src/Main/views.cxx

   1 // views.cxx -- data structures and routines for managing and view
   2 //               parameters.
   3 //
   4 // Written by Curtis Olson, started August 1997.
   5 //
   6 // Copyright (C) 1997  Curtis L. Olson  - curt@infoplane.com
   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 #ifdef HAVE_CONFIG_H
  26 #  include <config.h>
  27 #endif
  28
  29 #include <ssg.h>                // plib include
  30
  31 #include <Aircraft/aircraft.hxx>
  32 #include <Cockpit/panel.hxx>
  33 #include <Debug/logstream.hxx>
  34 #include <Include/fg_constants.h>
  35 #include <Math/mat3.h>
  36 #include <Math/point3d.hxx>
  37 #include <Math/polar3d.hxx>
  38 #include <Math/vector.hxx>
  39 #include <Scenery/scenery.hxx>
  40 #include <Time/fg_time.hxx>
  41
  42 #include "options.hxx"
  43 #include "views.hxx"
  44
  45
  46 // Define following to extract various vectors directly
  47 // from matrices we have allready computed
  48 // rather then performing 'textbook algebra' to rederive them
  49 // Norman Vine -- nhv@yahoo.com
  50 // #define FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
  51
  52 // temporary (hopefully) hack
  53 static int panel_hist = 0;
  54
  55
  56 // specify code paths ... these are done as variable rather than
  57 // #define's because down the road we may want to choose between them
  58 // on the fly for different flight models ... this way magic carpet
  59 // and external modes wouldn't need to recreate the LaRCsim matrices
  60 // themselves.
  61
  62 static const bool use_larcsim_local_to_body = false;
  63
  64
  65 // This is a record containing current view parameters
  66 FGView current_view;
  67
  68
  69 // Constructor
  70 FGView::FGView( void ) {
  71     MAT3identity(WORLD);
  72 }
  73
  74
  75 // Initialize a view structure
  76 void FGView::Init( void ) {
  77     FG_LOG( FG_VIEW, FG_INFO, "Initializing View parameters" );
  78
  79     view_offset = 0.0;
  80     goal_view_offset = 0.0;
  81
  82     winWidth = current_options.get_xsize();
  83     winHeight = current_options.get_ysize();
  84
  85     if ( ! current_options.get_panel_status() ) {
  86         current_view.set_win_ratio( (GLfloat) winWidth / (GLfloat) winHeight );
  87     } else {
  88         current_view.set_win_ratio( (GLfloat) winWidth /
  89                                     ((GLfloat) (winHeight)*0.4232) );
  90     }
  91
  92     force_update_fov_math();
  93 }
  94
  95
  96 // Update the field of view coefficients
  97 void FGView::UpdateFOV( const fgOPTIONS& o ) {
  98     ssgSetFOV( o.get_fov(), 0.0 );
  99
 100     double fov, theta_x, theta_y;
 101
 102     fov = o.get_fov();
 103
 104     // printf("win_ratio = %.2f\n", win_ratio);
 105     // calculate sin() and cos() of fov / 2 in X direction;
 106     theta_x = (fov * win_ratio * DEG_TO_RAD) / 2.0;
 107     // printf("theta_x = %.2f\n", theta_x);
 108     sin_fov_x = sin(theta_x);
 109     cos_fov_x = cos(theta_x);
 110     slope_x =  -cos_fov_x / sin_fov_x;
 111     // printf("slope_x = %.2f\n", slope_x);
 112
 113     // fov_x_clip and fov_y_clip convoluted algebraic simplification
 114     // see code executed in tilemgr.cxx when USE_FAST_FOV_CLIP not
 115     // defined Norman Vine -- nhv@yahoo.com
 116 #if defined( USE_FAST_FOV_CLIP )
 117     fov_x_clip = slope_x*cos_fov_x - sin_fov_x;
 118 #endif // defined( USE_FAST_FOV_CLIP )
 119
 120     // calculate sin() and cos() of fov / 2 in Y direction;
 121     theta_y = (fov * DEG_TO_RAD) / 2.0;
 122     // printf("theta_y = %.2f\n", theta_y);
 123     sin_fov_y = sin(theta_y);
 124     cos_fov_y = cos(theta_y);
 125     slope_y = cos_fov_y / sin_fov_y;
 126     // printf("slope_y = %.2f\n", slope_y);
 127
 128 #if defined( USE_FAST_FOV_CLIP )
 129     fov_y_clip = -(slope_y*cos_fov_y + sin_fov_y);
 130 #endif // defined( USE_FAST_FOV_CLIP )
 131 }
 132
 133
 134 // Basically, this is a modified version of the Mesa gluLookAt()
 135 // function that's been modified slightly so we can capture the
 136 // result before sending it off to OpenGL land.
