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 double view_offset = 0.0;
  76 double goal_view_offset = 0.0;
  77
  78 /* Another hack */
  79 #define DEFAULT_MODEL_HZ 20
  80 #define DEFAULT_MULTILOOP 6
  81 double Simtime;
  82
  83
  84 /**************************************************************************
  85  * fgInitVisuals() -- Initialize various GL/view parameters
  86  **************************************************************************/
  87
  88 static void fgInitVisuals() {
  89     /* if the 4th field is 0.0, this specifies a direction ... */
  90     static GLfloat color[4] = { 0.3, 0.7, 0.2, 1.0 };
  91     static GLfloat fogColor[4] = {0.65, 0.65, 0.85, 1.0};
  92
  93     glEnable( GL_DEPTH_TEST );
  94     glFrontFace(GL_CW);
  95     glEnable( GL_CULL_FACE );
  96
  97     /* If enabled, normal vectors specified with glNormal are scaled
  98        to unit length after transformation.  See glNormal. */
  99     glEnable( GL_NORMALIZE );
 100
 101     glLightfv( GL_LIGHT0, GL_POSITION, sun_vec );
 102     glEnable( GL_LIGHTING );
 103     glEnable( GL_LIGHT0 );
 104
 105     glMaterialfv( GL_FRONT, GL_AMBIENT_AND_DIFFUSE, color );
 106     glShadeModel( GL_FLAT ); /* glShadeModel( GL_SMOOTH ); */
 107
 108     glEnable( GL_FOG );
 109     glFogi (GL_FOG_MODE, GL_LINEAR);
 110     /* glFogf (GL_FOG_START, 1.0); */
 111     glFogf (GL_FOG_END, fogDensity);
 112     glFogfv (GL_FOG_COLOR, fogColor);
 113     /* glFogf (GL_FOG_DENSITY, fogDensity); */
 114     /* glHint (GL_FOG_HINT, GL_FASTEST); */
 115
 116     glClearColor(0.6, 0.6, 0.9, 1.0);
 117 }
 118
 119
 120 /**************************************************************************
 121  * Update the view volume, position, and orientation
 122  **************************************************************************/
 123
 124 static void fgUpdateViewParams() {
 125     double pos_x, pos_y, pos_z;
 126     struct flight_params *f;
 127     MAT3mat R, TMP;
 128     MAT3vec vec, up, forward, fwrd_view;
 129
 130     f = &current_aircraft.flight;
 131
 132     /* Tell GL we are about to modify the projection parameters */
 133     glMatrixMode(GL_PROJECTION);
 134     glLoadIdentity();
 135     gluPerspective(45.0, 1.0/win_ratio, 1.0, 6000.0);
 136
 137     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 138     glLoadIdentity();
 139
 140     /* calculate position in arc seconds */
 141     pos_x = (FG_Longitude * RAD_TO_DEG) * 3600.0;
 142     pos_y = (FG_Latitude   * RAD_TO_DEG) * 3600.0;
 143     pos_z = FG_Altitude * 0.01; /* (Convert feet to aproximate arcsecs) */
 144
 145     /* build current rotation matrix */
 146     MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 147     MAT3rotate(R, vec, FG_Phi);
 148     /* printf("Roll matrix\n"); */
 149     /* MAT3print(R, stdout); */
 150
 151     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 1.0, 0.0);
 152     /* MAT3mult_vec(vec, vec, R); */
 153     MAT3rotate(TMP, vec, -FG_Theta);
 154     /* printf("Pitch matrix\n"); */
 155     /* MAT3print(TMP, stdout); */
 156     MAT3mult(R, R, TMP);
 157
 158     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, -1.0);
 159     /* MAT3mult_vec(vec, vec, R); */
 160     /* MAT3rotate(TMP, vec, M_PI + M_PI_2 + FG_Psi + view_offset); */
 161     MAT3rotate(TMP, vec, FG_Psi - M_PI_2);
 162     /* printf("Yaw matrix\n");
 163     MAT3print(TMP, stdout); */
 164     MAT3mult(R, R, TMP);
 165
 166     /* MAT3print(R, stdout); */
 167
 168     /* generate the current up, forward, and fwrd-view vectors */
 169     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 170     MAT3mult_vec(up, vec, R);
 171
 172     MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 173     MAT3mult_vec(forward, vec, R);
 174     printf("Forward vector is (%.2f,%.2f,%.2f)\n", forward[0], forward[1],
 175            forward[2]);
 176
 177     MAT3rotate(TMP, up, view_offset);
 178     MAT3mult_vec(fwrd_view, forward, TMP);
 179
 180     gluLookAt(pos_x, pos_y, pos_z,
 181               pos_x + fwrd_view[0], pos_y + fwrd_view[1], pos_z + fwrd_view[2],
 182               up[0], up[1], up[2]);
 183
 184     glLightfv( GL_LIGHT0, GL_POSITION, sun_vec );
 185 }
 186
 187
 188 /**************************************************************************
 189  * Update all Visuals (redraws anything graphics related)
 190  **************************************************************************/
 191
 192 static void fgUpdateVisuals( void ) {
 193     /* update view volume parameters */
 194     fgUpdateViewParams();
 195
 196     glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
 197
