]> git.mxchange.org Git - flightgear.git/blob - Simulator/Main/views.hxx
Merge Include as subdirectory
[flightgear.git] / Simulator / 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     int tris_culled;
92
93     // absolute view position
94     Point3D abs_view_pos;
95
96     // view position translated to scenery.center
97     Point3D view_pos;
98
99     // cartesion coordinates of current lon/lat if at sea level
100     // translated to scenery.center*/
101     Point3D cur_zero_elev;
102
103     // vector in cartesian coordinates from current position to the
104     // postion on the earth's surface the sun is directly over
105     MAT3vec to_sun;
106     
107     // surface direction to go to head towards sun
108     MAT3vec surface_to_sun;
109
110     // vector in cartesian coordinates from current position to the
111     // postion on the earth's surface the moon is directly over
112     MAT3vec to_moon;
113   
114     // surface direction to go to head towards moon
115     MAT3vec surface_to_moon;
116
117     // surface vector heading south
118     MAT3vec surface_south;
119
120     // surface vector heading east (used to unambiguously align sky
121     // with sun)
122     MAT3vec surface_east;
123
124     // local up vector (normal to the plane tangent to the earth's
125     // surface at the spot we are directly above
126     MAT3vec local_up;
127
128     // up vector for the view (usually point straight up through the
129     // top of the aircraft
130     MAT3vec view_up;
131
132     // the vector pointing straight out the nose of the aircraft
133     MAT3vec view_forward;
134
135     // Transformation matrix for eye coordinates to aircraft coordinates
136     MAT3mat AIRCRAFT;
137
138     // Transformation matrix for the view direction offset relative to
139     // the AIRCRAFT matrix
140     MAT3mat VIEW_OFFSET;
141
142     // Transformation matrix for aircraft coordinates to world
143     // coordinates
144     MAT3mat WORLD;
145
146     // Combined transformation from eye coordinates to world coordinates
147     MAT3mat EYE_TO_WORLD;
148
149     // Inverse of EYE_TO_WORLD which is a transformation from world
150     // coordinates to eye coordinates
151     MAT3mat WORLD_TO_EYE;
152
153     // Current model view matrix;
154     GLdouble MODEL_VIEW[16];
155
156 public:
157
158     // Constructor
159     FGView( void );
160
161     // Destructor
162     ~FGView( void );
163
164     // Initialize a view class
165     void Init( void );
166
167     // Basically, this is a modified version of the Mesa gluLookAt()
168     // function that's been modified slightly so we can capture the
169     // result (and use it later) otherwise this all gets calculated in
170     // OpenGL land and we don't have access to the results.
171     void LookAt( GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez,
172                  GLdouble centerx, GLdouble centery, GLdouble centerz,
173                  GLdouble upx, GLdouble upy, GLdouble upz );
174
175     // Update the view volume, position, and orientation
176     void UpdateViewParams( void );
177
178     // Flag to request that UpdateFOV() be called next time
179     // UpdateViewMath() is run.
180     inline void force_update_fov_math() { update_fov = true; }
181
182     // Update the view parameters
183     void UpdateViewMath( FGInterface *f );
184
185     // Update the "World to Eye" transformation matrix
186     void UpdateWorldToEye( FGInterface *f );
187
188     // Update the field of view coefficients
189     void UpdateFOV( const fgOPTIONS& o );
190
191     // accessor functions
192     inline double get_view_offset() const { return view_offset; }
193     inline void set_view_offset( double a ) { view_offset = a; }
194     inline void inc_view_offset( double amt ) { view_offset += amt; }
195     inline double get_goal_view_offset() const { return goal_view_offset; }
196     inline void set_goal_view_offset( double a) { goal_view_offset = a; }
197     inline double get_win_ratio() const { return win_ratio; }
198     inline void set_win_ratio( double r ) { win_ratio = r; }
199     inline int get_winWidth() const { return winWidth; }
200     inline void set_winWidth( int w ) { winWidth = w; }
201     inline int get_winHeight() const { return winHeight; }
202     inline void set_winHeight( int h ) { winHeight = h; }
203     inline double get_slope_y() const { return slope_y; }
204     inline double get_slope_x() const { return slope_x; }
205 #if defined( USE_FAST_FOV_CLIP )
206     inline double get_fov_x_clip() const { return fov_x_clip; }
