]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/blob - Main/views.hxx
Changes contributed by Durk Talsma:
[flightgear.git] / Main / views.hxx
1 // views.hxx -- data structures and routines for managing and view parameters.
2 //
3 // Written by Curtis Olson, started August 1997.
4 //
5 // Copyright (C) 1997  Curtis L. Olson  - curt@infoplane.com
6 //
7 // This program is free software; you can redistribute it and/or
8 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
9 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
10 // License, or (at your option) any later version.
11 //
12 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
13 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
15 // General Public License for more details.
16 //
17 // You should have received a copy of the GNU General Public License
18 // along with this program; if not, write to the Free Software
19 // Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
20 //
21 // $Id$
22 // (Log is kept at end of this file)
23
24
25 #ifndef _VIEWS_HXX
26 #define _VIEWS_HXX
27
28
29 #ifndef __cplusplus                                                          
30 # error This library requires C++
31 #endif                                   
32
33
34 #include <FDM/flight.hxx>
35 #include <Math/mat3.h>
36 #include <Math/point3d.hxx>
37 #include <Time/fg_time.hxx>
38 #include <Time/light.hxx>
39
40 #include "options.hxx"
41
42
43 // used in views.cxx and tilemgr.cxx
44 #define USE_FAST_FOV_CLIP 
45
46
47 // Define a structure containing view information
48 class FGView {
49
50 public:
51
52     // the current offset from forward for viewing
53     double view_offset;
54
55     // the goal view offset for viewing (used for smooth view changes)
56     double goal_view_offset;
57
58     // flag forcing update of fov related stuff
59     bool update_fov;
60         
61     // fov of view is specified in the y direction, win_ratio is used to
62     // calculate the fov in the X direction = width/height
63     double win_ratio;
64
65     // width & height of window
66     int winWidth, winHeight;
67
68     // sin and cos of (fov / 2) in Y axis
69     double sin_fov_y, cos_fov_y;
70     double sinlon, coslon;
71
72     // slope of view frustum edge in eye space Y axis
73     double slope_y;
74
75     // sin and cos of (fov / 2) in X axis
76     double sin_fov_x, cos_fov_x;
77
78     // slope of view frustum edge in eye space X axis
79     double slope_x;
80
81 #if defined( USE_FAST_FOV_CLIP )
82     double fov_x_clip, fov_y_clip;
83 #endif // USE_FAST_FOV_CLIP
84
85     // View frustum cull ratio (% of tiles culled ... used for
86     // reporting purposes)
87     double vfc_ratio;
88
89     // Number of triangles rendered;
90     int tris_rendered;
91
92     // absolute view position
93     Point3D abs_view_pos;
94
95     // view position translated to scenery.center
96     Point3D view_pos;
97
98     // cartesion coordinates of current lon/lat if at sea level
99     // translated to scenery.center*/
100     Point3D cur_zero_elev;
101
102     // vector in cartesian coordinates from current position to the
103     // postion on the earth's surface the sun is directly over
104     MAT3vec to_sun;
105     
106     // surface direction to go to head towards sun
107     MAT3vec surface_to_sun;
108
109     // vector in cartesian coordinates from current position to the
110     // postion on the earth's surface the moon is directly over
111     MAT3vec to_moon;
112   
113     // surface direction to go to head towards moon
114     MAT3vec surface_to_moon;
115
116     // surface vector heading south
117     MAT3vec surface_south;
118
119     // surface vector heading east (used to unambiguously align sky
120     // with sun)
121     MAT3vec surface_east;
122
123     // local up vector (normal to the plane tangent to the earth's
124     // surface at the spot we are directly above
125     MAT3vec local_up;
126
127     // up vector for the view (usually point straight up through the
128     // top of the aircraft
129     MAT3vec view_up;
130
131     // the vector pointing straight out the nose of the aircraft
132     MAT3vec view_forward;
133
134     // Transformation matrix for eye coordinates to aircraft coordinates
135     MAT3mat AIRCRAFT;
136
137     // Transformation matrix for the view direction offset relative to
138     // the AIRCRAFT matrix
139     MAT3mat VIEW_OFFSET;
140
141     // Transformation matrix for aircraft coordinates to world
142     // coordinates
143     MAT3mat WORLD;
144
145     // Combined transformation from eye coordinates to world coordinates
146     MAT3mat EYE_TO_WORLD;
147
148     // Inverse of EYE_TO_WORLD which is a transformation from world
149     // coordinates to eye coordinates
150     MAT3mat WORLD_TO_EYE;
151
152     // Current model view matrix;
153     GLdouble MODEL_VIEW[16];
154
155 public:
156
157     // Constructor
158     FGView( void );
159
160     // Destructor
161     ~FGView( void );
162
163     // Initialize a view class
164     void Init( void );
165
166     // Basically, this is a modified version of the Mesa gluLookAt()
167     // function that's been modified slightly so we can capture the
168     // result (and use it later) otherwise this all gets calculated in
169     // OpenGL land and we don't have access to the results.
