src/Main/viewer.hxx

   1 // viewer.hxx -- class for managing a viewer in the flightgear world.
   2 //
   3 // Written by Curtis Olson, started August 1997.
   4 //                          overhaul started October 2000.
   5 //   partially rewritten by Jim Wilson jim@kelcomaine.com using interface
   6 //                          by David Megginson March 2002
   7 //
   8 // Copyright (C) 1997 - 2000  Curtis L. Olson  - curt@flightgear.org
   9 //
  10 // This program is free software; you can redistribute it and/or
  11 // modify it under the terms of the GNU General Public License as
  12 // published by the Free Software Foundation; either version 2 of the
  13 // License, or (at your option) any later version.
  14 //
  15 // This program is distributed in the hope that it will be useful, but
  16 // WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  17 // MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  18 // General Public License for more details.
  19 //
  20 // You should have received a copy of the GNU General Public License
  21 // along with this program; if not, write to the Free Software
  22 // Foundation, Inc., 675 Mass Ave, Cambridge, MA 02139, USA.
  23 //
  24 // $Id$
  25
  26
  27 #ifndef _VIEWER_HXX
  28 #define _VIEWER_HXX
  29
  30
  31 #ifndef __cplusplus
  32 # error This library requires C++
  33 #endif
  34
  35 #include <simgear/compiler.h>
  36 #include <simgear/constants.h>
  37 #include <simgear/scene/model/location.hxx>
  38
  39 #include <plib/sg.h>            // plib include
  40
  41 #include "fgfs.hxx"
  42
  43 #define FG_FOV_MIN 0.1
  44 #define FG_FOV_MAX 179.9
  45
  46 enum fgViewType {
  47  FG_LOOKFROM = 0,
  48  FG_LOOKAT = 1
  49 };
  50
  51 // Define a structure containing view information
  52 class FGViewer : public FGSubsystem {
  53
  54 public:
  55
  56     enum fgScalingType {  // nominal Field Of View actually applies to ...
  57         FG_SCALING_WIDTH,       // window width
  58         FG_SCALING_MAX          // max(width, height)
  59         // FG_SCALING_G_MEAN,      // geometric_mean(width, height)
  60         // FG_SCALING_INDEPENDENT  // whole screen
  61     };
  62
  63     // Constructor
  64     FGViewer( fgViewType Type, bool from_model, int from_model_index,
  65               bool at_model, int at_model_index,
  66               double x_offset_m, double y_offset_m, double z_offset_m,
  67               double heading_offset_deg, double pitch_offset_deg,
  68               double roll_offset_deg, double fov_deg,
  69               double target_x_offset_m, double target_y_offset_m,
  70               double target_z_offset_m, double near_m );
  71
  72     // Destructor
  73     virtual ~FGViewer( void );
  74
  75     //////////////////////////////////////////////////////////////////////
  76     // Part 1: standard FGSubsystem implementation.
  77     //////////////////////////////////////////////////////////////////////
  78
  79     virtual void init ();
  80     virtual void bind ();
  81     virtual void unbind ();
  82     void update (double dt);
  83
  84
  85     //////////////////////////////////////////////////////////////////////
  86     // Part 2: user settings.
  87     //////////////////////////////////////////////////////////////////////
  88
  89     virtual fgViewType getType() const { return _type; }
  90     virtual void setType( int type );
  91
  92     // Reference geodetic position of view from position...
  93     //   These are the actual aircraft position (pilot in
  94     //   pilot view, model in model view).
  95     //   FIXME: the model view position (ie target positions)
  96     //   should be in the model class.
  97     virtual double getLongitude_deg () const { return _lon_deg; }
  98     virtual double getLatitude_deg () const { return _lat_deg; }
  99     virtual double getAltitudeASL_ft () const { return _alt_ft; }
 100     virtual void setLongitude_deg (double lon_deg);
 101     virtual void setLatitude_deg (double lat_deg);
 102     virtual void setAltitude_ft (double alt_ft);
 103     virtual void setPosition (double lon_deg, double lat_deg, double alt_ft);
 104
 105     // Reference geodetic target position...