 137 void FGView::LookAt( GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez,
 138                      GLdouble centerx, GLdouble centery, GLdouble centerz,
 139                      GLdouble upx, GLdouble upy, GLdouble upz ) {
 140     GLfloat *m;
 141     GLdouble x[3], y[3], z[3];
 142     GLdouble mag;
 143
 144     m = current_view.MODEL_VIEW;
 145
 146     /* Make rotation matrix */
 147
 148     /* Z vector */
 149     z[0] = eyex - centerx;
 150     z[1] = eyey - centery;
 151     z[2] = eyez - centerz;
 152     mag = sqrt( z[0]*z[0] + z[1]*z[1] + z[2]*z[2] );
 153     if (mag) {  /* mpichler, 19950515 */
 154         z[0] /= mag;
 155         z[1] /= mag;
 156         z[2] /= mag;
 157     }
 158
 159     /* Y vector */
 160     y[0] = upx;
 161     y[1] = upy;
 162     y[2] = upz;
 163
 164     /* X vector = Y cross Z */
 165     x[0] =  y[1]*z[2] - y[2]*z[1];
 166     x[1] = -y[0]*z[2] + y[2]*z[0];
 167     x[2] =  y[0]*z[1] - y[1]*z[0];
 168
 169     /* Recompute Y = Z cross X */
 170     y[0] =  z[1]*x[2] - z[2]*x[1];
 171     y[1] = -z[0]*x[2] + z[2]*x[0];
 172     y[2] =  z[0]*x[1] - z[1]*x[0];
 173
 174     /* mpichler, 19950515 */
 175     /* cross product gives area of parallelogram, which is < 1.0 for
 176      * non-perpendicular unit-length vectors; so normalize x, y here
 177      */
 178
 179     mag = sqrt( x[0]*x[0] + x[1]*x[1] + x[2]*x[2] );
 180     if (mag) {
 181         x[0] /= mag;
 182         x[1] /= mag;
 183         x[2] /= mag;
 184     }
 185
 186     mag = sqrt( y[0]*y[0] + y[1]*y[1] + y[2]*y[2] );
 187     if (mag) {
 188         y[0] /= mag;
 189         y[1] /= mag;
 190         y[2] /= mag;
 191     }
 192
 193 #define M(row,col)  m[col*4+row]
 194     M(0,0) = x[0];  M(0,1) = x[1];  M(0,2) = x[2];  M(0,3) = 0.0;
 195     M(1,0) = y[0];  M(1,1) = y[1];  M(1,2) = y[2];  M(1,3) = 0.0;
 196     M(2,0) = z[0];  M(2,1) = z[1];  M(2,2) = z[2];  M(2,3) = 0.0;
 197     // the following is part of the original gluLookAt(), but we are
 198     // commenting it out because we know we are going to be doing a
 199     // translation below which will set these values anyways
 200     // M(3,0) = 0.0;   M(3,1) = 0.0;   M(3,2) = 0.0;   M(3,3) = 1.0;
 201 #undef M
 202
 203     // Translate Eye to Origin
 204     // replaces: glTranslated( -eyex, -eyey, -eyez );
 205
 206     // this has been slightly modified from the original glTranslate()
 207     // code because we know that coming into this m[12] = m[13] =
 208     // m[14] = 0.0, and m[15] = 1.0;
 209     m[12] = m[0] * -eyex + m[4] * -eyey + m[8]  * -eyez /* + m[12] */;
 210     m[13] = m[1] * -eyex + m[5] * -eyey + m[9]  * -eyez /* + m[13] */;
 211     m[14] = m[2] * -eyex + m[6] * -eyey + m[10] * -eyez /* + m[14] */;
 212     m[15] = 1.0 /* m[3] * -eyex + m[7] * -eyey + m[11] * -eyez + m[15] */;
 213
 214     // xglMultMatrixd( m );
 215     xglLoadMatrixf( m );
 216 }
 217
 218
 219 // Update the view volume, position, and orientation
 220 void FGView::UpdateViewParams( void ) {
 221     FGInterface *f = current_aircraft.fdm_state;
 222
 223     UpdateViewMath(f);
 224     UpdateWorldToEye(f);
 225
 226     if ((current_options.get_panel_status() != panel_hist) &&                          (current_options.get_panel_status()))
 227     {
 228         FGPanel::OurPanel->ReInit( 0, 0, 1024, 768);
 229     }
 230
 231     if ( ! current_options.get_panel_status() ) {
 232         xglViewport(0, 0 , (GLint)(winWidth), (GLint)(winHeight) );
 233     } else {
 234         xglViewport(0, (GLint)((winHeight)*0.5768), (GLint)(winWidth),
 235                     (GLint)((winHeight)*0.4232) );
 236     }
 237
 238     // Tell GL we are about to modify the projection parameters
 239     xglMatrixMode(GL_PROJECTION);
 240     xglLoadIdentity();
 241     if ( f->get_Altitude() * FEET_TO_METER - scenery.cur_elev > 10.0 ) {
 242         ssgSetNearFar( 10.0, 100000.0 );
 243         gluPerspective(current_options.get_fov(), win_ratio, 10.0, 100000.0);
 244     } else {
 245         ssgSetNearFar( 0.5, 100000.0 );
 246         gluPerspective(current_options.get_fov(), win_ratio, 0.5, 100000.0);
 247         // printf("Near ground, minimizing near clip plane\n");
 248     }
 249     // }
 250
 251     xglMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 252     xglLoadIdentity();
 253
 254     // set up our view volume (default)
 255 #if !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 256     LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 257            view_pos.x() + view_forward[0],
 258            view_pos.y() + view_forward[1],
 259            view_pos.z() + view_forward[2],
 260            view_up[0], view_up[1], view_up[2]);
 261
 262     // look almost straight up (testing and eclipse watching)
 263     /* LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 264        view_pos.x() + view_up[0] + .001,
 265        view_pos.y() + view_up[1] + .001,
 266        view_pos.z() + view_up[2] + .001,
 267        view_up[0], view_up[1], view_up[2]); */
 268
 269     // lock view horizontally towards sun (testing)
 270     /* LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 271        view_pos.x() + surface_to_sun[0],
 272        view_pos.y() + surface_to_sun[1],
 273        view_pos.z() + surface_to_sun[2],
 274        view_up[0], view_up[1], view_up[2]); */
 275
 276     // lock view horizontally towards south (testing)
 277     /* LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 278        view_pos.x() + surface_south[0],
 279        view_pos.y() + surface_south[1],
 280        view_pos.z() + surface_south[2],
 281        view_up[0], view_up[1], view_up[2]); */
 282
 283 #else // defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 284     //void FGView::LookAt( GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez,
