };
 309     int i;
 310     int num_lines = 16;
 311     float line_len, line_width_2, cur_pos;
 312
 313     runway = glGenLists(1);
 314     glNewList(runway, GL_COMPILE);
 315
 316     /* draw concrete */
 317     glBegin(GL_POLYGON);
 318     glMaterialfv( GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, concrete );
 319     glNormal3f(0.0, 0.0, 1.0);
 320
 321     glVertex3d( 0.0,   -width/2.0, 0.0);
 322     glVertex3d( 0.0,    width/2.0, 0.0);
 323     glVertex3d(length,  width/2.0, 0.0);
 324     glVertex3d(length, -width/2.0, 0.0);
 325     glEnd();
 326
 327     /* draw center line */
 328     glMaterialfv( GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, line );
 329     line_len = length / ( 2 * num_lines + 1);
 330     printf("line_len = %.3f\n", line_len);
 331     line_width_2 = 0.02;
 332     cur_pos = line_len;
 333     for ( i = 0; i < num_lines; i++ ) {
 334         glBegin(GL_POLYGON);
 335         glVertex3d( cur_pos, -line_width_2, 0.005);
 336         glVertex3d( cur_pos,  line_width_2, 0.005);
 337         cur_pos += line_len;
 338         glVertex3d( cur_pos,  line_width_2, 0.005);
 339         glVertex3d( cur_pos, -line_width_2, 0.005);
 340         cur_pos += line_len;
 341         glEnd();
 342     }
 343
 344     glEndList();
 345
 346     return(runway);
 347 }
 348
 349
 350 /* draw the scenery */
 351 static void fgSceneryDraw() {
 352     static float z = 32.35;
 353
 354     glPushMatrix();
 355
 356     glCallList(scenery);
 357
 358     printf("*** Drawing runway at %.2f\n", z);
 359
 360     glTranslatef( -398391.28, 120070.41, 32.35);
 361     glRotatef(170.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 362     glCallList(runway);
 363
 364     glPopMatrix();
 365 }
 366
 367
 368 /* What should we do when we have nothing else to do?  How about get
 369  * ready for the next move?*/
 370 static void fgMainLoop( void ) {
 371     static int remainder = 0;
 372     int elapsed, multi_loop;
 373
 374     elapsed = fgGetTimeInterval();
 375     printf("Time interval is = %d, previous remainder is = %d\n", elapsed,
 376            remainder);
 377     printf("--> Frame rate is = %.2f\n", 1000.0 / (float)elapsed);
 378     elapsed += remainder;
 379
 380     multi_loop = ((float)elapsed * 0.001) * DEFAULT_MODEL_HZ;
 381     remainder = elapsed - ((multi_loop*1000) / DEFAULT_MODEL_HZ);
 382     printf("Model iterations needed = %d, new remainder = %d\n", multi_loop,
 383            remainder);
 384
 385     aircraft_debug(1);
 386     fgUpdateVisuals();
 387
 388     if ( ! use_signals ) {
 389         fgUpdateTimeDepCalcs(multi_loop);
 390     }
 391 }
 392
 393
 394 /**************************************************************************
 395  * Handle new window size or exposure
 396  **************************************************************************/
 397
 398 static void fgReshape( int width, int height ) {
 399     /* Do this so we can call fgReshape(0,0) ourselves without having to know
 400      * what the values of width & height are. */
 401     if ( (height > 0) && (width > 0) ) {
 402         win_ratio = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 403     }
 404
 405     /* Inform gl of our view window size */
 406     glViewport(0, 0, (GLint)width, (GLint)height);
 407
 408     fgUpdateViewParams();
 409
 410     glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
 411 }
 412
 413
 414 /**************************************************************************
 415  * Main ...
