include/physics.h

   1 /*
   2  * $Logfile: /Freespace2/code/Physics/Physics.h $
   3  * $Revision$
   4  * $Date$
   5  * $Author$
   6  *
   7  * Clues to the meaning of life on Shivan planet Sphlighesphlaightseh
   8  *
   9  * $Log$
  10  * Revision 1.1  2002/05/03 03:28:12  root
  11  * Initial revision
  12  *
  13  *
  14  * 6     8/13/99 10:49a Andsager
  15  * Knossos and HUGE ship warp out.  HUGE ship warp in.  Stealth search
  16  * modes dont collide big ships.
  17  *
  18  * 5     7/03/99 5:50p Dave
  19  * Make rotated bitmaps draw properly in padlock views.
  20  *
  21  * 4     5/11/99 10:16p Andsager
  22  * First pass on engine wash effect.  Rotation (control input), damage,
  23  * shake.
  24  *
  25  * 3     3/19/99 9:51a Dave
  26  * Checkin to repair massive source safe crash. Also added support for
  27  * pof-style nebulae, and some new weapons code.
  28  *
  29  * 2     10/07/98 10:53a Dave
  30  * Initial checkin.
  31  *
  32  * 1     10/07/98 10:50a Dave
  33  *
  34  * 49    6/30/98 2:23p Dave
  35  * Revised object update system. Removed updates for all weapons. Put
  36  * button info back into control info packet.
  37  *
  38  * 48    3/12/98 5:21p Andsager
  39  * Optimize physics for lasers and dumbfire missiles
  40  *
  41  * 47    2/03/98 6:01p Andsager
  42  * Fix excessive rotvel in debris_create.  Check using physics function
  43  * check_rotvel_limit.
  44  *
  45  * 46    12/29/97 5:10p Allender
  46  * fixed problems with speed not being reported properly in multiplayer
  47  * games.  Made read_flying_controls take frametime as a parameter.  More
  48  * ship/weapon select stuff
  49  *
  50  * 45    12/02/97 11:17p Andsager
  51  * Added reduced_damp_decay timestamp.
  52  *
  53  * 44    11/17/97 5:15p Andsager
  54  *
  55  * 43    9/09/97 10:14p Andsager
  56  *
  57  * 42    9/04/97 5:09p Andsager
  58  * implement physics using moment of inertia and mass (from BSPgen).
  59  * Added to phys_info struct.  Updated ship_info, polymodel structs.
  60  * Updated weapon ($Mass and $Force) and ship ($Mass -> $Density) tables
  61  *
  62  * 41    8/29/97 10:13a Allender
  63  * work on server/client prediction code -- doesn't work too well.  Made
  64  * all clients simulate their own orientation with the server giving
  65  * corrections every so often.
  66  *
  67  * 40    8/19/97 9:56a John
  68  * new thruster effect fairly functional
  69  *
  70  * 39    8/11/97 9:50a Allender
  71  * fixed afterburner snafu
  72  *
  73  * 38    8/08/97 9:59a Allender
  74  * added afterburner code into multiplayer.  Required adding a new physics
  75  * info flag to indicate afterburners ready to fire. (needed for
  76  * multiplayer).  Removed some now unused variables in afterburner.cpp
  77  *
  78  * 37    7/31/97 12:44p Andsager
  79  *
  80  * 36    7/27/97 5:14p Lawrance
  81  * add afterburners to the player control info
  82  *
  83  * 35    7/25/97 9:07a Andsager
  84  * modified apply_whack
  85  *
  86  * 34    7/23/97 5:10p Andsager
  87  * Enhanced shockwave effect with shake based on blast force.
  88  *
  89  * 33    7/22/97 2:40p Andsager
  90  * shockwaves now cause proper rotation of ships
  91  *
  92  * 32    7/21/97 4:12p Mike
  93  * Two ships move as one while docked, including physics whacks.  Spin of
  94  * objects when killed based on speed.
  95  *
  96  * 31    7/16/97 11:53a Andsager
  97  *
  98  * 30    7/15/97 12:03p Andsager
  99  * New physics stuff
 100  *
 101  * 29    7/11/97 11:54a John
 102  * added rotated 3d bitmaps.
 103  *
 104  * 28    6/26/97 12:37p Allender
 105  * added debug laser back in
 106  *
 107  * 27    5/08/97 11:42a Allender
 108  * re-ordered game loop (again).  Player weapons now created in simulation
 109  * loop of code, not immediately.
