source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/BvHierarchy.h @ 1913

Revision 1913, 25.7 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)
RevLine 
[1237]1#ifndef _BvHierarchy_H__
2#define _BvHierarchy_H__
3
4#include <stack>
5
6#include "Mesh.h"
7#include "Containers.h"
8#include "Statistics.h"
9#include "VssRay.h"
10#include "RayInfo.h"
11#include "gzstream.h"
[1239]12#include "SubdivisionCandidate.h"
[1237]13#include "AxisAlignedBox3.h"
[1315]14#include "IntersectableWrapper.h"
[1667]15#include "HierarchyManager.h"
[1237]16
17
18namespace GtpVisibilityPreprocessor {
19
20
21class ViewCellLeaf;
22class Plane3;
23class AxisAlignedBox3;
24class Ray;
25class ViewCellsStatistics;
26class ViewCellsManager;
27class MergeCandidate;
28class Beam;
29class ViewCellsTree;
30class Environment;
31class BvhInterior;
32class BvhLeaf;
33class BvhNode;
34class BvhTree;
35class VspTree;
36class ViewCellsContainer;
[1370]37class HierarchyManager;
[1237]38
[1297]39
[1237]40/** View space partition statistics.
41*/
42class BvhStatistics: public StatisticsBase
43{
44public:
[1370]45       
46        /// Constructor
[1237]47        BvhStatistics()
48        {
49                Reset();
50        }
51
52        int Nodes() const {return nodes;}
53        int Interior() const { return nodes / 2; }
54        int Leaves() const { return (nodes / 2) + 1; }
55       
56        double AvgDepth() const
57        { return accumDepth / (double)Leaves(); }
58
[1370]59        double AvgObjectRefs() const
60        { return objectRefs / (double)Leaves(); }
61
62        double AvgRayRefs() const
63        { return rayRefs / (double)Leaves(); }
64
[1763]65       
[1237]66        void Reset()
67        {
68                nodes = 0;
69                splits = 0;
70                maxDepth = 0;
[1705]71
[1237]72                minDepth = 99999;
73                accumDepth = 0;
74        maxDepthNodes = 0;
75                minProbabilityNodes = 0;
76                maxCostNodes = 0;
[1370]77                ///////////////////
78                minObjectsNodes = 0;
[1237]79                maxObjectRefs = 0;
[1370]80                minObjectRefs = 999999999;
[1237]81                objectRefs = 0;
[1408]82                emptyNodes = 0;
[1370]83
84                ///////////////////
85                minRaysNodes = 0;
86                maxRayRefs = 0;
87                minRayRefs = 999999999;
88                rayRefs = 0;
89                maxRayContriNodes = 0;
[1449]90                mGlobalCostMisses = 0;
[1237]91        }
92
[1370]93
94public:
95
96        // total number of nodes
97        int nodes;
98        // number of splits
99        int splits;
100        // maximal reached depth
101        int maxDepth;
102        // minimal depth
103        int minDepth;
104        // max depth nodes
105        int maxDepthNodes;
106        // accumulated depth (used to compute average)
107        int accumDepth;
108        // minimum area nodes
109        int minProbabilityNodes;
110        /// nodes termination because of max cost ratio;
111        int maxCostNodes;
[1449]112        // global cost ratio violations
113        int mGlobalCostMisses;
[1370]114
[1449]115        //////////////////
[1370]116        // nodes with minimum objects
117        int minObjectsNodes;
118        // max number of rays per node
119        int maxObjectRefs;
120        // min number of rays per node
121        int minObjectRefs;
122        /// object references
123        int objectRefs;
[1408]124        // leaves with no objects
125        int emptyNodes;
[1370]126
127        //////////////////////////
128        // nodes with minimum rays
129        int minRaysNodes;
130        // max number of rays per node
131        int maxRayRefs;
132        // min number of rays per node
133        int minRayRefs;
134        /// object references
135        int rayRefs;
136        /// nodes with max ray contribution
137        int maxRayContriNodes;
138
[1237]139        void Print(ostream &app) const;
140
141        friend ostream &operator<<(ostream &s, const BvhStatistics &stat)
142        {
143                stat.Print(s);
144                return s;
145        }
146};
147
148
149/**
150    VspNode abstract class serving for interior and leaf node implementation
151*/
[1758]152class BvhNode: public Intersectable
[1237]153{
154public:
155       
156        // types of vsp nodes
157        enum {Interior, Leaf};
158
[1297]159        BvhNode();
[1237]160        BvhNode(const AxisAlignedBox3 &bbox);
161        BvhNode(const AxisAlignedBox3 &bbox, BvhInterior *parent);
162
163        virtual ~BvhNode(){};
164
165        /** Determines whether this node is a leaf or not
166                @return true if leaf
167        */
168        virtual bool IsLeaf() const = 0;
169
170        /** Determines whether this node is a root
171                @return true if root
172        */
173        virtual bool IsRoot() const;
174
175        /** Returns parent node.
