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 }
  72
  73
  74 // Initialize a view structure
  75 void FGView::Init( void ) {
  76     FG_LOG( FG_VIEW, FG_INFO, "Initializing View parameters" );
  77
  78     view_mode = FG_VIEW_FIRST_PERSON;
  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 // Cycle view mode
 135 void FGView::cycle_view_mode() {
 136     if ( view_mode == FG_VIEW_FIRST_PERSON ) {
 137         view_mode = FG_VIEW_FOLLOW;
 138     } else if ( view_mode == FG_VIEW_FOLLOW ) {
 139         view_mode = FG_VIEW_FIRST_PERSON;
 140     }
 141 }
 142
 143
 144 #ifdef 0
 145 // Basically, this is a modified version of the Mesa gluLookAt()
 146 // function that's been modified slightly so we can capture the
 147 // result before sending it off to OpenGL land.
 148 void FGView::LookAt( GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez,
 149                      GLdouble centerx, GLdouble centery, GLdouble centerz,
 150                      GLdouble upx, GLdouble upy, GLdouble upz ) {
 151     GLfloat *m;
 152     GLdouble x[3], y[3], z[3];
 153     GLdouble mag;
 154
 155     m = current_view.MODEL_VIEW;
 156
 157     /* Make rotation matrix */
 158
 159     /* Z vector */
 160     z[0] = eyex - centerx;
 161     z[1] = eyey - centery;
 162     z[2] = eyez - centerz;
 163     mag = sqrt( z[0]*z[0] + z[1]*z[1] + z[2]*z[2] );
 164     if (mag) {  /* mpichler, 19950515 */
 165         z[0] /= mag;
 166         z[1] /= mag;
 167         z[2] /= mag;
 168     }
 169
 170     /* Y vector */
 171     y[0] = upx;
 172     y[1] = upy;
 173     y[2] = upz;
 174
 175     /* X vector = Y cross Z */
 176     x[0] =  y[1]*z[2] - y[2]*z[1];
 177     x[1] = -y[0]*z[2] + y[2]*z[0];
 178     x[2] =  y[0]*z[1] - y[1]*z[0];
 179
 180     /* Recompute Y = Z cross X */
 181     y[0] =  z[1]*x[2] - z[2]*x[1];
 182     y[1] = -z[0]*x[2] + z[2]*x[0];
 183     y[2] =  z[0]*x[1] - z[1]*x[0];
 184
 185     /* mpichler, 19950515 */
 186     /* cross product gives area of parallelogram, which is < 1.0 for
 187      * non-perpendicular unit-length vectors; so normalize x, y here
 188      */
 189
 190     mag = sqrt( x[0]*x[0] + x[1]*x[1] + x[2]*x[2] );
 191     if (mag) {
 192         x[0] /= mag;
 193         x[1] /= mag;
 194         x[2] /= mag;
 195     }
 196
 197     mag = sqrt( y[0]*y[0] + y[1]*y[1] + y[2]*y[2] );
 198     if (mag) {
 199         y[0] /= mag;
 200         y[1] /= mag;
 201         y[2] /= mag;
 202     }
 203
 204 #define M(row,col)  m[col*4+row]
 205     M(0,0) = x[0];  M(0,1) = x[1];  M(0,2) = x[2];  M(0,3) = 0.0;
 206     M(1,0) = y[0];  M(1,1) = y[1];  M(1,2) = y[2];  M(1,3) = 0.0;
 207     M(2,0) = z[0];  M(2,1) = z[1];  M(2,2) = z[2];  M(2,3) = 0.0;
 208     // the following is part of the original gluLookAt(), but we are
 209     // commenting it out because we know we are going to be doing a
 210     // translation below which will set these values anyways
 211     // M(3,0) = 0.0;   M(3,1) = 0.0;   M(3,2) = 0.0;   M(3,3) = 1.0;
 212 #undef M
 213
 214     // Translate Eye to Origin
 215     // replaces: glTranslated( -eyex, -eyey, -eyez );
 216
 217     // this has been slightly modified from the original glTranslate()
 218     // code because we know that coming into this m[12] = m[13] =
 219     // m[14] = 0.0, and m[15] = 1.0;
 220     m[12] = m[0] * -eyex + m[4] * -eyey + m[8]  * -eyez /* + m[12] */;
 221     m[13] = m[1] * -eyex + m[5] * -eyey + m[9]  * -eyez /* + m[13] */;
 222     m[14] = m[2] * -eyex + m[6] * -eyey + m[10] * -eyez /* + m[14] */;
 223     m[15] = 1.0 /* m[3] * -eyex + m[7] * -eyey + m[11] * -eyez + m[15] */;
 224
 225     // xglMultMatrixd( m );
 226     xglLoadMatrixf( m );
 227 }
 228 #endif
 229
 230
 231 // Update the view volume, position, and orientation