 416  **************************************************************************/
 417
 418 int main( int argc, char *argv[] ) {
 419     struct flight_params *f;
 420
 421     f = &current_aircraft.flight;
 422
 423     printf("Flight Gear:  prototype code to test OpenGL, LaRCsim, and VRML\n\n");
 424
 425     #ifdef GLUT
 426       /* initialize GLUT */
 427       glutInit(&argc, argv);
 428
 429       /* Define Display Parameters */
 430       glutInitDisplayMode( GLUT_RGB | GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE );
 431
 432       /* Define initial window size */
 433       glutInitWindowSize(640, 480);
 434
 435       /* Initialize the main window */
 436       glutCreateWindow("Flight Gear");
 437     #elif MESA_TK
 438       /* Define initial window size */
 439       tkInitPosition(0, 0, 640, 480);
 440
 441       /* Define Display Parameters */
 442       tkInitDisplayMode( TK_RGB | TK_DEPTH | TK_DOUBLE | TK_DIRECT );
 443
 444       /* Initialize the main window */
 445       if (tkInitWindow("Flight Gear") == GL_FALSE) {
 446           tkQuit();
 447       }
 448     #endif
 449
 450     /* setup view parameters, only makes GL calls */
 451     fgInitVisuals();
 452
 453     /* Globe Aiport, AZ */
 454     FG_Runway_altitude = 3234.5;
 455     FG_Runway_latitude = 120070.41;
 456     FG_Runway_longitude = -398391.28;
 457     FG_Runway_heading = 102.0 * DEG_TO_RAD;
 458
 459     /* Initial Position */
 460     FG_Latitude  = (  120070.41 / 3600.0 ) * DEG_TO_RAD;
 461     FG_Longitude = ( -398391.28 / 3600.0 ) * DEG_TO_RAD;
 462     FG_Altitude  = FG_Runway_altitude + 3.758099;
 463
 464     printf("Initial position is: (%.4f, %.4f, %.2f)\n", FG_Latitude,
 465            FG_Longitude, FG_Altitude);
 466
 467
 468     /* Initial Velocity */
 469     FG_V_north = 0.0 /*  7.287719E+00 */;
 470     FG_V_east  = 0.0 /*  1.521770E+03 */;
 471     FG_V_down  = 0.0 /* -1.265722E-05 */;
 472
 473     /* Initial Orientation */
 474     FG_Phi   = -2.658474E-06;
 475     FG_Theta =  7.401790E-03;
 476     FG_Psi   =  282.0 * DEG_TO_RAD;
 477
 478     /* Initial Angular B rates */
 479     FG_P_body = 7.206685E-05;
 480     FG_Q_body = 0.000000E+00;
 481     FG_R_body = 9.492658E-05;
 482
 483     FG_Earth_position_angle = 0.000000E+00;
 484
 485     /* Mass properties and geometry values */
 486     FG_Mass = 8.547270E+01;
 487     FG_I_xx = 1.048000E+03;
 488     FG_I_yy = 3.000000E+03;
 489     FG_I_zz = 3.530000E+03;
 490     FG_I_xz = 0.000000E+00;
 491
 492     /* CG position w.r.t. ref. point */
 493     FG_Dx_cg = 0.000000E+00;
 494     FG_Dy_cg = 0.000000E+00;
 495     FG_Dz_cg = 0.000000E+00;
 496
 497     /* Set initial position and slew parameters */
 498     /* fgSlewInit(-398391.3, 120070.41, 244, 3.1415); */ /* GLOBE Airport */
 499     /* fgSlewInit(-335340,162540, 15, 4.38); */
 500     /* fgSlewInit(-398673.28,120625.64, 53, 4.38); */
 501
 502     fgFlightModelInit( FG_LARCSIM, f, 1.0 / DEFAULT_MODEL_HZ );
 503
 504     if ( use_signals ) {
 505         /* init timer routines, signals, etc.  Arrange for an alarm
 506            signal to be generated, etc. */
 507         fgInitTimeDepCalcs();
 508     }
 509
 510     /* build all objects */
 511
 512     /* parse the scenery file, and build the OpenGL call list */
 513     /* this function will eventually move to the scenery management system */
 514     if ( strlen(argv[1]) ) {
 515         parse_scenery(argv[1]);
 516     }
 517
 518     /* initialize the scenery */
 519     fgSceneryInit();
 520
 521     #ifdef GLUT
 522       /* call fgReshape() on window resizes */
 523       glutReshapeFunc( fgReshape );
 524
 525       /* call key() on keyboard event */
 526       glutKeyboardFunc( GLUTkey );
 527       glutSpecialFunc( GLUTspecialkey );
 528
 529       /* call fgMainLoop() whenever there is nothing else to do */
 530       glutIdleFunc( fgMainLoop );
 531
 532       /* draw the scene */
 533       glutDisplayFunc( fgUpdateVisuals );
 534
 535       /* pass control off to the GLUT event handler */
 536       glutMainLoop();
 537     #elif MESA_TK
 538       /* call fgReshape() on expose events */
 539       tkExposeFunc( fgReshape );
 540
 541       /* call fgReshape() on window resizes */
 542       tkReshapeFunc( fgReshape );
 543
 544       /* call key() on keyboard event */
 545       tkKeyDownFunc( GLTKkey );
 546
 547       /* call fgMainLoop() whenever there is nothing else to do */
 548       tkIdleFunc( fgMainLoop );
 549
 550       /* draw the scene */
 551       tkDisplayFunc( fgUpdateVisuals );
 552
 553       /* pass control off to the tk event handler */
 554       tkExec();
 555     #endif
 556
 557     return(0);
 558 }
 559
 560
 561 /* $Log$
 562 /* Revision 1.23  1997/06/26 19:08:33  curt
 563 /* Restructuring make, adding automatic "make dep" support.
