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
  27 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  28 #  include <config.h>
  29 #endif
  30
  31 #include <vector>
  32 #include <deque>
  33 #include STL_FSTREAM
  34
  35 SG_USING_STD(deque);
  36 SG_USING_STD(vector);
  37 SG_USING_NAMESPACE(std);
  38
  39 #include <plib/sg.h>
  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 class SGCondition;
  54
  55
  56
  57 class LineSegment {
  58 public:
  59     LineSegment(GLfloat x0, GLfloat y0, GLfloat x1, GLfloat y1)
  60         : _x0(x0), _y0(y0), _x1(x1), _y1(y1) {}
  61
  62     void draw() const {
  63         glVertex2f(_x0, _y0);
  64         glVertex2f(_x1, _y1);
  65     }
  66
  67 private:
  68     GLfloat _x0, _y0, _x1, _y1;
  69 };
  70
  71
  72
  73 class LineList {
  74 public:
  75     void add(const LineSegment& seg) { _list.push_back(seg); }
  76     void erase() { _list.erase(_list.begin(), _list.end()); }
  77     inline unsigned int size() const { return _list.size(); }
  78     void draw() {
  79         glBegin(GL_LINES);
  80         vector<LineSegment>::const_iterator it, end = _list.end();
  81         for (it = _list.begin(); it != end; ++it)
  82             it->draw();
  83         glEnd();
  84     }
  85
  86 private:
  87     vector<LineSegment> _list;
  88 };
  89
  90
  91
  92 class HUDText {
  93 public:
  94     HUDText(float x, float y, char *s, int d = 0) : _x(x), _y(y), _digits(d) {
  95         strncpy(_msg, s, BUFSIZE);
  96     }
  97
  98     // this code is changed to display Numbers with big/small digits
  99     // according to MIL Standards for example Altitude above 10000 ft
 100     // is shown as 10ooo.
 101
 102     void draw(fntRenderer *fnt) {
 103         float orig_size = fnt->getPointSize();
 104         if (!_digits) { // show all digits in same size
 105             fnt->setPointSize(orig_size * 0.8);
 106             fnt->start2f(_x, _y);
 107             fnt->puts(_msg);
 108
 109             fnt->setPointSize(orig_size);
 110             return;
 111         }
 112
 113         int c = 0, i = 0;
 114         char *t = _msg;
 115         int p = 4;
 116
 117         if (t[0] == '-') {
 118             //if negative value then increase the c and p values
 119             //for '-' sign.
 120             c++; // was moved to the comment. Unintentionally?   TODO
 121             p++;
 122         }
 123         char *tmp = _msg;
 124         while (tmp[i] != '\0') {
 125             if ((tmp[i] >= '0') && (tmp[i] <= '9'))
 126                 c++;
 127             i++;
 128         }
 129         if (c > p) {
 130             fnt->setPointSize(orig_size * 0.8);
 131             int p1 = c - 3;
 132             char *tmp1 = _msg + p1;
 133             int p2 = p1 * 8;
 134
 135             fnt->start2f(_x + p2, _y);
 136             fnt->puts(tmp1);
 137
 138             fnt->setPointSize(orig_size * 1.2);
 139             char tmp2[BUFSIZE];
 140             strncpy(tmp2, _msg, p1);
 141             tmp2[p1] = '\0';
 142
 143             fnt->start2f(_x, _y);
 144             fnt->puts(tmp2);
 145         } else {
 146             fnt->setPointSize(orig_size * 1.2);
 147             fnt->start2f(_x, _y);
 148             fnt->puts(tmp);
 149         }
 150         fnt->setPointSize(orig_size);
 151     }
 152
 153 private:
 154     float _x, _y;
 155     int _digits;
 156     static const int BUFSIZE = 64;
 157     char _msg[BUFSIZE];
 158 };
 159
 160
 161
 162 class TextList {
 163 public:
 164     TextList() { _font = 0; }
 165
 166     void setFont(fntRenderer *Renderer) { _font = Renderer; }
 167     void add(const HUDText& String) { _list.push_back(String); }
 168     void erase() { _list.erase(_list.begin(), _list.end()); }
 169     void draw() {
 170         assert(_font);
