Simulator/Main/views.cxx

   1 // views.cxx -- data structures and routines for managing and view
   2 //               parameters.
   3 //
   4 // Written by Curtis Olson, started August 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
  24
  25 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  26 #  include <config.h>
  27 #endif
  28
  29 #include <Aircraft/aircraft.hxx>
  30 #include <Cockpit/panel.hxx>
  31 #include <Debug/logstream.hxx>
  32 #include <Include/fg_constants.h>
  33 #include <Math/mat3.h>
  34 #include <Math/point3d.hxx>
  35 #include <Math/polar3d.hxx>
  36 #include <Math/vector.hxx>
  37 #include <Scenery/scenery.hxx>
  38 #include <Time/fg_time.hxx>
  39
  40 #include "options.hxx"
  41 #include "views.hxx"
  42
  43
  44 // Define following to extract various vectors directly
  45 // from matrices we have allready computed
  46 // rather then performing 'textbook algebra' to rederive them
  47 // Norman Vine -- nhv@yahoo.com
  48 // #define FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
  49
  50 // temporary (hopefully) hack
  51 static int panel_hist = 0;
  52
  53
  54 // specify code paths ... these are done as variable rather than
  55 // #define's because down the road we may want to choose between them
  56 // on the fly for different flight models ... this way magic carpet
  57 // and external modes wouldn't need to recreate the LaRCsim matrices
  58 // themselves.
  59
  60 static const bool use_larcsim_local_to_body = false;
  61
  62
  63 // This is a record containing current view parameters
  64 FGView current_view;
  65
  66
  67 // Constructor
  68 FGView::FGView( void ) {
  69     MAT3identity(WORLD);
  70 }
  71
  72
  73 // Initialize a view structure
  74 void FGView::Init( void ) {
  75     FG_LOG( FG_VIEW, FG_INFO, "Initializing View parameters" );
  76
  77     view_offset = 0.0;
  78     goal_view_offset = 0.0;
  79
  80     winWidth = current_options.get_xsize();
  81     winHeight = current_options.get_ysize();
  82
  83     if ( ! current_options.get_panel_status() ) {
  84         current_view.set_win_ratio( (GLfloat) winWidth / (GLfloat) winHeight );
  85     } else {
  86         current_view.set_win_ratio( (GLfloat) winWidth /
  87                                     ((GLfloat) (winHeight)*0.4232) );
  88     }
  89
  90     force_update_fov_math();
  91 }
  92
  93
  94 // Update the field of view coefficients
  95 void FGView::UpdateFOV( const fgOPTIONS& o ) {
  96     double fov, theta_x, theta_y;
  97
  98     fov = o.get_fov();
  99
 100     // printf("win_ratio = %.2f\n", win_ratio);
 101     // calculate sin() and cos() of fov / 2 in X direction;
 102     theta_x = (fov * win_ratio * DEG_TO_RAD) / 2.0;
 103     // printf("theta_x = %.2f\n", theta_x);
 104     sin_fov_x = sin(theta_x);
 105     cos_fov_x = cos(theta_x);
 106     slope_x =  -cos_fov_x / sin_fov_x;
 107     // printf("slope_x = %.2f\n", slope_x);
 108
 109     // fov_x_clip and fov_y_clip convoluted algebraic simplification
 110     // see code executed in tilemgr.cxx when USE_FAST_FOV_CLIP not
 111     // defined Norman Vine -- nhv@yahoo.com
 112 #if defined( USE_FAST_FOV_CLIP )
 113     fov_x_clip = slope_x*cos_fov_x - sin_fov_x;
 114 #endif // defined( USE_FAST_FOV_CLIP )
 115
 116     // calculate sin() and cos() of fov / 2 in Y direction;
 117     theta_y = (fov * DEG_TO_RAD) / 2.0;
 118     // printf("theta_y = %.2f\n", theta_y);
 119     sin_fov_y = sin(theta_y);
 120     cos_fov_y = cos(theta_y);
 121     slope_y = cos_fov_y / sin_fov_y;
 122     // printf("slope_y = %.2f\n", slope_y);
 123
 124 #if defined( USE_FAST_FOV_CLIP )
 125     fov_y_clip = -(slope_y*cos_fov_y + sin_fov_y);
 126 #endif // defined( USE_FAST_FOV_CLIP )
 127 }
 128
 129
 130 // Basically, this is a modified version of the Mesa gluLookAt()
 131 // function that's been modified slightly so we can capture the
 132 // result before sending it off to OpenGL land.