207     inline double get_fov_y_clip() const { return fov_y_clip; }
208 #endif // USE_FAST_FOV_CLIP
209     inline double get_vfc_ratio() const { return vfc_ratio; }
210     inline void set_vfc_ratio(double r) { vfc_ratio = r; }
211     inline int get_tris_rendered() const { return tris_rendered; }
212     inline void set_tris_rendered( int tris) { tris_rendered = tris; }
213     inline int get_tris_culled() const { return tris_culled; }
214     inline void set_tris_culled( int tris) { tris_culled = tris; }
215     inline Point3D get_abs_view_pos() const { return abs_view_pos; }
216     inline Point3D get_view_pos() const { return view_pos; }
217     inline Point3D get_cur_zero_elev() const { return cur_zero_elev; }
218     inline double *get_to_sun() { return to_sun; }
219     inline void set_to_sun( double x, double y, double z) {
220         to_sun[0] = x;
221         to_sun[1] = y;
222         to_sun[2] = z;
223     }
224     inline double *get_surface_to_sun() { return surface_to_sun; }
225     inline void set_surface_to_sun( double x, double y, double z) {
226         surface_to_sun[0] = x;
227         surface_to_sun[1] = y;
228         surface_to_sun[2] = z;
229     }
230     inline double *get_to_moon() { return to_moon; }
231     inline void set_to_moon( double x, double y, double z) {
232         to_moon[0] = x;
233         to_moon[1] = y;
234         to_moon[2] = z;
235     }
236     inline double *get_surface_to_moon() { return surface_to_moon; }
237     inline void set_surface_to_moon( double x, double y, double z) {
238         surface_to_moon[0] = x;
239         surface_to_moon[1] = y;
240         surface_to_moon[2] = z;
241     }
242     inline double *get_surface_south() { return surface_south; }
243     inline double *get_surface_east() { return surface_east; }
244     inline double *get_local_up() { return local_up; }
245     inline const MAT3mat *get_WORLD_TO_EYE() const { return &WORLD_TO_EYE; }
246     inline GLdouble *get_MODEL_VIEW() { return MODEL_VIEW; }
247 };
248
249
250 extern FGView current_view;
251
252
253 #endif // _VIEWS_HXX
254
255
256 // $Log$
257 // Revision 1.23  1999/04/03 04:21:06  curt
258 // Integration of Steve's plib conglomeration.
259 // Optimizations (tm) by Norman Vine.
260 //
261 // Revision 1.22  1999/03/22 02:08:15  curt
262 // Changes contributed by Durk Talsma:
263 //
264 // Here's a few changes I made to fg-0.58 this weekend. Included are the
265 // following features:
266 // - Sun and moon have a halo
267 // - The moon has a light vector, moon_angle, etc. etc. so that we can have
268 //   some moonlight during the night.
269 // - Lot's of small changes tweakes, including some stuff Norman Vine sent
270 //   me earlier.
271 //
272 // Revision 1.21  1999/02/05 21:29:15  curt
273 // Modifications to incorporate Jon S. Berndts flight model code.
274 //
275 // Revision 1.20  1999/02/02 20:13:38  curt
276 // MSVC++ portability changes by Bernie Bright:
277 //
278 // Lib/Serial/serial.[ch]xx: Initial Windows support - incomplete.
279 // Simulator/Astro/stars.cxx: typo? included <stdio> instead of <cstdio>
280 // Simulator/Cockpit/hud.cxx: Added Standard headers
281 // Simulator/Cockpit/panel.cxx: Redefinition of default parameter
282 // Simulator/Flight/flight.cxx: Replaced cout with FG_LOG.  Deleted <stdio.h>
283 // Simulator/Main/fg_init.cxx:
284 // Simulator/Main/GLUTmain.cxx:
285 // Simulator/Main/options.hxx: Shuffled <fg_serial.hxx> dependency
286 // Simulator/Objects/material.hxx:
287 // Simulator/Time/timestamp.hxx: VC++ friend kludge
288 // Simulator/Scenery/tile.[ch]xx: Fixed using std::X declarations
289 // Simulator/Main/views.hxx: Added a constant
290 //
291 // Revision 1.19  1999/02/01 21:33:36  curt
292 // Renamed FlightGear/Simulator/Flight to FlightGear/Simulator/FDM since
293 // Jon accepted my offer to do this and thought it was a good idea.
294 //
295 // Revision 1.18  1998/12/11 20:26:30  curt
296 // Fixed view frustum culling accuracy bug so we can look out the sides and
297 // back without tri-stripes dropping out.
298 //
299 // Revision 1.17  1998/12/09 18:50:29  curt
300 // Converted "class fgVIEW" to "class FGView" and updated to make data
301 // members private and make required accessor functions.
302 //
303 // Revision 1.16  1998/12/05 15:54:25  curt
304 // Renamed class fgFLIGHT to class FGState as per request by JSB.
305 //
306 // Revision 1.15  1998/10/16 23:27:56  curt
307 // C++-ifying.
308 //
309 // Revision 1.14  1998/10/16 00:54:04  curt
310 // Converted to Point3D class.