176        */
177        BvhInterior *GetParent();
178
179        /** Sets parent node.
180        */
181        void SetParent(BvhInterior *parent);
182
[1666]183        /** collects all objects under this node.
184        */
[1614]185        virtual void CollectObjects(ObjectContainer &objects) = 0;
[1666]186
[1237]187        /** The bounding box specifies the node extent.
188        */
[1357]189        inline
[1237]190        AxisAlignedBox3 GetBoundingBox() const
191        { return mBoundingBox; }
192
[1666]193        /** Sets bouding box of this node.
194        */
[1357]195        inline
[1237]196        void SetBoundingBox(const AxisAlignedBox3 &boundingBox)
197        { mBoundingBox = boundingBox; }
198
[1679]199        /** Cost of mergin this node.
200        */
201        float GetMergeCost() {return (float)-mTimeStamp; }
[1237]202
[1763]203        virtual int GetRandomEdgePoint(Vector3 &point,
204                                                                 Vector3 &normal);
[1666]205
[1763]206        inline int GetTimeStamp() const { return mTimeStamp; }
207        inline void SetTimeStamp(const int timeStamp) { mTimeStamp = timeStamp; };
208
[1237]209
[1786]210        ////////////////////////
[1758]211        //-- inherited functions from Intersectable
212
213        AxisAlignedBox3 GetBox() const { return mBoundingBox; }
214       
215        int CastRay(Ray &ray) { return 0; }
216       
217        bool IsConvex() const { return true; }
218        bool IsWatertight() const { return true; }
219        float IntersectionComplexity() { return 1; }
220 
221        int NumberOfFaces() const { return 6; };
222       
[1877]223  int GetRandomSurfacePoint(GtpVisibilityPreprocessor::Vector3 &point,
[1758]224                                                          GtpVisibilityPreprocessor::Vector3 &normal)
225        {
226                // TODO
227                return 0;
228        }
229
230        int GetRandomVisibleSurfacePoint(GtpVisibilityPreprocessor::Vector3 &point,
231                                                                         GtpVisibilityPreprocessor::Vector3 &normal,
232                                                                         const GtpVisibilityPreprocessor::Vector3 &viewpoint,
233                                                                         const int maxTries)
234        {
235                // TODO
236                return 0;
237        }
238 
239        int Type() const
240        {
241                return Intersectable::BVH_INTERSECTABLE;
242        }
243
244        ostream &Describe(ostream &s) { return s; }
245
[1237]246        ///////////////////////////////////
247
[1786]248        float mRenderCost;
249
[1237]250protected:
251       
252        /// the bounding box of the node
253        AxisAlignedBox3 mBoundingBox;
254        /// parent of this node
255        BvhInterior *mParent;
[1763]256        int mTimeStamp;
[1237]257};
258
259
260/** BSP interior node implementation
261*/
262class BvhInterior: public BvhNode
263{
264public:
265        /** Standard contructor taking a bounding box as argument.
266        */
267        BvhInterior(const AxisAlignedBox3 &bbox);
268        BvhInterior(const AxisAlignedBox3 &bbox, BvhInterior *parent);
269
270        ~BvhInterior();
271        /** @return false since it is an interior node
272        */
273        bool IsLeaf() const;
[1294]274       
[1237]275        BvhNode *GetBack() { return mBack; }
276        BvhNode *GetFront() { return mFront; }
277
278        /** Replace front or back child with new child.
279        */
280        void ReplaceChildLink(BvhNode *oldChild, BvhNode *newChild);
281
282        /** Replace front and back child.
