src/Main/viewer_lookat.cxx

   1 // viewer_lookat.hxx -- class for managing a "look at" viewer in
   2 //                      the flightgear world.
   3 //
   4 // Written by Curtis Olson, started October 2000.
   5 //
   6 // Copyright (C) 2000  Curtis L. Olson  - curt@flightgear.org
   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 #include <simgear/compiler.h>
  26
  27 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  28 #  include <config.h>
  29 #endif
  30
  31 #include <plib/ssg.h>           // plib include
  32
  33 #include <simgear/constants.h>
  34 #include <simgear/debug/logstream.hxx>
  35 #include <simgear/math/point3d.hxx>
  36 #include <simgear/math/polar3d.hxx>
  37 #include <simgear/math/vector.hxx>
  38
  39 #include <Scenery/scenery.hxx>
  40
  41 #include "globals.hxx"
  42 #include "viewer_lookat.hxx"
  43
  44
  45 // Constructor
  46 FGViewerLookAt::FGViewerLookAt( void )
  47 {
  48 }
  49
  50
  51 static void fgLookAt( sgVec3 eye, sgVec3 center, sgVec3 up, sgMat4 &m ) {
  52     double x[3], y[3], z[3];
  53     double mag;
  54
  55     /* Make rotation matrix */
  56
  57     /* Z vector */
  58     z[0] = eye[0] - center[0];
  59     z[1] = eye[1] - center[1];
  60     z[2] = eye[2] - center[2];
  61     mag = sqrt( z[0]*z[0] + z[1]*z[1] + z[2]*z[2] );
  62     if (mag) {  /* mpichler, 19950515 */
  63         z[0] /= mag;
  64         z[1] /= mag;
  65         z[2] /= mag;
  66     }
  67
  68     /* Y vector */
  69     y[0] = up[0];
  70     y[1] = up[1];
  71     y[2] = up[2];
  72
  73     /* X vector = Y cross Z */
  74     x[0] =  y[1]*z[2] - y[2]*z[1];
  75     x[1] = -y[0]*z[2] + y[2]*z[0];
  76     x[2] =  y[0]*z[1] - y[1]*z[0];
  77
  78     /* Recompute Y = Z cross X */
  79     y[0] =  z[1]*x[2] - z[2]*x[1];
  80     y[1] = -z[0]*x[2] + z[2]*x[0];
  81     y[2] =  z[0]*x[1] - z[1]*x[0];
  82
  83     /* mpichler, 19950515 */
  84     /* cross product gives area of parallelogram, which is < 1.0 for
  85      * non-perpendicular unit-length vectors; so normalize x, y here
  86      */
  87
  88     mag = sqrt( x[0]*x[0] + x[1]*x[1] + x[2]*x[2] );
  89     if (mag) {
  90         x[0] /= mag;
  91         x[1] /= mag;
  92         x[2] /= mag;
  93     }
  94
  95     mag = sqrt( y[0]*y[0] + y[1]*y[1] + y[2]*y[2] );
  96     if (mag) {
  97         y[0] /= mag;
  98         y[1] /= mag;
  99         y[2] /= mag;
 100     }
 101
 102 #define M(row,col)  m[row][col]
 103     M(0,0) = x[0];  M(0,1) = x[1];  M(0,2) = x[2];  M(0,3) = 0.0;
 104     M(1,0) = y[0];  M(1,1) = y[1];  M(1,2) = y[2];  M(1,3) = 0.0;
 105     M(2,0) = z[0];  M(2,1) = z[1];  M(2,2) = z[2];  M(2,3) = 0.0;
 106     M(3,0) = -eye[0]; M(3,1) = -eye[1]; M(3,2) = -eye[2]; M(3,3) = 1.0;
 107 #undef M
 108 }
 109
 110
 111 // convert sgMat4 to MAT3 and print
 112 static void print_sgMat4( sgMat4 &in) {
 113     int i, j;
 114     for ( i = 0; i < 4; i++ ) {
 115         for ( j = 0; j < 4; j++ ) {
 116             printf("%10.4f ", in[i][j]);
 117         }
 118         cout << endl;
 119     }
 120 }
 121
 122
 123 // Update the view parameters
 124 void FGViewerLookAt::update() {
 125     Point3D tmp;
 126     sgVec3 minus_z, forward;
 127     sgMat4 VIEWo;
 128
 129     // calculate the cartesion coords of the current lat/lon/0 elev
 130     Point3D p = Point3D( geod_view_pos[0],
 131                          geod_view_pos[1],
 132                          sea_level_radius );
 133
 134     tmp = sgPolarToCart3d(p) - scenery.center;
 135     sgSetVec3( zero_elev, tmp[0], tmp[1], tmp[2] );
 136
 137     // calculate view position in current FG view coordinate system
 138     // p.lon & p.lat are already defined earlier, p.radius was set to
 139     // the sea level radius, so now we add in our altitude.
