solar_system/window.c

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17 KiB
C

/*!\file window.c
* \brief Utilisation du raster "maison" pour finaliser le pipeline de
* rendu 3D. Ici on peut voir les géométries disponibles.
* \author Farès BELHADJ, amsi@up8.edu
* \date December 4, 2020.
* \todo pour les étudiant(e)s : changer la variation de l'angle de
* rotation pour qu'il soit dépendant du temps et non du framerate
*/
#include <assert.h>
/* inclusion des entêtes de fonctions de gestion de primitives simples
* de dessin. La lettre p signifie aussi bien primitive que
* pédagogique. */
#include <GL4D/gl4dp.h>
/* inclure notre bibliothèque "maison" de rendu */
#include "moteur.h"
/* inclusion des entêtes de fonctions de création et de gestion de
* fenêtres système ouvrant un contexte favorable à GL4dummies. Cette
* partie est dépendante de la bibliothèque SDL2 */
#include <GL4D/gl4duw_SDL2.h>
/* protos de fonctions locales (static) */
static void init(void);
static void draw(void);
static void key(int keycode);
static void sortie(void);
static void pmotion(int x, int y);
static void mouse(int button, int state, int x, int y);
/*!\brief un identifiant pour l'écran (de dessin) */
static uint _screenId = 0;
/*!\brief une surface représentant une sphere */
static surface_t * _sun = NULL;
static surface_t * _planet[9] = {NULL, NULL, NULL,
NULL, NULL, NULL,
NULL, NULL, NULL};
static surface_t * _moon[18] = {NULL, NULL, NULL, NULL,
NULL, NULL, NULL, NULL,
NULL, NULL, NULL, NULL,
NULL, NULL, NULL, NULL,
NULL, NULL};
/* des variable d'états pour activer/désactiver des options de rendu */
static int _use_tex = 1, _use_color = 0, _use_lighting = 1;
typedef struct cam_t cam_t;
struct cam_t {
float x, y, z;
float theta;
};
static cam_t _cam = {0, 1.0f, 10, 0};
static float _v = 0.1f;
static int _wW = 1200, _wH = 900;
static int _xm = 400, _ym = 300;
static int _pause = 0;
static float _s = 1.0f;
/*!\brief paramètre l'application et lance la boucle infinie. */
int main(int argc, char ** argv) {
/* tentative de création d'une fenêtre pour GL4Dummies */
if(!gl4duwCreateWindow(argc, argv, /* args du programme */
"Solar System", /* titre */
10, 10, _wW, _wH, /* x, y, largeur, heuteur */
GL4DW_SHOWN) /* état visible */) {
/* ici si échec de la création souvent lié à un problème d'absence
* de contexte graphique ou d'impossibilité d'ouverture d'un
* contexte OpenGL (au moins 3.2) */
return 1;
}
/* Pour forcer la désactivation de la synchronisation verticale */
SDL_GL_SetSwapInterval(0);
init();
/* création d'un screen GL4Dummies (texture dans laquelle nous
* pouvons dessiner) aux dimensions de la fenêtre */
_screenId = gl4dpInitScreen();
/* mettre en place la fonction d'interception clavier */
gl4duwMouseFunc(mouse);
gl4duwKeyDownFunc(key);
gl4duwPassiveMotionFunc(pmotion);
/* mettre en place la fonction de display */
gl4duwDisplayFunc(draw);
/* boucle infinie pour éviter que le programme ne s'arrête et ferme
* la fenêtre immédiatement */
gl4duwMainLoop();
return 0;
}
/*!\brief init de nos données, spécialement les trois surfaces
* utilisées dans ce code */
void init(void) {
uint id[9], sun_id, i, moon_id[18];
_sun = mkSphere(12, 12); /*ça fait 12x12x2 trianles !*/