170     void LookAt( GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez,
171                  GLdouble centerx, GLdouble centery, GLdouble centerz,
172                  GLdouble upx, GLdouble upy, GLdouble upz );
173
174     // Update the view volume, position, and orientation
175     void UpdateViewParams( void );
176
177     // Flag to request that UpdateFOV() be called next time
178     // UpdateViewMath() is run.
179     inline void force_update_fov_math() { update_fov = true; }
180
181     // Update the view parameters
182     void UpdateViewMath( FGInterface *f );
183
184     // Update the "World to Eye" transformation matrix
185     void UpdateWorldToEye( FGInterface *f );
186
187     // Update the field of view coefficients
188     void UpdateFOV( const fgOPTIONS& o );
189
190     // accessor functions
191     inline double get_view_offset() const { return view_offset; }
192     inline void set_view_offset( double a ) { view_offset = a; }
193     inline void inc_view_offset( double amt ) { view_offset += amt; }
194     inline double get_goal_view_offset() const { return goal_view_offset; }
195     inline void set_goal_view_offset( double a) { goal_view_offset = a; }
196     inline double get_win_ratio() const { return win_ratio; }
197     inline void set_win_ratio( double r ) { win_ratio = r; }
198     inline int get_winWidth() const { return winWidth; }
199     inline void set_winWidth( int w ) { winWidth = w; }
200     inline int get_winHeight() const { return winHeight; }
201     inline void set_winHeight( int h ) { winHeight = h; }
202     inline double get_slope_y() const { return slope_y; }
203     inline double get_slope_x() const { return slope_x; }
204 #if defined( USE_FAST_FOV_CLIP )
205     inline double get_fov_x_clip() const { return fov_x_clip; }
206     inline double get_fov_y_clip() const { return fov_y_clip; }
207 #endif // USE_FAST_FOV_CLIP
208     inline double get_vfc_ratio() const { return vfc_ratio; }
209     inline void set_vfc_ratio(double r) { vfc_ratio = r; }
210     inline int get_tris_rendered() const { return tris_rendered; }
211     inline void set_tris_rendered( int tris) { tris_rendered = tris; }
212     inline Point3D get_abs_view_pos() const { return abs_view_pos; }
213     inline Point3D get_view_pos() const { return view_pos; }
214     inline Point3D get_cur_zero_elev() const { return cur_zero_elev; }
215     inline double *get_to_sun() { return to_sun; }
216     inline void set_to_sun( double x, double y, double z) {
217         to_sun[0] = x;
218         to_sun[1] = y;
219         to_sun[2] = z;
220     }
221     inline double *get_surface_to_sun() { return surface_to_sun; }
222     inline void set_surface_to_sun( double x, double y, double z) {
223         surface_to_sun[0] = x;
224         surface_to_sun[1] = y;
225         surface_to_sun[2] = z;
226     }
227     inline double *get_to_moon() { return to_moon; }
228     inline void set_to_moon( double x, double y, double z) {
229         to_moon[0] = x;
230         to_moon[1] = y;
231         to_moon[2] = z;
232     }
233     inline double *get_surface_to_moon() { return surface_to_moon; }
234     inline void set_surface_to_moon( double x, double y, double z) {
235         surface_to_moon[0] = x;
236         surface_to_moon[1] = y;
237         surface_to_moon[2] = z;
238     }
239     inline double *get_surface_south() { return surface_south; }
240     inline double *get_surface_east() { return surface_east; }
241     inline double *get_local_up() { return local_up; }
242     inline const MAT3mat *get_WORLD_TO_EYE() const { return &WORLD_TO_EYE; }
243     inline GLdouble *get_MODEL_VIEW() { return MODEL_VIEW; }
244 };
245
246
247 extern FGView current_view;
248
249
250 #endif // _VIEWS_HXX
251
252
253 // $Log$
254 // Revision 1.22  1999/03/22 02:08:15  curt
255 // Changes contributed by Durk Talsma:
256 //
257 // Here's a few changes I made to fg-0.58 this weekend. Included are the
258 // following features:
259 // - Sun and moon have a halo
260 // - The moon has a light vector, moon_angle, etc. etc. so that we can have
261 //   some moonlight during the night.
