src/Instrumentation/HUD/HUD.hxx

   1 // HUD.hxx -- Head Up Display
   2 //
   3 // Written by Michele America, started September 1997.
   4 //
   5 // Copyright (C) 1997  Michele F. America  [micheleamerica#geocities:com]
   6 // Copyright (C) 2006  Melchior FRANZ  [mfranz#aon:at]
   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., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301, USA.
  21
  22 #ifndef _HUD_HXX
  23 #define _HUD_HXX
  24
  25 #include <simgear/compiler.h>
  26 #include <simgear/props/condition.hxx>
  27
  28 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  29 #  include <config.h>
  30 #endif
  31
  32 #include <vector>
  33 #include <deque>
  34 #include <fstream>
  35
  36 using std::deque;
  37 using std::vector;
  38
  39 #include <osg/State>
  40
  41 #include <simgear/math/SGLimits.hxx>
  42 #include <simgear/constants.h>
  43 #include <simgear/structure/subsystem_mgr.hxx>
  44
  45 #include <Airports/runways.hxx>     // FGRunway
  46 #include <GUI/gui.h>                // fntRenderer ?   guiErrorMessage()
  47 #include <GUI/new_gui.hxx>          // FGFontCache, FGColor
  48 #include <Include/fg_typedefs.h>
  49 #include <Main/fg_props.hxx>
  50
  51
  52 class FGViewer;
  53
  54
  55 class ClipBox {
  56 public:
  57     ClipBox(const SGPropertyNode *, float xoffset = 0, float yoffset = 0);
  58     void set();
  59     void unset();
  60
  61 private:
  62     bool _active;
  63     float _xoffs, _yoffs;
  64     SGConstPropertyNode_ptr _top_node;
  65     SGConstPropertyNode_ptr _bot_node;
  66     SGConstPropertyNode_ptr _left_node;
  67     SGConstPropertyNode_ptr _right_node;
  68     GLdouble _top[4];
  69     GLdouble _bot[4];
  70     GLdouble _left[4];
  71     GLdouble _right[4];
  72 };
  73
  74
  75
  76 class LineSegment {
  77 public:
  78     LineSegment(GLfloat x0, GLfloat y0, GLfloat x1, GLfloat y1)
  79         : _x0(x0), _y0(y0), _x1(x1), _y1(y1) {}
  80
  81     void draw() const {
  82         glVertex2f(_x0, _y0);
  83         glVertex2f(_x1, _y1);
  84     }
  85
  86 private:
  87     GLfloat _x0, _y0, _x1, _y1;
  88 };
  89
  90
  91
  92 class LineList {
  93 public:
  94     void add(const LineSegment& seg) { _list.push_back(seg); }
  95     void erase() { _list.erase(_list.begin(), _list.end()); }
  96     inline unsigned int size() const { return _list.size(); }
  97     void draw() {
  98         glBegin(GL_LINES);
  99         vector<LineSegment>::const_iterator it, end = _list.end();
 100         for (it = _list.begin(); it != end; ++it)
 101             it->draw();
 102         glEnd();
 103     }
 104
 105 private:
 106     vector<LineSegment> _list;
 107 };
 108
 109
 110
 111 class HUDText {
 112 public:
 113     HUDText(fntRenderer *f, float x, float y, const char *s, int align = 0, int digits = 0);
 114     void draw();
 115
 116 private:
 117     fntRenderer *_fnt;
 118     float _x, _y;
 119     int _digits;
 120     static const int BUFSIZE = 64;
 121     char _msg[BUFSIZE];
 122 };
 123
 124
 125
 126 class TextList {
 127 public:
 128     TextList() { _font = 0; }
 129
 130     void setFont(fntRenderer *Renderer) { _font = Renderer; }
 131     void add(float x, float y, const char *s, int align = 0, int digit = 0) {
 132         _list.push_back(HUDText(_font, x, y, s, align, digit));
 133     }
 134     void erase() { _list.erase(_list.begin(), _list.end()); }
 135     void align(const char *s, int align, float *x, float *y,
 136             float *l, float *r, float *b, float *t) const;
 137     void draw();
 138
 139 private:
 140     fntRenderer *_font;
 141     vector<HUDText> _list;
 142 };
 143
 144
 145
 146
 147
 148
 149 class HUD : public SGSubsystem, public SGPropertyChangeListener {
 150 public:
 151     HUD();
 152     ~HUD();
 153     void init();
 154     void update(double);
 155
 156     // called from Main/renderer.cxx to draw 2D and 3D HUD
 157     void draw(osg::State&);
 158
 159     // listener callback to read various HUD related properties
 160     void valueChanged(SGPropertyNode *);
 161     // set current glColor
 162     void setColor() const;
 163     inline bool isVisible() const { return _visible; }
 164     inline bool isAntialiased() const { return _antialiased; }
 165     inline bool isTransparent() const { return _transparent; }
 166     inline bool is3D() const { return _3Denabled; }
 167     inline float alphaClamp() const { return _cl; }
 168     inline double timer() const { return _timer; }
 169     static void textAlign(fntRenderer *rend, const char *s, int align, float *x, float *y,
 170             float *l, float *r, float *b, float *t);
 171
 172     enum Units { FEET, METER };