 564 /*
 565  * Revision 1.22  1997/06/25 15:39:47  curt
 566  * Minor changes to compile with rsxnt/win32.
 567  *
 568  * Revision 1.21  1997/06/22 21:44:41  curt
 569  * Working on intergrating the VRML (subset) parser.
 570  *
 571  * Revision 1.20  1997/06/21 17:12:53  curt
 572  * Capitalized subdirectory names.
 573  *
 574  * Revision 1.19  1997/06/18 04:10:31  curt
 575  * A couple more runway tweaks ...
 576  *
 577  * Revision 1.18  1997/06/18 02:21:24  curt
 578  * Hacked in a runway
 579  *
 580  * Revision 1.17  1997/06/17 16:51:58  curt
 581  * Timer interval stuff now uses gettimeofday() instead of ftime()
 582  *
 583  * Revision 1.16  1997/06/17 04:19:16  curt
 584  * More timer related tweaks with respect to view direction changes.
 585  *
 586  * Revision 1.15  1997/06/17 03:41:10  curt
 587  * Nonsignal based interval timing is now working.
 588  * This would be a good time to look at cleaning up the code structure a bit.
 589  *
 590  * Revision 1.14  1997/06/16 19:32:51  curt
 591  * Starting to add general timer support.
 592  *
 593  * Revision 1.13  1997/06/02 03:40:06  curt
 594  * A tiny bit more view tweaking.
 595  *
 596  * Revision 1.12  1997/06/02 03:01:38  curt
 597  * Working on views (side, front, back, transitions, etc.)
 598  *
 599  * Revision 1.11  1997/05/31 19:16:25  curt
 600  * Elevator trim added.
 601  *
 602  * Revision 1.10  1997/05/31 04:13:52  curt
 603  * WE CAN NOW FLY!!!
 604  *
 605  * Continuing work on the LaRCsim flight model integration.
 606  * Added some MSFS-like keyboard input handling.
 607  *
 608  * Revision 1.9  1997/05/30 19:27:01  curt
 609  * The LaRCsim flight model is starting to look like it is working.
 610  *
 611  * Revision 1.8  1997/05/30 03:54:10  curt
 612  * Made a bit more progress towards integrating the LaRCsim flight model.
 613  *
 614  * Revision 1.7  1997/05/29 22:39:49  curt
 615  * Working on incorporating the LaRCsim flight model.
 616  *
 617  * Revision 1.6  1997/05/29 12:31:39  curt
 618  * Minor tweaks, moving towards general flight model integration.
 619  *
 620  * Revision 1.5  1997/05/29 02:33:23  curt
 621  * Updated to reflect changing interfaces in other "modules."
 622  *
 623  * Revision 1.4  1997/05/27 17:44:31  curt
 624  * Renamed & rearranged variables and routines.   Added some initial simple
 625  * timer/alarm routines so the flight model can be updated on a regular
 626  * interval.
 627  *
 628  * Revision 1.3  1997/05/23 15:40:25  curt
 629  * Added GNU copyright headers.
 630  * Fog now works!
 631  *
 632  * Revision 1.2  1997/05/23 00:35:12  curt
 633  * Trying to get fog to work ...
 634  *
 635  * Revision 1.1  1997/05/21 15:57:51  curt
 636  * Renamed due to added GLUT support.
 637  *
 638  * Revision 1.3  1997/05/19 18:22:42  curt
 639  * Parameter tweaking ... starting to stub in fog support.
 640  *
 641  * Revision 1.2  1997/05/17 00:17:34  curt
 642  * Trying to stub in support for standard OpenGL.
 643  *
 644  * Revision 1.1  1997/05/16 16:05:52  curt
 645  * Initial revision.
 646  *
 647  */