 285     //               GLdouble centerx, GLdouble centery, GLdouble centerz,
 286     //               GLdouble upx, GLdouble upy, GLdouble upz )
 287     {
 288         GLfloat *m;
 289         GLdouble x[3], y[3], z[3];
 290         //    GLdouble mag;
 291
 292         m = current_view.MODEL_VIEW;
 293
 294         /* Make rotation matrix */
 295
 296         /* Z vector */
 297         z[0] = -view_forward[0]; //eyex - centerx;
 298         z[1] = -view_forward[1]; //eyey - centery;
 299         z[2] = -view_forward[2]; //eyez - centerz;
 300
 301         // In our case this is a unit vector  NHV
 302
 303         //    mag = sqrt( z[0]*z[0] + z[1]*z[1] + z[2]*z[2] );
 304         //    if (mag) {  /* mpichler, 19950515 */
 305         //              mag = 1.0/mag;
 306         //              printf("mag(%f)  ", mag);
 307         //      z[0] *= mag;
 308         //      z[1] *= mag;
 309         //      z[2] *= mag;
 310         //    }
 311
 312         /* Y vector */
 313         y[0] = view_up[0]; //upx;
 314         y[1] = view_up[1]; //upy;
 315         y[2] = view_up[2]; //upz;
 316
 317         /* X vector = Y cross Z */
 318         x[0] =  y[1]*z[2] - y[2]*z[1];
 319         x[1] = -y[0]*z[2] + y[2]*z[0];
 320         x[2] =  y[0]*z[1] - y[1]*z[0];
 321
 322         //      printf(" %f %f %f  ", y[0], y[1], y[2]);
 323
 324         /* Recompute Y = Z cross X */
 325         //    y[0] =  z[1]*x[2] - z[2]*x[1];
 326         //    y[1] = -z[0]*x[2] + z[2]*x[0];
 327         //    y[2] =  z[0]*x[1] - z[1]*x[0];
 328
 329         //      printf(" %f %f %f\n", y[0], y[1], y[2]);
 330
 331         // In our case these are unit vectors  NHV
 332
 333         /* mpichler, 19950515 */
 334         /* cross product gives area of parallelogram, which is < 1.0 for
 335          * non-perpendicular unit-length vectors; so normalize x, y here
 336          */
 337
 338         //    mag = sqrt( x[0]*x[0] + x[1]*x[1] + x[2]*x[2] );
 339         //    if (mag) {
 340         //              mag = 1.0/mag;
 341         //              printf("mag2(%f) ", mag);
 342         //      x[0] *= mag;
 343         //      x[1] *= mag;
 344         //      x[2] *= mag;
 345         //    }
 346
 347         //    mag = sqrt( y[0]*y[0] + y[1]*y[1] + y[2]*y[2] );
 348         //    if (mag) {
 349         //              mag = 1.0/mag;
 350         //              printf("mag3(%f)\n", mag);
 351         //      y[0] *= mag;
 352         //      y[1] *= mag;
 353         //      y[2] *= mag;
 354         //    }
 355
 356 #define M(row,col)  m[col*4+row]
 357         M(0,0) = x[0];  M(0,1) = x[1];  M(0,2) = x[2];  M(0,3) = 0.0;
 358         M(1,0) = y[0];  M(1,1) = y[1];  M(1,2) = y[2];  M(1,3) = 0.0;
 359         M(2,0) = z[0];  M(2,1) = z[1];  M(2,2) = z[2];  M(2,3) = 0.0;
 360         // the following is part of the original gluLookAt(), but we are
 361         // commenting it out because we know we are going to be doing a
 362         // translation below which will set these values anyways
 363         // M(3,0) = 0.0;   M(3,1) = 0.0;   M(3,2) = 0.0;   M(3,3) = 1.0;
 364 #undef M
 365
 366         // Translate Eye to Origin
 367         // replaces: glTranslated( -eyex, -eyey, -eyez );
 368
 369         // this has been slightly modified from the original glTranslate()
 370         // code because we know that coming into this m[12] = m[13] =
 371         // m[14] = 0.0, and m[15] = 1.0;
 372         m[12] = m[0] * -view_pos.x() + m[4] * -view_pos.y() + m[8]  * -view_pos.z() /* + m[12] */;
 373         m[13] = m[1] * -view_pos.x() + m[5] * -view_pos.y() + m[9]  * -view_pos.z() /* + m[13] */;
 374         m[14] = m[2] * -view_pos.x() + m[6] * -view_pos.y() + m[10] * -view_pos.z() /* + m[14] */;
 375         m[15] = 1.0 /* m[3] * -view_pos.x() + m[7] * -view_pos.y() + m[11] * -view_pos.z() + m[15] */;
 376
 377         // xglMultMatrixd( m );
 378         xglLoadMatrixf( m );
 379     }
 380 #endif // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 381
 382
 383     panel_hist = current_options.get_panel_status();
 384 }
 385
 386
 387 void getRotMatrix(double* out, MAT3vec vec, double radians)
 388 {
 389     /* This function contributed by Erich Boleyn (erich@uruk.org) */
 390     /* This function used from the Mesa OpenGL code (matrix.c)  */
 391     double s, c; // mag,
 392     double vx, vy, vz, xy, yz, zx, xs, ys, zs, one_c; //, xx, yy, zz
 393
 394     MAT3identity(out);
 395     s = sin(radians);
 396     c = cos(radians);
 397
 398     //  mag = getMagnitude();
 399
 400     vx = vec[0];
 401     vy = vec[1];
 402     vz = vec[2];
 403
 404 #define M(row,col)  out[row*4 + col]
 405
 406     /*
 407      *     Arbitrary axis rotation matrix.
 408      *
 409      *  This is composed of 5 matrices, Rz, Ry, T, Ry', Rz', multiplied
 410      *  like so:  Rz * Ry * T * Ry' * Rz'.  T is the final rotation
 411      *  (which is about the X-axis), and the two composite transforms
 412      *  Ry' * Rz' and Rz * Ry are (respectively) the rotations necessary
 413      *  from the arbitrary axis to the X-axis then back.  They are
 414      *  all elementary rotations.
 415      *
 416      *  Rz' is a rotation about the Z-axis, to bring the axis vector
 417      *  into the x-z plane.  Then Ry' is applied, rotating about the
 418      *  Y-axis to bring the axis vector parallel with the X-axis.  The
 419      *  rotation about the X-axis is then performed.  Ry and Rz are
 420      *  simply the respective inverse transforms to bring the arbitrary
 421      *  axis back to it's original orientation.  The first transforms
 422      *  Rz' and Ry' are considered inverses, since the data from the
 423      *  arbitrary axis gives you info on how to get to it, not how
 424      *  to get away from it, and an inverse must be applied.