 171
 172         // FIXME
 173         glPushAttrib(GL_COLOR_BUFFER_BIT);
 174         glEnable(GL_BLEND);
 175
 176         _font->begin();
 177         vector<HUDText>::iterator it, end = _list.end();
 178         for (it = _list.begin(); it != end; ++it)
 179             it->draw(_font);
 180         _font->end();
 181
 182         glDisable(GL_TEXTURE_2D);
 183         glPopAttrib();
 184     }
 185
 186 private:
 187     fntRenderer *_font;
 188     vector<HUDText> _list;
 189 };
 190
 191
 192
 193
 194
 195
 196 class HUD : public SGSubsystem, public SGPropertyChangeListener {
 197 public:
 198     HUD();
 199     ~HUD();
 200     void init();
 201     void update(double);
 202
 203     typedef struct {
 204         float x, y;
 205     } Point;
 206
 207     // called from Main/renderer.cxx to draw 2D and 3D HUD
 208     void draw();
 209
 210     // listener callback to read various HUD related properties
 211     void valueChanged(SGPropertyNode *);
 212     // set current glColor
 213     void setColor() const;
 214     inline bool isVisible() const { return _visible; }
 215     inline bool isAntialiased() const { return _antialiased; }
 216     inline bool isTransparent() const { return _transparent; }
 217     inline bool is3D() const { return _3Denabled; }
 218     inline float alphaClamp() const { return _cl; }
 219     inline double timer() const { return _timer; }
 220
 221     enum Units { FEET, METER };
 222     Units getUnits() const { return _units; }
 223
 224     enum {
 225         AUTOTICKS = 0x0001,
 226         VERT      = 0x0002,
 227         HORZ      = 0x0000,
 228         TOP       = 0x0004,
 229         BOTTOM    = 0x0008,
 230         LEFT      = TOP,
 231         RIGHT     = BOTTOM,
 232         BOTH      = (LEFT|RIGHT),
 233         NOTICKS   = 0x0010,
 234         ARITHTIC  = 0x0020,
 235         DECITICS  = 0x0040,
 236         NOTEXT    = 0x0080,
 237     };
 238
 239     enum Adjust {
 240         LEFT_ALIGN,
 241         CENTER_ALIGN,
 242         RIGHT_ALIGN
 243     };
 244
 245 protected:
 246     void common_draw();
 247     int load(const char *, float x = 320.0f, float y = 240.0f,
 248             int level = 0, const string& indent = "");
 249
 250 private:
 251     void draw3D();
 252     void draw2D(GLfloat, GLfloat, GLfloat, GLfloat);
 253
 254     class Input;
 255     class Item;
 256     class Label;
 257     class Scale;
 258     class Gauge;
 259     class Tape;
 260     class Dial;
 261     class TurnBankIndicator;
 262     class Ladder;
 263     class Runway;
 264
 265     deque<Item *> _items;
 266
 267     SGPropertyNode_ptr _current;
 268     SGPropertyNode_ptr _visibility;
 269     SGPropertyNode_ptr _3DenabledN;
 270     SGPropertyNode_ptr _antialiasing;
 271     SGPropertyNode_ptr _transparency;
 272     SGPropertyNode_ptr _red, _green, _blue, _alpha;
 273     SGPropertyNode_ptr _alpha_clamp;
 274     SGPropertyNode_ptr _brightness;
 275     bool _visible;
 276     bool _3Denabled;
 277     bool _antialiased;
 278     bool _transparent;
 279     float _r, _g, _b, _a, _cl;
 280
 281     SGPropertyNode_ptr _scr_widthN, _scr_heightN;
 282     int _scr_width, _scr_height;
 283     SGPropertyNode_ptr _unitsN;
 284     Units _units;
 285     double _timer;
 286
 287     fntRenderer *_font_renderer;
 288     FGFontCache *_font_cache;
 289     fntTexFont *_font;
 290     float _font_size;
 291     int _style;
 292
 293     TextList _text_list;
 294     LineList _line_list;
 295     LineList _stipple_line_list;
 296 };
 297
 298
 299
 300 class HUD::Input {
 301 public:
 302     Input(const SGPropertyNode *n, float factor = 1.0, float offset = 0.0,
 303             float min = -SGLimitsf::max(), float max = SGLimitsf::max()) :
 304         _valid(false),
 305         _property(0),