 232 void FGView::UpdateViewParams( void ) {
 233     FGInterface *f = current_aircraft.fdm_state;
 234
 235     UpdateViewMath(f);
 236     // UpdateWorldToEye(f);
 237
 238     if ((current_options.get_panel_status() != panel_hist) &&                          (current_options.get_panel_status()))
 239     {
 240         FGPanel::OurPanel->ReInit( 0, 0, 1024, 768);
 241     }
 242
 243     if ( ! current_options.get_panel_status() ) {
 244         xglViewport(0, 0 , (GLint)(winWidth), (GLint)(winHeight) );
 245     } else {
 246         xglViewport(0, (GLint)((winHeight)*0.5768), (GLint)(winWidth),
 247                     (GLint)((winHeight)*0.4232) );
 248     }
 249
 250     // Tell GL we are about to modify the projection parameters
 251     xglMatrixMode(GL_PROJECTION);
 252     xglLoadIdentity();
 253     if ( f->get_Altitude() * FEET_TO_METER - scenery.cur_elev > 10.0 ) {
 254         // ssgSetNearFar( 10.0, 100000.0 );
 255         gluPerspective(current_options.get_fov(), win_ratio, 10.0, 100000.0);
 256     } else {
 257         // ssgSetNearFar( 0.5, 100000.0 );
 258         gluPerspective(current_options.get_fov(), win_ratio, 0.5, 100000.0);
 259         // printf("Near ground, minimizing near clip plane\n");
 260     }
 261     // }
 262
 263     xglMatrixMode(GL_MODELVIEW);
 264     xglLoadIdentity();
 265
 266     // set up our view volume (default)
 267 #if !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 268     LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 269            view_pos.x() + view_forward[0],
 270            view_pos.y() + view_forward[1],
 271            view_pos.z() + view_forward[2],
 272            view_up[0], view_up[1], view_up[2]);
 273
 274     // look almost straight up (testing and eclipse watching)
 275     /* LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 276        view_pos.x() + view_up[0] + .001,
 277        view_pos.y() + view_up[1] + .001,
 278        view_pos.z() + view_up[2] + .001,
 279        view_up[0], view_up[1], view_up[2]); */
 280
 281     // lock view horizontally towards sun (testing)
 282     /* LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 283        view_pos.x() + surface_to_sun[0],
 284        view_pos.y() + surface_to_sun[1],
 285        view_pos.z() + surface_to_sun[2],
 286        view_up[0], view_up[1], view_up[2]); */
 287
 288     // lock view horizontally towards south (testing)
 289     /* LookAt(view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z(),
 290        view_pos.x() + surface_south[0],
 291        view_pos.y() + surface_south[1],
 292        view_pos.z() + surface_south[2],
 293        view_up[0], view_up[1], view_up[2]); */
 294
 295 #else // defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 296     //void FGView::LookAt( GLdouble eyex, GLdouble eyey, GLdouble eyez,
 297     //               GLdouble centerx, GLdouble centery, GLdouble centerz,
 298     //               GLdouble upx, GLdouble upy, GLdouble upz )
 299     {
 300         GLfloat *m;
 301         GLdouble x[3], y[3], z[3];
 302         //    GLdouble mag;
 303
 304         m = current_view.MODEL_VIEW;
 305
 306         /* Make rotation matrix */
 307
 308         /* Z vector */
 309         z[0] = -view_forward[0]; //eyex - centerx;
 310         z[1] = -view_forward[1]; //eyey - centery;
 311         z[2] = -view_forward[2]; //eyez - centerz;
 312
 313         // In our case this is a unit vector  NHV
 314
 315         //    mag = sqrt( z[0]*z[0] + z[1]*z[1] + z[2]*z[2] );
 316         //    if (mag) {  /* mpichler, 19950515 */
 317         //              mag = 1.0/mag;
 318         //              printf("mag(%f)  ", mag);
 319         //      z[0] *= mag;
 320         //      z[1] *= mag;
 321         //      z[2] *= mag;