 140     if ( geod_view_pos[2] > (scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET) ) {
 141         p.setz( p.radius() + geod_view_pos[2] );
 142     } else {
 143         p.setz( p.radius() + scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET );
 144     }
 145
 146     tmp = sgPolarToCart3d(p);
 147     sgdSetVec3( abs_view_pos, tmp[0], tmp[1], tmp[2] );
 148
 149     // view_pos = abs_view_pos - scenery.center;
 150     sgdVec3 sc;
 151     sgdSetVec3( sc, scenery.center.x(), scenery.center.y(), scenery.center.z());
 152     sgdVec3 vp;
 153     sgdSubVec3( vp, abs_view_pos, sc );
 154     sgSetVec3( view_pos, vp );
 155
 156     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "sea level radius = " << sea_level_radius );
 157     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Polar view pos = " << p );
 158     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Absolute view pos = "
 159             << abs_view_pos[0] << ","
 160             << abs_view_pos[1] << ","
 161             << abs_view_pos[2] );
 162     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Relative view pos = "
 163             << view_pos[0] << "," << view_pos[1] << "," << view_pos[2] );
 164     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "view forward = "
 165             << view_forward[0] << "," << view_forward[1] << ","
 166             << view_forward[2] );
 167     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "view up = "
 168             << view_up[0] << "," << view_up[1] << ","
 169             << view_up[2] );
 170
 171     // Make the VIEW matrix.
 172     fgLookAt( view_pos, view_forward, view_up, VIEW );
 173     // cout << "VIEW matrix" << endl;
 174     // print_sgMat4( VIEW );
 175
 176     // the VIEW matrix includes both rotation and translation.  Let's
 177     // knock out the translation part to make the VIEW_ROT matrix
 178     sgCopyMat4( VIEW_ROT, VIEW );
 179     VIEW_ROT[3][0] = VIEW_ROT[3][1] = VIEW_ROT[3][2] = 0.0;
 180
 181     // Make the world up rotation matrix
 182     sgMakeRotMat4( UP,
 183                    geod_view_pos[0] * RAD_TO_DEG,
 184                    0.0,
 185                    -geod_view_pos[1] * RAD_TO_DEG );
 186
 187     // use a clever observation into the nature of our tranformation
 188     // matrix to grab the world_up vector
 189     sgSetVec3( world_up, UP[0][0], UP[0][1], UP[0][2] );
 190     // cout << "World Up = " << world_up[0] << "," << world_up[1] << ","
 191     //      << world_up[2] << endl;
 192
 193
 194     //!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
 195     // THIS IS THE EXPERIMENTAL VIEWING ANGLE SHIFTER
 196     // THE MAJORITY OF THE WORK IS DONE IN GUI.CXX
 197     // this in gui.cxx for now just testing
 198     extern float quat_mat[4][4];
 199     sgPreMultMat4( VIEW, quat_mat);
 200     // !!!!!!!!!! testing
 201
 202     // Given a vector pointing straight down (-Z), map into onto the
 203     // local plane representing "horizontal".  This should give us the
 204     // local direction for moving "south".
 205     sgSetVec3( minus_z, 0.0, 0.0, -1.0 );
 206
 207     sgmap_vec_onto_cur_surface_plane(world_up, view_pos, minus_z,
 208                                      surface_south);
 209     sgNormalizeVec3(surface_south);
 210     // cout << "Surface direction directly south " << surface_south[0] << ","
 211     //      << surface_south[1] << "," << surface_south[2] << endl;
 212
 213     // now calculate the surface east vector
 214 #define USE_FAST_SURFACE_EAST
 215 #ifdef USE_FAST_SURFACE_EAST
 216     sgVec3 world_down;
 217     sgNegateVec3(world_down, world_up);
 218     sgVectorProductVec3(surface_east, surface_south, world_down);
 219 #else
 220     sgMakeRotMat4( TMP, FG_PI_2 * RAD_TO_DEG, world_up );
 221     // cout << "sgMat4 TMP" << endl;
 222     // print_sgMat4( TMP );
 223     sgXformVec3(surface_east, surface_south, TMP);
 224 #endif //  USE_FAST_SURFACE_EAST
 225     // cout << "Surface direction directly east " << surface_east[0] << ","
 226     //      << surface_east[1] << "," << surface_east[2] << endl;
 227     // cout << "Should be close to zero = "
 228     //      << sgScalarProductVec3(surface_south, surface_east) << endl;
 229
 230     set_clean();
 231 }
 232
 233
 234 // Destructor
 235 FGViewerLookAt::~FGViewerLookAt( void ) {
 236 }