 106     virtual double getTargetLongitude_deg () const { return _target_lon_deg; }
 107     virtual double getTargetLatitude_deg () const { return _target_lat_deg; }
 108     virtual double getTargetAltitudeASL_ft () const { return _target_alt_ft; }
 109     virtual void setTargetLongitude_deg (double lon_deg);
 110     virtual void setTargetLatitude_deg (double lat_deg);
 111     virtual void setTargetAltitude_ft (double alt_ft);
 112     virtual void setTargetPosition (double lon_deg, double lat_deg, double alt_ft);
 113
 114
 115
 116
 117     // Position offsets from reference
 118     //   These offsets position they "eye" in the scene according to a given
 119     //   location.  For example in pilot view they are used to position the
 120     //   head inside the aircraft.
 121     //   Note that in pilot view these are applied "before" the orientation
 122     //   rotations (see below) so that the orientation rotations have the
 123     //   effect of the pilot staying in his seat and "looking out" in
 124     //   different directions.
 125     //   In chase view these are applied "after" the application of the
 126     //   orientation rotations listed below.  This has the effect of the
 127     //   eye moving around and "looking at" the object (model) from
 128     //   different angles.
 129     virtual double getXOffset_m () const { return _x_offset_m; }
 130     virtual double getYOffset_m () const { return _y_offset_m; }
 131     virtual double getZOffset_m () const { return _z_offset_m; }
 132     virtual double getTargetXOffset_m () const { return _target_x_offset_m; }
 133     virtual double getTargetYOffset_m () const { return _target_y_offset_m; }
 134     virtual double getTargetZOffset_m () const { return _target_z_offset_m; }
 135     virtual void setXOffset_m (double x_offset_m);
 136     virtual void setYOffset_m (double y_offset_m);
 137     virtual void setZOffset_m (double z_offset_m);
 138     virtual void setTargetXOffset_m (double x_offset_m);
 139     virtual void setTargetYOffset_m (double y_offset_m);
 140     virtual void setTargetZOffset_m (double z_offset_m);
 141     virtual void setPositionOffsets (double x_offset_m,
 142                                      double y_offset_m,
 143                                      double z_offset_m);
 144
 145
 146
 147
 148     // Reference orientation rotations...
 149     //   These are rotations that represent the plane attitude effect on
 150     //   the view (in Pilot view).  IE The view frustrum rotates as the plane
 151     //   turns, pitches, and rolls.
 152     //   In model view (lookat/chaseview) these end up changing the angle that
 153     //   the eye is looking at the ojbect (ie the model).
 154     //   FIXME: the FGModel class should have its own version of these so that
 155     //   it can generate it's own model rotations.
 156     virtual double getRoll_deg () const { return _roll_deg; }
 157     virtual double getPitch_deg () const {return _pitch_deg; }
 158     virtual double getHeading_deg () const {return _heading_deg; }
 159     virtual void setRoll_deg (double roll_deg);
 160     virtual void setPitch_deg (double pitch_deg);
 161     virtual void setHeading_deg (double heading_deg);
 162     virtual void setOrientation (double roll_deg, double pitch_deg, double heading_deg);
 163     virtual double getTargetRoll_deg () const { return _target_roll_deg; }
 164     virtual double getTargetPitch_deg () const {return _target_pitch_deg; }
 165     virtual double getTargetHeading_deg () const {return _target_heading_deg; }
 166     virtual void setTargetRoll_deg (double roll_deg);
 167     virtual void setTargetPitch_deg (double pitch_deg);
 168     virtual void setTargetHeading_deg (double heading_deg);
 169     virtual void setTargetOrientation (double roll_deg, double pitch_deg, double heading_deg);
 170
 171
 172
 173
 174     // Orientation offsets rotations from reference orientation.
 175     // Goal settings are for smooth transition from prior
 176     // offset when changing view direction.
 177     //   These offsets are in ADDITION to the orientation rotations listed
 178     //   above.
 179     //   In pilot view they are applied after the position offsets in order to
 180     //   give the effect of the pilot looking around.
 181     //   In lookat view they are applied before the position offsets so that
 182     //   the effect is the eye moving around looking at the object (ie the model)
 183     //   from different angles.
