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 DEG_TO_RAD       0.017453292
  53 #define RAD_TO_DEG       57.29577951
  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
 128     f = &current_aircraft.flight;
 129
 130     /* Tell GL we are about to modify the projection parameters */
 131     glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 132     glLoadIdentity();
 133     gluPerspective(45.0, 1.0/win_ratio, 1.0, 6000.0);
 134
 135     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 136     glLoadIdentity();
 137
 138     /* calculate position in arc seconds */
 139     pos_x = (FG_Longitude * RAD_TO_DEG) * 3600.0;
 140     pos_y = (FG_Latitude   * RAD_TO_DEG) * 3600.0;
 141     pos_z = FG_Altitude * 0.01; /* (Convert feet to aproximate arcsecs) */
 142
 143     /* build current rotation matrix */
 144     MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 145     MAT3rotate(R, vec, FG_Phi);
 146     /* printf("Roll matrix\n"); */
 147     /* MAT3print(R, stdout); */
 148
 149     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, -1.0, 0.0);
 150     MAT3rotate(tmp, vec, FG_Theta);
 151     /* printf("Pitch matrix\n"); */
 152     /* MAT3print(tmp, stdout); */
 153     MAT3mult(R, R, tmp);
 154
 155     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, -1.0);
 156     MAT3rotate(tmp, vec, M_PI + M_PI_2 + FG_Psi );
 157     /* printf("Yaw matrix\n");
 158     MAT3print(tmp, stdout); */
 159     MAT3mult(R, R, tmp);
 160
 161     /* MAT3print(R, stdout); */
 162
 163     /* generate the current forward and up vectors */
 164     MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 165     MAT3mult_vec(forward, vec, R);
 166     printf("Forward vector is (%.2f,%.2f,%.2f)\n", forward[0], forward[1],
 167            forward[2]);
 168     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 169     MAT3mult_vec(up, vec, R);
 170
 171     gluLookAt(pos_x, pos_y, pos_z,
 172               pos_x + forward[0], pos_y + forward[1], pos_z + forward[2],
 173               up[0], up[1], up[2]);
 174
 175     glLightfv( GL_LIGHT0, GL_POSITION, sun_vec );
 176 }
 177
 178
 179 /**************************************************************************
 180  * Update all Visuals (redraws anything graphics related)
 181  **************************************************************************/
 182
 183 static void fgUpdateVisuals( void ) {
 184     /* update view volume parameters */
 185     fgUpdateViewParams();
 186
 187     glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
 188
 189     /* Tell GL we are switching to model view parameters */
 190     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 191     /* glLoadIdentity(); */
 192
 193     /* draw terrain mesh */
 194     fgSceneryDraw();
 195
 196     #ifdef GLUT
 197       glutSwapBuffers();
 198     #elif MESA_TK
 199       tkSwapBuffers();
 200     #endif
 201 }
 202
 203
 204 /**************************************************************************
 205  * Timer management routines
 206  **************************************************************************/
 207
 208 static struct itimerval t, ot;
 209
 210 /* This routine catches the SIGALRM */
 211 void fgTimerCatch() {
 212     struct flight_params *f;
 213     static double lastSimtime = -99.9;
 214     int Overrun;
 215
 216     /* ignore any SIGALRM's until we come back from our EOM iteration */
 217     signal(SIGALRM, SIG_IGN);
 218
 219     f = &current_aircraft.flight;
 220
 221     /* printf("In fgTimerCatch()\n"); */
 222
 223     Overrun = (lastSimtime == Simtime);
 224
 225     /* add this back in when you get simtime working */
 226     /* if ( Overrun ) {
 227         printf("OVERRUN!!!\n");
 228     } */
 229
 230     /* update the flight model */
 231     fgFlightModelUpdate(FG_LARCSIM, f, DEFAULT_MULTILOOP);
 232
 233     lastSimtime = Simtime;
 234     signal(SIGALRM, fgTimerCatch);
 235 }
 236
 237 /* this routine initializes the interval timer to generate a SIGALRM after
 238  * the specified interval (dt) */
 239 void fgTimerInit(float dt) {
 240     int terr;
 241     int isec;
 242     float usec;
 243
