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