 184     virtual double getRollOffset_deg () const { return _roll_offset_deg; }
 185     virtual double getPitchOffset_deg () const { return _pitch_offset_deg; }
 186     virtual double getHeadingOffset_deg () const { return _heading_offset_deg; }
 187     virtual double getGoalRollOffset_deg () const { return _goal_roll_offset_deg; }
 188     virtual double getGoalPitchOffset_deg () const { return _goal_pitch_offset_deg; }
 189     virtual double getGoalHeadingOffset_deg () const {return _goal_heading_offset_deg; }
 190     virtual void setRollOffset_deg (double roll_offset_deg);
 191     virtual void setPitchOffset_deg (double pitch_offset_deg);
 192     virtual void setHeadingOffset_deg (double heading_offset_deg);
 193     virtual void setGoalRollOffset_deg (double goal_roll_offset_deg);
 194     virtual void setGoalPitchOffset_deg (double goal_pitch_offset_deg);
 195     virtual void setGoalHeadingOffset_deg (double goal_heading_offset_deg);
 196     virtual void setOrientationOffsets (double roll_offset_deg,
 197                                      double heading_offset_deg,
 198                                      double pitch_offset_deg);
 199
 200
 201
 202     //////////////////////////////////////////////////////////////////////
 203     // Part 3: output vectors and matrices in FlightGear coordinates.
 204     //////////////////////////////////////////////////////////////////////
 205
 206     // Vectors and positions...
 207
 208     // Get zero view_pos
 209     virtual float * get_view_pos() {if ( _dirty ) { recalc(); } return _view_pos; }
 210     // Get the absolute view position in fgfs coordinates.
 211     virtual double * get_absolute_view_pos ();
 212     // Get zero elev
 213     virtual float * get_zero_elev() {if ( _dirty ) { recalc(); } return _zero_elev; }
 214     // Get world up vector
 215     virtual float *get_world_up() {if ( _dirty ) { recalc(); } return _world_up; }
 216     // Get the relative (to scenery center) view position in fgfs coordinates.
 217     virtual float * getRelativeViewPos ();
 218     // Get the absolute zero-elevation view position in fgfs coordinates.
 219     virtual float * getZeroElevViewPos ();
 220     // Get surface east vector
 221     virtual float *get_surface_east() { if ( _dirty ) { recalc(); } return _surface_east; }
 222     // Get surface south vector
 223     virtual float *get_surface_south() {if ( _dirty ) { recalc(); } return _surface_south; }
 224
 225     // Matrices...
 226     virtual const sgVec4 *get_VIEW() { if ( _dirty ) { recalc(); } return VIEW; }
 227     virtual const sgVec4 *get_UP() { if ( _dirty ) { recalc(); } return UP; }
 228
 229     //////////////////////////////////////////////////////////////////////
 230     // Part 4: View and frustrum data setters and getters
 231     //////////////////////////////////////////////////////////////////////
 232
 233     virtual void set_fov( double fov_deg ) {
 234         _fov_deg = fov_deg;
 235     }
 236     virtual double get_fov() const { return _fov_deg; }
 237     virtual double get_h_fov();    // Get horizontal fov, in degrees.
 238     virtual double get_v_fov();    // Get vertical fov, in degrees.
 239
 240     virtual void set_aspect_ratio( double r ) {
 241         _aspect_ratio = r;
 242     }
 243     virtual double get_aspect_ratio() const { return _aspect_ratio; }
 244
 245     virtual double getNear_m () const { return _ground_level_nearplane_m; }
 246     inline void setNear_m (double near_m) {
 247         _ground_level_nearplane_m = near_m;
 248     }
 249
 250     //////////////////////////////////////////////////////////////////////
 251     // Part 5: misc setters and getters
 252     //////////////////////////////////////////////////////////////////////
 253
 254     inline void set_dirty() { _dirty = true; }
 255     inline void set_clean() { _dirty = false; }
 256
 257     // return eye location...
 258     virtual FGLocation * getFGLocation () const { return _location; }
 259
 260
 261 private:
 262
 263     //////////////////////////////////////////////////////////////////
 264     // private data                                                 //
 265     //////////////////////////////////////////////////////////////////
 266
 267     // flag forcing a recalc of derived view parameters
 268     bool _dirty;
 269
 270     mutable sgdVec3 _absolute_view_pos;
 271     mutable sgVec3 _relative_view_pos;
 272     mutable sgVec3 _zero_elev_view_pos;
 273
 274     double _lon_deg;
 275     double _lat_deg;
 276     double _alt_ft;
 277     double _target_lon_deg;
 278     double _target_lat_deg;
 279     double _target_alt_ft;
 280
 281     double _roll_deg;
 282     double _pitch_deg;
 283     double _heading_deg;
 284     double _target_roll_deg;
 285     double _target_pitch_deg;
 286     double _target_heading_deg;
 287
 288     // Position offsets from FDM origin.  The X axis is positive
 289     // out the tail, Y is out the right wing, and Z is positive up.