 322         //    }
 323
 324         /* Y vector */
 325         y[0] = view_up[0]; //upx;
 326         y[1] = view_up[1]; //upy;
 327         y[2] = view_up[2]; //upz;
 328
 329         /* X vector = Y cross Z */
 330         x[0] =  y[1]*z[2] - y[2]*z[1];
 331         x[1] = -y[0]*z[2] + y[2]*z[0];
 332         x[2] =  y[0]*z[1] - y[1]*z[0];
 333
 334         //      printf(" %f %f %f  ", y[0], y[1], y[2]);
 335
 336         /* Recompute Y = Z cross X */
 337         //    y[0] =  z[1]*x[2] - z[2]*x[1];
 338         //    y[1] = -z[0]*x[2] + z[2]*x[0];
 339         //    y[2] =  z[0]*x[1] - z[1]*x[0];
 340
 341         //      printf(" %f %f %f\n", y[0], y[1], y[2]);
 342
 343         // In our case these are unit vectors  NHV
 344
 345         /* mpichler, 19950515 */
 346         /* cross product gives area of parallelogram, which is < 1.0 for
 347          * non-perpendicular unit-length vectors; so normalize x, y here
 348          */
 349
 350         //    mag = sqrt( x[0]*x[0] + x[1]*x[1] + x[2]*x[2] );
 351         //    if (mag) {
 352         //              mag = 1.0/mag;
 353         //              printf("mag2(%f) ", mag);
 354         //      x[0] *= mag;
 355         //      x[1] *= mag;
 356         //      x[2] *= mag;
 357         //    }
 358
 359         //    mag = sqrt( y[0]*y[0] + y[1]*y[1] + y[2]*y[2] );
 360         //    if (mag) {
 361         //              mag = 1.0/mag;
 362         //              printf("mag3(%f)\n", mag);
 363         //      y[0] *= mag;
 364         //      y[1] *= mag;
 365         //      y[2] *= mag;
 366         //    }
 367
 368 #define M(row,col)  m[col*4+row]
 369         M(0,0) = x[0];  M(0,1) = x[1];  M(0,2) = x[2];  M(0,3) = 0.0;
 370         M(1,0) = y[0];  M(1,1) = y[1];  M(1,2) = y[2];  M(1,3) = 0.0;
 371         M(2,0) = z[0];  M(2,1) = z[1];  M(2,2) = z[2];  M(2,3) = 0.0;
 372         // the following is part of the original gluLookAt(), but we are
 373         // commenting it out because we know we are going to be doing a
 374         // translation below which will set these values anyways
 375         // M(3,0) = 0.0;   M(3,1) = 0.0;   M(3,2) = 0.0;   M(3,3) = 1.0;
 376 #undef M
 377
 378         // Translate Eye to Origin
 379         // replaces: glTranslated( -eyex, -eyey, -eyez );
 380
 381         // this has been slightly modified from the original glTranslate()
 382         // code because we know that coming into this m[12] = m[13] =
 383         // m[14] = 0.0, and m[15] = 1.0;
 384         m[12] = m[0] * -view_pos.x() + m[4] * -view_pos.y() + m[8]  * -view_pos.z() /* + m[12] */;
 385         m[13] = m[1] * -view_pos.x() + m[5] * -view_pos.y() + m[9]  * -view_pos.z() /* + m[13] */;
 386         m[14] = m[2] * -view_pos.x() + m[6] * -view_pos.y() + m[10] * -view_pos.z() /* + m[14] */;
 387         m[15] = 1.0 /* m[3] * -view_pos.x() + m[7] * -view_pos.y() + m[11] * -view_pos.z() + m[15] */;
 388
 389         // xglMultMatrixd( m );
 390         xglLoadMatrixf( m );
 391     }
 392 #endif // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 393
 394     panel_hist = current_options.get_panel_status();
 395 }
 396
 397
 398 void getRotMatrix(double* out, MAT3vec vec, double radians)
 399 {
 400     /* This function contributed by Erich Boleyn (erich@uruk.org) */
 401     /* This function used from the Mesa OpenGL code (matrix.c)  */
 402     double s, c; // mag,
 403     double vx, vy, vz, xy, yz, zx, xs, ys, zs, one_c; //, xx, yy, zz
 404
 405     MAT3identity(out);
 406     s = sin(radians);
 407     c = cos(radians);
 408
 409     //  mag = getMagnitude();
 410
 411     vx = vec[0];
 412     vy = vec[1];
 413     vz = vec[2];
 414
 415 #define M(row,col)  out[row*4 + col]
 416
 417     /*
 418      *     Arbitrary axis rotation matrix.