 133 void FGView::LookAt( GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez,
 134                      GLdouble centerx, GLdouble centery, GLdouble centerz,
 135                      GLdouble upx, GLdouble upy, GLdouble upz ) {
 136     GLdouble *m;
 137     GLdouble x[3], y[3], z[3];
 138     GLdouble mag;
 139
 140     m = current_view.MODEL_VIEW;
 141
 142     /* Make rotation matrix */
 143
 144     /* Z vector */
 145     z[0] = eyex - centerx;
 146     z[1] = eyey - centery;
 147     z[2] = eyez - centerz;
 148     mag = sqrt( z[0]*z[0] + z[1]*z[1] + z[2]*z[2] );
 149     if (mag) {  /* mpichler, 19950515 */
 150         z[0] /= mag;
 151         z[1] /= mag;
 152         z[2] /= mag;
 153     }
 154
 155     /* Y vector */
 156     y[0] = upx;
 157     y[1] = upy;
 158     y[2] = upz;
 159
 160     /* X vector = Y cross Z */
 161     x[0] =  y[1]*z[2] - y[2]*z[1];
 162     x[1] = -y[0]*z[2] + y[2]*z[0];
 163     x[2] =  y[0]*z[1] - y[1]*z[0];
 164
 165     /* Recompute Y = Z cross X */
 166     y[0] =  z[1]*x[2] - z[2]*x[1];
 167     y[1] = -z[0]*x[2] + z[2]*x[0];
 168     y[2] =  z[0]*x[1] - z[1]*x[0];
 169
 170     /* mpichler, 19950515 */
 171     /* cross product gives area of parallelogram, which is < 1.0 for
 172      * non-perpendicular unit-length vectors; so normalize x, y here
 173      */
 174
 175     mag = sqrt( x[0]*x[0] + x[1]*x[1] + x[2]*x[2] );
 176     if (mag) {
 177         x[0] /= mag;
 178         x[1] /= mag;
 179         x[2] /= mag;
 180     }
 181
 182     mag = sqrt( y[0]*y[0] + y[1]*y[1] + y[2]*y[2] );
 183     if (mag) {
 184         y[0] /= mag;
 185         y[1] /= mag;
 186         y[2] /= mag;
 187     }
 188
 189 #define M(row,col)  m[col*4+row]
 190     M(0,0) = x[0];  M(0,1) = x[1];  M(0,2) = x[2];  M(0,3) = 0.0;
 191     M(1,0) = y[0];  M(1,1) = y[1];  M(1,2) = y[2];  M(1,3) = 0.0;
 192     M(2,0) = z[0];  M(2,1) = z[1];  M(2,2) = z[2];  M(2,3) = 0.0;
 193     // the following is part of the original gluLookAt(), but we are
 194     // commenting it out because we know we are going to be doing a
 195     // translation below which will set these values anyways
 196     // M(3,0) = 0.0;   M(3,1) = 0.0;   M(3,2) = 0.0;   M(3,3) = 1.0;
 197 #undef M
 198
 199     // Translate Eye to Origin
 200     // replaces: glTranslated( -eyex, -eyey, -eyez );
 201
 202     // this has been slightly modified from the original glTranslate()
 203     // code because we know that coming into this m[12] = m[13] =
 204     // m[14] = 0.0, and m[15] = 1.0;
 205     m[12] = m[0] * -eyex + m[4] * -eyey + m[8]  * -eyez /* + m[12] */;
 206     m[13] = m[1] * -eyex + m[5] * -eyey + m[9]  * -eyez /* + m[13] */;
 207     m[14] = m[2] * -eyex + m[6] * -eyey + m[10] * -eyez /* + m[14] */;
 208     m[15] = 1.0 /* m[3] * -eyex + m[7] * -eyey + m[11] * -eyez + m[15] */;
 209
 210     // xglMultMatrixd( m );
 211     xglLoadMatrixd( m );
 212 }
 213
 214
 215 // Update the view volume, position, and orientation
 216 void FGView::UpdateViewParams( void ) {
 217     FGInterface *f = current_aircraft.fdm_state;
 218
 219     UpdateViewMath(f);
 220     UpdateWorldToEye(f);
 221
 222     if ((current_options.get_panel_status() != panel_hist) &&                          (current_options.get_panel_status()))
 223     {
 224         FGPanel::OurPanel->ReInit( 0, 0, 1024, 768);
 225     }
 226
 227     if ( ! current_options.get_panel_status() ) {
 228         xglViewport(0, 0 , (GLint)(winWidth), (GLint)(winHeight) );
 229     } else {
 230         xglViewport(0, (GLint)((winHeight)*0.5768), (GLint)(winWidth),
 231                     (GLint)((winHeight)*0.4232) );
 232     }
 233
 234     // Tell GL we are about to modify the projection parameters
 235     xglMatrixMode(GL_PROJECTION);
 236     xglLoadIdentity();
 237     if ( f->get_Altitude() * FEET_TO_METER - scenery.cur_elev > 10.0 ) {
 238         gluPerspective(current_options.get_fov(), win_ratio, 10.0, 100000.0);
 239     } else {
 240         gluPerspective(current_options.get_fov(), win_ratio, 0.5, 100000.0);
 241         // printf("Near ground, minimizing near clip plane\n");
 242     }
 243     // }
 244
 245     xglMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 246     xglLoadIdentity();
 247
 248     // set up our view volume (default)
 249 #if !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 250     LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 251            view_pos.x() + view_forward[0],
 252            view_pos.y() + view_forward[1],
 253            view_pos.z() + view_forward[2],
 254            view_up[0], view_up[1], view_up[2]);
 255
 256     // look almost straight up (testing and eclipse watching)
 257     /* LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 258        view_pos.x() + view_up[0] + .001,
 259        view_pos.y() + view_up[1] + .001,
 260        view_pos.z() + view_up[2] + .001,
 261        view_up[0], view_up[1], view_up[2]); */
 262
 263     // lock view horizontally towards sun (testing)
 264     /* LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 265        view_pos.x() + surface_to_sun[0],
 266        view_pos.y() + surface_to_sun[1],
 267        view_pos.z() + surface_to_sun[2],
 268        view_up[0], view_up[1], view_up[2]); */
 269
 270     // lock view horizontally towards south (testing)
 271     /* LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 272        view_pos.x() + surface_south[0],
 273        view_pos.y() + surface_south[1],
 274        view_pos.z() + surface_south[2],
 275        view_up[0], view_up[1], view_up[2]); */
 276
 277 #else // defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 278     //void FGView::LookAt( GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez,
 279     //               GLdouble centerx, GLdouble centery, GLdouble centerz,