 425      *
 426      *  The basic calculation used is to recognize that the arbitrary
 427      *  axis vector (x, y, z), since it is of unit length, actually
 428      *  represents the sines and cosines of the angles to rotate the
 429      *  X-axis to the same orientation, with theta being the angle about
 430      *  Z and phi the angle about Y (in the order described above)
 431      *  as follows:
 432      *
 433      *  cos ( theta ) = x / sqrt ( 1 - z^2 )
 434      *  sin ( theta ) = y / sqrt ( 1 - z^2 )
 435      *
 436      *  cos ( phi ) = sqrt ( 1 - z^2 )
 437      *  sin ( phi ) = z
 438      *
 439      *  Note that cos ( phi ) can further be inserted to the above
 440      *  formulas:
 441      *
 442      *  cos ( theta ) = x / cos ( phi )
 443      *  sin ( theta ) = y / cos ( phi )
 444      *
 445      *  ...etc.  Because of those relations and the standard trigonometric
 446      *  relations, it is pssible to reduce the transforms down to what
 447      *  is used below.  It may be that any primary axis chosen will give the
 448      *  same results (modulo a sign convention) using thie method.
 449      *
 450      *  Particularly nice is to notice that all divisions that might
 451      *  have caused trouble when parallel to certain planes or
 452      *  axis go away with care paid to reducing the expressions.
 453      *  After checking, it does perform correctly under all cases, since
 454      *  in all the cases of division where the denominator would have
 455      *  been zero, the numerator would have been zero as well, giving
 456      *  the expected result.
 457      */
 458
 459     one_c = 1.0F - c;
 460
 461     //  xx = vx * vx;
 462     //  yy = vy * vy;
 463     //  zz = vz * vz;
 464
 465     //  xy = vx * vy;
 466     //  yz = vy * vz;
 467     //  zx = vz * vx;
 468
 469
 470     M(0,0) = (one_c * vx * vx) + c;
 471     xs = vx * s;
 472     yz = vy * vz * one_c;
 473     M(1,2) = yz + xs;
 474     M(2,1) = yz - xs;
 475
 476     M(1,1) = (one_c * vy * vy) + c;
 477     ys = vy * s;
 478     zx = vz * vx * one_c;
 479     M(0,2) = zx - ys;
 480     M(2,0) = zx + ys;
 481
 482     M(2,2) = (one_c * vz *vz) + c;
 483     zs = vz * s;
 484     xy = vx * vy * one_c;
 485     M(0,1) = xy + zs;
 486     M(1,0) = xy - zs;
 487
 488     //  M(0,0) = (one_c * xx) + c;
 489     //  M(1,0) = (one_c * xy) - zs;
 490     //  M(2,0) = (one_c * zx) + ys;
 491
 492     //  M(0,1) = (one_c * xy) + zs;
 493     //  M(1,1) = (one_c * yy) + c;
 494     //  M(2,1) = (one_c * yz) - xs;
 495
 496     //  M(0,2) = (one_c * zx) - ys;
 497     //  M(1,2) = (one_c * yz) + xs;
 498     //  M(2,2) = (one_c * zz) + c;
 499
 500 #undef M
 501 }
 502
 503
 504 // Update the view parameters
 505 void FGView::UpdateViewMath( FGInterface *f ) {
 506     Point3D p;
 507     MAT3vec vec, forward, v0, minus_z;
 508     MAT3mat R, TMP, UP, LOCAL, VIEW;
 509     double ntmp;
 510
 511     if ( update_fov ) {
 512         // printf("Updating fov\n");
 513         UpdateFOV( current_options );
 514         update_fov = false;
 515     }
 516
 517     scenery.center = scenery.next_center;
 518
 519 #if !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 520     // printf("scenery center = %.2f %.2f %.2f\n", scenery.center.x,
 521     //        scenery.center.y, scenery.center.z);
 522
 523     // calculate the cartesion coords of the current lat/lon/0 elev
 524     p = Point3D( f->get_Longitude(),
 525                  f->get_Lat_geocentric(),
 526                  f->get_Sea_level_radius() * FEET_TO_METER );
 527
 528     cur_zero_elev = fgPolarToCart3d(p) - scenery.center;
 529
 530     // calculate view position in current FG view coordinate system
 531     // p.lon & p.lat are already defined earlier, p.radius was set to
 532     // the sea level radius, so now we add in our altitude.
 533     if ( f->get_Altitude() * FEET_TO_METER >
 534          (scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET) ) {
 535         p.setz( p.radius() + f->get_Altitude() * FEET_TO_METER );
 536     } else {
 537         p.setz( p.radius() + scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET );
 538     }
 539
 540     abs_view_pos = fgPolarToCart3d(p);
 541
 542 #else // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 543
 544     double tmp_radius = f->get_Sea_level_radius() * FEET_TO_METER;
 545     double tmp = f->get_cos_lat_geocentric() * tmp_radius;
 546
 547     cur_zero_elev.setx(f->get_cos_longitude()*tmp - scenery.center.x());
 548     cur_zero_elev.sety(f->get_sin_longitude()*tmp - scenery.center.y());
 549     cur_zero_elev.setz(f->get_sin_lat_geocentric()*tmp_radius - scenery.center.z());
 550
 551     // calculate view position in current FG view coordinate system
 552     // p.lon & p.lat are already defined earlier, p.radius was set to
 553     // the sea level radius, so now we add in our altitude.