 110  *
 111  * 26    4/17/97 10:02a Lawrance
 112  * allow ship shaking for ABURN_DECAY_TIME after afterburners cut out
 113  *
 114  * 25    4/16/97 10:48p Mike
 115  * Afterburner shake.
 116  * Made afterburner engagement a bit in physics flags, removed from ship
 117  * flags, removed a parameter to physics_read_flying_controls().
 118  *
 119  * 24    4/10/97 3:20p Mike
 120  * Change hull damage to be like shields.
 121  *
 122  * 23    3/04/97 3:10p Mike
 123  * Intermediate checkin: Had to resolve some build errors.  Working on two
 124  * docked ships moving as one.
 125  *
 126  * $NoKeywords: $
 127  */
 128
 129 #ifndef _PHYSICS_H
 130 #define _PHYSICS_H
 131
 132 #include "vecmat.h"
 133
 134
 135 #define PF_ACCELERATES                  (1 << 1)
 136 #define PF_USE_VEL                              (1 << 2)                //      Use velocity present in physics_info struct, don't call physics_sim_vel.
 137 #define PF_AFTERBURNER_ON               (1 << 3)                //      Afterburner currently engaged.
 138 #define PF_SLIDE_ENABLED                (1 << 4)                // Allow descent style sliding
 139 #define PF_REDUCED_DAMP         (1 << 5)                // Allows reduced damping on z (for death, shockwave) (CAN be reset in physics)
 140 #define PF_IN_SHOCKWAVE         (1 << 6)                // Indicates whether object has recently been hit by shockwave (used to enable shake)
 141 #define PF_DEAD_DAMP                    (1 << 7)                // Makes forward damping same as sideways (NOT reset in physics)
 142 #define PF_AFTERBURNER_WAIT     (1 << 8)                // true when afterburner cannot be used.  replaces variable used in afterburner code
 143 #define PF_CONST_VEL                    (1 << 9)                // Use velocity in phys_info struct.  Optimize weapons in phys_sim
 144 #define PF_WARP_IN                              (1 << 10)       //      Use when ship is warping in
 145 #define PF_SPECIAL_WARP_IN      (1 << 11)       //      Use when ship is warping in and we want to slow the ship faster than normal game physics
 146 #define PF_WARP_OUT                             (1 << 12)       //      Use when ship is warping out
 147 #define PF_SPECIAL_WARP_OUT     (1 << 13)       //      Use when ship is warping out and we want to slow the ship faster than normal game physics
 148
 149 //information for physics sim for an object
 150 typedef struct physics_info {
 151         uint            flags;                  //misc physics flags
 152
 153         float           mass;                           //the mass of this object
 154
 155         matrix  I_body_inv;             // inverse moment of inertia tensor (used to calculate rotational effects)
 156
 157         float           rotdamp;                        //rotational velocity damping
 158         float           side_slip_time_const;   // time const for achieving desired velocity in the local sideways direction
 159                                                                                                 //   value should be zero for no sideslip and increase depending on desired slip
 160
 161         vector  max_vel;                        //maximum foward velocity in x,y,z
 162         vector  afterburner_max_vel;    // maximum foward velocity in x,y,z while afterburner engaged
 163         vector  max_rotvel;             //maximum p,b,h rotational velocity
 164         float           max_rear_vel;   //maximum velocity in the backwards Z direction
 165
 166         // Acceleration rates.  Only used if flag PF_ACCELERATES is set
 167         // starting from rest   time to reach .50  v_max        0.69 time const
 168         //                                                              time to reach .75  v_max        1.39 time const
 169         //
 170         float           forward_accel_time_const;       // forward acceleration time const
 171         float           afterburner_forward_accel_time_const;   // forward acceleration time const while afterburner engaged
 172         float           forward_decel_time_const;       // forward deceleration time const
 173         float           slide_accel_time_const;         // slide acceleration time const
 174         float           slide_decel_time_const;         // slide deceleration time const
 175         float           shockwave_shake_amp;                    // amplitude of shockwave shake at onset
 176
 177         // These get changed by the control code.  The physics uses these
 178         // as input values when doing physics.
 179         vector  prev_ramp_vel;                          // follows the user's desired velocity
 180         vector  desired_vel;                            // in world coord
 181         vector  desired_rotvel;                 // in local coord
 182         float           forward_thrust;                 // How much the forward thruster is applied.  0-1.
 183
 184         // Data that changes each frame.  Physics fills these in each frame.