 173     Units getUnits() const { return _units; }
 174
 175     enum {
 176         HORIZONTAL = 0x0000,  // keep that at zero?
 177         VERTICAL   = 0x0001,
 178         TOP        = 0x0002,
 179         BOTTOM     = 0x0004,
 180         LEFT       = 0x0008,
 181         RIGHT      = 0x0010,
 182         NOTICKS    = 0x0020,
 183         NOTEXT     = 0x0040,
 184         BOTH       = (LEFT|RIGHT),
 185
 186         // for alignment (with LEFT, RIGHT, TOP, BOTTOM)
 187         HCENTER    = 0x0080,
 188         VCENTER    = 0x0100,
 189         CENTER     = (HCENTER|VCENTER),
 190     };
 191
 192 protected:
 193     void common_draw();
 194     int load(const char *, float x = 320.0f, float y = 240.0f,
 195             int level = 0, const std::string& indent = "");
 196
 197 private:
 198     void draw3D();
 199     void draw2D(GLfloat, GLfloat, GLfloat, GLfloat);
 200
 201     class Input;
 202     class Item;
 203     class Label;
 204     class Scale;
 205     class Gauge;
 206     class Tape;
 207     class Dial;
 208     class TurnBankIndicator;
 209     class Ladder;
 210     class Runway;
 211     class AimingReticle;
 212
 213     deque<Item *> _items;
 214     deque<Item *> _ladders;
 215
 216     SGPropertyNode_ptr _path;
 217     SGPropertyNode_ptr _current;
 218     SGPropertyNode_ptr _visibility;
 219     SGPropertyNode_ptr _3DenabledN;
 220     SGPropertyNode_ptr _antialiasing;
 221     SGPropertyNode_ptr _transparency;
 222     SGPropertyNode_ptr _red, _green, _blue, _alpha;
 223     SGPropertyNode_ptr _alpha_clamp;
 224     SGPropertyNode_ptr _brightness;
 225     bool _visible;
 226     bool _3Denabled;
 227     bool _antialiased;
 228     bool _transparent;
 229     float _r, _g, _b, _a, _cl;
 230
 231     SGPropertyNode_ptr _scr_widthN, _scr_heightN;
 232     int _scr_width, _scr_height;
 233     SGPropertyNode_ptr _unitsN;
 234     Units _units;
 235     double _timer;
 236
 237     fntRenderer *_font_renderer;
 238     FGFontCache *_font_cache;
 239     fntTexFont *_font;
 240     float _font_size;
 241     int _style;
 242     bool _listener_active;
 243
 244     ClipBox *_clip_box;
 245     TextList _text_list;
 246     LineList _line_list;
 247     LineList _stipple_line_list;
 248 };
 249
 250
 251
 252 class HUD::Input {
 253 public:
 254     Input(const SGPropertyNode *n, float factor = 1.0, float offset = 0.0,
 255             float min = -SGLimitsf::max(), float max = SGLimitsf::max()) :
 256         _valid(false),
 257         _property(0),
 258         _damped(SGLimitsf::max())
 259     {
 260         if (!n)
 261             return;
 262         _factor = n->getFloatValue("factor", factor);
 263         _offset = n->getFloatValue("offset", offset);
 264         _min = n->getFloatValue("min", min);
 265         _max = n->getFloatValue("max", max);
 266         _coeff = 1.0 - 1.0 / powf(10, fabsf(n->getFloatValue("damp", 0.0)));
 267         SGPropertyNode *p = ((SGPropertyNode *)n)->getNode("property", false);
 268         if (p) {
 269             const char *path = p->getStringValue();
 270             if (path && path[0]) {
 271                 _property = fgGetNode(path, true);
 272                 _valid = true;
 273             }
 274         }
 275     }
 276
 277     bool getBoolValue() const {
 278         assert(_property);
 279         return _property->getBoolValue();
 280     }