 554     if ( f->get_Altitude() * FEET_TO_METER >
 555          (scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET) ) {
 556         tmp_radius += f->get_Altitude() * FEET_TO_METER;
 557     } else {
 558         tmp_radius += scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET ;
 559     }
 560     tmp = f->get_cos_lat_geocentric() * tmp_radius;
 561     abs_view_pos.setx(f->get_cos_longitude()*tmp);
 562     abs_view_pos.sety(f->get_sin_longitude()*tmp);
 563     abs_view_pos.setz(f->get_sin_lat_geocentric()*tmp_radius);
 564
 565 #endif // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 566
 567     view_pos = abs_view_pos - scenery.center;
 568
 569     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Polar view pos = " << p );
 570     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Absolute view pos = " << abs_view_pos );
 571     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Relative view pos = " << view_pos );
 572
 573     // Derive the LOCAL aircraft rotation matrix (roll, pitch, yaw)
 574     // from FG_T_local_to_body[3][3]
 575
 576     if ( use_larcsim_local_to_body ) {
 577
 578         // Question: Why is the LaRCsim matrix arranged so differently
 579         // than the one we need???
 580
 581         // Answer (I think): The LaRCsim matrix is generated in a
 582         // different reference frame than we've set up for our world
 583
 584         LOCAL[0][0] = f->get_T_local_to_body_33();
 585         LOCAL[0][1] = -f->get_T_local_to_body_32();
 586         LOCAL[0][2] = -f->get_T_local_to_body_31();
 587         LOCAL[0][3] = 0.0;
 588         LOCAL[1][0] = -f->get_T_local_to_body_23();
 589         LOCAL[1][1] = f->get_T_local_to_body_22();
 590         LOCAL[1][2] = f->get_T_local_to_body_21();
 591         LOCAL[1][3] = 0.0;
 592         LOCAL[2][0] = -f->get_T_local_to_body_13();
 593         LOCAL[2][1] = f->get_T_local_to_body_12();
 594         LOCAL[2][2] = f->get_T_local_to_body_11();
 595         LOCAL[2][3] = 0.0;
 596         LOCAL[3][0] = LOCAL[3][1] = LOCAL[3][2] = LOCAL[3][3] = 0.0;
 597         LOCAL[3][3] = 1.0;
 598
 599         // printf("LaRCsim LOCAL matrix\n");
 600         // MAT3print(LOCAL, stdout);
 601
 602     } else {
 603
 604         // code to calculate LOCAL matrix calculated from Phi, Theta, and
 605         // Psi (roll, pitch, yaw) in case we aren't running LaRCsim as our
 606         // flight model
 607
 608         MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 609         MAT3rotate(R, vec, f->get_Phi());
 610         /* printf("Roll matrix\n"); */
 611         /* MAT3print(R, stdout); */
 612
 613         MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 1.0, 0.0);
 614         /* MAT3mult_vec(vec, vec, R); */
 615         MAT3rotate(TMP, vec, f->get_Theta());
 616         /* printf("Pitch matrix\n"); */
 617         /* MAT3print(TMP, stdout); */
 618         MAT3mult(R, R, TMP);
 619
 620         MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 621         /* MAT3mult_vec(vec, vec, R); */
 622         /* MAT3rotate(TMP, vec, FG_Psi - FG_PI_2); */
 623         MAT3rotate(TMP, vec, -f->get_Psi());
 624         /* printf("Yaw matrix\n");
 625            MAT3print(TMP, stdout); */
 626         MAT3mult(LOCAL, R, TMP);
 627         // printf("FG derived LOCAL matrix\n");
 628         // MAT3print(LOCAL, stdout);
 629
 630     } // if ( use_larcsim_local_to_body )
 631
 632 #if !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 633
 634     // Derive the local UP transformation matrix based on *geodetic*
 635     // coordinates
 636     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 637     MAT3rotate(R, vec, f->get_Longitude());     // R = rotate about Z axis
 638     // printf("Longitude matrix\n");
 639     // MAT3print(R, stdout);
 640
 641     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 1.0, 0.0);
 642     MAT3mult_vec(vec, vec, R);
 643     MAT3rotate(TMP, vec, -f->get_Latitude());  // TMP = rotate about X axis
 644     // printf("Latitude matrix\n");
 645     // MAT3print(TMP, stdout);
 646
 647     MAT3mult(UP, R, TMP);
 648     // printf("Local up matrix\n");
 649     // MAT3print(UP, stdout);
 650
 651     MAT3_SET_VEC(local_up, 1.0, 0.0, 0.0);
 652     MAT3mult_vec(local_up, local_up, UP);
 653
 654     // printf( "Local Up = (%.4f, %.4f, %.4f)\n",
 655     //         local_up[0], local_up[1], local_up[2]);
 656
 657     // Alternative method to Derive local up vector based on
 658     // *geodetic* coordinates
 659     // alt_up = fgPolarToCart(FG_Longitude, FG_Latitude, 1.0);
 660     // printf( "    Alt Up = (%.4f, %.4f, %.4f)\n",
 661     //         alt_up.x, alt_up.y, alt_up.z);
 662
 663     // Calculate the VIEW matrix
 664     MAT3mult(VIEW, LOCAL, UP);
 665     // printf("VIEW matrix\n");
 666     // MAT3print(VIEW, stdout);
 667
 668     // generate the current up, forward, and fwrd-view vectors
 669     MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 670     MAT3mult_vec(view_up, vec, VIEW);
 671
 672     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 673     MAT3mult_vec(forward, vec, VIEW);
 674     // printf( "Forward vector is (%.2f,%.2f,%.2f)\n", forward[0], forward[1],
 675     //         forward[2]);
 676
 677     MAT3rotate(TMP, view_up, view_offset);
 678     MAT3mult_vec(view_forward, forward, TMP);
 679
 680     // make a vector to the current view position
 681     MAT3_SET_VEC(v0, view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z());
 682
 683     // Given a vector pointing straight down (-Z), map into onto the
 684     // local plane representing "horizontal".  This should give us the
 685     // local direction for moving "south".