 280     //               GLdouble upx, GLdouble upy, GLdouble upz )
 281     {
 282         GLdouble *m;
 283         GLdouble x[3], y[3], z[3];
 284         //    GLdouble mag;
 285
 286         m = current_view.MODEL_VIEW;
 287
 288         /* Make rotation matrix */
 289
 290         /* Z vector */
 291         z[0] = -view_forward[0]; //eyex - centerx;
 292         z[1] = -view_forward[1]; //eyey - centery;
 293         z[2] = -view_forward[2]; //eyez - centerz;
 294
 295         // In our case this is a unit vector  NHV
 296
 297         //    mag = sqrt( z[0]*z[0] + z[1]*z[1] + z[2]*z[2] );
 298         //    if (mag) {  /* mpichler, 19950515 */
 299         //              mag = 1.0/mag;
 300         //              printf("mag(%f)  ", mag);
 301         //      z[0] *= mag;
 302         //      z[1] *= mag;
 303         //      z[2] *= mag;
 304         //    }
 305
 306         /* Y vector */
 307         y[0] = view_up[0]; //upx;
 308         y[1] = view_up[1]; //upy;
 309         y[2] = view_up[2]; //upz;
 310
 311         /* X vector = Y cross Z */
 312         x[0] =  y[1]*z[2] - y[2]*z[1];
 313         x[1] = -y[0]*z[2] + y[2]*z[0];
 314         x[2] =  y[0]*z[1] - y[1]*z[0];
 315
 316         //      printf(" %f %f %f  ", y[0], y[1], y[2]);
 317
 318         /* Recompute Y = Z cross X */
 319         //    y[0] =  z[1]*x[2] - z[2]*x[1];
 320         //    y[1] = -z[0]*x[2] + z[2]*x[0];
 321         //    y[2] =  z[0]*x[1] - z[1]*x[0];
 322
 323         //      printf(" %f %f %f\n", y[0], y[1], y[2]);
 324
 325         // In our case these are unit vectors  NHV
 326
 327         /* mpichler, 19950515 */
 328         /* cross product gives area of parallelogram, which is < 1.0 for
 329          * non-perpendicular unit-length vectors; so normalize x, y here
 330          */
 331
 332         //    mag = sqrt( x[0]*x[0] + x[1]*x[1] + x[2]*x[2] );
 333         //    if (mag) {
 334         //              mag = 1.0/mag;
 335         //              printf("mag2(%f) ", mag);
 336         //      x[0] *= mag;
 337         //      x[1] *= mag;
 338         //      x[2] *= mag;
 339         //    }
 340
 341         //    mag = sqrt( y[0]*y[0] + y[1]*y[1] + y[2]*y[2] );
 342         //    if (mag) {
 343         //              mag = 1.0/mag;
 344         //              printf("mag3(%f)\n", mag);
 345         //      y[0] *= mag;
 346         //      y[1] *= mag;
 347         //      y[2] *= mag;
 348         //    }
 349
 350 #define M(row,col)  m[col*4+row]
 351         M(0,0) = x[0];  M(0,1) = x[1];  M(0,2) = x[2];  M(0,3) = 0.0;
 352         M(1,0) = y[0];  M(1,1) = y[1];  M(1,2) = y[2];  M(1,3) = 0.0;
 353         M(2,0) = z[0];  M(2,1) = z[1];  M(2,2) = z[2];  M(2,3) = 0.0;
 354         // the following is part of the original gluLookAt(), but we are
 355         // commenting it out because we know we are going to be doing a
 356         // translation below which will set these values anyways
 357         // M(3,0) = 0.0;   M(3,1) = 0.0;   M(3,2) = 0.0;   M(3,3) = 1.0;
 358 #undef M
 359
 360         // Translate Eye to Origin
 361         // replaces: glTranslated( -eyex, -eyey, -eyez );
 362
 363         // this has been slightly modified from the original glTranslate()
 364         // code because we know that coming into this m[12] = m[13] =
 365         // m[14] = 0.0, and m[15] = 1.0;
 366         m[12] = m[0] * -view_pos.x() + m[4] * -view_pos.y() + m[8]  * -view_pos.z() /* + m[12] */;
 367         m[13] = m[1] * -view_pos.x() + m[5] * -view_pos.y() + m[9]  * -view_pos.z() /* + m[13] */;
 368         m[14] = m[2] * -view_pos.x() + m[6] * -view_pos.y() + m[10] * -view_pos.z() /* + m[14] */;
 369         m[15] = 1.0 /* m[3] * -view_pos.x() + m[7] * -view_pos.y() + m[11] * -view_pos.z() + m[15] */;
 370
 371         // xglMultMatrixd( m );
 372         xglLoadMatrixd( m );
 373     }
 374 #endif // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 375
 376
 377     panel_hist = current_options.get_panel_status();
 378 }
 379
 380
 381 void getRotMatrix(double* out, MAT3vec vec, double radians)
 382 {
 383     /* This function contributed by Erich Boleyn (erich@uruk.org) */
 384     /* This function used from the Mesa OpenGL code (matrix.c)  */
 385     double s, c; // mag,
 386     double vx, vy, vz, xy, yz, zx, xs, ys, zs, one_c; //, xx, yy, zz
 387
 388     MAT3identity(out);
 389     s = sin(radians);
 390     c = cos(radians);
 391
 392     //  mag = getMagnitude();
 393
 394     vx = vec[0];
 395     vy = vec[1];
 396     vz = vec[2];
 397
 398 #define M(row,col)  out[row*4 + col]
 399
 400     /*
 401      *     Arbitrary axis rotation matrix.
 402      *
 403      *  This is composed of 5 matrices, Rz, Ry, T, Ry', Rz', multiplied
 404      *  like so:  Rz * Ry * T * Ry' * Rz'.  T is the final rotation
 405      *  (which is about the X-axis), and the two composite transforms
 406      *  Ry' * Rz' and Rz * Ry are (respectively) the rotations necessary
 407      *  from the arbitrary axis to the X-axis then back.  They are
 408      *  all elementary rotations.
 409      *
 410      *  Rz' is a rotation about the Z-axis, to bring the axis vector
 411      *  into the x-z plane.  Then Ry' is applied, rotating about the
 412      *  Y-axis to bring the axis vector parallel with the X-axis.  The
 413      *  rotation about the X-axis is then performed.  Ry and Rz are
 414      *  simply the respective inverse transforms to bring the arbitrary
 415      *  axis back to it's original orientation.  The first transforms
 416      *  Rz' and Ry' are considered inverses, since the data from the
 417      *  arbitrary axis gives you info on how to get to it, not how
 418      *  to get away from it, and an inverse must be applied.
