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 #include <signal.h>    /* for timer routines */
  31
  32 #if defined(__WATCOMC__) || defined(__MSC__)
  33 #  include <time.h>
  34 #else
  35 #  include <sys/time.h>
  36 #endif
  37
  38 #ifdef GLUT
  39     #include <GL/glut.h>
  40     #include "GLUTkey.h"
  41 #elif MESA_TK
  42     /* assumes -I/usr/include/mesa in compile command */
  43     #include "gltk.h"
  44     #include "GLTKkey.h"
  45 #endif
  46
  47 #include "../aircraft/aircraft.h"
  48 #include "../scenery/scenery.h"
  49 #include "../mat3/mat3.h"
  50
  51
  52 #define FG_RAD_2_DEG(RAD) ((RAD) * 180.0 / M_PI)
  53 #define FG_DEG_2_RAD(DEG) ((DEG) * M_PI / 180.0)
  54
  55 /* This is a record containing all the info for the aircraft currently
  56    being operated */
  57 struct aircraft_params current_aircraft;
  58
  59 /* view parameters */
  60 static GLfloat win_ratio = 1.0;
  61
  62 /* sun direction */
  63 static GLfloat sun_vec[4] = {-3.0, 1.0, 2.0, 0.0 };
  64
  65 /* temporary hack */
  66 extern struct mesh *mesh_ptr;
  67 /* Function prototypes */
  68 GLint fgSceneryCompile();
  69 static void fgSceneryDraw();
  70 /* pointer to terrain mesh structure */
  71 static GLint mesh;
  72
  73 /* Another hack */
  74 double fogDensity = 2000.0;
  75
  76 /* Another hack */
  77 #define DEFAULT_MODEL_HZ 20
  78 #define DEFAULT_MULTILOOP 6
  79 double Simtime;
  80
  81
  82 /**************************************************************************
  83  * fgInitVisuals() -- Initialize various GL/view parameters
  84  **************************************************************************/
  85
  86 static void fgInitVisuals() {
  87     /* if the 4th field is 0.0, this specifies a direction ... */
  88     static GLfloat color[4] = { 0.3, 0.7, 0.2, 1.0 };
  89     static GLfloat fogColor[4] = {0.65, 0.65, 0.85, 1.0};
  90
  91     glEnable( GL_DEPTH_TEST );
  92     glFrontFace(GL_CW);
  93     glEnable( GL_CULL_FACE );
  94
  95     /* If enabled, normal vectors specified with glNormal are scaled
  96        to unit length after transformation.  See glNormal. */
  97     glEnable( GL_NORMALIZE );
  98
  99     glLightfv( GL_LIGHT0, GL_POSITION, sun_vec );
 100     glEnable( GL_LIGHTING );
 101     glEnable( GL_LIGHT0 );
 102
 103     glMaterialfv( GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color );
 104     glShadeModel( GL_FLAT ); /* glShadeModel( GL_SMOOTH ); */
 105
 106     glEnable( GL_FOG );
 107     glFogi (GL_FOG_MODE, GL_LINEAR);
 108     /* glFogf (GL_FOG_START, 1.0); */
 109     glFogf (GL_FOG_END, fogDensity);
 110     glFogfv (GL_FOG_COLOR, fogColor);
 111     /* glFogf (GL_FOG_DENSITY, fogDensity); */
 112     /* glHint (GL_FOG_HINT, GL_FASTEST); */
 113
 114     glClearColor(0.6, 0.6, 0.9, 1.0);
 115 }
 116
 117
 118 /**************************************************************************
 119  * Update the view volume, position, and orientation
 120  **************************************************************************/
 121
 122 static void fgUpdateViewParams() {
 123     double pos_x, pos_y, pos_z;
 124     struct flight_params *f;
 125     MAT3mat R, tmp;
 126     MAT3vec vec, forward, up;
 127     MAT3hvec sun;
 128
 129     f = &current_aircraft.flight;
 130
 131     /* Tell GL we are about to modify the projection parameters */
 132     glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 133     glLoadIdentity();
 134     gluPerspective(45.0, 1.0/win_ratio, 1.0, 6000.0);
 135
 136     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 137     glLoadIdentity();
 138
 139     /* calculate position in arc seconds */
 140     pos_x = FG_RAD_2_DEG(FG_Longitude) * 3600.0;
 141     pos_y = FG_RAD_2_DEG(FG_Latitude) * 3600.0;
 142     pos_z = FG_Altitude * 0.01; /* (Convert feet to aproximate arcsecs) */