 686     MAT3_SET_VEC(minus_z, 0.0, 0.0, -1.0);
 687     map_vec_onto_cur_surface_plane(local_up, v0, minus_z, surface_south);
 688     MAT3_NORMALIZE_VEC(surface_south, ntmp);
 689     // printf( "Surface direction directly south %.2f %.2f %.2f\n",
 690     //         surface_south[0], surface_south[1], surface_south[2]);
 691
 692     // now calculate the surface east vector
 693     MAT3rotate(TMP, view_up, FG_PI_2);
 694     MAT3mult_vec(surface_east, surface_south, TMP);
 695     // printf( "Surface direction directly east %.2f %.2f %.2f\n",
 696     //         surface_east[0], surface_east[1], surface_east[2]);
 697     // printf( "Should be close to zero = %.2f\n",
 698     //         MAT3_DOT_PRODUCT(surface_south, surface_east));
 699
 700 #else // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 701
 702     //  // Build spherical to cartesian transform matrix directly
 703     double cos_lat = f->get_cos_latitude(); // cos(-f->get_Latitude());
 704     double sin_lat = -f->get_sin_latitude(); // sin(-f->get_Latitude());
 705     double cos_lon = f->get_cos_longitude(); //cos(f->get_Longitude());
 706     double sin_lon = f->get_sin_longitude(); //sin(f->get_Longitude());
 707
 708     double *mat = (double *)UP;
 709
 710     mat[0] =  cos_lat*cos_lon;
 711     mat[1] =  cos_lat*sin_lon;
 712     mat[2] = -sin_lat;
 713     mat[3] =  0.0;
 714     mat[4] =  -sin_lon;
 715     mat[5] =  cos_lon;
 716     mat[6] =  0.0;
 717     mat[7] =  0.0;
 718     mat[8]  =  sin_lat*cos_lon;
 719     mat[9]  =  sin_lat*sin_lon;
 720     mat[10] =  cos_lat;
 721     mat[11] =  mat[12] = mat[13] = mat[14] = 0.0;
 722     mat[15] =  1.0;
 723
 724     MAT3mult(VIEW, LOCAL, UP);
 725
 726     // THESE COULD JUST BE POINTERS !!!
 727     MAT3_SET_VEC(local_up, mat[0],     mat[1],     mat[2]);
 728     MAT3_SET_VEC(view_up,  VIEW[0][0], VIEW[0][1], VIEW[0][2]);
 729     MAT3_SET_VEC(forward,  VIEW[2][0], VIEW[2][1], VIEW[2][2]);
 730
 731     getRotMatrix((double *)TMP, view_up, view_offset);
 732     MAT3mult_vec(view_forward, forward, TMP);
 733
 734     // make a vector to the current view position
 735     MAT3_SET_VEC(v0, view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z());
 736
 737     // Given a vector pointing straight down (-Z), map into onto the
 738     // local plane representing "horizontal".  This should give us the
 739     // local direction for moving "south".
 740     MAT3_SET_VEC(minus_z, 0.0, 0.0, -1.0);
 741     map_vec_onto_cur_surface_plane(local_up, v0, minus_z, surface_south);
 742
 743     MAT3_NORMALIZE_VEC(surface_south, ntmp);
 744     // printf( "Surface direction directly south %.6f %.6f %.6f\n",
 745     //         surface_south[0], surface_south[1], surface_south[2]);
 746
 747     // now calculate the surface east vector
 748     getRotMatrix((double *)TMP, view_up, FG_PI_2);
 749     MAT3mult_vec(surface_east, surface_south, TMP);
 750     // printf( "Surface direction directly east %.6f %.6f %.6f\n",
 751     //         surface_east[0], surface_east[1], surface_east[2]);
 752     // printf( "Should be close to zero = %.6f\n",
 753     //         MAT3_DOT_PRODUCT(surface_south, surface_east));
 754 #endif // !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 755 }
 756
 757
 758 // Update the "World to Eye" transformation matrix
 759 // This is most useful for view frustum culling
 760 void FGView::UpdateWorldToEye( FGInterface *f ) {
 761     MAT3mat R_Phi, R_Theta, R_Psi, R_Lat, R_Lon, T_view;
 762     MAT3mat TMP;
 763     MAT3hvec vec;
 764
 765     if ( use_larcsim_local_to_body ) {
 766
 767         // Question: hey this is even different then LOCAL[][] above??
 768         // Answer: yet another coordinate system, this time the
 769         // coordinate system in which we do our view frustum culling.