 419      *
 420      *  The basic calculation used is to recognize that the arbitrary
 421      *  axis vector (x, y, z), since it is of unit length, actually
 422      *  represents the sines and cosines of the angles to rotate the
 423      *  X-axis to the same orientation, with theta being the angle about
 424      *  Z and phi the angle about Y (in the order described above)
 425      *  as follows:
 426      *
 427      *  cos ( theta ) = x / sqrt ( 1 - z^2 )
 428      *  sin ( theta ) = y / sqrt ( 1 - z^2 )
 429      *
 430      *  cos ( phi ) = sqrt ( 1 - z^2 )
 431      *  sin ( phi ) = z
 432      *
 433      *  Note that cos ( phi ) can further be inserted to the above
 434      *  formulas:
 435      *
 436      *  cos ( theta ) = x / cos ( phi )
 437      *  sin ( theta ) = y / cos ( phi )
 438      *
 439      *  ...etc.  Because of those relations and the standard trigonometric
 440      *  relations, it is pssible to reduce the transforms down to what
 441      *  is used below.  It may be that any primary axis chosen will give the
 442      *  same results (modulo a sign convention) using thie method.
 443      *
 444      *  Particularly nice is to notice that all divisions that might
 445      *  have caused trouble when parallel to certain planes or
 446      *  axis go away with care paid to reducing the expressions.
 447      *  After checking, it does perform correctly under all cases, since
 448      *  in all the cases of division where the denominator would have
 449      *  been zero, the numerator would have been zero as well, giving
 450      *  the expected result.
 451      */
 452
 453     one_c = 1.0F - c;
 454
 455     //  xx = vx * vx;
 456     //  yy = vy * vy;
 457     //  zz = vz * vz;
 458
 459     //  xy = vx * vy;
 460     //  yz = vy * vz;
 461     //  zx = vz * vx;
 462
 463
 464     M(0,0) = (one_c * vx * vx) + c;
 465     xs = vx * s;
 466     yz = vy * vz * one_c;
 467     M(1,2) = yz + xs;
 468     M(2,1) = yz - xs;
 469
 470     M(1,1) = (one_c * vy * vy) + c;
 471     ys = vy * s;
 472     zx = vz * vx * one_c;
 473     M(0,2) = zx - ys;
 474     M(2,0) = zx + ys;
 475
 476     M(2,2) = (one_c * vz *vz) + c;
 477     zs = vz * s;
 478     xy = vx * vy * one_c;
 479     M(0,1) = xy + zs;
 480     M(1,0) = xy - zs;
 481
 482     //  M(0,0) = (one_c * xx) + c;
 483     //  M(1,0) = (one_c * xy) - zs;
 484     //  M(2,0) = (one_c * zx) + ys;
 485
 486     //  M(0,1) = (one_c * xy) + zs;
 487     //  M(1,1) = (one_c * yy) + c;
 488     //  M(2,1) = (one_c * yz) - xs;
 489
 490     //  M(0,2) = (one_c * zx) - ys;
 491     //  M(1,2) = (one_c * yz) + xs;
 492     //  M(2,2) = (one_c * zz) + c;
 493
 494 #undef M
 495 }
 496
 497
 498 // Update the view parameters
 499 void FGView::UpdateViewMath( FGInterface *f ) {
 500     Point3D p;
 501     MAT3vec vec, forward, v0, minus_z;
 502     MAT3mat R, TMP, UP, LOCAL, VIEW;
 503     double ntmp;
 504
 505     if ( update_fov ) {
 506         // printf("Updating fov\n");
 507         UpdateFOV( current_options );
 508         update_fov = false;
 509     }
 510
 511     scenery.center = scenery.next_center;
 512
 513 #if !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 514     // printf("scenery center = %.2f %.2f %.2f\n", scenery.center.x,
 515     //        scenery.center.y, scenery.center.z);
 516
 517     // calculate the cartesion coords of the current lat/lon/0 elev
 518     p = Point3D( f->get_Longitude(),
 519                  f->get_Lat_geocentric(),
 520                  f->get_Sea_level_radius() * FEET_TO_METER );
 521
 522     cur_zero_elev = fgPolarToCart3d(p) - scenery.center;
 523
 524     // calculate view position in current FG view coordinate system
 525     // p.lon & p.lat are already defined earlier, p.radius was set to
 526     // the sea level radius, so now we add in our altitude.
 527     if ( f->get_Altitude() * FEET_TO_METER >
 528          (scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET) ) {
 529         p.setz( p.radius() + f->get_Altitude() * FEET_TO_METER );
 530     } else {
 531         p.setz( p.radius() + scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET );
 532     }
 533
 534     abs_view_pos = fgPolarToCart3d(p);
 535
 536 #else // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 537
 538     double tmp_radius = f->get_Sea_level_radius() * FEET_TO_METER;
 539     double tmp = f->get_cos_lat_geocentric() * tmp_radius;
 540
 541     cur_zero_elev.setx(f->get_cos_longitude()*tmp - scenery.center.x());
 542     cur_zero_elev.sety(f->get_sin_longitude()*tmp - scenery.center.y());
 543     cur_zero_elev.setz(f->get_sin_lat_geocentric()*tmp_radius - scenery.center.z());
 544
 545     // calculate view position in current FG view coordinate system
 546     // p.lon & p.lat are already defined earlier, p.radius was set to
 547     // the sea level radius, so now we add in our altitude.