 419      *
 420      *  This is composed of 5 matrices, Rz, Ry, T, Ry', Rz', multiplied
 421      *  like so:  Rz * Ry * T * Ry' * Rz'.  T is the final rotation
 422      *  (which is about the X-axis), and the two composite transforms
 423      *  Ry' * Rz' and Rz * Ry are (respectively) the rotations necessary
 424      *  from the arbitrary axis to the X-axis then back.  They are
 425      *  all elementary rotations.
 426      *
 427      *  Rz' is a rotation about the Z-axis, to bring the axis vector
 428      *  into the x-z plane.  Then Ry' is applied, rotating about the
 429      *  Y-axis to bring the axis vector parallel with the X-axis.  The
 430      *  rotation about the X-axis is then performed.  Ry and Rz are
 431      *  simply the respective inverse transforms to bring the arbitrary
 432      *  axis back to it's original orientation.  The first transforms
 433      *  Rz' and Ry' are considered inverses, since the data from the
 434      *  arbitrary axis gives you info on how to get to it, not how
 435      *  to get away from it, and an inverse must be applied.
 436      *
 437      *  The basic calculation used is to recognize that the arbitrary
 438      *  axis vector (x, y, z), since it is of unit length, actually
 439      *  represents the sines and cosines of the angles to rotate the
 440      *  X-axis to the same orientation, with theta being the angle about
 441      *  Z and phi the angle about Y (in the order described above)
 442      *  as follows:
 443      *
 444      *  cos ( theta ) = x / sqrt ( 1 - z^2 )
 445      *  sin ( theta ) = y / sqrt ( 1 - z^2 )
 446      *
 447      *  cos ( phi ) = sqrt ( 1 - z^2 )
 448      *  sin ( phi ) = z
 449      *
 450      *  Note that cos ( phi ) can further be inserted to the above
 451      *  formulas:
 452      *
 453      *  cos ( theta ) = x / cos ( phi )
 454      *  sin ( theta ) = y / cos ( phi )
 455      *
 456      *  ...etc.  Because of those relations and the standard trigonometric
 457      *  relations, it is pssible to reduce the transforms down to what
 458      *  is used below.  It may be that any primary axis chosen will give the
 459      *  same results (modulo a sign convention) using thie method.
 460      *
 461      *  Particularly nice is to notice that all divisions that might
 462      *  have caused trouble when parallel to certain planes or
 463      *  axis go away with care paid to reducing the expressions.
 464      *  After checking, it does perform correctly under all cases, since
 465      *  in all the cases of division where the denominator would have
 466      *  been zero, the numerator would have been zero as well, giving
 467      *  the expected result.