 143
 144     /* build current rotation matrix */
 145     MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 146     MAT3rotate(R, vec, FG_Phi);
 147     /* printf("Roll matrix\n"); */
 148     /* MAT3print(R, stdout); */
 149
 150     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, -1.0, 0.0);
 151     MAT3rotate(tmp, vec, FG_Theta);
 152     /* printf("Pitch matrix\n"); */
 153     /* MAT3print(tmp, stdout); */
 154     MAT3mult(R, R, tmp);
 155
 156     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, -1.0);
 157     MAT3rotate(tmp, vec, M_PI + M_PI_2 + FG_Psi );
 158     /* printf("Yaw matrix\n");
 159     MAT3print(tmp, stdout); */
 160     MAT3mult(R, R, tmp);
 161
 162     /* MAT3print(R, stdout); */
 163
 164     /* generate the current forward and up vectors */
 165     MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 166     MAT3mult_vec(forward, vec, R);
 167     printf("Forward vector is (%.2f,%.2f,%.2f)\n", forward[0], forward[1],
 168            forward[2]);
 169     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 170     MAT3mult_vec(up, vec, R);
 171
 172     gluLookAt(pos_x, pos_y, pos_z,
 173               pos_x + forward[0], pos_y + forward[1], pos_z + forward[2],
 174               up[0], up[1], up[2]);
 175
 176     glLightfv( GL_LIGHT0, GL_POSITION, sun_vec );
 177 }
 178
 179
 180 /**************************************************************************
 181  * Update all Visuals (redraws anything graphics related)
 182  **************************************************************************/
 183
 184 static void fgUpdateVisuals( void ) {
 185     /* update view volume parameters */
 186     fgUpdateViewParams();
 187
 188     glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
 189
 190     /* Tell GL we are switching to model view parameters */
 191     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 192     /* glLoadIdentity(); */
 193
 194     /* draw terrain mesh */
 195     fgSceneryDraw();
 196
 197     #ifdef GLUT
 198       glutSwapBuffers();
 199     #elif MESA_TK
 200       tkSwapBuffers();
 201     #endif
 202 }
 203
 204
 205 /**************************************************************************
 206  * Timer management routines
 207  **************************************************************************/
 208
 209 static struct itimerval t, ot;
 210
 211 /* This routine catches the SIGALRM */
 212 void fgTimerCatch() {
 213     struct flight_params *f;
 214     static double lastSimtime = -99.9;
 215     int Overrun;
 216
 217     /* ignore any SIGALRM's until we come back from our EOM iteration */
 218     signal(SIGALRM, SIG_IGN);
 219
 220     f = &current_aircraft.flight;
 221
 222     /* printf("In fgTimerCatch()\n"); */
 223
 224     Overrun = (lastSimtime == Simtime);
 225
 226     /* add this back in when you get simtime working */
 227     /* if ( Overrun ) {
 228         printf("OVERRUN!!!\n");
 229     } */
 230
 231     /* update the flight model */
 232     fgFlightModelUpdate(FG_LARCSIM, f, DEFAULT_MULTILOOP);
 233
 234     lastSimtime = Simtime;
 235     signal(SIGALRM, fgTimerCatch);
 236 }
 237
 238 /* this routine initializes the interval timer to generate a SIGALRM after
 239  * the specified interval (dt) */
 240 void fgTimerInit(float dt) {
 241     int terr;
 242     int isec;
 243     float usec;
 244
 245     isec = (int) dt;
 246     usec = 1000000* (dt - (float) isec);
 247
 248     t.it_interval.tv_sec = isec;
 249     t.it_interval.tv_usec = usec;
 250     t.it_value.tv_sec = isec;
 251     t.it_value.tv_usec = usec;
 252     /* printf("fgTimerInit() called\n"); */
 253     fgTimerCatch();   /* set up for SIGALRM signal catch */
 254     terr = setitimer( ITIMER_REAL, &t, &ot );
 255     if (terr) perror("Error returned from setitimer");