for(i = 0; i < 18; ++i) {
_moon[i] = mkSphere(12, 12);
}
for(i = 0; i < 9; ++i) {
_planet[i] = mkSphere(12, 12);
}
sun_id = getTexFromBMP("images/2k-sun.bmp");
id[0] = getTexFromBMP("images/2k-mercury.bmp");
id[1] = getTexFromBMP("images/2k-venus-surface.bmp");
id[2] = getTexFromBMP("images/2k-earth-daymap.bmp");
id[3] = getTexFromBMP("images/2k-mars.bmp");
id[4] = getTexFromBMP("images/2k-jupiter.bmp");
id[5] = getTexFromBMP("images/2k-saturn.bmp");
id[6] = getTexFromBMP("images/2k-uranus.bmp");
id[7] = getTexFromBMP("images/2k-neptune.bmp");
id[8] = getTexFromBMP("images/pluto.bmp");
// https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4f/Moons_of_solar_system_v7.jpg
moon_id[0] = getTexFromBMP("images/2k-moon.bmp");
moon_id[1] = getTexFromBMP("images/moons/phobos.bmp");
moon_id[2] = getTexFromBMP("images/moons/deimos.bmp");
moon_id[3] = getTexFromBMP("images/moons/io.bmp");
moon_id[4] = getTexFromBMP("images/moons/europa.bmp");
moon_id[5] = getTexFromBMP("images/moons/ganymede.bmp");
moon_id[6] = getTexFromBMP("images/moons/callisto.bmp");
moon_id[7] = getTexFromBMP("images/moons/enceladus.bmp");
moon_id[8] = getTexFromBMP("images/moons/dione.bmp");
moon_id[9] = getTexFromBMP("images/moons/rhea.bmp");
moon_id[10] = getTexFromBMP("images/moons/titan.bmp");
moon_id[11] = getTexFromBMP("images/moons/iapetus.bmp");
moon_id[12] = getTexFromBMP("images/moons/ariel.bmp");
moon_id[13] = getTexFromBMP("images/moons/umbriel.bmp");
moon_id[14] = getTexFromBMP("images/moons/titania.bmp");
moon_id[15] = getTexFromBMP("images/moons/oberon.bmp");
moon_id[16] = getTexFromBMP("images/moons/triton.bmp");
moon_id[17] = getTexFromBMP("images/moons/charon.bmp");
setTexId(_sun, sun_id);
for(i = 0; i < 18; ++i)
setTexId(_moon[i], moon_id[i]);
for(i = 0; i < 9; ++i)
setTexId(_planet[i], id[i]);
if(_use_tex) {
enableSurfaceOption(_sun, SO_USE_TEXTURE);
for(i = 0; i < 18; ++i)
enableSurfaceOption(_moon[i], SO_USE_TEXTURE);
for(i = 0; i < 9; ++i)
enableSurfaceOption(_planet[i], SO_USE_TEXTURE);
}
/* si _use_lighting != 0, on active l'ombrage */
if(_use_lighting) {
enableSurfaceOption(_sun, SO_USE_LIGHTING);
for(i = 0; i < 18; ++i)
enableSurfaceOption(_moon[i], SO_USE_LIGHTING);
for(i = 0; i < 9; ++i)
enableSurfaceOption(_planet[i], SO_USE_LIGHTING);
}
disableSurfaceOption(_sun, SO_USE_COLOR);
for(i = 0; i < 18; ++i)
disableSurfaceOption(_moon[i], SO_USE_COLOR);
for(i = 0; i < 9; ++i)
disableSurfaceOption(_planet[i], SO_USE_COLOR);
atexit(sortie);
}
/*!\brief la fonction appelée à chaque display. */
void draw(void) {
static float a = 0.0f;
static double t0 = 0, t, dt;
t = gl4dGetElapsedTime();
dt = (t - t0) / 1000.0;
t0 = t;
float mvMat[16], projMat[16], nmv[16], cpy[16];
/* effacer l'écran et le buffer de profondeur */
gl4dpClearScreen();
clearDepth();
/* des macros facilitant le travail avec des matrices et des
* vecteurs se trouvent dans la bibliothèque GL4Dummies, dans le
* fichier gl4dm.h */
/* charger un frustum dans projMat */
MFRUSTUM(projMat, -0.005f, 0.005f, -0.005f, 0.005f, 0.01f, 1000.0f);
/* charger la matrice identité dans model-view */
MIDENTITY(mvMat);
// Y ----> 1.0 - (_ym - (_wH >> 1)) / (float)_wH * 5