 548     if ( f->get_Altitude() * FEET_TO_METER >
 549          (scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET) ) {
 550         tmp_radius += f->get_Altitude() * FEET_TO_METER;
 551     } else {
 552         tmp_radius += scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET ;
 553     }
 554     tmp = f->get_cos_lat_geocentric() * tmp_radius;
 555     abs_view_pos.setx(f->get_cos_longitude()*tmp);
 556     abs_view_pos.sety(f->get_sin_longitude()*tmp);
 557     abs_view_pos.setz(f->get_sin_lat_geocentric()*tmp_radius);
 558
 559 #endif // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 560
 561     view_pos = abs_view_pos - scenery.center;
 562
 563     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Polar view pos = " << p );
 564     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Absolute view pos = " << abs_view_pos );
 565     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Relative view pos = " << view_pos );
 566
 567     // Derive the LOCAL aircraft rotation matrix (roll, pitch, yaw)
 568     // from FG_T_local_to_body[3][3]
 569
 570     if ( use_larcsim_local_to_body ) {
 571
 572         // Question: Why is the LaRCsim matrix arranged so differently
 573         // than the one we need???
 574
 575         // Answer (I think): The LaRCsim matrix is generated in a
 576         // different reference frame than we've set up for our world
 577
 578         LOCAL[0][0] = f->get_T_local_to_body_33();
 579         LOCAL[0][1] = -f->get_T_local_to_body_32();
 580         LOCAL[0][2] = -f->get_T_local_to_body_31();
 581         LOCAL[0][3] = 0.0;
 582         LOCAL[1][0] = -f->get_T_local_to_body_23();
 583         LOCAL[1][1] = f->get_T_local_to_body_22();
 584         LOCAL[1][2] = f->get_T_local_to_body_21();
 585         LOCAL[1][3] = 0.0;
 586         LOCAL[2][0] = -f->get_T_local_to_body_13();
 587         LOCAL[2][1] = f->get_T_local_to_body_12();
 588         LOCAL[2][2] = f->get_T_local_to_body_11();
 589         LOCAL[2][3] = 0.0;
 590         LOCAL[3][0] = LOCAL[3][1] = LOCAL[3][2] = LOCAL[3][3] = 0.0;
 591         LOCAL[3][3] = 1.0;
 592
 593         // printf("LaRCsim LOCAL matrix\n");
 594         // MAT3print(LOCAL, stdout);
 595
 596     } else {
 597
 598         // code to calculate LOCAL matrix calculated from Phi, Theta, and
 599         // Psi (roll, pitch, yaw) in case we aren't running LaRCsim as our
 600         // flight model
 601
 602         MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 603         MAT3rotate(R, vec, f->get_Phi());
 604         /* printf("Roll matrix\n"); */
 605         /* MAT3print(R, stdout); */
 606
 607         MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 1.0, 0.0);
 608         /* MAT3mult_vec(vec, vec, R); */
 609         MAT3rotate(TMP, vec, f->get_Theta());
 610         /* printf("Pitch matrix\n"); */
 611         /* MAT3print(TMP, stdout); */
 612         MAT3mult(R, R, TMP);
 613
 614         MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 615         /* MAT3mult_vec(vec, vec, R); */
 616         /* MAT3rotate(TMP, vec, FG_Psi - FG_PI_2); */
 617         MAT3rotate(TMP, vec, -f->get_Psi());
 618         /* printf("Yaw matrix\n");
 619            MAT3print(TMP, stdout); */
 620         MAT3mult(LOCAL, R, TMP);
 621         // printf("FG derived LOCAL matrix\n");
 622         // MAT3print(LOCAL, stdout);
 623
 624     } // if ( use_larcsim_local_to_body )
 625
 626 #if !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 627
 628     // Derive the local UP transformation matrix based on *geodetic*
 629     // coordinates
 630     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 631     MAT3rotate(R, vec, f->get_Longitude());     // R = rotate about Z axis
 632     // printf("Longitude matrix\n");
 633     // MAT3print(R, stdout);
 634
 635     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 1.0, 0.0);
 636     MAT3mult_vec(vec, vec, R);
 637     MAT3rotate(TMP, vec, -f->get_Latitude());  // TMP = rotate about X axis
 638     // printf("Latitude matrix\n");
 639     // MAT3print(TMP, stdout);
 640
 641     MAT3mult(UP, R, TMP);
 642     // printf("Local up matrix\n");
 643     // MAT3print(UP, stdout);
 644
 645     MAT3_SET_VEC(local_up, 1.0, 0.0, 0.0);
 646     MAT3mult_vec(local_up, local_up, UP);
 647
 648     // printf( "Local Up = (%.4f, %.4f, %.4f)\n",
 649     //         local_up[0], local_up[1], local_up[2]);
 650
 651     // Alternative method to Derive local up vector based on
 652     // *geodetic* coordinates
 653     // alt_up = fgPolarToCart(FG_Longitude, FG_Latitude, 1.0);
 654     // printf( "    Alt Up = (%.4f, %.4f, %.4f)\n",
 655     //         alt_up.x, alt_up.y, alt_up.z);
 656
 657     // Calculate the VIEW matrix
 658     MAT3mult(VIEW, LOCAL, UP);
 659     // printf("VIEW matrix\n");
 660     // MAT3print(VIEW, stdout);
 661
 662     // generate the current up, forward, and fwrd-view vectors
 663     MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 664     MAT3mult_vec(view_up, vec, VIEW);
 665
 666     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 667     MAT3mult_vec(forward, vec, VIEW);
 668     // printf( "Forward vector is (%.2f,%.2f,%.2f)\n", forward[0], forward[1],
 669     //         forward[2]);
 670
 671     MAT3rotate(TMP, view_up, view_offset);
 672     MAT3mult_vec(view_forward, forward, TMP);
 673
 674     // make a vector to the current view position
 675     MAT3_SET_VEC(v0, view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z());
 676
 677     // Given a vector pointing straight down (-Z), map into onto the
 678     // local plane representing "horizontal".  This should give us the
 679     // local direction for moving "south".