 770
 771         AIRCRAFT[0][0] = -f->get_T_local_to_body_22();
 772         AIRCRAFT[0][1] = -f->get_T_local_to_body_23();
 773         AIRCRAFT[0][2] = f->get_T_local_to_body_21();
 774         AIRCRAFT[0][3] = 0.0;
 775         AIRCRAFT[1][0] = f->get_T_local_to_body_32();
 776         AIRCRAFT[1][1] = f->get_T_local_to_body_33();
 777         AIRCRAFT[1][2] = -f->get_T_local_to_body_31();
 778         AIRCRAFT[1][3] = 0.0;
 779         AIRCRAFT[2][0] = f->get_T_local_to_body_12();
 780         AIRCRAFT[2][1] = f->get_T_local_to_body_13();
 781         AIRCRAFT[2][2] = -f->get_T_local_to_body_11();
 782         AIRCRAFT[2][3] = 0.0;
 783         AIRCRAFT[3][0] = AIRCRAFT[3][1] = AIRCRAFT[3][2] = AIRCRAFT[3][3] = 0.0;
 784         AIRCRAFT[3][3] = 1.0;
 785
 786     } else {
 787
 788         // Roll Matrix
 789         MAT3_SET_HVEC(vec, 0.0, 0.0, -1.0, 1.0);
 790         MAT3rotate(R_Phi, vec, f->get_Phi());
 791         // printf("Roll matrix (Phi)\n");
 792         // MAT3print(R_Phi, stdout);
 793
 794         // Pitch Matrix
 795         MAT3_SET_HVEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 796         MAT3rotate(R_Theta, vec, f->get_Theta());
 797         // printf("\nPitch matrix (Theta)\n");
 798         // MAT3print(R_Theta, stdout);
 799
 800         // Yaw Matrix
 801         MAT3_SET_HVEC(vec, 0.0, -1.0, 0.0, 1.0);
 802         MAT3rotate(R_Psi, vec, f->get_Psi() + FG_PI /* - view_offset */ );
 803         // MAT3rotate(R_Psi, vec, f->get_Psi() + FG_PI - view_offset );
 804         // printf("\nYaw matrix (Psi)\n");
 805         // MAT3print(R_Psi, stdout);
 806
 807         // aircraft roll/pitch/yaw
 808         MAT3mult(TMP, R_Phi, R_Theta);
 809         MAT3mult(AIRCRAFT, TMP, R_Psi);
 810
 811     } // if ( use_larcsim_local_to_body )
 812
 813 #if !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 814
 815     // printf("AIRCRAFT matrix\n");
 816     // MAT3print(AIRCRAFT, stdout);
 817
 818     // View rotation matrix relative to current aircraft orientation
 819     MAT3_SET_HVEC(vec, 0.0, -1.0, 0.0, 1.0);
 820     MAT3mult_vec(vec, vec, AIRCRAFT);
 821     // printf("aircraft up vector = %.2f %.2f %.2f\n",
 822     //        vec[0], vec[1], vec[2]);
 823     MAT3rotate(TMP, vec, -view_offset );
 824     MAT3mult(VIEW_OFFSET, AIRCRAFT, TMP);
 825     // printf("VIEW_OFFSET matrix\n");
 826     // MAT3print(VIEW_OFFSET, stdout);
 827
 828     // View position in scenery centered coordinates
 829     MAT3_SET_HVEC(vec, view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(), 1.0);
 830     MAT3translate(T_view, vec);
 831     // printf("\nTranslation matrix\n");
 832     // MAT3print(T_view, stdout);
 833
 834     // Latitude
 835     MAT3_SET_HVEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 836     // R_Lat = rotate about X axis
 837     MAT3rotate(R_Lat, vec, f->get_Latitude());
 838     // printf("\nLatitude matrix\n");
 839     // MAT3print(R_Lat, stdout);
 840
 841     // Longitude
 842     MAT3_SET_HVEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0);
 843     // R_Lon = rotate about Z axis
 844     MAT3rotate(R_Lon, vec, f->get_Longitude() - FG_PI_2 );
 845     // printf("\nLongitude matrix\n");
 846     // MAT3print(R_Lon, stdout);
 847
 848     // lon/lat
 849     MAT3mult(WORLD, R_Lat, R_Lon);
 850     // printf("\nworld\n");
 851     // MAT3print(WORLD, stdout);
 852
 853     MAT3mult(EYE_TO_WORLD, VIEW_OFFSET, WORLD);
 854     MAT3mult(EYE_TO_WORLD, EYE_TO_WORLD, T_view);
 855     // printf("\nEye to world\n");
 856     // MAT3print(EYE_TO_WORLD, stdout);
 857
 858     MAT3invert(WORLD_TO_EYE, EYE_TO_WORLD);
 859     // printf("\nWorld to eye\n");
 860     // MAT3print(WORLD_TO_EYE, stdout);
 861
 862     // printf( "\nview_pos = %.2f %.2f %.2f\n",
 863     //         view_pos.x, view_pos.y, view_pos.z );
 864
 865     // MAT3_SET_HVEC(eye, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0);
 866     // MAT3mult_vec(vec, eye, EYE_TO_WORLD);
 867     // printf("\neye -> world = %.2f %.2f %.2f\n", vec[0], vec[1], vec[2]);
 868
 869     // MAT3_SET_HVEC(vec1, view_pos.x, view_pos.y, view_pos.z, 1.0);
 870     // MAT3mult_vec(vec, vec1, WORLD_TO_EYE);
 871     // printf( "\nabs_view_pos -> eye = %.2f %.2f %.2f\n",
 872     //         vec[0], vec[1], vec[2]);
 873 #else  // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 874
 875     MAT3_SET_HVEC(vec, -AIRCRAFT[1][0], -AIRCRAFT[1][1], -AIRCRAFT[1][2], -AIRCRAFT[1][3]);
 876     getRotMatrix((double *)TMP, vec, -view_offset );
 877     MAT3mult(VIEW_OFFSET, AIRCRAFT, TMP);
 878     // MAT3print_formatted(VIEW_OFFSET, stdout, "VIEW_OFFSET matrix:\n",
 879     //                                   NULL, "%#8.6f  ", "\n");
 880
 881     // Build spherical to cartesian transform matrix directly
 882     double *mat = (double *)WORLD; //T_view; //WORLD;