lookAt(mvMat, _cam.x, _cam.y, _cam.z, _cam.x - sin(_cam.theta), 1.0, _cam.z - cos(_cam.theta), 0.0, 1.0, 0.0);
// scales https://www.jpl.nasa.gov/infographics/infographic.view.php?id=10749
// https://www.exploratorium.edu/ronh/solar_system/scale.pdf
// SUN
memcpy(nmv, mvMat, sizeof nmv); /* copie mvMat dans nmv */
rotate(nmv, (a / 24.5f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
translate(nmv, 0.0f, 1.0f, 0.0f);
scale(nmv, 2,2,2);
transform_n_raster(_sun, nmv, projMat);
// MERCURY
memcpy(nmv, mvMat, sizeof nmv); /* copie mvMat dans nmv */
rotate(nmv, (a / 87.97f), 0.0f, 1.0f, 0.0f); // orbit mouvement
translate(nmv, 3.9f, 1.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/227.0f) * 12.0f, (1/227.0f) * 12.0f, (1/227.0f) * 12.0f);
rotate(nmv, (a / 59.0f), 0.0f, 1.0f, 0.0f); // rotation
transform_n_raster(_planet[0], nmv, projMat);
// VENUS
memcpy(nmv, mvMat, sizeof nmv); /* copie mvMat dans nmv */
rotate(nmv, (a / 224.7f), 0.0f, 1.0f, 0.0f); // orbit mouvement
translate(nmv, 7.9f, 1.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/113.0f) * 12.0f, (1/113.0f) * 12.0f, (1/113.0f) * 12.0f);
rotate(nmv, (a / 243.75f), -0.1773f, -1.0f, 0.0f); // rotation anti-clockwise
transform_n_raster(_planet[1], nmv, projMat);
// EARTH
memcpy(nmv, mvMat, sizeof nmv); /* copie mvMat dans nmv */
rotate(nmv, (a / 365.2425f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
translate(nmv, 10.0f, 1.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/108.0f) * 12.0f, (1/108.0f) * 12.0f, (1/108.0f) * 12.0f);
rotate(nmv, a, -0.234f, 1.0f, 0.0f);
transform_n_raster(_planet[2], nmv, projMat);
// Moon
translate(nmv, 11.0f, 2.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/50.0f) , (1/50.0f), (1/50.0f));
transform_n_raster(_moon[0], nmv, projMat);
// MARS
memcpy(nmv, mvMat, sizeof nmv); /* copie mvMat dans nmv */
rotate(nmv, (a / 686.98f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
translate(nmv, 15.2f, 1.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/208.0f) * 12.0f, (1/208.0f) * 12.0f, (1/208.0f) * 12.0f);
rotate(nmv, a / 1.0416f, -0.252f, 1.0f, 0.0f);
transform_n_raster(_planet[3], nmv, projMat);
memcpy(cpy, nmv, sizeof cpy);
// Phobos
rotate(nmv, a * 4.3f, 0.0f, 0.1f, 0.0f);
translate(nmv, 10.0f, 1.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/5.0f), (1/5.0f), (1/5.0f));
transform_n_raster(_moon[1], nmv, projMat);
// Deimos
rotate(cpy, a / 1.5f, 0.0f, 0.1f, 0.0f);
translate(cpy, 25.0f, 1.0f, 0.0f);
scale(cpy, (1/6.0f), (1/6.0f), (1/6.0f));
transform_n_raster(_moon[2], cpy, projMat);
// JUPITER
memcpy(nmv, mvMat, sizeof nmv); /* copie mvMat dans nmv */
rotate(nmv, a / (12 * 365.2425f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
translate(nmv, 52.0f, 1.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/9.7f) * 12.0f, (1/9.7f) * 12.0f, (1/9.7f) * 12.0f);
rotate(nmv, a / 0.416f, -0.031f, 1.0f, 0.0f);
transform_n_raster(_planet[4], nmv, projMat);
memcpy(cpy, nmv, sizeof cpy);
// Io
rotate(nmv, a * 3.0f, 0.0f, 0.1f, 0.0f);
translate(nmv, 5.0f, 0.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/11.2f), (1/11.2f), (1/11.2f)); // 1/11.2f -> Jupiter is bigger then earth 11.2x / 50 io ~= moon size.