283        */
284        void SetupChildLinks(BvhNode *front, BvhNode *back);
285
286        friend ostream &operator<<(ostream &s, const BvhInterior &A)
287        {
288                return s << A.mBoundingBox;
289        }
[1679]290
291        virtual void CollectObjects(ObjectContainer &objects);
[1684]292
[1237]293protected:
294
295        /// back node
296        BvhNode *mBack;
297        /// front node
298        BvhNode *mFront;
299};
300
301
302/** BSP leaf node implementation.
303*/
304class BvhLeaf: public BvhNode
305{
306public:
307        /** Standard contructor taking a bounding box as argument.
308        */
309        BvhLeaf(const AxisAlignedBox3 &bbox);
[1785]310  BvhLeaf(const AxisAlignedBox3 &bbox, BvhInterior *parent);
[1237]311        BvhLeaf(const AxisAlignedBox3 &bbox, BvhInterior *parent, const int numObjects);
312
313        ~BvhLeaf();
314
315        /** @return true since it is an interior node
316        */
317        bool IsLeaf() const;
318       
[1297]319        SubdivisionCandidate *GetSubdivisionCandidate()// const
[1237]320        {
321                return mSubdivisionCandidate;
322        }
323
[1297]324        void SetSubdivisionCandidate(SubdivisionCandidate *candidate)
325        {
326                mSubdivisionCandidate = candidate;
327        }
[1684]328       
329        virtual void CollectObjects(ObjectContainer &objects);
330
[1707]331        /** Returns level of the hierarchy that is "active" right now.
[1706]332        */
333        BvhNode *GetActiveNode()
334        {
335                return mActiveNode;
336        }
337
[1707]338        /** Returns level of the hierarchy that is "active" right now.
339        */
340        void SetActiveNode(BvhNode *node)
341        {
342                mActiveNode = node;
343        }
344
[1237]345public:
[1785]346  // gl list use to store the geometry on the gl server
347  int mGlList;
348 
349  /// objects
350  ObjectContainer mObjects;
351 
[1237]352protected:
[1785]353 
354  /// pointer to a split plane candidate splitting this leaf
355  SubdivisionCandidate *mSubdivisionCandidate;
356 
357  /// the active node which will be accounted for in the pvs
358  BvhNode *mActiveNode;
[1237]359};
360
361
362/** View Space Partitioning tree.
363*/
364class BvHierarchy
365{
366        friend class ViewCellsParseHandlers;
367        friend class HierarchyManager;
368
[1379]369protected:
[1345]370        struct SortableEntry;
371        typedef vector<SortableEntry> SortableEntryContainer;
372
[1379]373public:
374       
[1237]375        /** Additional data which is passed down the BSP tree during traversal.
376        */
377        class BvhTraversalData
378        { 
379        public:
[1294]380               
[1237]381                BvhTraversalData():
382                mNode(NULL),
383                mDepth(0),
384                mMaxCostMisses(0),
[1370]385                mAxis(0),
[1912]386                mNumRays(0),
387                mCorrectedPvs(0),
388                mPvs(0),
[1913]389                mCorrectedVolume(0),
390                mVolume(0)
[1357]391                {
[1778]392                        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
393                                mSortedObjects[i] = NULL;
[1357]394                }
[1237]395               
396                BvhTraversalData(BvhLeaf *node,
397                                                 const int depth,
[1370]398                                                 const float v,
399                                                 const int numRays):
[1237]400                mNode(node),
401                mDepth(depth),
402                mMaxCostMisses(0),
[1370]403                mAxis(0),
[1912]404                mNumRays(numRays),
405                mCorrectedPvs(0),
406                mPvs(0),
[1913]407                mCorrectedVolume(0),
408                mVolume(v)
[1357]409                {
[1778]410                        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
411                                mSortedObjects[i] = NULL;
[1357]412                }
[1237]413
[1357]414                /** Deletes contents and sets them to NULL.
415                */
[1237]416                void Clear()
417                {
[1294]418                        DEL_PTR(mNode);
[1778]419                        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
420                                DEL_PTR(mSortedObjects[i]);
[1237]421                }
422
[1294]423                /// the current node
424                BvhLeaf *mNode;
425                /// current depth
426                int mDepth;
[1913]427                /// the volume of the node
428                float mVolume;
429                /// the corrected volume
430                float mCorrectedVolume;
[1294]431                /// how often this branch has missed the max-cost ratio
432                int mMaxCostMisses;
433                /// current axis
434                int mAxis;
[1370]435                /// number of rays
436                int mNumRays;
[1912]437                /// parent Pvs;
438                float mPvs;
439                /// parent pvs correction factor
440                float mCorrectedPvs;
441
[1357]442                /// the sorted objects for the three dimensions
[1778]443                ObjectContainer *mSortedObjects[4];             
[1237]444    };
445
[1357]446
447        /** Candidate for a object space split.