 680     MAT3_SET_VEC(minus_z, 0.0, 0.0, -1.0);
 681     map_vec_onto_cur_surface_plane(local_up, v0, minus_z, surface_south);
 682     MAT3_NORMALIZE_VEC(surface_south, ntmp);
 683     // printf( "Surface direction directly south %.2f %.2f %.2f\n",
 684     //         surface_south[0], surface_south[1], surface_south[2]);
 685
 686     // now calculate the surface east vector
 687     MAT3rotate(TMP, view_up, FG_PI_2);
 688     MAT3mult_vec(surface_east, surface_south, TMP);
 689     // printf( "Surface direction directly east %.2f %.2f %.2f\n",
 690     //         surface_east[0], surface_east[1], surface_east[2]);
 691     // printf( "Should be close to zero = %.2f\n",
 692     //         MAT3_DOT_PRODUCT(surface_south, surface_east));
 693
 694 #else // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 695
 696     //  // Build spherical to cartesian transform matrix directly
 697     double cos_lat = f->get_cos_latitude(); // cos(-f->get_Latitude());
 698     double sin_lat = -f->get_sin_latitude(); // sin(-f->get_Latitude());
 699     double cos_lon = f->get_cos_longitude(); //cos(f->get_Longitude());
 700     double sin_lon = f->get_sin_longitude(); //sin(f->get_Longitude());
 701
 702     double *mat = (double *)UP;
 703
 704     mat[0] =  cos_lat*cos_lon;
 705     mat[1] =  cos_lat*sin_lon;
 706     mat[2] = -sin_lat;
 707     mat[3] =  0.0;
 708     mat[4] =  -sin_lon;
 709     mat[5] =  cos_lon;
 710     mat[6] =  0.0;
 711     mat[7] =  0.0;
 712     mat[8]  =  sin_lat*cos_lon;
 713     mat[9]  =  sin_lat*sin_lon;
 714     mat[10] =  cos_lat;
 715     mat[11] =  mat[12] = mat[13] = mat[14] = 0.0;
 716     mat[15] =  1.0;
 717
 718     MAT3mult(VIEW, LOCAL, UP);
 719
 720     // THESE COULD JUST BE POINTERS !!!
 721     MAT3_SET_VEC(local_up, mat[0],     mat[1],     mat[2]);
 722     MAT3_SET_VEC(view_up,  VIEW[0][0], VIEW[0][1], VIEW[0][2]);
 723     MAT3_SET_VEC(forward,  VIEW[2][0], VIEW[2][1], VIEW[2][2]);
 724
 725     getRotMatrix((double *)TMP, view_up, view_offset);
 726     MAT3mult_vec(view_forward, forward, TMP);
 727
 728     // make a vector to the current view position
 729     MAT3_SET_VEC(v0, view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z());
 730
 731     // Given a vector pointing straight down (-Z), map into onto the
 732     // local plane representing "horizontal".  This should give us the
 733     // local direction for moving "south".
 734     MAT3_SET_VEC(minus_z, 0.0, 0.0, -1.0);
 735     map_vec_onto_cur_surface_plane(local_up, v0, minus_z, surface_south);
 736
 737     MAT3_NORMALIZE_VEC(surface_south, ntmp);
 738     // printf( "Surface direction directly south %.6f %.6f %.6f\n",
 739     //         surface_south[0], surface_south[1], surface_south[2]);
 740
 741     // now calculate the surface east vector
 742     getRotMatrix((double *)TMP, view_up, FG_PI_2);
 743     MAT3mult_vec(surface_east, surface_south, TMP);
 744     // printf( "Surface direction directly east %.6f %.6f %.6f\n",
 745     //         surface_east[0], surface_east[1], surface_east[2]);
 746     // printf( "Should be close to zero = %.6f\n",
 747     //         MAT3_DOT_PRODUCT(surface_south, surface_east));
 748 #endif // !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 749 }
 750
 751
 752 // Update the "World to Eye" transformation matrix
 753 // This is most useful for view frustum culling
 754 void FGView::UpdateWorldToEye( FGInterface *f ) {
 755     MAT3mat R_Phi, R_Theta, R_Psi, R_Lat, R_Lon, T_view;
 756     MAT3mat TMP;
 757     MAT3hvec vec;
 758
 759     if ( use_larcsim_local_to_body ) {
 760
 761         // Question: hey this is even different then LOCAL[][] above??
 762         // Answer: yet another coordinate system, this time the
 763         // coordinate system in which we do our view frustum culling.
 764
 765         AIRCRAFT[0][0] = -f->get_T_local_to_body_22();
 766         AIRCRAFT[0][1] = -f->get_T_local_to_body_23();
 767         AIRCRAFT[0][2] = f->get_T_local_to_body_21();
 768         AIRCRAFT[0][3] = 0.0;
 769         AIRCRAFT[1][0] = f->get_T_local_to_body_32();
 770         AIRCRAFT[1][1] = f->get_T_local_to_body_33();
 771         AIRCRAFT[1][2] = -f->get_T_local_to_body_31();
 772         AIRCRAFT[1][3] = 0.0;
 773         AIRCRAFT[2][0] = f->get_T_local_to_body_12();
 774         AIRCRAFT[2][1] = f->get_T_local_to_body_13();
 775         AIRCRAFT[2][2] = -f->get_T_local_to_body_11();
 776         AIRCRAFT[2][3] = 0.0;
 777         AIRCRAFT[3][0] = AIRCRAFT[3][1] = AIRCRAFT[3][2] = AIRCRAFT[3][3] = 0.0;