 185         vector  vel;                                            // The current velocity vector of this object
 186         vector  rotvel;                                 // The current rotational velecity (angles)
 187         float           speed;                                  // Yes, this can be derived from velocity, but that's expensive!
 188         float           fspeed;                                 //      Speed in the forward direction.
 189         float           heading;
 190         vector  prev_fvec;                              //      Used in AI for momentum.
 191         matrix  last_rotmat;                    //      Used for moving two objects together and for editor.
 192
 193         int             afterburner_decay;      // timestamp used to control how long ship shakes after afterburner released
 194         int             shockwave_decay;                // timestamp used to control how long ship affected after hit by shockwave
 195         int             reduced_damp_decay;     // timestamp used to control how long ship ship has reduced damp physics
 196 } physics_info;
 197
 198 // All of these are numbers from -1.0 to 1.0 indicating
 199 // what percent of full velocity you want to go.
 200 typedef struct control_info {
 201         float   pitch;                                          // -1.0 to 1.0
 202         float   vertical;
 203         float   heading;
 204         float   sideways;
 205         float   bank;
 206         float   forward;
 207         float forward_cruise_percent;           // percentage used for forward cruising
 208                                                                                 // This is a special case from -100 to 100
 209
 210         // below is information that are used by the player controls for firing information.
 211         int     fire_primary_count;
 212         int     fire_secondary_count;
 213         int     fire_countermeasure_count;
 214         int     fire_debug_count;                                       // should this be around an NDEBUG #if/#endif?
 215
 216         // afterburner control information
 217         int     afterburner_start;
 218         int     afterburner_stop;
 219
 220 } control_info;
 221
 222 extern int physics_paused;                              //      Set means don't do physics, except for player.
 223
 224 // To use the "Descent-ship" physics:
 225 //   controls_read_all(&ci, FrameSecs );
 226 //   physics_read_flying_controls( &ViewerOrient, &ViewerPhysics, FrameSecs, &ci );
 227 //   physics_sim(&ViewerPos, &ViewerOrient, &ViewerPhysics, FrameSecs );
 228 extern void physics_init( physics_info * pi );
 229 extern void physics_read_flying_controls( matrix * orient, physics_info * pi, control_info * ci, float sim_time, vector *wash_rot=NULL);
 230 extern void physics_sim(vector *position, matrix * orient, physics_info * pi, float sim_time );
 231 extern void physics_sim_editor(vector *position, matrix * orient, physics_info * pi, float sim_time);
 232
 233 extern void physics_sim_vel(vector * position, physics_info * pi, float sim_time, matrix * orient);
 234 extern void physics_sim_rot(matrix * orient, physics_info * pi, float sim_time );
 235 extern void physics_apply_whack(vector *force, vector *pos, physics_info *pi, matrix *orient, float mass);
 236 extern void physics_apply_shock(vector *direction_vec, float pressure, physics_info *pi, matrix *orient, vector *min, vector *max, float radius);
 237 extern void physics_collide_whack(vector *impulse, vector *delta_rotvel, physics_info *pi, matrix *orient);
 238 int check_rotvel_limit( physics_info *pi );
 239
 240
 241
 242 // functions which use physics calcs to predict position and velocity
 243 void physics_predict_pos(physics_info *pi, float delta_time, vector *predicted_pos);
 244 void physics_predict_vel(physics_info *pi, float delta_time, vector *predicted_vel);
 245 void physics_predict_pos_and_vel(physics_info *pi, float delta_time, vector *predicted_vel, vector *predicted_pos);
 246
 247 // If physics_set_viewer is called with the viewer's physics_info, then
 248 // this variable tracks the viewer's bank.  This is used for g3_draw_rotated_bitmap.
 249 extern float Physics_viewer_bank;
 250
 251 // If you would like Physics_viewer_bank to be tracked (Which is needed
 252 // for rotating 3d bitmaps) call this and pass it a pointer to the
 253 // viewer's physics info.
 254 #define PHYSICS_VIEWER_FRONT                            0
 255 #define PHYSICS_VIEWER_LEFT                             1
 256 #define PHYSICS_VIEWER_RIGHT                            2
 257 #define PHYSICS_VIEWER_REAR                             3
 258 #define PHYSICS_VIEWER_UP                                       4
 259 void physics_set_viewer( physics_info * p, int dir );
 260
 261 /*
 262 #ifdef __cplusplus
 263 }
 264 #endif
 265 */
 266
 267 #endif  // PHYSICS_H
 268