[1237]448        */
449        class BvhSubdivisionCandidate: public SubdivisionCandidate
450        { 
451        public:
452
[1294]453        BvhSubdivisionCandidate(const BvhTraversalData &tData): mParentData(tData)
[1237]454                {};
455
[1305]456                ~BvhSubdivisionCandidate()
457                {
458                        mParentData.Clear();
459                }
[1294]460
[1237]461                int Type() const { return OBJECT_SPACE; }
462       
[1667]463                void EvalCandidate(bool computeSplitplane = true)
[1237]464                {
[1705]465            mDirty = false;
[1667]466                        sBvHierarchy->EvalSubdivisionCandidate(*this, computeSplitplane);
[1237]467                }
468
[1633]469                bool Apply(SplitQueue &splitQueue, bool terminationCriteriaMet)
[1632]470                {
[1667]471                        BvhNode *n = sBvHierarchy->Subdivide(splitQueue, this, terminationCriteriaMet);
472
[1632]473                        // local or global termination criteria failed
474                        return !n->IsLeaf();           
[1633]475                }
[1632]476
[1633]477                void CollectDirtyCandidates(SubdivisionCandidateContainer &dirtyList,
478                                                                        const bool onlyUnmailed)
479                {
480                        sBvHierarchy->CollectDirtyCandidates(this, dirtyList, onlyUnmailed);
481                }
482
[1237]483                bool GlobalTerminationCriteriaMet() const
484                {
485                        return sBvHierarchy->GlobalTerminationCriteriaMet(mParentData);
486                }
487
[1667]488                BvhSubdivisionCandidate(const ObjectContainer &frontObjects,
489                                                                const ObjectContainer &backObjects,
490                                                                const BvhTraversalData &tData):
[1237]491                mFrontObjects(frontObjects), mBackObjects(backObjects), mParentData(tData)
492                {}
[1294]493
[1667]494                float GetPriority() const
495                {
[1705]496                        return mPriority;
[1667]497                }
498
[1912]499                /////////////////////////////7
500
[1305]501                /// pointer to parent tree.
[1294]502                static BvHierarchy *sBvHierarchy;
[1680]503
[1294]504                /// parent data
505                BvhTraversalData mParentData;
[1305]506                /// the objects on the front of the potential split
[1294]507                ObjectContainer mFrontObjects;
[1305]508                /// the objects on the back of the potential split
[1294]509                ObjectContainer mBackObjects;
[1912]510                       
511                float mCorrectedFrontPvs;
512                float mCorrectedBackPvs;
513
[1913]514                float mCorrectedFrontVolume;
515                float mCorrectedBackVolume;
[1237]516        };
517
518        /** Struct for traversing line segment.
519        */
520        struct LineTraversalData
521        {
522                BvhNode *mNode;
523                Vector3 mExitPoint;
524               
525                float mMaxT;
526   
527                LineTraversalData () {}
528                LineTraversalData (BvhNode *n, const Vector3 &p, const float maxt):
529                mNode(n), mExitPoint(p), mMaxT(maxt) {}
530        };
531
532
533        /** Default constructor creating an empty tree.
534        */
535        BvHierarchy();
536
537        /** Default destructor.
538        */
539        ~BvHierarchy();
540
541        /** Returns tree statistics.
542        */
543        const BvhStatistics &GetStatistics() const;
544 
545        /** Returns bounding box of the specified node.
546        */
547        AxisAlignedBox3 GetBoundingBox(BvhNode *node) const;
548
549        /** Reads parameters from environment singleton.
550        */
551        void ReadEnvironment();
552
553        /** Evaluates candidate for splitting.
554        */
[1680]555        void EvalSubdivisionCandidate(BvhSubdivisionCandidate &splitData,
556                                                                  bool computeSplitPlane = true);
[1237]557
[1707]558        /** Returns vector of leaves.
[1237]559        */
[1707]560        void CollectLeaves(BvhNode *root, vector<BvhLeaf *> &leaves) const;
[1237]561
562        /** Returns bounding box of the whole tree (= bbox of root node)
563        */
564        AxisAlignedBox3 GetBoundingBox()const;
565
566        /** Returns root of the view space partitioning tree.