 883     double cos_lat = f->get_cos_latitude(); //cos(f->get_Latitude());
 884     double sin_lat = f->get_sin_latitude(); //sin(f->get_Latitude());
 885     // using trig identities  this:
 886     //  mat[0]  =  cos(f->get_Longitude() - FG_PI_2);//cos_lon;
 887     //  mat[1]  =  sin(f->get_Longitude() - FG_PI_2);//sin_lon;
 888     // becomes this: :-)
 889     mat[0]  =  f->get_sin_longitude(); //cos_lon;
 890     mat[1]  = -f->get_cos_longitude(); //sin_lon;
 891     mat[4]  = -cos_lat*mat[1]; //mat[1]=sin_lon;
 892     mat[5]  =  cos_lat*mat[0]; //mat[0]=cos_lon;
 893     mat[6]  =  sin_lat;
 894     mat[8]  =  sin_lat*mat[1]; //mat[1]=sin_lon;
 895     mat[9]  = -sin_lat*mat[0]; //mat[0]=cos_lon;
 896     mat[10] =  cos_lat;
 897
 898     // BUILD EYE_TO_WORLD = AIRCRAFT * WORLD
 899     // and WORLD_TO_EYE = Inverse( EYE_TO_WORLD) concurrently
 900     // by Transposing the 3x3 rotation sub-matrix
 901     WORLD_TO_EYE[0][0] = EYE_TO_WORLD[0][0] =
 902         VIEW_OFFSET[0][0]*mat[0] + VIEW_OFFSET[0][1]*mat[4] + VIEW_OFFSET[0][2]*mat[8];
 903
 904     WORLD_TO_EYE[1][0] = EYE_TO_WORLD[0][1] =
 905         VIEW_OFFSET[0][0]*mat[1] + VIEW_OFFSET[0][1]*mat[5] + VIEW_OFFSET[0][2]*mat[9];
 906
 907     WORLD_TO_EYE[2][0] = EYE_TO_WORLD[0][2] =
 908         VIEW_OFFSET[0][1]*mat[6] + VIEW_OFFSET[0][2]*mat[10];
 909
 910     WORLD_TO_EYE[0][1] = EYE_TO_WORLD[1][0] =
 911         VIEW_OFFSET[1][0]*mat[0] + VIEW_OFFSET[1][1]*mat[4] + VIEW_OFFSET[1][2]*mat[8];
 912
 913     WORLD_TO_EYE[1][1] = EYE_TO_WORLD[1][1] =
 914         VIEW_OFFSET[1][0]*mat[1] + VIEW_OFFSET[1][1]*mat[5] + VIEW_OFFSET[1][2]*mat[9];
 915
 916     WORLD_TO_EYE[2][1] = EYE_TO_WORLD[1][2] =
 917         VIEW_OFFSET[1][1]*mat[6] + VIEW_OFFSET[1][2]*mat[10];
 918
 919     WORLD_TO_EYE[0][2] = EYE_TO_WORLD[2][0] =
 920         VIEW_OFFSET[2][0]*mat[0] + VIEW_OFFSET[2][1]*mat[4] + VIEW_OFFSET[2][2]*mat[8];
 921
 922     WORLD_TO_EYE[1][2] = EYE_TO_WORLD[2][1] =
 923         VIEW_OFFSET[2][0]*mat[1] + VIEW_OFFSET[2][1]*mat[5] + VIEW_OFFSET[2][2]*mat[9];
 924
 925     WORLD_TO_EYE[2][2] = EYE_TO_WORLD[2][2] =
 926         VIEW_OFFSET[2][1]*mat[6] + VIEW_OFFSET[2][2]*mat[10];
 927
 928     // TRANSLATE TO VIEW POSITION
 929     EYE_TO_WORLD[3][0] = view_pos.x();
 930     EYE_TO_WORLD[3][1] = view_pos.y();
 931     EYE_TO_WORLD[3][2] = view_pos.z();
 932
 933     // FILL 0 ENTRIES
 934     WORLD_TO_EYE[0][3] = WORLD_TO_EYE[1][3] = WORLD_TO_EYE[2][3] =
 935         EYE_TO_WORLD[0][3] = EYE_TO_WORLD[1][3] = EYE_TO_WORLD[2][3] = 0.0;
 936
 937     // FILL UNITY ENTRIES
 938     WORLD_TO_EYE[3][3] = EYE_TO_WORLD[3][3] = 1.0;
 939
 940     /* MAKE THE INVERTED TRANSLATIONS */
 941     mat = (double *)EYE_TO_WORLD;
 942     WORLD_TO_EYE[3][0] = -mat[12]*mat[0]
 943         -mat[13]*mat[1]
 944         -mat[14]*mat[2];
 945
 946     WORLD_TO_EYE[3][1] = -mat[12]*mat[4]
 947         -mat[13]*mat[5]
 948         -mat[14]*mat[6];
 949
 950     WORLD_TO_EYE[3][2] = -mat[12]*mat[8]
 951         -mat[13]*mat[9]
 952         -mat[14]*mat[10];
 953
 954     // MAT3print_formatted(EYE_TO_WORLD, stdout, "EYE_TO_WORLD matrix:\n",
 955     //                                   NULL, "%#8.6f  ", "\n");
 956
 957     // MAT3print_formatted(WORLD_TO_EYE, stdout, "WORLD_TO_EYE matrix:\n",
 958     //                                   NULL, "%#8.6f  ", "\n");
 959
 960 #endif // defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 961 }
 962
 963
 964 #if 0
 965 // Reject non viewable spheres from current View Frustrum by Curt
 966 // Olson curt@me.umn.edu and Norman Vine nhv@yahoo.com with 'gentle
 967 // guidance' from Steve Baker sbaker@link.com
 968 int
 969 FGView::SphereClip( const Point3D& cp, const double radius )
 970 {
 971     double x1, y1;
 972
 973     MAT3vec eye;
 974     double *mat;
 975     double x, y, z;
 976
 977     x = cp->x;
 978     y = cp->y;
 979     z = cp->z;
 980
 981     mat = (double *)(WORLD_TO_EYE);
 982
 983     eye[2] =  x*mat[2] + y*mat[6] + z*mat[10] + mat[14];
 984
 985     // Check near and far clip plane
 986     if( ( eye[2] > radius ) ||
 987         ( eye[2] + radius + current_weather.visibility < 0) )
 988         // ( eye[2] + radius + far_plane < 0) )
 989     {
 990         return 1;
 991     }
 992
 993     // check right and left clip plane (from eye perspective)
 994     x1 = radius * fov_x_clip;
 995     eye[0] = (x*mat[0] + y*mat[4] + z*mat[8] + mat[12]) * slope_x;
 996     if( (eye[2] > -(eye[0]+x1)) || (eye[2] > (eye[0]-x1)) ) {
 997         return(1);
 998     }
 999
1000     // check bottom and top clip plane (from eye perspective)
1001     y1 = radius * fov_y_clip;
1002     eye[1] = (x*mat[1] + y*mat[5] + z*mat[9] + mat[13]) * slope_y;
1003     if( (eye[2] > -(eye[1]+y1)) || (eye[2] > (eye[1]-y1)) ) {
1004         return 1;
1005     }
1006
1007     return 0;
1008 }
1009 #endif
1010
1011
1012 // Destructor
1013 FGView::~FGView( void ) {
1014 }