 244     isec = (int) dt;
 245     usec = 1000000* (dt - (float) isec);
 246
 247     t.it_interval.tv_sec = isec;
 248     t.it_interval.tv_usec = usec;
 249     t.it_value.tv_sec = isec;
 250     t.it_value.tv_usec = usec;
 251     /* printf("fgTimerInit() called\n"); */
 252     fgTimerCatch();   /* set up for SIGALRM signal catch */
 253     terr = setitimer( ITIMER_REAL, &t, &ot );
 254     if (terr) perror("Error returned from setitimer");
 255 }
 256
 257
 258 /**************************************************************************
 259  * Scenery management routines
 260  **************************************************************************/
 261
 262 static void fgSceneryInit() {
 263     /* make terrain mesh */
 264     mesh = fgSceneryCompile();
 265 }
 266
 267
 268 /* create the terrain mesh */
 269 GLint fgSceneryCompile() {
 270     GLint mesh;
 271
 272     mesh = mesh2GL(mesh_ptr);
 273
 274     return(mesh);
 275 }
 276
 277
 278 /* draw the terrain mesh */
 279 static void fgSceneryDraw() {
 280     glCallList(mesh);
 281 }
 282
 283
 284 /* What should we do when we have nothing else to do?  How about get
 285  * ready for the next move?*/
 286 static void fgMainLoop( void )
 287 {
 288     fgSlewUpdate();
 289     aircraft_debug(1);
 290
 291     fgUpdateVisuals();
 292 }
 293
 294
 295 /**************************************************************************
 296  * Handle new window size or exposure
 297  **************************************************************************/
 298
 299 static void fgReshape( int width, int height ) {
 300     /* Do this so we can call fgReshape(0,0) ourselves without having to know
 301      * what the values of width & height are. */
 302     if ( (height > 0) && (width > 0) ) {
 303         win_ratio = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 304     }
 305
 306     /* Inform gl of our view window size */
 307     glViewport(0, 0, (GLint)width, (GLint)height);
 308
 309     fgUpdateViewParams();
 310
 311     glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
 312 }
 313
 314
 315 /**************************************************************************
 316  * Main ...
 317  **************************************************************************/
 318
 319 int main( int argc, char *argv[] ) {
 320     struct flight_params *f;
 321
 322     f = &current_aircraft.flight;
 323
 324     /* parse the scenery file */
 325     parse_scenery(argv[1]);
 326
 327     #ifdef GLUT
 328       /* initialize GLUT */
 329       glutInit(&argc, argv);
 330
 331       /* Define Display Parameters */
 332       glutInitDisplayMode( GLUT_RGB | GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE );
 333
 334       /* Define initial window size */
 335       glutInitWindowSize(640, 480);
 336
 337       /* Initialize the main window */
 338       glutCreateWindow("Terrain Demo");
 339     #elif MESA_TK
 340       /* Define initial window size */
 341       tkInitPosition(0, 0, 640, 480);
 342
 343       /* Define Display Parameters */
 344       tkInitDisplayMode( TK_RGB | TK_DEPTH | TK_DOUBLE | TK_DIRECT );
 345
 346       /* Initialize the main window */
 347       if (tkInitWindow("Terrain Demo") == GL_FALSE) {
 348           tkQuit();
 349       }
 350     #endif
 351
 352     /* setup view parameters, only makes GL calls */
 353     fgInitVisuals();
 354
 355     /* Globe Aiport, AZ */
 356     FG_Runway_altitude = 3234.5;
 357     FG_Runway_latitude = 120070.41;
 358     FG_Runway_longitude = -398391.28;
 359     FG_Runway_heading = 102.0 * DEG_TO_RAD;
 360
 361     /* Initial Position */
 362     FG_Latitude  = (  120070.41 / 3600.0 ) * DEG_TO_RAD;
 363     FG_Longitude = ( -398391.28 / 3600.0 ) * DEG_TO_RAD;
 364     FG_Altitude  = FG_Runway_altitude + 3.758099;
 365
 366     printf("Initial position is: (%.4f, %.4f, %.2f)\n", FG_Latitude,
 367            FG_Longitude, FG_Altitude);
 368
 369
 370     /* Initial Velocity */
 371     FG_V_north = 0.0 /*  7.287719E+00 */;
 372     FG_V_east  = 0.0 /*  1.521770E+03 */;
 373     FG_V_down  = 0.0 /* -1.265722E-05 */;
 374
 375     /* Initial Orientation */