567        */
568        BvhNode *GetRoot() const;
569
570        /** finds neighbouring leaves of this tree node.
571        */
572        int FindNeighbors(BvhLeaf *n,
573                                          vector<BvhLeaf *> &neighbors,
574                                          const bool onlyUnmailed) const;
575
576        /** Returns random leaf of BSP tree.
577                @param halfspace defines the halfspace from which the leaf is taken.
578        */
579        BvhLeaf *GetRandomLeaf(const Plane3 &halfspace);
580
581        /** Returns random leaf of BSP tree.
582                @param onlyUnmailed if only unmailed leaves should be returned.
583        */
584        BvhLeaf *GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed = false);
585
586        /** Casts line segment into the tree.
587                @param origin the origin of the line segment
588                @param termination the end point of the line segment
589                @returns view cells intersecting the line segment.
590        */
591    int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
592                                                const Vector3 &termination,
593                                                ViewCellContainer &viewcells);
594               
595        /** Sets pointer to view cells manager.
596        */
597        void SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm);
598
[1913]599        float GetViewSpaceVolume() const;
[1237]600        /** Writes tree to output stream
601        */
602        bool Export(OUT_STREAM &stream);
603
[1640]604        /** Collects rays associated with the objects.
[1237]605        */
606        void CollectRays(const ObjectContainer &objects, VssRayContainer &rays) const;
607
608        /** Intersects box with the tree and returns the number of intersected boxes.
609                @returns number of view cells found
610        */
[1640]611        int ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
612                                                                ViewCellContainer &viewCells) const;
[1237]613
614        /** Returns leaf the point pt lies in, starting from root.
615        */
616        BvhLeaf *GetLeaf(Intersectable *obj, BvhNode *root = NULL) const;
617
[1370]618        /** Sets a pointer to the view cells tree.
619        */
[1237]620        ViewCellsTree *GetViewCellsTree() const { return mViewCellsTree; }
[1707]621       
[1370]622        /** See Get
623        */
[1237]624        void SetViewCellsTree(ViewCellsTree *vt) { mViewCellsTree = vt; }
625
[1640]626        /** Returns estimated memory usage of tree.
627        */
628        float GetMemUsage() const;
[1237]629
[1707]630        /** Sets this node to be an active node.
631        */
632        void SetActive(BvhNode *node) const;
[1680]633
[1707]634
[1684]635        ///////////////////////////
636        // hacks in order to provide interleaved heurisitcs
637
[1686]638        BvhNode *SubdivideAndCopy(SplitQueue &tQueue, SubdivisionCandidate *splitCandidate);
[1684]639
640        /////////////////////////////////
641
[1703]642        static float EvalAbsCost(const ObjectContainer &objects);
[1698]643
[1913]644        float EvalProb(const ObjectContainer &objects) const;
645
[1718]646        void CollectObjects(const AxisAlignedBox3 &box, ObjectContainer &objects);
[1707]647
[1786]648        float GetRenderCostIncrementially(BvhNode *node) const;
649
[1844]650        void Compress();
[1843]651        void CreateUniqueObjectIds();
[1786]652
[1237]653protected:
654
655        /** Returns true if tree can be terminated.
656        */
[1251]657        bool LocalTerminationCriteriaMet(const BvhTraversalData &data) const;
[1237]658
659        /** Returns true if global tree can be terminated.
660        */
[1251]661        bool GlobalTerminationCriteriaMet(const BvhTraversalData &data) const;
[1237]662
[1287]663        /** For sorting the objects during the heuristics
664        */
[1237]665        struct SortableEntry
666        {
[1287]667                Intersectable *mObject;
[1237]668                float mPos;
669
670                SortableEntry() {}
671
[1287]672                SortableEntry(Intersectable *obj, const float pos):
673                mObject(obj), mPos(pos)
[1237]674                {}
675
676                bool operator<(const SortableEntry &b) const
677                {
678                        return mPos < b.mPos;
679                }
680        };
[1345]681
[1287]682        /** Evaluate balanced object partition.
[1237]683        */
[1640]684        float EvalLocalObjectPartition(const BvhTraversalData &tData,
685                                                                   const int axis,
686                                                                   ObjectContainer &objectsFront,
687                                                                   ObjectContainer &objectsBack);
[1237]688
[1640]689        /** Evaluate surface area heuristic for the node.