 306         _damped(SGLimitsf::max())
 307     {
 308         if (!n)
 309             return;
 310         _factor = n->getFloatValue("factor", factor);
 311         _offset = n->getFloatValue("offset", offset);
 312         _min = n->getFloatValue("min", min);
 313         _max = n->getFloatValue("max", max);
 314         _coeff = 1.0 - 1.0 / powf(10, fabsf(n->getFloatValue("damp", 0.0)));
 315         SGPropertyNode *p = ((SGPropertyNode *)n)->getNode("property", false);
 316         if (p) {
 317             const char *path = p->getStringValue();
 318             if (path && path[0]) {
 319                 _property = fgGetNode(path, true);
 320                 _valid = true;
 321             }
 322         }
 323     }
 324
 325     const char *getStringValue() const {
 326         assert(_property);
 327         return _property->getStringValue();
 328     }
 329
 330     float getFloatValue() {
 331         assert(_property);
 332         float f = _property->getFloatValue() * _factor + _offset;
 333         if (_damped == SGLimitsf::max())
 334             _damped = f;
 335         if (_coeff > 0.0f)
 336             f = _damped = f * (1.0f - _coeff) + _damped * _coeff;
 337         return clamp(f);
 338     }
 339
 340     inline float isValid() const { return _valid; }
 341     inline float min() const { return _min; }
 342     inline float max() const { return _max; }
 343     inline float factor() const { return _factor; }
 344     float clamp(float v) const { return v < _min ? _min : v > _max ? _max : v; }
 345
 346     void set_min(float m, bool force = true) {
 347         if (force || _min == -SGLimitsf::max())
 348             _min = m;
 349     }
 350     void set_max(float m, bool force = true) {
 351         if (force || _max == SGLimitsf::max())
 352             _max = m;
 353     }
 354
 355 private:
 356     bool _valid;
 357     SGConstPropertyNode_ptr _property;
 358     float _factor;
 359     float _offset;
 360     float _min;
 361     float _max;
 362     float _coeff;
 363     float _damped;
 364 };
 365
 366
 367
 368 class HUD::Item {
 369 public:
 370     Item(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x = 0.0f, float y = 0.0f);
 371     virtual ~Item () {}
 372     virtual void draw() = 0;
 373     virtual bool isEnabled();
 374
 375 protected:
 376     inline float get_span()       const { return _scr_span; }
 377     inline Point get_centroid()   const { return _mid_span; }
 378     inline int   get_digits()     const { return _digits; }
 379
 380     inline bool option_vert()    const { return (_options & VERT) == VERT; }
 381     inline bool option_left()    const { return (_options & LEFT) == LEFT; }
 382     inline bool option_right()   const { return (_options & RIGHT) == RIGHT; }
 383     inline bool option_both()    const { return (_options & BOTH) == BOTH; }
 384     inline bool option_noticks() const { return (_options & NOTICKS) == NOTICKS; }
 385     inline bool option_notext()  const { return (_options & NOTEXT) == NOTEXT; }
 386     inline bool option_top()     const { return (_options & TOP) == TOP; }
 387     inline bool option_bottom()  const { return (_options & BOTTOM) == BOTTOM; }
 388
 389     void draw_line( float x1, float y1, float x2, float y2);
 390     void draw_stipple_line( float x1, float y1, float x2, float y2);
 391     void draw_text( float x, float y, char *msg, int digit);
 392     float text_width(char *str) const;
 393     void draw_circle(float x1, float y1, float r) const;
 394     void draw_bullet(float, float, float);
 395
 396     HUD         *_hud;
 397     string      _name;
 398     int         _options;
 399     float       _x, _y, _w, _h;
 400
 401 private:
 402     SGCondition *_condition;
 403     float       _disp_factor;   // Multiply by to get numbers shown on scale.