 376     FG_Phi   = -2.658474E-06;
 377     FG_Theta =  7.401790E-03;
 378     FG_Psi   =  102.0 * DEG_TO_RAD;
 379
 380     /* Initial Angular B rates */
 381     FG_P_body = 7.206685E-05;
 382     FG_Q_body = 0.000000E+00;
 383     FG_R_body = 9.492658E-05;
 384
 385     FG_Earth_position_angle = 0.000000E+00;
 386
 387     /* Mass properties and geometry values */
 388     FG_Mass = 8.547270E+01;
 389     FG_I_xx = 1.048000E+03;
 390     FG_I_yy = 3.000000E+03;
 391     FG_I_zz = 3.530000E+03;
 392     FG_I_xz = 0.000000E+00;
 393
 394     /* CG position w.r.t. ref. point */
 395     FG_Dx_cg = 0.000000E+00;
 396     FG_Dy_cg = 0.000000E+00;
 397     FG_Dz_cg = 0.000000E+00;
 398
 399     /* Set initial position and slew parameters */
 400     /* fgSlewInit(-398391.3, 120070.41, 244, 3.1415); */ /* GLOBE Airport */
 401     /* fgSlewInit(-335340,162540, 15, 4.38); */
 402     /* fgSlewInit(-398673.28,120625.64, 53, 4.38); */
 403
 404     fgFlightModelInit(FG_LARCSIM, f, 1.0/(DEFAULT_MODEL_HZ*DEFAULT_MULTILOOP));
 405
 406     /* build all objects */
 407     fgSceneryInit();
 408
 409     /* initialize timer */
 410     fgTimerInit( 1.0 / DEFAULT_MODEL_HZ );
 411
 412     #ifdef GLUT
 413       /* call fgReshape() on window resizes */
 414       glutReshapeFunc( fgReshape );
 415
 416       /* call key() on keyboard event */
 417       glutKeyboardFunc( GLUTkey );
 418       glutSpecialFunc( GLUTspecialkey );
 419
 420       /* call fgMainLoop() whenever there is nothing else to do */
 421       glutIdleFunc( fgMainLoop );
 422
 423       /* draw the scene */
 424       glutDisplayFunc( fgUpdateVisuals );
 425
 426       /* pass control off to the GLUT event handler */
 427       glutMainLoop();
 428     #elif MESA_TK
 429       /* call fgReshape() on expose events */
 430       tkExposeFunc( fgReshape );
 431
 432       /* call fgReshape() on window resizes */
 433       tkReshapeFunc( fgReshape );
 434
 435       /* call key() on keyboard event */
 436       tkKeyDownFunc( GLTKkey );
 437
 438       /* call fgMainLoop() whenever there is nothing else to do */
 439       tkIdleFunc( fgMainLoop );
 440
 441       /* draw the scene */
 442       tkDisplayFunc( fgUpdateVisuals );
 443
 444       /* pass control off to the tk event handler */
 445       tkExec();
 446     #endif
 447
 448     return(0);
 449 }
 450
 451
 452 /* $Log$
 453 /* Revision 1.11  1997/05/31 19:16:25  curt
 454 /* Elevator trim added.
 455 /*
 456  * Revision 1.10  1997/05/31 04:13:52  curt
 457  * WE CAN NOW FLY!!!
 458  *
 459  * Continuing work on the LaRCsim flight model integration.
 460  * Added some MSFS-like keyboard input handling.
 461  *
 462  * Revision 1.9  1997/05/30 19:27:01  curt
 463  * The LaRCsim flight model is starting to look like it is working.
 464  *
 465  * Revision 1.8  1997/05/30 03:54:10  curt
 466  * Made a bit more progress towards integrating the LaRCsim flight model.
 467  *
 468  * Revision 1.7  1997/05/29 22:39:49  curt
 469  * Working on incorporating the LaRCsim flight model.
 470  *
 471  * Revision 1.6  1997/05/29 12:31:39  curt
 472  * Minor tweaks, moving towards general flight model integration.
 473  *
 474  * Revision 1.5  1997/05/29 02:33:23  curt
 475  * Updated to reflect changing interfaces in other "modules."
 476  *
 477  * Revision 1.4  1997/05/27 17:44:31  curt
 478  * Renamed & rearranged variables and routines.   Added some initial simple
 479  * timer/alarm routines so the flight model can be updated on a regular
 480  * interval.
 481  *
 482  * Revision 1.3  1997/05/23 15:40:25  curt
 483  * Added GNU copyright headers.
 484  * Fog now works!
 485  *
 486  * Revision 1.2  1997/05/23 00:35:12  curt
 487  * Trying to get fog to work ...
 488  *
 489  * Revision 1.1  1997/05/21 15:57:51  curt
 490  * Renamed due to added GLUT support.
 491  *
 492  * Revision 1.3  1997/05/19 18:22:42  curt
 493  * Parameter tweaking ... starting to stub in fog support.
 494  *
 495  * Revision 1.2  1997/05/17 00:17:34  curt
 496  * Trying to stub in support for standard OpenGL.
 497  *
 498  * Revision 1.1  1997/05/16 16:05:52  curt
 499  * Initial revision.
 500  *
 501  */