 468      */
 469
 470     one_c = 1.0F - c;
 471
 472     //  xx = vx * vx;
 473     //  yy = vy * vy;
 474     //  zz = vz * vz;
 475
 476     //  xy = vx * vy;
 477     //  yz = vy * vz;
 478     //  zx = vz * vx;
 479
 480
 481     M(0,0) = (one_c * vx * vx) + c;
 482     xs = vx * s;
 483     yz = vy * vz * one_c;
 484     M(1,2) = yz + xs;
 485     M(2,1) = yz - xs;
 486
 487     M(1,1) = (one_c * vy * vy) + c;
 488     ys = vy * s;
 489     zx = vz * vx * one_c;
 490     M(0,2) = zx - ys;
 491     M(2,0) = zx + ys;
 492
 493     M(2,2) = (one_c * vz *vz) + c;
 494     zs = vz * s;
 495     xy = vx * vy * one_c;
 496     M(0,1) = xy + zs;
 497     M(1,0) = xy - zs;
 498
 499     //  M(0,0) = (one_c * xx) + c;
 500     //  M(1,0) = (one_c * xy) - zs;
 501     //  M(2,0) = (one_c * zx) + ys;
 502
 503     //  M(0,1) = (one_c * xy) + zs;
 504     //  M(1,1) = (one_c * yy) + c;
 505     //  M(2,1) = (one_c * yz) - xs;
 506
 507     //  M(0,2) = (one_c * zx) - ys;
 508     //  M(1,2) = (one_c * yz) + xs;
 509     //  M(2,2) = (one_c * zz) + c;
 510
 511 #undef M
 512 }
 513
 514
 515 // Update the view parameters
 516 void FGView::UpdateViewMath( FGInterface *f ) {
 517     Point3D p;
 518     MAT3vec vec, forward, v0, minus_z;
 519     MAT3mat R, TMP, UP, LOCAL, VIEW;
 520     double ntmp;
 521
 522     if ( update_fov ) {
 523         // printf("Updating fov\n");
 524         UpdateFOV( current_options );
 525         update_fov = false;
 526     }
 527
 528     scenery.center = scenery.next_center;
 529
 530 #if !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 531     // printf("scenery center = %.2f %.2f %.2f\n", scenery.center.x,
 532     //        scenery.center.y, scenery.center.z);
 533
 534     // calculate the cartesion coords of the current lat/lon/0 elev
 535     p = Point3D( f->get_Longitude(),
 536                  f->get_Lat_geocentric(),
 537                  f->get_Sea_level_radius() * FEET_TO_METER );
 538
 539     cur_zero_elev = fgPolarToCart3d(p) - scenery.center;
 540
 541     // calculate view position in current FG view coordinate system
 542     // p.lon & p.lat are already defined earlier, p.radius was set to
 543     // the sea level radius, so now we add in our altitude.
 544     if ( f->get_Altitude() * FEET_TO_METER >
 545          (scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET) ) {
 546         p.setz( p.radius() + f->get_Altitude() * FEET_TO_METER );
 547     } else {
 548         p.setz( p.radius() + scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET );
 549     }
 550
 551     abs_view_pos = fgPolarToCart3d(p);
 552
 553 #else // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 554
 555     double tmp_radius = f->get_Sea_level_radius() * FEET_TO_METER;
 556     double tmp = f->get_cos_lat_geocentric() * tmp_radius;
 557
 558     cur_zero_elev.setx(f->get_cos_longitude()*tmp - scenery.center.x());
 559     cur_zero_elev.sety(f->get_sin_longitude()*tmp - scenery.center.y());
 560     cur_zero_elev.setz(f->get_sin_lat_geocentric()*tmp_radius - scenery.center.z());
 561
 562     // calculate view position in current FG view coordinate system
 563     // p.lon & p.lat are already defined earlier, p.radius was set to
 564     // the sea level radius, so now we add in our altitude.
 565     if ( f->get_Altitude() * FEET_TO_METER >
 566          (scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET) ) {
 567         tmp_radius += f->get_Altitude() * FEET_TO_METER;
 568     } else {
 569         tmp_radius += scenery.cur_elev + 0.5 * METER_TO_FEET ;
 570     }
 571     tmp = f->get_cos_lat_geocentric() * tmp_radius;
 572     abs_view_pos.setx(f->get_cos_longitude()*tmp);
 573     abs_view_pos.sety(f->get_sin_longitude()*tmp);
 574     abs_view_pos.setz(f->get_sin_lat_geocentric()*tmp_radius);
 575
 576 #endif // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 577
 578     view_pos = abs_view_pos - scenery.center;
 579
 580     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Polar view pos = " << p );
 581     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Absolute view pos = " << abs_view_pos );
 582     FG_LOG( FG_VIEW, FG_DEBUG, "Relative view pos = " << view_pos );
 583
 584     // Derive the LOCAL aircraft rotation matrix (roll, pitch, yaw)
 585     // from FG_T_local_to_body[3][3]
 586
 587     if ( use_larcsim_local_to_body ) {
 588
 589         // Question: Why is the LaRCsim matrix arranged so differently
 590         // than the one we need???