transform_n_raster(_moon[3], nmv, projMat);
memcpy(nmv, cpy, sizeof nmv);
// Europa
rotate(nmv, a / 2.0f, 0.0f, 0.1f, 0.0f);
translate(nmv, 8.0f, 0.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/13.2f), (1/13.2f), (1/13.2f));
transform_n_raster(_moon[4], nmv, projMat);
memcpy(nmv, cpy, sizeof nmv);
// Ganymede
rotate(nmv, a / 3.0f, 0.0f, 0.1f, 0.0f);
translate(nmv, 10.0f, 0.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/9.0f), (1/9.0f), (1/9.0f));
transform_n_raster(_moon[5], nmv, projMat);
memcpy(nmv, cpy, sizeof nmv);
// Callisto
rotate(nmv, a / 5.0f, 0.0f, 0.1f, 0.0f);
translate(nmv, 11.0f, 0.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/10.0f), (1/10.0f), (1/10.0f));
transform_n_raster(_moon[6], nmv, projMat);
// SATURN
memcpy(nmv, mvMat, sizeof nmv); /* copie mvMat dans nmv */
rotate(nmv, a / (30 * 365.2425f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
translate(nmv, 95.4f, 1.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/11.4f) * 12.0f, (1/11.4f) * 12.0f, (1/11.4f) * 12.0f);
rotate(nmv, a / 0.4583f, -0.267f, 1.0f, 0.0f);
transform_n_raster(_planet[5], nmv, projMat);
memcpy(cpy, nmv, sizeof cpy);
// Enceladus
rotate(nmv, a * 5.0f, 0.0f, 0.1f, 0.0f);
translate(nmv, 2.0f, 0.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/20.0f), (1/20.0f), (1/20.0f));
transform_n_raster(_moon[7], nmv, projMat);
memcpy(nmv, cpy, sizeof nmv);
// Dione
rotate(nmv, a * 4.0f, 0.0f, 0.01f, 0.0f);
translate(nmv, 3.0f, 0.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/18.0f), (1/18.0f), (1/18.0f));
transform_n_raster(_moon[8], nmv, projMat);
memcpy(nmv, cpy, sizeof nmv);
// Rhea
rotate(nmv, a * 3.0f, 0.0f, 0.01f, 0.0f);
translate(nmv, 4.0f, 0.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/15.0f), (1/15.0f), (1/15.0f));
transform_n_raster(_moon[9], nmv, projMat);
memcpy(nmv, cpy, sizeof nmv);
// Titan
rotate(nmv, a / 4.0f, 0.0f, 0.01f, 0.0f);
translate(nmv, 6.0f, 0.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/10.0f), (1/10.0f), (1/10.0f));
transform_n_raster(_moon[10], nmv, projMat);
memcpy(nmv, cpy, sizeof nmv);
// Iapetus
rotate(nmv, a / 6.0f, 0.0f, 0.01f, 0.0f);
translate(nmv, 7.0f, 0.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/14.0f), (1/14.0f), (1/14.0f));
transform_n_raster(_moon[11], nmv, projMat);
// URANUS
memcpy(nmv, mvMat, sizeof nmv); /* copie mvMat dans nmv */
rotate(nmv, a / (84 * 365.2425f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
translate(nmv, 192.0f, 1.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/26.8f) * 12.0f, (1/26.8f) * 12.0f, (1/26.8f) * 12.0f);
rotate(nmv, a / 0.7083f, -0.978f, 0.0f, 0.0f);
transform_n_raster(_planet[6], nmv, projMat);
memcpy(cpy, nmv, sizeof cpy);
// Ariel