 404     float       _scr_span;      // Working values for draw;
 405     Point       _mid_span;
 406     int         _digits;
 407 };
 408
 409
 410
 411 class HUD::Label : public Item {
 412 public:
 413     Label(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 414     virtual void draw();
 415
 416 private:
 417     enum Format {
 418         INVALID,
 419         NONE,
 420         INT,
 421         LONG,
 422         FLOAT,
 423         DOUBLE,
 424         STRING,
 425     };
 426
 427     enum FontSize {
 428         FONT_SMALL,
 429         FONT_LARGE
 430     };
 431
 432     Format  check_format(const char *) const;
 433     bool    blink();
 434
 435     Input   _input;
 436     Format  _mode;
 437     string  _format;
 438     Adjust  _halign;
 439     int     _fontsize;
 440     int     _blink;
 441     bool    _box;
 442
 443     SGCondition *_blink_condition;
 444     double  _blink_interval;
 445     double  _blink_target;  // time for next blink state change
 446     bool    _blink_state;
 447 };
 448
 449
 450
 451 // abstract base class for both moving scale and moving needle (fixed scale)
 452 // indicators.
 453 //
 454 class HUD::Scale : public Item {
 455 public:
 456     Scale(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 457     virtual void draw    ( void ) {}  // No-op here. Defined in derived classes.
 458
 459 protected:
 460     inline unsigned int modulo() const { return _modulo; }
 461     inline float factor() const { return _display_factor; }
 462     inline float range_to_show() const { return _range_shown; }
 463
 464     Input _input;
 465     float _major_divs;  // major division marker units
 466     float _minor_divs;  // minor division marker units
 467
 468 private:
 469     float _range_shown;     // Width Units.
 470     float _display_factor;  // factor => screen units/range values.
 471     unsigned int _modulo;   // Roll over point
 472 };
 473
 474
 475 class HUD::Gauge : public Scale {
 476 public:
 477     Gauge(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 478     virtual void draw();
 479 };
 480
 481
 482
 483 // displays the indicated quantity on a scale that moves past the
 484 // pointer. It may be horizontal or vertical.