 778         AIRCRAFT[3][3] = 1.0;
 779
 780     } else {
 781
 782         // Roll Matrix
 783         MAT3_SET_HVEC(vec, 0.0, 0.0, -1.0, 1.0);
 784         MAT3rotate(R_Phi, vec, f->get_Phi());
 785         // printf("Roll matrix (Phi)\n");
 786         // MAT3print(R_Phi, stdout);
 787
 788         // Pitch Matrix
 789         MAT3_SET_HVEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 790         MAT3rotate(R_Theta, vec, f->get_Theta());
 791         // printf("\nPitch matrix (Theta)\n");
 792         // MAT3print(R_Theta, stdout);
 793
 794         // Yaw Matrix
 795         MAT3_SET_HVEC(vec, 0.0, -1.0, 0.0, 1.0);
 796         MAT3rotate(R_Psi, vec, f->get_Psi() + FG_PI /* - view_offset */ );
 797         // MAT3rotate(R_Psi, vec, f->get_Psi() + FG_PI - view_offset );
 798         // printf("\nYaw matrix (Psi)\n");
 799         // MAT3print(R_Psi, stdout);
 800
 801         // aircraft roll/pitch/yaw
 802         MAT3mult(TMP, R_Phi, R_Theta);
 803         MAT3mult(AIRCRAFT, TMP, R_Psi);
 804
 805     } // if ( use_larcsim_local_to_body )
 806
 807 #if !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 808
 809     // printf("AIRCRAFT matrix\n");
 810     // MAT3print(AIRCRAFT, stdout);
 811
 812     // View rotation matrix relative to current aircraft orientation
 813     MAT3_SET_HVEC(vec, 0.0, -1.0, 0.0, 1.0);
 814     MAT3mult_vec(vec, vec, AIRCRAFT);
 815     // printf("aircraft up vector = %.2f %.2f %.2f\n",
 816     //        vec[0], vec[1], vec[2]);
 817     MAT3rotate(TMP, vec, -view_offset );
 818     MAT3mult(VIEW_OFFSET, AIRCRAFT, TMP);
 819     // printf("VIEW_OFFSET matrix\n");
 820     // MAT3print(VIEW_OFFSET, stdout);
 821
 822     // View position in scenery centered coordinates
 823     MAT3_SET_HVEC(vec, view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(), 1.0);
 824     MAT3translate(T_view, vec);
 825     // printf("\nTranslation matrix\n");
 826     // MAT3print(T_view, stdout);
 827
 828     // Latitude
 829     MAT3_SET_HVEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 830     // R_Lat = rotate about X axis
 831     MAT3rotate(R_Lat, vec, f->get_Latitude());
 832     // printf("\nLatitude matrix\n");
 833     // MAT3print(R_Lat, stdout);
 834
 835     // Longitude
 836     MAT3_SET_HVEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
 837     // R_Lon = rotate about Z axis
 838     MAT3rotate(R_Lon, vec, f->get_Longitude() - FG_PI_2 );
 839     // printf("\nLongitude matrix\n");
 840     // MAT3print(R_Lon, stdout);
 841
 842     // lon/lat
 843     MAT3mult(WORLD, R_Lat, R_Lon);
 844     // printf("\nworld\n");
 845     // MAT3print(WORLD, stdout);
 846
 847     MAT3mult(EYE_TO_WORLD, VIEW_OFFSET, WORLD);
 848     MAT3mult(EYE_TO_WORLD, EYE_TO_WORLD, T_view);
 849     // printf("\nEye to world\n");
 850     // MAT3print(EYE_TO_WORLD, stdout);
 851
 852     MAT3invert(WORLD_TO_EYE, EYE_TO_WORLD);
 853     // printf("\nWorld to eye\n");
 854     // MAT3print(WORLD_TO_EYE, stdout);
 855
 856     // printf( "\nview_pos = %.2f %.2f %.2f\n",
 857     //         view_pos.x, view_pos.y, view_pos.z );
 858
 859     // MAT3_SET_HVEC(eye, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 860     // MAT3mult_vec(vec, eye, EYE_TO_WORLD);
 861     // printf("\neye -> world = %.2f %.2f %.2f\n", vec[0], vec[1], vec[2]);
 862
 863     // MAT3_SET_HVEC(vec1, view_pos.x, view_pos.y, view_pos.z, 1.0);
 864     // MAT3mult_vec(vec, vec1, WORLD_TO_EYE);
 865     // printf( "\nabs_view_pos -> eye = %.2f %.2f %.2f\n",
 866     //         vec[0], vec[1], vec[2]);
 867 #else  // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 868
 869     MAT3_SET_HVEC(vec, -AIRCRAFT[1][0], -AIRCRAFT[1][1], -AIRCRAFT[1][2], -AIRCRAFT[1][3]);
 870     getRotMatrix((double *)TMP, vec, -view_offset );
 871     MAT3mult(VIEW_OFFSET, AIRCRAFT, TMP);
 872     // MAT3print_formatted(VIEW_OFFSET, stdout, "VIEW_OFFSET matrix:\n",
 873     //                                   NULL, "%#8.6f  ", "\n");
 874
 875     // Build spherical to cartesian transform matrix directly
 876     double *mat = (double *)WORLD; //T_view; //WORLD;
 877     double cos_lat = f->get_cos_latitude(); //cos(f->get_Latitude());
 878     double sin_lat = f->get_sin_latitude(); //sin(f->get_Latitude());
 879     // using trig identities  this:
 880     //  mat[0]  =  cos(f->get_Longitude() - FG_PI_2);//cos_lon;
 881     //  mat[1]  =  sin(f->get_Longitude() - FG_PI_2);//sin_lon;
 882     // becomes this: :-)
 883     mat[0]  =  f->get_sin_longitude(); //cos_lon;