 198     /* Tell GL we are switching to model view parameters */
 199     glMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 200     /* glLoadIdentity(); */
 201
 202     /* draw terrain mesh */
 203     fgSceneryDraw();
 204
 205     #ifdef GLUT
 206       glutSwapBuffers();
 207     #elif MESA_TK
 208       tkSwapBuffers();
 209     #endif
 210 }
 211
 212
 213 /**************************************************************************
 214  * Timer management routines
 215  **************************************************************************/
 216
 217 static struct itimerval t, ot;
 218
 219 /* This routine catches the SIGALRM */
 220 void fgTimerCatch() {
 221     struct flight_params *f;
 222     static double lastSimtime = -99.9;
 223     int Overrun;
 224
 225     /* ignore any SIGALRM's until we come back from our EOM iteration */
 226     signal(SIGALRM, SIG_IGN);
 227
 228     f = &current_aircraft.flight;
 229
 230     /* printf("In fgTimerCatch()\n"); */
 231
 232     Overrun = (lastSimtime == Simtime);
 233
 234     /* add this back in when you get simtime working */
 235     /* if ( Overrun ) {
 236         printf("OVERRUN!!!\n");
 237     } */
 238
 239     /* update the flight model */
 240     fgFlightModelUpdate(FG_LARCSIM, f, DEFAULT_MULTILOOP);
 241
 242     if ( fabs(goal_view_offset - view_offset) < 0.09 ) {
 243         view_offset = goal_view_offset;
 244     } else {
 245         /* move view_offset towards goal_view_offset */
 246         if ( goal_view_offset > view_offset ) {
 247             if ( goal_view_offset - view_offset < M_PI ) {
 248                 view_offset += 0.05;
 249             } else {
 250                 view_offset -= 0.05;
 251             }
 252         } else {
 253             if ( view_offset - goal_view_offset < M_PI ) {
 254                 view_offset -= 0.05;
 255             } else {
 256                 view_offset += 0.05;
 257             }
 258         }
 259         if ( view_offset > PI2 ) {
 260             view_offset -= PI2;
 261         } else if ( view_offset < 0 ) {
 262             view_offset += PI2;
 263         }
 264     }
 265
 266     lastSimtime = Simtime;
 267     signal(SIGALRM, fgTimerCatch);
 268 }
 269
 270 /* this routine initializes the interval timer to generate a SIGALRM after
 271  * the specified interval (dt) */
 272 void fgTimerInit(float dt) {
 273     int terr;
 274     int isec;
 275     float usec;
 276
 277     isec = (int) dt;
 278     usec = 1000000* (dt - (float) isec);
 279
 280     t.it_interval.tv_sec = isec;
 281     t.it_interval.tv_usec = usec;
 282     t.it_value.tv_sec = isec;
 283     t.it_value.tv_usec = usec;
 284     /* printf("fgTimerInit() called\n"); */
 285     fgTimerCatch();   /* set up for SIGALRM signal catch */
 286     terr = setitimer( ITIMER_REAL, &t, &ot );
 287     if (terr) perror("Error returned from setitimer");
 288 }
 289
 290
 291 /**************************************************************************
 292  * Scenery management routines
 293  **************************************************************************/
 294
 295 static void fgSceneryInit() {
 296     /* make terrain mesh */
 297     mesh = fgSceneryCompile();
 298 }
 299
 300
 301 /* create the terrain mesh */
 302 GLint fgSceneryCompile() {
 303     GLint mesh;
 304
 305     mesh = mesh2GL(mesh_ptr);
 306
 307     return(mesh);
 308 }
 309
 310
 311 /* draw the terrain mesh */
 312 static void fgSceneryDraw() {
 313     glCallList(mesh);
 314 }
 315
 316
 317 /* What should we do when we have nothing else to do?  How about get
 318  * ready for the next move?*/
 319 static void fgMainLoop( void )
 320 {
 321     fgSlewUpdate();
 322     aircraft_debug(1);
 323
 324     fgUpdateVisuals();
 325 }
 326
 327
 328 /**************************************************************************
 329  * Handle new window size or exposure
 330  **************************************************************************/
 331
 332 static void fgReshape( int width, int height ) {
 333     /* Do this so we can call fgReshape(0,0) ourselves without having to know
 334      * what the values of width & height are. */
 335     if ( (height > 0) && (width > 0) ) {
 336         win_ratio = (GLfloat) height / (GLfloat) width;
 337     }
 338
 339     /* Inform gl of our view window size */
 340     glViewport(0, 0, (GLint)width, (GLint)height);
 341
 342     fgUpdateViewParams();
 343
 344     glClear( GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL_DEPTH_BUFFER_BIT );
 345 }
 346
 347
 348 /**************************************************************************
 349  * Main ...