 281
 282     const char *getStringValue() const {
 283         assert(_property);
 284         return _property->getStringValue();
 285     }
 286
 287     float getFloatValue() {
 288         assert(_property);
 289         float f = _property->getFloatValue() * _factor + _offset;
 290         if (_damped == SGLimitsf::max())
 291             _damped = f;
 292         if (_coeff > 0.0f)
 293             f = _damped = f * (1.0f - _coeff) + _damped * _coeff;
 294         return clamp(f);
 295     }
 296
 297     inline float isValid() const { return _valid; }
 298     inline float min() const { return _min; }
 299     inline float max() const { return _max; }
 300     inline float factor() const { return _factor; }
 301     float clamp(float v) const { return v < _min ? _min : v > _max ? _max : v; }
 302
 303     void set_min(float m, bool force = true) {
 304         if (force || _min == -SGLimitsf::max())
 305             _min = m;
 306     }
 307     void set_max(float m, bool force = true) {
 308         if (force || _max == SGLimitsf::max())
 309             _max = m;
 310     }
 311
 312 private:
 313     bool _valid;
 314     SGConstPropertyNode_ptr _property;
 315     float _factor;
 316     float _offset;
 317     float _min;
 318     float _max;
 319     float _coeff;
 320     float _damped;
 321 };
 322
 323
 324
 325 class HUD::Item {
 326 public:
 327     Item(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x = 0.0f, float y = 0.0f);
 328     virtual ~Item () {}
 329     virtual void draw() = 0;
 330     virtual bool isEnabled();
 331
 332 protected:
 333     enum Format {
 334         INVALID,
 335         NONE,
 336         INT,
 337         LONG,
 338         FLOAT,
 339         DOUBLE,
 340         STRING,
 341     };
 342
 343     Format  check_format(const char *) const;
 344     inline float get_span()       const { return _scr_span; }
 345     inline int   get_digits()     const { return _digits; }
 346
 347     inline bool option_vert()    const { return (_options & VERTICAL) == VERTICAL; }
 348     inline bool option_left()    const { return (_options & LEFT) == LEFT; }
 349     inline bool option_right()   const { return (_options & RIGHT) == RIGHT; }
 350     inline bool option_both()    const { return (_options & BOTH) == BOTH; }
 351     inline bool option_noticks() const { return (_options & NOTICKS) == NOTICKS; }
 352     inline bool option_notext()  const { return (_options & NOTEXT) == NOTEXT; }
 353     inline bool option_top()     const { return (_options & TOP) == TOP; }
 354     inline bool option_bottom()  const { return (_options & BOTTOM) == BOTTOM; }
 355
 356     void draw_line(float x1, float y1, float x2, float y2);
 357     void draw_stipple_line(float x1, float y1, float x2, float y2);
 358     void draw_text(float x, float y, const char *msg, int align = 0, int digit = 0);
 359     void draw_circle(float x1, float y1, float r) const;
 360     void draw_arc(float x1, float y1, float t0, float t1, float r) const;
 361     void draw_bullet(float, float, float);
 362
 363     HUD         *_hud;
 364     std::string      _name;
 365     int         _options;
 366     float       _x, _y, _w, _h;
 367     float       _center_x, _center_y;
 368
 369 private:
 370     SGSharedPtr<SGCondition> _condition;
 371     float       _disp_factor;   // Multiply by to get numbers shown on scale.