 256 }
 257
 258
 259 /**************************************************************************
 260  * Scenery management routines
 261  **************************************************************************/
 262
 263 static void fgSceneryInit() {
 264     /* make terrain mesh */
 265     mesh = fgSceneryCompile();
 266 }
 267
 268
 269 /* create the terrain mesh */
 270 GLint fgSceneryCompile() {
 271     GLint mesh;
 272
 273     mesh = mesh2GL(mesh_ptr);
 274
 275     return(mesh);
 276 }
 277
 278
 279 /* draw the terrain mesh */
 280 static void fgSceneryDraw() {
 281     glCallList(mesh);
 282 }
 283
 284
 285 /* What should we do when we have nothing else to do?  How about get
 286  * ready for the next move?*/
 287 static void fgMainLoop( void )
 288 {
 289     fgSlewUpdate();
 290     aircraft_debug(1);
 291
 292     fgUpdateVisuals();
 293 }
 294
 295
 296 /**************************************************************************
 297  * Handle new window size or exposure
 298  **************************************************************************/
 299
 300 static void fgReshape( int width, int height ) {
 301     /* Do this so we can call fgReshape(0,0) ourselves without having to know
 302      * what the values of width & height are. */
 303     if ( (height > 0) && (width > 0) ) {
 304         win_ratio = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 305     }
 306
 307     /* Inform gl of our view window size */
 308     glViewport(0, 0, (GLint)width, (GLint)height);
 309
 310     fgUpdateViewParams();
 311
 312     glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
 313 }
 314
 315
 316 /**************************************************************************
 317  * Main ...
 318  **************************************************************************/
 319
 320 int main( int argc, char *argv[] ) {
 321     struct flight_params *f;
 322
 323     f = &current_aircraft.flight;
 324
 325     /* parse the scenery file */
 326     parse_scenery(argv[1]);
 327
 328     #ifdef GLUT
 329       /* initialize GLUT */
 330       glutInit(&argc, argv);
 331
 332       /* Define Display Parameters */
 333       glutInitDisplayMode( GLUT_RGB | GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE );
 334
 335       /* Define initial window size */
 336       glutInitWindowSize(640, 480);
 337
 338       /* Initialize the main window */
 339       glutCreateWindow("Terrain Demo");
 340     #elif MESA_TK
 341       /* Define initial window size */
 342       tkInitPosition(0, 0, 640, 480);
 343
 344       /* Define Display Parameters */
 345       tkInitDisplayMode( TK_RGB | TK_DEPTH | TK_DOUBLE | TK_DIRECT );
 346
 347       /* Initialize the main window */
 348       if (tkInitWindow("Terrain Demo") == GL_FALSE) {
 349           tkQuit();
 350       }
 351     #endif
 352
 353     /* setup view parameters, only makes GL calls */
 354     fgInitVisuals();
 355
 356     /* fgSlewInit(-398673.28,120625.64, 53, 4.38); */
 357
 358     /* Initial Position */
 359     FG_Latitude  = FG_DEG_2_RAD(  120625.64 / 3600.0 );
 360     FG_Longitude = FG_DEG_2_RAD( -398673.28 / 3600.0 );
 361     FG_Altitude  = 3.758099E+00;
 362
 363     printf("Initial position is: (%.4f, %.4f, %.2f)\n", FG_Latitude,
 364            FG_Longitude, FG_Altitude);
 365
 366     /* Initial Velocity */
 367     FG_V_north = 0.0 /*  7.287719E+00 */;
 368     FG_V_east  = 0.0 /*  1.521770E+03 */;
 369     FG_V_down  = 0.0 /* -1.265722E-05 */;
 370
 371     /* Initial Orientation */
 372     FG_Phi   = -2.658474E-06;
 373     FG_Theta =  7.401790E-03;
 374     FG_Psi   =  2.14 /* 4.38 */;
 375
 376     /* Initial Angular B rates */
 377     FG_P_body = 7.206685E-05;
 378     FG_Q_body = 0.000000E+00;
 379     FG_R_body = 9.492658E-05;