 350  **************************************************************************/
 351
 352 int main( int argc, char *argv[] ) {
 353     struct flight_params *f;
 354
 355     f = &current_aircraft.flight;
 356
 357     /* parse the scenery file */
 358     parse_scenery(argv[1]);
 359
 360     #ifdef GLUT
 361       /* initialize GLUT */
 362       glutInit(&argc, argv);
 363
 364       /* Define Display Parameters */
 365       glutInitDisplayMode( GLUT_RGB | GLUT_DEPTH | GLUT_DOUBLE );
 366
 367       /* Define initial window size */
 368       glutInitWindowSize(640, 480);
 369
 370       /* Initialize the main window */
 371       glutCreateWindow("Terrain Demo");
 372     #elif MESA_TK
 373       /* Define initial window size */
 374       tkInitPosition(0, 0, 640, 480);
 375
 376       /* Define Display Parameters */
 377       tkInitDisplayMode( TK_RGB | TK_DEPTH | TK_DOUBLE | TK_DIRECT );
 378
 379       /* Initialize the main window */
 380       if (tkInitWindow("Terrain Demo") == GL_FALSE) {
 381           tkQuit();
 382       }
 383     #endif
 384
 385     /* setup view parameters, only makes GL calls */
 386     fgInitVisuals();
 387
 388     /* Globe Aiport, AZ */
 389     FG_Runway_altitude = 3234.5;
 390     FG_Runway_latitude = 120070.41;
 391     FG_Runway_longitude = -398391.28;
 392     FG_Runway_heading = 102.0 * DEG_TO_RAD;
 393
 394     /* Initial Position */
 395     FG_Latitude  = (  120070.41 / 3600.0 ) * DEG_TO_RAD;
 396     FG_Longitude = ( -398391.28 / 3600.0 ) * DEG_TO_RAD;
 397     FG_Altitude  = FG_Runway_altitude + 3.758099;
 398
 399     printf("Initial position is: (%.4f, %.4f, %.2f)\n", FG_Latitude,
 400            FG_Longitude, FG_Altitude);
 401
 402
 403     /* Initial Velocity */
 404     FG_V_north = 0.0 /*  7.287719E+00 */;
 405     FG_V_east  = 0.0 /*  1.521770E+03 */;
 406     FG_V_down  = 0.0 /* -1.265722E-05 */;
 407
 408     /* Initial Orientation */
 409     FG_Phi   = -2.658474E-06;
 410     FG_Theta =  7.401790E-03;
 411     FG_Psi   =  282.0 * DEG_TO_RAD;
 412
 413     /* Initial Angular B rates */
 414     FG_P_body = 7.206685E-05;
 415     FG_Q_body = 0.000000E+00;
 416     FG_R_body = 9.492658E-05;
 417
 418     FG_Earth_position_angle = 0.000000E+00;
 419
 420     /* Mass properties and geometry values */
 421     FG_Mass = 8.547270E+01;
 422     FG_I_xx = 1.048000E+03;
 423     FG_I_yy = 3.000000E+03;
 424     FG_I_zz = 3.530000E+03;
 425     FG_I_xz = 0.000000E+00;
 426
 427     /* CG position w.r.t. ref. point */
 428     FG_Dx_cg = 0.000000E+00;
 429     FG_Dy_cg = 0.000000E+00;
 430     FG_Dz_cg = 0.000000E+00;
 431
 432     /* Set initial position and slew parameters */
 433     /* fgSlewInit(-398391.3, 120070.41, 244, 3.1415); */ /* GLOBE Airport */
 434     /* fgSlewInit(-335340,162540, 15, 4.38); */
 435     /* fgSlewInit(-398673.28,120625.64, 53, 4.38); */
 436
 437     fgFlightModelInit(FG_LARCSIM, f, 1.0/(DEFAULT_MODEL_HZ*DEFAULT_MULTILOOP));
 438
 439     /* build all objects */
 440     fgSceneryInit();
 441
 442     /* initialize timer */
 443     fgTimerInit( 1.0 / DEFAULT_MODEL_HZ );
 444
 445     #ifdef GLUT
