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