rotate(nmv, a , 0.01f, 0.0f, 0.0f);
translate(nmv, 0.0f, 3.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/20.0f), (1/20.0f), (1/20.0f));
transform_n_raster(_moon[12], nmv, projMat);
memcpy (nmv, cpy, sizeof nmv);
// Umbriel
rotate(nmv, a / 2.0f, 0.01f, 0.0f, 0.0f);
translate(nmv, 0.0f, 4.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/20.0f), (1/20.0f), (1/20.0f));
transform_n_raster(_moon[13], nmv, projMat);
memcpy (nmv, cpy, sizeof nmv);
// Titania
rotate(nmv, a / 3.0f, 0.01f, 0.0f, 0.0f);
translate(nmv, 0.0f, 5.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/17.0f), (1/17.0f), (1/17.0f));
transform_n_raster(_moon[14], nmv, projMat);
memcpy (nmv, cpy, sizeof nmv);
// Oberon
rotate(nmv, a / 5.0f, 0.01f, 0.0f, 0.0f);
translate(nmv, 0.0f, 6.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/17.0f), (1/17.0f), (1/17.0f));
transform_n_raster(_moon[15], nmv, projMat);
// NEPTUNE
memcpy(nmv, mvMat, sizeof nmv); /* copie mvMat dans nmv */
rotate(nmv, a / (165 * 365.2425f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
translate(nmv, 301.0f, 1.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/27.7f) * 12.0f, (1/27.7f) * 12.0f, (1/27.7f) * 12.0f);
rotate(nmv, a / 0.6f, -0.283f, 1.0f, 0.0f);
transform_n_raster(_planet[7], nmv, projMat);
// Triton
rotate(nmv, a / 5.0f, 0.0f, 0.01f, 0.0f);
translate(nmv, 3.0f, 0.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/10.0f), (1/10.0f), (1/10.0f));
transform_n_raster(_moon[16], nmv, projMat);
// PLUTO
memcpy(nmv, mvMat, sizeof nmv); /* copie mvMat dans nmv */
rotate(nmv, a / (248 * 365.2425f), 0.0f, 1.0f, 0.0f);
translate(nmv, 394.0f, 1.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/500.0f) * 12.0f, (1/500.0f) * 12.0f, (1/500.0f) * 12.0f);
rotate(nmv, a / 6.4, -0.119f, 1.0f, 0.0f);
transform_n_raster(_planet[8], nmv, projMat);
// Charon
rotate(nmv, a / 5.0f, 0.0f, 0.01f, 0.0f);
translate(nmv, 3.0f, 0.0f, 0.0f);
scale(nmv, (1/13.0f), (1/13.0f), (1/13.0f));
transform_n_raster(_moon[16], nmv, projMat);
/* déclarer qu'on a changé (en bas niveau) des pixels du screen */
gl4dpScreenHasChanged();
/* fonction permettant de raffraîchir l'ensemble de la fenêtre*/
gl4dpUpdateScreen(NULL);
if (_pause != 1)
a += ((360.0 * dt) / 60) * _s; // 360 in 1 minute so 1 day = 1 min
}
/*!\brief intercepte l'événement clavier pour modifier les options. */
void key(int keycode) {
double dtheta = M_PI, step = 5.0;
int i;
switch(keycode) {
case GL4DK_UP:
_cam.y += 5 * dtheta;
break;
case GL4DK_DOWN:
_cam.y -= 5 * dtheta;
break;
case GL4DK_RIGHT:
_s += 60.0f;
break;
case GL4DK_LEFT:
_s -= 60.0f;
break;
case GL4DK_w:
_cam.x += -_v * step * sin(_cam.theta);
_cam.z += -_v * step * cos(_cam.theta);
break;
case GL4DK_s:
_cam.x += _v * step * sin(_cam.theta);