 446       /* call fgReshape() on window resizes */
 447       glutReshapeFunc( fgReshape );
 448
 449       /* call key() on keyboard event */
 450       glutKeyboardFunc( GLUTkey );
 451       glutSpecialFunc( GLUTspecialkey );
 452
 453       /* call fgMainLoop() whenever there is nothing else to do */
 454       glutIdleFunc( fgMainLoop );
 455
 456       /* draw the scene */
 457       glutDisplayFunc( fgUpdateVisuals );
 458
 459       /* pass control off to the GLUT event handler */
 460       glutMainLoop();
 461     #elif MESA_TK
 462       /* call fgReshape() on expose events */
 463       tkExposeFunc( fgReshape );
 464
 465       /* call fgReshape() on window resizes */
 466       tkReshapeFunc( fgReshape );
 467
 468       /* call key() on keyboard event */
 469       tkKeyDownFunc( GLTKkey );
 470
 471       /* call fgMainLoop() whenever there is nothing else to do */
 472       tkIdleFunc( fgMainLoop );
 473
 474       /* draw the scene */
 475       tkDisplayFunc( fgUpdateVisuals );
 476
 477       /* pass control off to the tk event handler */
 478       tkExec();
 479     #endif
 480
 481     return(0);
 482 }
 483
 484
 485 /* $Log$
 486 /* Revision 1.13  1997/06/02 03:40:06  curt
 487 /* A tiny bit more view tweaking.
 488 /*
 489  * Revision 1.12  1997/06/02 03:01:38  curt
 490  * Working on views (side, front, back, transitions, etc.)
 491  *
 492  * Revision 1.11  1997/05/31 19:16:25  curt
 493  * Elevator trim added.
 494  *
 495  * Revision 1.10  1997/05/31 04:13:52  curt
 496  * WE CAN NOW FLY!!!
 497  *
 498  * Continuing work on the LaRCsim flight model integration.
 499  * Added some MSFS-like keyboard input handling.
 500  *
 501  * Revision 1.9  1997/05/30 19:27:01  curt
 502  * The LaRCsim flight model is starting to look like it is working.
 503  *
 504  * Revision 1.8  1997/05/30 03:54:10  curt
 505  * Made a bit more progress towards integrating the LaRCsim flight model.
 506  *
 507  * Revision 1.7  1997/05/29 22:39:49  curt
 508  * Working on incorporating the LaRCsim flight model.
 509  *
 510  * Revision 1.6  1997/05/29 12:31:39  curt
 511  * Minor tweaks, moving towards general flight model integration.
 512  *
 513  * Revision 1.5  1997/05/29 02:33:23  curt
 514  * Updated to reflect changing interfaces in other "modules."
 515  *
 516  * Revision 1.4  1997/05/27 17:44:31  curt
 517  * Renamed & rearranged variables and routines.   Added some initial simple
 518  * timer/alarm routines so the flight model can be updated on a regular
 519  * interval.
 520  *
 521  * Revision 1.3  1997/05/23 15:40:25  curt
 522  * Added GNU copyright headers.
 523  * Fog now works!
 524  *
 525  * Revision 1.2  1997/05/23 00:35:12  curt
 526  * Trying to get fog to work ...
 527  *
 528  * Revision 1.1  1997/05/21 15:57:51  curt
 529  * Renamed due to added GLUT support.
 530  *
 531  * Revision 1.3  1997/05/19 18:22:42  curt
 532  * Parameter tweaking ... starting to stub in fog support.
 533  *
 534  * Revision 1.2  1997/05/17 00:17:34  curt
 535  * Trying to stub in support for standard OpenGL.
 536  *
 537  * Revision 1.1  1997/05/16 16:05:52  curt
 538  * Initial revision.
 539  *
 540  */