 372     float       _scr_span;      // Working values for draw;
 373     int         _digits;
 374 };
 375
 376
 377
 378 class HUD::Label : public Item {
 379 public:
 380     Label(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 381     virtual void draw();
 382
 383 private:
 384     bool    blink();
 385
 386     Input   _input;
 387     Format  _mode;
 388     std::string  _format;
 389     int     _halign;    // HUDText alignment
 390     int     _blink;
 391     bool    _box;
 392     float   _text_y;
 393     float   _pointer_width;
 394     float   _pointer_length;
 395
 396     SGSharedPtr<SGCondition> _blink_condition;
 397     double  _blink_interval;
 398     double  _blink_target;  // time for next blink state change
 399     bool    _blink_state;
 400 };
 401
 402
 403
 404 // abstract base class for both moving scale and moving needle (fixed scale)
 405 // indicators.
 406 //
 407 class HUD::Scale : public Item {
 408 public:
 409     Scale(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 410     virtual void draw    ( void ) {}  // No-op here. Defined in derived classes.
 411
 412 protected:
 413     inline float factor() const { return _display_factor; }
 414     inline float range_to_show() const { return _range_shown; }
 415
 416     Input _input;
 417     float _major_divs;      // major division marker units
 418     float _minor_divs;      // minor division marker units
 419     unsigned int _modulo;   // Roll over point
 420
 421 private:
 422     float _range_shown;     // Width Units.
 423     float _display_factor;  // factor => screen units/range values.
 424 };
 425
 426
 427 class HUD::Gauge : public Scale {
 428 public:
 429     Gauge(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 430     virtual void draw();
 431 };
 432
 433
 434
 435 // displays the indicated quantity on a scale that moves past the
 436 // pointer. It may be horizontal or vertical.
 437 //
 438 class HUD::Tape : public Scale {
 439 public:
 440     Tape(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 441     virtual void draw();
 442
 443 protected:
 444     void draw_vertical(float);
 445     void draw_horizontal(float);
 446     void draw_fixed_pointer(float, float, float, float, float, float);
 447     char *format_value(float);
 448
 449 private:
 450     float  _val_span;
 451     float  _half_width_units;
 452     bool   _draw_tick_bottom;
 453     bool   _draw_tick_top;
 454     bool   _draw_tick_right;
 455     bool   _draw_tick_left;
 456     bool   _draw_cap_bottom;
 457     bool   _draw_cap_top;
 458     bool   _draw_cap_right;
 459     bool   _draw_cap_left;
 460     float  _marker_offset;
 461     float  _label_offset;
 462     float  _label_gap;
 463     bool   _pointer;
 464     Format _label_fmt;
 465     std::string _format;
 466     int    _div_ratio;          // _major_divs/_minor_divs
 467     bool   _odd_type;           // whether to put numbers at 0/2/4 or 1/3/5
 468
 469     enum { BUFSIZE = 64 };
 470     char   _buf[BUFSIZE];
 471
 472     enum PointerType { FIXED, MOVING } _pointer_type;
 473     enum TickType { LINE, CIRCLE } _tick_type;
 474     enum TickLength { VARIABLE, CONSTANT } _tick_length;
 475 };
 476
 477
 478
 479 class HUD::Dial : public Scale {
 480 public:
 481     Dial(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 482     virtual void draw();
 483
 484 private:
 485     float  _radius;
 486     int    _divisions;
 487 };
 488
 489
 490
 491 class HUD::TurnBankIndicator : public Item {
 492 public:
 493     TurnBankIndicator(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 494     virtual void draw();
 495
 496 private:
 497     void draw_scale();
 498     void draw_tee();
 499     void draw_line(float, float, float, float);
 500     void draw_tick(float angle, float r1, float r2, int side);
 501
 502     Input _bank;
 503     Input _sideslip;
 504
 505     float _gap_width;
 506     bool  _bank_scale;
 507 };
 508
 509
 510
 511 class HUD::Ladder : public Item {
 512 public:
 513     Ladder(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 514     ~Ladder();