690        */
691        float EvalSah(const BvhTraversalData &tData,
692                                  const int axis,
693                                  ObjectContainer &objectsFront,
694                                  ObjectContainer &objectsBack);
[1323]695
[1237]696
[1379]697        /** Evaluates render cost of the bv induced by these objects
[1237]698        */
[1379]699        float EvalRenderCost(const ObjectContainer &objects) const;
[1237]700
701        /** Evaluates tree stats in the BSP tree leafs.
702        */
703        void EvaluateLeafStats(const BvhTraversalData &data);
704
705        /** Subdivides node using a best split priority queue.
706            @param tQueue the best split priority queue
707                @param splitCandidate the candidate for the next split
708                @param globalCriteriaMet if the global termination criteria were already met
709                @returns new root of the subtree
710        */
[1640]711        BvhNode *Subdivide(SplitQueue &tQueue,
712                                           SubdivisionCandidate *splitCandidate,
713                                           const bool globalCriteriaMet);
[1237]714       
715        /** Subdivides leaf.
[1345]716                @param sc the subdivisionCandidate holding all necessary data for subdivision           
[1237]717               
[1345]718                @param frontData returns the traversal data for the front node
719                @param backData returns the traversal data for the back node
[1237]720
[1345]721                @returns the new interior node = the of the subdivision
[1237]722        */
[1640]723        BvhInterior *SubdivideNode(const BvhSubdivisionCandidate &sc,
724                                                           BvhTraversalData &frontData,
725                                                           BvhTraversalData &backData);
[1237]726
727        /** Splits the objects for the next subdivision.
728                @returns cost for this split
729        */
[1640]730        float SelectObjectPartition(const BvhTraversalData &tData,
731                                                                ObjectContainer &frontObjects,
[1676]732                                                                ObjectContainer &backObjects,
733                                                                bool useVisibilityBasedHeuristics);
[1237]734       
735        /** Writes the node to disk
736                @note: should be implemented as visitor.
737        */
738        void ExportNode(BvhNode *node, OUT_STREAM &stream);
739
[1640]740        /** Exports objects associated with this leaf.
741        */
[1286]742        void ExportObjects(BvhLeaf *leaf, OUT_STREAM &stream);
743
[1548]744        /** Associates the objects with their bvh leaves.
[1294]745        */
[1486]746        static void AssociateObjectsWithLeaf(BvhLeaf *leaf);
747
748
[1237]749        /////////////////////////////
750        // Helper functions for local cost heuristics
751       
[1357]752        /** Prepare split candidates for cost heuristics using axis aligned splits.
[1237]753                @param node the current node
754                @param axis the current split axis
755        */
[1640]756        void PrepareLocalSubdivisionCandidates(const BvhTraversalData &tData,
757                                                                                   const int axis);
[1237]758
[1640]759        static void CreateLocalSubdivisionCandidates(const ObjectContainer &objects,
760                                                                                                 SortableEntryContainer **subdivisionCandidates,
761                                                                                                 const bool sort,
762                                                                                                 const int axis);
[1357]763
[1779]764        float EvalPriority(const BvhSubdivisionCandidate &splitCandidate,
765                                           const float renderCostDecr,
766                                           const float oldRenderCost) const;
767
[1357]768        /** Computes object partition with the best cost according to the heurisics.
769                @param tData the traversal data
770                @param axis the split axis
771                @param objectsFront the objects in the front child bv
772                @param objectsBack the objects in the back child bv
773                @param backObjectsStart the iterator marking the position where the back objects begin
774
775                @returns relative cost (relative to parent cost)
[1237]776        */
[1640]777        float EvalLocalCostHeuristics(const BvhTraversalData &tData,
778                                                                  const int axis,
779                                                                  ObjectContainer &objectsFront,
780                                                                  ObjectContainer &objectsBack);
[1237]781
[1287]782        /** Evaluates the contribution to the front and back volume
783                when this object is changing sides in the bvs.
[1237]784
[1287]785                @param object the object
786                @param volLeft updates the left pvs
787                @param volPvs updates the right pvs
[1237]788        */
[1640]789        void EvalHeuristicsContribution(Intersectable *obj,
790                                                                        float &volLeft,
791                                                                        float &volRight);
[1237]792
793        /** Prepares objects for the cost heuristics.