 380
 381     FG_Earth_position_angle = 0.000000E+00;
 382
 383     /* Mass properties and geometry values */
 384     FG_Mass = 8.547270E+01;
 385     FG_I_xx = 1.048000E+03;
 386     FG_I_yy = 3.000000E+03;
 387     FG_I_zz = 3.530000E+03;
 388     FG_I_xz = 0.000000E+00;
 389
 390     /* CG position w.r.t. ref. point */
 391     FG_Dx_cg = 0.000000E+00;
 392     FG_Dy_cg = 0.000000E+00;
 393     FG_Dz_cg = 0.000000E+00;
 394
 395     /* Set initial position and slew parameters */
 396     /* fgSlewInit(-398391.3, 120070.4, 244, 3.1415); */ /* GLOBE Airport */
 397     /* fgSlewInit(-335340,162540, 15, 4.38); */
 398     /* fgSlewInit(-398673.28,120625.64, 53, 4.38); */
 399
 400     fgFlightModelInit(FG_LARCSIM, f, 1.0/(DEFAULT_MODEL_HZ*DEFAULT_MULTILOOP));
 401
 402     /* build all objects */
 403     fgSceneryInit();
 404
 405     /* initialize timer */
 406     fgTimerInit( 1.0 / DEFAULT_MODEL_HZ );
 407
 408     #ifdef GLUT
 409       /* call fgReshape() on window resizes */
 410       glutReshapeFunc( fgReshape );
 411
 412       /* call key() on keyboard event */
 413       glutKeyboardFunc( GLUTkey );
 414       glutSpecialFunc( GLUTspecialkey );
 415
 416       /* call fgMainLoop() whenever there is nothing else to do */
 417       glutIdleFunc( fgMainLoop );
 418
 419       /* draw the scene */
 420       glutDisplayFunc( fgUpdateVisuals );
 421
 422       /* pass control off to the GLUT event handler */
 423       glutMainLoop();
 424     #elif MESA_TK
 425       /* call fgReshape() on expose events */
 426       tkExposeFunc( fgReshape );
 427
 428       /* call fgReshape() on window resizes */
 429       tkReshapeFunc( fgReshape );
 430
 431       /* call key() on keyboard event */
 432       tkKeyDownFunc( GLTKkey );
 433
 434       /* call fgMainLoop() whenever there is nothing else to do */
 435       tkIdleFunc( fgMainLoop );
 436
 437       /* draw the scene */
 438       tkDisplayFunc( fgUpdateVisuals );
 439
 440       /* pass control off to the tk event handler */
 441       tkExec();
 442     #endif
 443
 444     return(0);
 445 }
 446
 447
 448 /* $Log$
 449 /* Revision 1.10  1997/05/31 04:13:52  curt
 450 /* WE CAN NOW FLY!!!
 451 /*
 452 /* Continuing work on the LaRCsim flight model integration.
 453 /* Added some MSFS-like keyboard input handling.
 454 /*
 455  * Revision 1.9  1997/05/30 19:27:01  curt
 456  * The LaRCsim flight model is starting to look like it is working.
 457  *
 458  * Revision 1.8  1997/05/30 03:54:10  curt
 459  * Made a bit more progress towards integrating the LaRCsim flight model.
 460  *
 461  * Revision 1.7  1997/05/29 22:39:49  curt
 462  * Working on incorporating the LaRCsim flight model.
 463  *
 464  * Revision 1.6  1997/05/29 12:31:39  curt
 465  * Minor tweaks, moving towards general flight model integration.
 466  *
 467  * Revision 1.5  1997/05/29 02:33:23  curt
 468  * Updated to reflect changing interfaces in other "modules."
 469  *
 470  * Revision 1.4  1997/05/27 17:44:31  curt
 471  * Renamed & rearranged variables and routines.   Added some initial simple
 472  * timer/alarm routines so the flight model can be updated on a regular
 473  * interval.
 474  *
 475  * Revision 1.3  1997/05/23 15:40:25  curt
 476  * Added GNU copyright headers.
 477  * Fog now works!
 478  *
 479  * Revision 1.2  1997/05/23 00:35:12  curt
 480  * Trying to get fog to work ...
 481  *
 482  * Revision 1.1  1997/05/21 15:57:51  curt
 483  * Renamed due to added GLUT support.
 484  *
 485  * Revision 1.3  1997/05/19 18:22:42  curt
 486  * Parameter tweaking ... starting to stub in fog support.
 487  *
 488  * Revision 1.2  1997/05/17 00:17:34  curt
 489  * Trying to stub in support for standard OpenGL.
 490  *
 491  * Revision 1.1  1997/05/16 16:05:52  curt
 492  * Initial revision.
 493  *
 494  */