_cam.z += _v * step * cos(_cam.theta);
break;
case GL4DK_a:
_cam.theta += _v * step;
break;
case GL4DK_d:
_cam.theta -= _v * step;
break;
case GL4DK_p:
if (_pause == 0)
_pause = 1;
else
_pause = 0;
break;
case GL4DK_MINUS:
_v -= 0.01f;
if (_v < 0.01f){
_v = 0.01f;
}
break;
case GL4DK_EQUALS:
_v += 0.01f;
if (_v > 0.5f){
_v = 0.5f;
}
break;
case GL4DK_f:
break;
case GL4DK_z:
break;
case GL4DK_0:
_cam.x = 0;
_cam.y = 1.0f;
_cam.z = 10;
_cam.theta = 0;
break;
case GL4DK_1:
break;
case GL4DK_2:
break;
case GL4DK_t: /* 't' la texture */
_use_tex = !_use_tex;
if(_use_tex) {
enableSurfaceOption(_sun, SO_USE_TEXTURE);
for(i = 0; i < 18; ++i)
enableSurfaceOption(_moon[i], SO_USE_TEXTURE);
for(i = 0; i < 9; ++i)
enableSurfaceOption(_planet[i], SO_USE_TEXTURE);
} else {
disableSurfaceOption(_sun, SO_USE_TEXTURE);
for(i = 0; i < 18; ++i)
disableSurfaceOption(_moon[i], SO_USE_TEXTURE);
for(i = 0; i < 9; ++i)
disableSurfaceOption(_planet[i], SO_USE_TEXTURE);
}
break;
case GL4DK_c: /* 'c' utiliser la couleur */
_use_color = !_use_color;
if(_use_color) {
enableSurfaceOption(_sun, SO_USE_COLOR);
for(i = 0; i < 18; ++i)
enableSurfaceOption(_moon[i], SO_USE_COLOR);
for(i = 0; i < 9; ++i)
enableSurfaceOption(_planet[i], SO_USE_COLOR);
} else {
disableSurfaceOption(_sun, SO_USE_COLOR);
for(i = 0; i < 18; ++i)
disableSurfaceOption(_moon[i], SO_USE_COLOR);
for(i = 0; i < 9; ++i)
disableSurfaceOption(_planet[i], SO_USE_COLOR);
}
break;
case GL4DK_l: /* 'l' utiliser l'ombrage par la méthode Gouraud */
_use_lighting = !_use_lighting;
if(_use_lighting) {
enableSurfaceOption(_sun, SO_USE_LIGHTING);
for(i = 0; i < 18; ++i)
enableSurfaceOption(_moon[i], SO_USE_LIGHTING);
for(i = 0; i < 9; ++i)
enableSurfaceOption(_planet[i], SO_USE_LIGHTING);
} else {
disableSurfaceOption(_sun, SO_USE_LIGHTING);
for(i = 0; i < 18; ++i)
disableSurfaceOption(_moon[i], SO_USE_LIGHTING);
for(i = 0; i < 9; ++i)
disableSurfaceOption(_planet[i], SO_USE_LIGHTING);
}
break;
default: break;
}
}
static void pmotion(int x, int y) {
_xm = x;
_ym = y;
_cam.theta = -(_xm - (_wW >> 1)) / (float)_wW*10;
}
static void mouse(int button, int state, int x, int y) {
double dtheta = M_PI;
if (button == GL4D_BUTTON_LEFT)
_cam.y += 10 * dtheta;
if (button == GL4D_BUTTON_RIGHT)
_cam.y -= 10 * dtheta;
if (button == GL4D_BUTTON_MIDDLE)
_cam.y = 1.0f;
}
/*!\brief à appeler à la sortie du programme. */
void sortie(void) {
int i;
if(_sun) {
freeSurface(_sun);
_sun = NULL;
}
for(i = 0; i < 18; ++i) {
if(_moon[i]){
freeSurface(_moon[i]);
_moon[i] = NULL;
}
}
for(i = 0; i < 9; ++i) {
if(_planet[i]){
freeSurface(_planet[i]);
_planet[i] = NULL;
}
}
/* libère tous les objets produits par GL4Dummies, ici
* principalement les screen */
gl4duClean(GL4DU_ALL);
}