262 // - Lot's of small changes tweakes, including some stuff Norman Vine sent
263 //   me earlier.
264 //
265 // Revision 1.21  1999/02/05 21:29:15  curt
266 // Modifications to incorporate Jon S. Berndts flight model code.
267 //
268 // Revision 1.20  1999/02/02 20:13:38  curt
269 // MSVC++ portability changes by Bernie Bright:
270 //
271 // Lib/Serial/serial.[ch]xx: Initial Windows support - incomplete.
272 // Simulator/Astro/stars.cxx: typo? included <stdio> instead of <cstdio>
273 // Simulator/Cockpit/hud.cxx: Added Standard headers
274 // Simulator/Cockpit/panel.cxx: Redefinition of default parameter
275 // Simulator/Flight/flight.cxx: Replaced cout with FG_LOG.  Deleted <stdio.h>
276 // Simulator/Main/fg_init.cxx:
277 // Simulator/Main/GLUTmain.cxx:
278 // Simulator/Main/options.hxx: Shuffled <fg_serial.hxx> dependency
279 // Simulator/Objects/material.hxx:
280 // Simulator/Time/timestamp.hxx: VC++ friend kludge
281 // Simulator/Scenery/tile.[ch]xx: Fixed using std::X declarations
282 // Simulator/Main/views.hxx: Added a constant
283 //
284 // Revision 1.19  1999/02/01 21:33:36  curt
285 // Renamed FlightGear/Simulator/Flight to FlightGear/Simulator/FDM since
286 // Jon accepted my offer to do this and thought it was a good idea.
287 //
288 // Revision 1.18  1998/12/11 20:26:30  curt
289 // Fixed view frustum culling accuracy bug so we can look out the sides and
290 // back without tri-stripes dropping out.
291 //
292 // Revision 1.17  1998/12/09 18:50:29  curt
293 // Converted "class fgVIEW" to "class FGView" and updated to make data
294 // members private and make required accessor functions.
295 //
296 // Revision 1.16  1998/12/05 15:54:25  curt
297 // Renamed class fgFLIGHT to class FGState as per request by JSB.
298 //
299 // Revision 1.15  1998/10/16 23:27:56  curt
300 // C++-ifying.
301 //
302 // Revision 1.14  1998/10/16 00:54:04  curt
303 // Converted to Point3D class.
304 //
305 // Revision 1.13  1998/09/08 15:04:36  curt
306 // Optimizations by Norman Vine.
307 //
308 // Revision 1.12  1998/08/24 20:11:15  curt
309 // Added i/I to toggle full vs. minimal HUD.
310 // Added a --hud-tris vs --hud-culled option.
311 // Moved options accessor funtions to options.hxx.
312 //
313 // Revision 1.11  1998/08/20 20:32:35  curt
314 // Reshuffled some of the code in and around views.[ch]xx
315 //
316 // Revision 1.10  1998/07/08 14:45:09  curt
317 // polar3d.h renamed to polar3d.hxx
318 // vector.h renamed to vector.hxx
319 // updated audio support so it waits to create audio classes (and tie up
320 //   /dev/dsp) until the mpg123 player is finished.