 591
 592         // Answer (I think): The LaRCsim matrix is generated in a
 593         // different reference frame than we've set up for our world
 594
 595         LOCAL[0][0] = f->get_T_local_to_body_33();
 596         LOCAL[0][1] = -f->get_T_local_to_body_32();
 597         LOCAL[0][2] = -f->get_T_local_to_body_31();
 598         LOCAL[0][3] = 0.0;
 599         LOCAL[1][0] = -f->get_T_local_to_body_23();
 600         LOCAL[1][1] = f->get_T_local_to_body_22();
 601         LOCAL[1][2] = f->get_T_local_to_body_21();
 602         LOCAL[1][3] = 0.0;
 603         LOCAL[2][0] = -f->get_T_local_to_body_13();
 604         LOCAL[2][1] = f->get_T_local_to_body_12();
 605         LOCAL[2][2] = f->get_T_local_to_body_11();
 606         LOCAL[2][3] = 0.0;
 607         LOCAL[3][0] = LOCAL[3][1] = LOCAL[3][2] = LOCAL[3][3] = 0.0;
 608         LOCAL[3][3] = 1.0;
 609
 610         // printf("LaRCsim LOCAL matrix\n");
 611         // MAT3print(LOCAL, stdout);
 612
 613     } else {
 614
 615         // calculate the transformation matrix to go from LaRCsim to ssg
 616         sgVec3 vec1;
 617         sgSetVec3( vec1, 0.0, 1.0, 0.0 );
 618         sgMat4 mat1;
 619         sgMakeRotMat4( mat1, 90, vec1 );
 620
 621         sgVec3 vec2;
 622         sgSetVec3( vec2, 1.0, 0.0, 0.0 );
 623         sgMat4 mat2;
 624         sgMakeRotMat4( mat2, 90, vec2 );
 625
 626         sgMultMat4( sgLARC_TO_SSG, mat1, mat2 );
 627
 628         /*
 629         cout << "LaRCsim to SSG:" << endl;
 630         MAT3mat print;
 631         int i;
 632         int j;
 633         for ( i = 0; i < 4; i++ ) {
 634             for ( j = 0; j < 4; j++ ) {
 635                 print[i][j] = sgLARC_TO_SSG[i][j];
 636             }
 637         }
 638         MAT3print( print, stdout);
 639         */
 640
 641         // code to calculate LOCAL matrix calculated from Phi, Theta, and
 642         // Psi (roll, pitch, yaw) in case we aren't running LaRCsim as our
 643         // flight model
 644
 645         MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 646         MAT3rotate(R, vec, f->get_Phi());
 647         // cout << "Roll matrix" << endl;
 648         // MAT3print(R, stdout);
 649
 650         sgVec3 sgrollvec;
 651         sgSetVec3( sgrollvec, 0.0, 0.0, 1.0 );
 652         sgMat4 sgPHI;           // roll
 653         sgMakeRotMat4( sgPHI, f->get_Phi() * RAD_TO_DEG, sgrollvec );
 654
 655
 656         MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 1.0, 0.0);
 657         MAT3rotate(TMP, vec, f->get_Theta());
 658         // cout << "Pitch matrix" << endl;;
 659         // MAT3print(TMP, stdout);
 660         MAT3mult(R, R, TMP);
 661         // cout << "tmp rotation matrix, R:" << endl;;
 662         // MAT3print(R, stdout);
 663
 664         sgVec3 sgpitchvec;
 665         sgSetVec3( sgpitchvec, 0.0, 1.0, 0.0 );
 666         sgMat4 sgTHETA;         // pitch
 667         sgMakeRotMat4( sgTHETA, f->get_Theta() * RAD_TO_DEG,
 668                        sgpitchvec );
 669
 670         sgMat4 sgROT;
 671         sgMultMat4( sgROT, sgPHI, sgTHETA );
 672
 673
 674         MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 675         MAT3rotate(TMP, vec, -f->get_Psi());
 676         // cout << "Yaw matrix" << endl;
 677         // MAT3print(TMP, stdout);
 678         MAT3mult(LOCAL, R, TMP);
 679         // cout << "LOCAL matrix:" << endl;
 680         // MAT3print(LOCAL, stdout);
 681
 682         sgVec3 sgyawvec;
 683         sgSetVec3( sgyawvec, 1.0, 0.0, 0.0 );
 684         sgMat4 sgPSI;           // pitch
 685         sgMakeRotMat4( sgPSI, -f->get_Psi() * RAD_TO_DEG, sgyawvec );
 686
 687         sgMultMat4( sgLOCAL, sgROT, sgPSI );
 688
 689         /*
 690         MAT3mat print;
 691         int i;
 692         int j;