 485 //
 486 class HUD::Tape : public Scale {
 487 public:
 488     Tape(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 489     virtual void draw();
 490
 491 protected:
 492     void fixed(float, float, float, float, float, float);
 493     void zoomed_scale(int, int);
 494
 495 private:
 496     float  _val_span;
 497     float  _half_width_units;
 498     bool   _draw_tick_bottom;
 499     bool   _draw_tick_top;
 500     bool   _draw_tick_right;
 501     bool   _draw_tick_left;
 502     bool   _draw_cap_bottom;
 503     bool   _draw_cap_top;
 504     bool   _draw_cap_right;
 505     bool   _draw_cap_left;
 506     float  _marker_offset;
 507     bool   _pointer;
 508     int    _zoom;
 509     enum PointerType { FIXED, MOVING } _pointer_type;
 510     enum TickType { LINE, CIRCLE } _tick_type;
 511     enum TickLength { VARIABLE, CONSTANT } _tick_length;
 512 };
 513
 514
 515
 516 class HUD::Dial : public Scale {
 517 public:
 518     Dial(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 519     virtual void draw();
 520
 521 private:
 522     float  _radius;
 523     int    _divisions;
 524 };
 525
 526
 527
 528 class HUD::TurnBankIndicator : public Item {
 529 public:
 530     TurnBankIndicator(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 531     virtual void draw();
 532
 533 private:
 534     Input _bank;
 535     Input _sideslip;
 536
 537     float _gap_width;
 538     bool  _bank_scale;
 539     float _bank_scale_radius;
 540 };
 541
 542
 543
 544 class HUD::Ladder : public Item {
 545 public:
 546     Ladder(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 547     virtual void draw();
 548
 549 private:
 550     void draw_zenith(float, float, float);
 551     void draw_nadir(float, float, float);
 552
 553     void draw_text(float x, float y, char *s) {
 554         _locTextList.add(HUDText(x, y, s));
 555     }
 556
 557     void draw_line(float x1, float y1, float x2, float y2) {
 558         _locLineList.add(LineSegment(x1, y1, x2, y2));
 559     }
 560
 561     void draw_stipple_line(float x1, float y1, float x2, float y2) {
 562         _locStippleLineList.add(LineSegment(x1, y1, x2, y2));
 563     }
 564
 565     Input  _pitch;
 566     Input  _roll;
 567     enum Type { PITCH, CLIMB_DIVE } _type;
 568     float _width_units;
 569     int    div_units;
 570     unsigned int label_pos;
 571     unsigned int _scr_hole;
 572     float  _vmax;
 573     float  _vmin;
 574     float  _compression;
 575     bool   _frl;               // fuselage reference line
 576     bool   _target_spot;
 577     bool   _velocity_vector;
 578     bool   _drift_marker;
 579     bool   _alpha_bracket;
 580     bool   _energy_marker;
 581     bool   _climb_dive_marker;
 582     bool   _glide_slope_marker;
 583     float  _glide_slope;
 584     bool   _energy_worm;
 585     bool   _waypoint_marker;
 586     int    _zenith;
 587     int    _nadir;
 588     int    _hat;
 589
 590     // The Ladder has its own temporary display lists
 591     TextList _locTextList;
 592     LineList _locLineList;
 593     LineList _locStippleLineList;
 594 };
 595
 596
 597
 598 // responsible for rendering the active runway in the hud (if visible).
 599 //
 600 class HUD::Runway : public Item {
 601 public:
 602     Runway(HUD *parent, const SGPropertyNode *, float x, float y);
 603     virtual void draw();
 604
 605 private:
 606     void boundPoint(const sgdVec3& v, sgdVec3& m);
 607     bool boundOutsidePoints(sgdVec3& v, sgdVec3& m);
 608     bool drawLine(const sgdVec3& a1, const sgdVec3& a2, const sgdVec3& p1, const sgdVec3& p2);
 609     void drawArrow();
 610     bool get_active_runway(FGRunway& rwy);
 611     void get_rwy_points(sgdVec3 *points);
 612     void setLineWidth();
 613
 614     SGPropertyNode_ptr _agl;
 615     sgdVec3 _points3d[6], _points2d[6];
 616     double _mm[16];
 617     double _pm[16];
 618     double _arrow_scale;  // scales of runway indication arrow
 619     double _arrow_radius;
 620     double _line_scale;   // maximum line scale
 621     double _scale_dist;   // distance where to start scaling the lines
 622     double _default_pitch;
 623     double _default_heading;
 624     GLint  _view[4];
 625     FGRunway _runway;
 626     FGViewer* _cockpit_view;
 627     unsigned short _stipple_out;    // stipple pattern of the outline of the runway
 628     unsigned short _stipple_center; // stipple pattern of the center line of the runway
 629     bool   _draw_arrow;             // draw arrow when runway is not visible in HUD
 630     bool   _draw_arrow_always;      // always draws arrow
 631     float  _left, _right, _top, _bottom;
 632     Point  _center;
 633 };
 634
 635
 636 #endif // _HUD_HXX