311 //
312 // Revision 1.13  1998/09/08 15:04:36  curt
313 // Optimizations by Norman Vine.
314 //
315 // Revision 1.12  1998/08/24 20:11:15  curt
316 // Added i/I to toggle full vs. minimal HUD.
317 // Added a --hud-tris vs --hud-culled option.
318 // Moved options accessor funtions to options.hxx.
319 //
320 // Revision 1.11  1998/08/20 20:32:35  curt
321 // Reshuffled some of the code in and around views.[ch]xx
322 //
323 // Revision 1.10  1998/07/08 14:45:09  curt
324 // polar3d.h renamed to polar3d.hxx
325 // vector.h renamed to vector.hxx
326 // updated audio support so it waits to create audio classes (and tie up
327 //   /dev/dsp) until the mpg123 player is finished.
328 //
329 // Revision 1.9  1998/07/04 00:52:27  curt
330 // Add my own version of gluLookAt() (which is nearly identical to the
331 // Mesa/glu version.)  But, by calculating the Model View matrix our selves
332 // we can save this matrix without having to read it back in from the video
333 // card.  This hopefully allows us to save a few cpu cycles when rendering
334 // out the fragments because we can just use glLoadMatrixd() with the
335 // precalculated matrix for each tile rather than doing a push(), translate(),
336 // pop() for every fragment.
337 //
338 // Panel status defaults to off for now until it gets a bit more developed.
339 //
340 // Extract OpenGL driver info on initialization.
341 //
342 // Revision 1.8  1998/05/27 02:24:06  curt
343 // View optimizations by Norman Vine.
344 //
345 // Revision 1.7  1998/05/17 16:59:04  curt
346 // First pass at view frustum culling now operational.
347 //
348 // Revision 1.6  1998/05/16 13:08:37  curt
349 // C++ - ified views.[ch]xx
350 // Shuffled some additional view parameters into the fgVIEW class.
351 // Changed tile-radius to tile-diameter because it is a much better
352 //   name.
353 // Added a WORLD_TO_EYE transformation to views.cxx.  This allows us
354 //  to transform world space to eye space for view frustum culling.
355 //
356 // Revision 1.5  1998/05/02 01:51:02  curt
357 // Updated polartocart conversion routine.
358 //
359 // Revision 1.4  1998/04/28 01:20:24  curt
360 // Type-ified fgTIME and fgVIEW.
361 // Added a command line option to disable textures.
362 //
363 // Revision 1.3  1998/04/25 22:06:31  curt
364 // Edited cvs log messages in source files ... bad bad bad!
365 //
366 // Revision 1.2  1998/04/24 00:49:22  curt
367 // Wrapped "#include <config.h>" in "#ifdef HAVE_CONFIG_H"
368 // Trying out some different option parsing code.
369 // Some code reorganization.
370 //
371 // Revision 1.1  1998/04/22 13:25:46  curt
372 // C++ - ifing the code.
373 // Starting a bit of reorganization of lighting code.
374 //
375 // Revision 1.11  1998/04/21 17:02:42  curt
376 // Prepairing for C++ integration.
377 //
378 // Revision 1.10  1998/02/07 15:29:45  curt
379 // Incorporated HUD changes and struct/typedef changes from Charlie Hotchkiss
380 // <chotchkiss@namg.us.anritsu.com>
381 //
382 // Revision 1.9  1998/01/29 00:50:29  curt
383 // Added a view record field for absolute x, y, z position.
384 //
385 // Revision 1.8  1998/01/27 00:47:58  curt
386 // Incorporated Paul Bleisch's <pbleisch@acm.org> new debug message
387 // system and commandline/config file processing code.
388 //
389 // Revision 1.7  1998/01/22 02:59:38  curt
390 // Changed #ifdef FILE_H to #ifdef _FILE_H
391 //
392 // Revision 1.6  1998/01/19 19:27:10  curt
393 // Merged in make system changes from Bob Kuehne <rpk@sgi.com>
394 // This should simplify things tremendously.
395 //
396 // Revision 1.5  1997/12/22 04:14:32  curt
397 // Aligned sky with sun so dusk/dawn effects can be correct relative to the sun.
398 //
399 // Revision 1.4  1997/12/17 23:13:36  curt
400 // Began working on rendering a sky.
401 //
402 // Revision 1.3  1997/12/15 23:54:51  curt
403 // Add xgl wrappers for debugging.
404 // Generate terrain normals on the fly.
405 //
406 // Revision 1.2  1997/12/10 22:37:48  curt
407 // Prepended "fg" on the name of all global structures that didn't have it yet.
408 // i.e. "struct WEATHER {}" became "struct fgWEATHER {}"
409 //
410 // Revision 1.1  1997/08/27 21:31:18  curt
411 // Initial revision.
412 //