 290     // distance in meters
 291     double _x_offset_m;
 292     double _y_offset_m;
 293     double _z_offset_m;
 294
 295     // Target offsets from FDM origin (for "lookat" targets) The X
 296     // axis is positive out the tail, Y is out the right wing, and Z
 297     // is positive up.  distance in meters
 298     double _target_x_offset_m;
 299     double _target_y_offset_m;
 300     double _target_z_offset_m;
 301
 302
 303     // orientation offsets from reference (_goal* are for smoothed transitions)
 304     double _roll_offset_deg;
 305     double _pitch_offset_deg;
 306     double _heading_offset_deg;
 307     double _goal_roll_offset_deg;
 308     double _goal_pitch_offset_deg;
 309     double _goal_heading_offset_deg;
 310
 311     // used to set nearplane when at ground level for this view
 312     double _ground_level_nearplane_m;
 313
 314     fgViewType _type;
 315     fgScalingType _scaling_type;
 316
 317     // view is looking from a model
 318     bool _from_model;
 319     int _from_model_index;  // number of model (for multi model)
 320
 321     // view is looking at a model
 322     bool _at_model;
 323     int _at_model_index;  // number of model (for multi model)
 324
 325     FGLocation * _location;
 326     FGLocation * _target_location;
 327
 328     // the nominal field of view (angle, in degrees)
 329     double _fov_deg;
 330
 331     // ratio of window width and height; height = width * aspect_ratio
 332     double _aspect_ratio;
 333
 334     bool _reverse_view_offset;
 335
 336     // view position in opengl world coordinates (this is the
 337     // abs_view_pos translated to scenery.center)
 338     sgVec3 _view_pos;
 339
 340     // cartesion coordinates of current lon/lat if at sea level
 341     // translated to scenery.center
 342     sgVec3 _zero_elev;
 343
 344     // surface vector heading south
 345     sgVec3 _surface_south;
 346
 347     // surface vector heading east (used to unambiguously align sky
 348     // with sun)
 349     sgVec3 _surface_east;
 350
 351     // world up vector (normal to the plane tangent to the earth's
 352     // surface at the spot we are directly above
 353     sgVec3 _world_up;
 354
 355     // up vector for the view (usually point straight up through the
 356     // top of the aircraft
 357     sgVec3 _view_up;
 358
 359     // sg versions of our friendly matrices
 360     sgMat4 VIEW, UP;
 361     sgMat4 LOCAL, ATLOCAL, TRANS, LARC_TO_SSG;
 362
 363     // Transformation matrix for the view direction offset relative to
 364     // the AIRCRAFT matrix
 365     sgMat4 VIEW_OFFSET;
 366
 367     //////////////////////////////////////////////////////////////////
 368     // private functions                                            //
 369     //////////////////////////////////////////////////////////////////
 370
 371     void recalc ();
 372     void recalcLookFrom();
 373     void recalcLookAt();
 374     void copyLocationData();
 375     void updateFromModelLocation (FGLocation * location);
 376     void updateAtModelLocation (FGLocation * location);
 377     void recalcOurOwnLocation (FGLocation * location, double lon_deg, double lat_deg, double alt_ft,
 378                  double roll_deg, double pitch_deg, double heading_deg);
 379
 380     // add to _heading_offset_deg
 381     inline void incHeadingOffset_deg( double amt ) {
 382         set_dirty();
 383         _heading_offset_deg += amt;
 384     }
 385
 386     // add to _pitch_offset_deg
 387     inline void incPitchOffset_deg( double amt ) {
 388         set_dirty();
 389         _pitch_offset_deg += amt;
 390     }
 391
 392     inline void set_reverse_view_offset( bool val ) {
 393         _reverse_view_offset = val;
 394     }
 395
 396 };
 397
 398
 399 #endif // _VIEWER_HXX