 693         for ( i = 0; i < 4; i++ ) {
 694             for ( j = 0; j < 4; j++ ) {
 695                 print[i][j] = sgLOCAL[i][j];
 696             }
 697         }
 698         MAT3print( print, stdout);
 699         */
 700     } // if ( use_larcsim_local_to_body )
 701
 702 #if !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 703
 704     // Derive the local UP transformation matrix based on *geodetic*
 705     // coordinates
 706     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 707     MAT3rotate(R, vec, f->get_Longitude());     // R = rotate about Z axis
 708     // printf("Longitude matrix\n");
 709     // MAT3print(R, stdout);
 710
 711     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 1.0, 0.0);
 712     MAT3mult_vec(vec, vec, R);
 713     MAT3rotate(TMP, vec, -f->get_Latitude());  // TMP = rotate about X axis
 714     // printf("Latitude matrix\n");
 715     // MAT3print(TMP, stdout);
 716
 717     MAT3mult(UP, R, TMP);
 718     // cout << "Local up matrix" << endl;;
 719     // MAT3print(UP, stdout);
 720
 721     sgMakeRotMat4( sgUP,
 722                    f->get_Longitude() * RAD_TO_DEG,
 723                    0.0,
 724                    -f->get_Latitude() * RAD_TO_DEG );
 725     /*
 726     cout << "FG derived UP matrix using sg routines" << endl;
 727     MAT3mat print;
 728     int i;
 729     int j;
 730     for ( i = 0; i < 4; i++ ) {
 731         for ( j = 0; j < 4; j++ ) {
 732             print[i][j] = sgUP[i][j];
 733         }
 734     }
 735     MAT3print( print, stdout);
 736     */
 737
 738     MAT3_SET_VEC(local_up, 1.0, 0.0, 0.0);
 739     MAT3mult_vec(local_up, local_up, UP);
 740
 741     // printf( "Local Up = (%.4f, %.4f, %.4f)\n",
 742     //         local_up[0], local_up[1], local_up[2]);
 743
 744     // Alternative method to Derive local up vector based on
 745     // *geodetic* coordinates
 746     // alt_up = fgPolarToCart(FG_Longitude, FG_Latitude, 1.0);
 747     // printf( "    Alt Up = (%.4f, %.4f, %.4f)\n",
 748     //         alt_up.x, alt_up.y, alt_up.z);
 749
 750     // Calculate the VIEW matrix
 751     MAT3mult(VIEW, LOCAL, UP);
 752     // cout << "VIEW matrix" << endl;;
 753     // MAT3print(VIEW, stdout);
 754
 755     sgMat4 sgTMP;
 756     sgMultMat4( sgTMP, sgLOCAL, sgUP );
 757     sgMultMat4( sgVIEW_ROT, sgLARC_TO_SSG, sgTMP );
 758
 759     sgMakeTransMat4( sgTRANS, view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z() );
 760
 761     sgMultMat4( sgVIEW, sgVIEW_ROT, sgTRANS );
 762
 763     FGMat4Wrapper tmp;
 764     sgCopyMat4( tmp.m, sgVIEW );
 765     follow.push_back( tmp );
 766
 767     /*
 768     cout << "FG derived VIEW matrix using sg routines" << endl;
 769     MAT3mat print;
 770     int i;
 771     int j;
 772     for ( i = 0; i < 4; i++ ) {
 773         for ( j = 0; j < 4; j++ ) {
 774             print[i][j] = sgVIEW[i][j];
 775         }
 776     }
 777     MAT3print( print, stdout);
 778     */
 779
 780
 781     // generate the current up, forward, and fwrd-view vectors
 782     MAT3_SET_VEC(vec, 1.0, 0.0, 0.0);
 783     MAT3mult_vec(view_up, vec, VIEW);
 784
 785     MAT3_SET_VEC(vec, 0.0, 0.0, 1.0);
 786     MAT3mult_vec(forward, vec, VIEW);
 787     // printf( "Forward vector is (%.2f,%.2f,%.2f)\n", forward[0], forward[1],
 788     //         forward[2]);
 789
 790     MAT3rotate(TMP, view_up, view_offset);
 791     MAT3mult_vec(view_forward, forward, TMP);
 792
 793     // make a vector to the current view position
 794     MAT3_SET_VEC(v0, view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z());
 795
 796     // Given a vector pointing straight down (-Z), map into onto the
 797     // local plane representing "horizontal".  This should give us the
 798     // local direction for moving "south".