321 //
322 // Revision 1.9  1998/07/04 00:52:27  curt
323 // Add my own version of gluLookAt() (which is nearly identical to the
324 // Mesa/glu version.)  But, by calculating the Model View matrix our selves
325 // we can save this matrix without having to read it back in from the video
326 // card.  This hopefully allows us to save a few cpu cycles when rendering
327 // out the fragments because we can just use glLoadMatrixd() with the
328 // precalculated matrix for each tile rather than doing a push(), translate(),
329 // pop() for every fragment.
330 //
331 // Panel status defaults to off for now until it gets a bit more developed.
332 //
333 // Extract OpenGL driver info on initialization.
334 //
335 // Revision 1.8  1998/05/27 02:24:06  curt
336 // View optimizations by Norman Vine.
337 //
338 // Revision 1.7  1998/05/17 16:59:04  curt
339 // First pass at view frustum culling now operational.
340 //
341 // Revision 1.6  1998/05/16 13:08:37  curt
342 // C++ - ified views.[ch]xx
343 // Shuffled some additional view parameters into the fgVIEW class.
344 // Changed tile-radius to tile-diameter because it is a much better
345 //   name.
346 // Added a WORLD_TO_EYE transformation to views.cxx.  This allows us
347 //  to transform world space to eye space for view frustum culling.
348 //
349 // Revision 1.5  1998/05/02 01:51:02  curt
350 // Updated polartocart conversion routine.
351 //
352 // Revision 1.4  1998/04/28 01:20:24  curt
353 // Type-ified fgTIME and fgVIEW.
354 // Added a command line option to disable textures.
355 //
356 // Revision 1.3  1998/04/25 22:06:31  curt
357 // Edited cvs log messages in source files ... bad bad bad!
358 //
359 // Revision 1.2  1998/04/24 00:49:22  curt
360 // Wrapped "#include <config.h>" in "#ifdef HAVE_CONFIG_H"
361 // Trying out some different option parsing code.
362 // Some code reorganization.
363 //
364 // Revision 1.1  1998/04/22 13:25:46  curt
365 // C++ - ifing the code.
366 // Starting a bit of reorganization of lighting code.
367 //
368 // Revision 1.11  1998/04/21 17:02:42  curt
369 // Prepairing for C++ integration.
370 //
371 // Revision 1.10  1998/02/07 15:29:45  curt
372 // Incorporated HUD changes and struct/typedef changes from Charlie Hotchkiss
373 // <chotchkiss@namg.us.anritsu.com>
374 //
375 // Revision 1.9  1998/01/29 00:50:29  curt
376 // Added a view record field for absolute x, y, z position.
377 //
378 // Revision 1.8  1998/01/27 00:47:58  curt
379 // Incorporated Paul Bleisch's <pbleisch@acm.org> new debug message
380 // system and commandline/config file processing code.
381 //
382 // Revision 1.7  1998/01/22 02:59:38  curt
383 // Changed #ifdef FILE_H to #ifdef _FILE_H
384 //
385 // Revision 1.6  1998/01/19 19:27:10  curt
386 // Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
387 // This should simplify things tremendously.
388 //
389 // Revision 1.5  1997/12/22 04:14:32  curt
390 // Aligned sky with sun so dusk/dawn effects can be correct relative to the sun.
391 //
392 // Revision 1.4  1997/12/17 23:13:36  curt
393 // Began working on rendering a sky.
394 //
395 // Revision 1.3  1997/12/15 23:54:51  curt
396 // Add xgl wrappers for debugging.
397 // Generate terrain normals on the fly.
398 //
399 // Revision 1.2  1997/12/10 22:37:48  curt
400 // Prepended "fg" on the name of all global structures that didn't have it yet.
401 // i.e. "struct WEATHER {}" became "struct fgWEATHER {}"
402 //
403 // Revision 1.1  1997/08/27 21:31:18  curt
404 // Initial revision.
405 //