 884     mat[1]  = -f->get_cos_longitude(); //sin_lon;
 885     mat[4]  = -cos_lat*mat[1]; //mat[1]=sin_lon;
 886     mat[5]  =  cos_lat*mat[0]; //mat[0]=cos_lon;
 887     mat[6]  =  sin_lat;
 888     mat[8]  =  sin_lat*mat[1]; //mat[1]=sin_lon;
 889     mat[9]  = -sin_lat*mat[0]; //mat[0]=cos_lon;
 890     mat[10] =  cos_lat;
 891
 892     // BUILD EYE_TO_WORLD = AIRCRAFT * WORLD
 893     // and WORLD_TO_EYE = Inverse( EYE_TO_WORLD) concurrently
 894     // by Transposing the 3x3 rotation sub-matrix
 895     WORLD_TO_EYE[0][0] = EYE_TO_WORLD[0][0] =
 896         VIEW_OFFSET[0][0]*mat[0] + VIEW_OFFSET[0][1]*mat[4] + VIEW_OFFSET[0][2]*mat[8];
 897
 898     WORLD_TO_EYE[1][0] = EYE_TO_WORLD[0][1] =
 899         VIEW_OFFSET[0][0]*mat[1] + VIEW_OFFSET[0][1]*mat[5] + VIEW_OFFSET[0][2]*mat[9];
 900
 901     WORLD_TO_EYE[2][0] = EYE_TO_WORLD[0][2] =
 902         VIEW_OFFSET[0][1]*mat[6] + VIEW_OFFSET[0][2]*mat[10];
 903
 904     WORLD_TO_EYE[0][1] = EYE_TO_WORLD[1][0] =
 905         VIEW_OFFSET[1][0]*mat[0] + VIEW_OFFSET[1][1]*mat[4] + VIEW_OFFSET[1][2]*mat[8];
 906
 907     WORLD_TO_EYE[1][1] = EYE_TO_WORLD[1][1] =
 908         VIEW_OFFSET[1][0]*mat[1] + VIEW_OFFSET[1][1]*mat[5] + VIEW_OFFSET[1][2]*mat[9];
 909
 910     WORLD_TO_EYE[2][1] = EYE_TO_WORLD[1][2] =
 911         VIEW_OFFSET[1][1]*mat[6] + VIEW_OFFSET[1][2]*mat[10];
 912
 913     WORLD_TO_EYE[0][2] = EYE_TO_WORLD[2][0] =
 914         VIEW_OFFSET[2][0]*mat[0] + VIEW_OFFSET[2][1]*mat[4] + VIEW_OFFSET[2][2]*mat[8];
 915
 916     WORLD_TO_EYE[1][2] = EYE_TO_WORLD[2][1] =
 917         VIEW_OFFSET[2][0]*mat[1] + VIEW_OFFSET[2][1]*mat[5] + VIEW_OFFSET[2][2]*mat[9];
 918
 919     WORLD_TO_EYE[2][2] = EYE_TO_WORLD[2][2] =
 920         VIEW_OFFSET[2][1]*mat[6] + VIEW_OFFSET[2][2]*mat[10];
 921
 922     // TRANSLATE TO VIEW POSITION
 923     EYE_TO_WORLD[3][0] = view_pos.x();
 924     EYE_TO_WORLD[3][1] = view_pos.y();
 925     EYE_TO_WORLD[3][2] = view_pos.z();
 926
 927     // FILL 0 ENTRIES
 928     WORLD_TO_EYE[0][3] = WORLD_TO_EYE[1][3] = WORLD_TO_EYE[2][3] =
 929         EYE_TO_WORLD[0][3] = EYE_TO_WORLD[1][3] = EYE_TO_WORLD[2][3] = 0.0;
 930
 931     // FILL UNITY ENTRIES
 932     WORLD_TO_EYE[3][3] = EYE_TO_WORLD[3][3] = 1.0;
 933
 934     /* MAKE THE INVERTED TRANSLATIONS */
 935     mat = (double *)EYE_TO_WORLD;
 936     WORLD_TO_EYE[3][0] = -mat[12]*mat[0]
 937         -mat[13]*mat[1]
 938         -mat[14]*mat[2];
 939
 940     WORLD_TO_EYE[3][1] = -mat[12]*mat[4]
 941         -mat[13]*mat[5]
 942         -mat[14]*mat[6];
 943
 944     WORLD_TO_EYE[3][2] = -mat[12]*mat[8]
 945         -mat[13]*mat[9]
 946         -mat[14]*mat[10];
 947
 948     // MAT3print_formatted(EYE_TO_WORLD, stdout, "EYE_TO_WORLD matrix:\n",
 949     //                                   NULL, "%#8.6f  ", "\n");
 950
 951     // MAT3print_formatted(WORLD_TO_EYE, stdout, "WORLD_TO_EYE matrix:\n",
 952     //                                   NULL, "%#8.6f  ", "\n");
 953
 954 #endif // defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 955 }
 956
 957
 958 #if 0
 959 // Reject non viewable spheres from current View Frustrum by Curt
 960 // Olson curt@me.umn.edu and Norman Vine nhv@yahoo.com with 'gentle
 961 // guidance' from Steve Baker sbaker@link.com
 962 int
 963 FGView::SphereClip( const Point3D& cp, const double radius )
 964 {
 965     double x1, y1;
 966
 967     MAT3vec eye;
 968     double *mat;
 969     double x, y, z;
 970
 971     x = cp->x;
 972     y = cp->y;
 973     z = cp->z;
 974
 975     mat = (double *)(WORLD_TO_EYE);
 976
 977     eye[2] =  x*mat[2] + y*mat[6] + z*mat[10] + mat[14];
 978
 979     // Check near and far clip plane
 980     if( ( eye[2] > radius ) ||
 981         ( eye[2] + radius + current_weather.visibility < 0) )
 982         // ( eye[2] + radius + far_plane < 0) )
 983     {
 984         return 1;
 985     }
 986
 987     // check right and left clip plane (from eye perspective)
 988     x1 = radius * fov_x_clip;
 989     eye[0] = (x*mat[0] + y*mat[4] + z*mat[8] + mat[12]) * slope_x;
 990     if( (eye[2] > -(eye[0]+x1)) || (eye[2] > (eye[0]-x1)) ) {
 991         return(1);
 992     }
 993
 994     // check bottom and top clip plane (from eye perspective)
 995     y1 = radius * fov_y_clip;
 996     eye[1] = (x*mat[1] + y*mat[5] + z*mat[9] + mat[13]) * slope_y;
 997     if( (eye[2] > -(eye[1]+y1)) || (eye[2] > (eye[1]-y1)) ) {
 998         return 1;
 999     }
1000
1001     return 0;
1002 }
1003 #endif
1004
1005
1006 // Destructor
1007 FGView::~FGView( void ) {
1008 }
1009
1010