 799     MAT3_SET_VEC(minus_z, 0.0, 0.0, -1.0);
 800     map_vec_onto_cur_surface_plane(local_up, v0, minus_z, surface_south);
 801     MAT3_NORMALIZE_VEC(surface_south, ntmp);
 802     // printf( "Surface direction directly south %.2f %.2f %.2f\n",
 803     //         surface_south[0], surface_south[1], surface_south[2]);
 804
 805     // now calculate the surface east vector
 806     MAT3rotate(TMP, view_up, FG_PI_2);
 807     MAT3mult_vec(surface_east, surface_south, TMP);
 808     // printf( "Surface direction directly east %.2f %.2f %.2f\n",
 809     //         surface_east[0], surface_east[1], surface_east[2]);
 810     // printf( "Should be close to zero = %.2f\n",
 811     //         MAT3_DOT_PRODUCT(surface_south, surface_east));
 812
 813 #else // FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS
 814
 815     //  // Build spherical to cartesian transform matrix directly
 816     double cos_lat = f->get_cos_latitude(); // cos(-f->get_Latitude());
 817     double sin_lat = -f->get_sin_latitude(); // sin(-f->get_Latitude());
 818     double cos_lon = f->get_cos_longitude(); //cos(f->get_Longitude());
 819     double sin_lon = f->get_sin_longitude(); //sin(f->get_Longitude());
 820
 821     double *mat = (double *)UP;
 822
 823     mat[0] =  cos_lat*cos_lon;
 824     mat[1] =  cos_lat*sin_lon;
 825     mat[2] = -sin_lat;
 826     mat[3] =  0.0;
 827     mat[4] =  -sin_lon;
 828     mat[5] =  cos_lon;
 829     mat[6] =  0.0;
 830     mat[7] =  0.0;
 831     mat[8]  =  sin_lat*cos_lon;
 832     mat[9]  =  sin_lat*sin_lon;
 833     mat[10] =  cos_lat;
 834     mat[11] =  mat[12] = mat[13] = mat[14] = 0.0;
 835     mat[15] =  1.0;
 836
 837     MAT3mult(VIEW, LOCAL, UP);
 838
 839     // THESE COULD JUST BE POINTERS !!!
 840     MAT3_SET_VEC(local_up, mat[0],     mat[1],     mat[2]);
 841     MAT3_SET_VEC(view_up,  VIEW[0][0], VIEW[0][1], VIEW[0][2]);
 842     MAT3_SET_VEC(forward,  VIEW[2][0], VIEW[2][1], VIEW[2][2]);
 843
 844     getRotMatrix((double *)TMP, view_up, view_offset);
 845     MAT3mult_vec(view_forward, forward, TMP);
 846
 847     // make a vector to the current view position
 848     MAT3_SET_VEC(v0, view_pos.x(), view_pos.y(), view_pos.z());
 849
 850     // Given a vector pointing straight down (-Z), map into onto the
 851     // local plane representing "horizontal".  This should give us the
 852     // local direction for moving "south".
 853     MAT3_SET_VEC(minus_z, 0.0, 0.0, -1.0);
 854     map_vec_onto_cur_surface_plane(local_up, v0, minus_z, surface_south);
 855
 856     MAT3_NORMALIZE_VEC(surface_south, ntmp);
 857     // printf( "Surface direction directly south %.6f %.6f %.6f\n",
 858     //         surface_south[0], surface_south[1], surface_south[2]);
 859
 860     // now calculate the surface east vector
 861     getRotMatrix((double *)TMP, view_up, FG_PI_2);
 862     MAT3mult_vec(surface_east, surface_south, TMP);
 863     // printf( "Surface direction directly east %.6f %.6f %.6f\n",
 864     //         surface_east[0], surface_east[1], surface_east[2]);
 865     // printf( "Should be close to zero = %.6f\n",
 866     //         MAT3_DOT_PRODUCT(surface_south, surface_east));
 867 #endif // !defined(FG_VIEW_INLINE_OPTIMIZATIONS)
 868 }
 869
 870
 871 // Destructor
 872 FGView::~FGView( void ) {
 873 }