 515     virtual void draw();
 516
 517 private:
 518     void draw_zenith(float, float);
 519     void draw_nadir(float, float);
 520
 521     void draw_text(float x, float y, const char *s, int align = 0) {
 522         _locTextList.add(x, y, s, align, 0);
 523     }
 524
 525     void draw_line(float x1, float y1, float x2, float y2, bool stipple = false) {
 526         if (stipple)
 527             _locStippleLineList.add(LineSegment(x1, y1, x2, y2));
 528         else
 529             _locLineList.add(LineSegment(x1, y1, x2, y2));
 530     }
 531
 532     enum   Type { PITCH, CLIMB_DIVE } _type;
 533     Input  _pitch;
 534     Input  _roll;
 535     float  _width_units;
 536     int    _div_units;
 537     float  _scr_hole;
 538     float  _zero_bar_overlength;
 539     bool   _dive_bar_angle;
 540     float  _tick_length;
 541     float  _vmax;
 542     float  _vmin;
 543     float  _compression;
 544     bool   _dynamic_origin;
 545     bool   _frl;               // fuselage reference line
 546     bool   _target_spot;
 547     bool   _target_markers;
 548     bool   _velocity_vector;
 549     bool   _drift_marker;
 550     bool   _alpha_bracket;
 551     bool   _energy_marker;
 552     bool   _climb_dive_marker;
 553     bool   _glide_slope_marker;
 554     float  _glide_slope;
 555     bool   _energy_worm;
 556     bool   _waypoint_marker;
 557     bool   _zenith;
 558     bool   _nadir;
 559     bool   _hat;
 560
 561     ClipBox *_clip_box;
 562     // The Ladder has its own temporary display lists
 563     TextList _locTextList;
 564     LineList _locLineList;
 565     LineList _locStippleLineList;
 566 };
 567
 568
 569
 570 // responsible for rendering the active runway in the hud (if visible).
 571 //
 572 class HUD::Runway : public Item {
 573 public:
 574     Runway(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 575     virtual void draw();
 576
 577 private:
 578     void boundPoint(const sgdVec3& v, sgdVec3& m);
 579     bool boundOutsidePoints(sgdVec3& v, sgdVec3& m);
 580     bool drawLine(const sgdVec3& a1, const sgdVec3& a2, const sgdVec3& p1, const sgdVec3& p2);
 581     void drawArrow();
 582     FGRunway* get_active_runway();
 583     void get_rwy_points(sgdVec3 *points);
 584     void setLineWidth();
 585
 586     SGPropertyNode_ptr _agl;
 587     sgdVec3 _points3d[6], _points2d[6];
 588     double _mm[16];
 589     double _pm[16];
 590     double _arrow_scale;  // scales of runway indication arrow
 591     double _arrow_radius;
 592     double _line_scale;   // maximum line scale
 593     double _scale_dist;   // distance where to start scaling the lines
 594     double _default_pitch;
 595     double _default_heading;
 596     GLint  _view[4];
 597     FGRunway* _runway;
 598     FGViewer* _cockpit_view;
 599     unsigned short _stipple_out;    // stipple pattern of the outline of the runway
 600     unsigned short _stipple_center; // stipple pattern of the center line of the runway
 601     bool   _draw_arrow;             // draw arrow when runway is not visible in HUD
 602     bool   _draw_arrow_always;      // always draws arrow
 603     float  _left, _right, _top, _bottom;
 604 };
 605
 606
 607 class HUD::AimingReticle : public Item {
 608 public:
 609     AimingReticle(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 610     virtual void draw();
 611
 612 private:
 613     SGSharedPtr<SGCondition> _active_condition;  // stadiametric (true) or standby (false)
 614     SGSharedPtr<SGCondition> _tachy_condition;  // tachymetric (true) or standby (false)
 615     SGSharedPtr<SGCondition> _align_condition;  // tachymetric (true) or standby (false)
 616
 617     Input   _diameter;               // inner/outer radius relation
 618     Input  _pitch;
 619     Input  _yaw;
 620     Input  _speed;
 621     Input  _range;
 622     Input  _t0;
 623     Input  _t1;
 624     Input  _offset_x;
 625     Input  _offset_y;
 626
 627     float   _bullet_size;
 628     float   _inner_radius;
 629     float   _compression;
 630     float  _limit_x;
 631     float  _limit_y;
 632
 633 };
 634
 635
 636 #endif // _HUD_HXX