794                @returns sum of volume of associated view cells
795        */
[1287]796        float PrepareHeuristics(const BvhTraversalData &tData, const int axis);
[1237]797       
[1705]798        /** Evaluates cost for a leaf given the surface area heuristics.
799        */
[1779]800        float EvalSahCost(BvhLeaf *leaf) const;
[1633]801
[1237]802        ////////////////////////////////////////////////
803
804
805        /** Prepares construction for vsp and osp trees.
806        */
[1640]807        AxisAlignedBox3 EvalBoundingBox(const ObjectContainer &objects,
808                                                                        const AxisAlignedBox3 *parentBox = NULL) const;
[1237]809
[1370]810        /** Collects list of invalid candidates. Candidates
811                are invalidated by a view space subdivision step
812                that affects this candidate.
813        */
[1640]814        void CollectDirtyCandidates(BvhSubdivisionCandidate *sc,
815                                                                vector<SubdivisionCandidate *> &dirtyList,
816                                                                const bool onlyUnmailed);
[1237]817
[1287]818        /** Collect view cells which see this bvh leaf.
[1237]819        */
[1744]820        int CollectViewCells(const ObjectContainer &objects,
821                                                 ViewCellContainer &viewCells,
822                                                 const bool setCounter,
[1903]823                                                 const bool onlyMailedRays) const;
[1237]824
[1576]825        /** Counts the view cells of this object. note: only
826                counts unmailed objects.
827        */
828        int CountViewCells(Intersectable *obj) const;
829
830        /** Counts the view cells seen by this bvh leaf
831        */
832        int CountViewCells(const ObjectContainer &objects) const;
833
[1287]834        /** Collects view cells which see an object.
835        */
[1744]836        int CollectViewCells(Intersectable *object,
837                                                 ViewCellContainer &viewCells,
838                                                 const bool useMailBoxing,
839                                                 const bool setCounter,
[1903]840                                                 const bool onlyMailedRays) const;
[1287]841
[1576]842        /** Evaluates increase in pvs size.
843        */
[1912]844        int EvalPvsEntriesIncr(BvhSubdivisionCandidate &splitCandidate, const float avgRayContri) const;
[1576]845
[1237]846        /** Rays will be clipped to the bounding box.
847        */
[1640]848        void PreprocessRays(BvhLeaf *root,
849                                                const VssRayContainer &sampleRays,
850                                                RayInfoContainer &rays);
[1237]851
[1287]852        /** Print the subdivision stats in the subdivison log.
853        */
854        void PrintSubdivisionStats(const SubdivisionCandidate &tData);
[1237]855
[1370]856        /** Prints out the stats for this subdivision.
857        */
[1640]858        void AddSubdivisionStats(const int viewCells,
859                                                         const float renderCostDecr,
860                                                         const float totalRenderCost);
[1237]861
[1370]862        /** Stores rays with objects that see the rays.
863        */
864        int AssociateObjectsWithRays(const VssRayContainer &rays) const;
[1237]865
[1370]866        /** Tests if object is in this leaf.
867                @note: assumes that objects are sorted by their id.
868        */
[1237]869        bool IsObjectInLeaf(BvhLeaf *, Intersectable *object) const;
870
[1370]871        /** Prepares the construction of the bv hierarchy and returns
872                the first subdivision candidate.
873        */
[1779]874        void PrepareConstruction(SplitQueue &tQueue,
875                                                         const VssRayContainer &sampleRays,
876                                                         const ObjectContainer &objects);
[1237]877
[1548]878        /** Resets bv hierarchy. E.g. deletes root and resets stats.
879        */
[1779]880        void Reset(SplitQueue &tQueue,
881                           const VssRayContainer &rays,
882                           const ObjectContainer &objects);
[1548]883
[1370]884        /** Evaluates volume of view cells that see the objects.
885        */
[1287]886        float EvalViewCellsVolume(const ObjectContainer &objects) const;
[1237]887
[1580]888        /** Assigns or newly creates initial list of sorted objects.
[1370]889        */
[1779]890        void AssignInitialSortedObjectList(BvhTraversalData &tData,
891                                                                           const ObjectContainer &objects);
[1259]892
[1370]893        /** Assigns sorted objects to front and back data.
894        */
[1640]895        void AssignSortedObjects(const BvhSubdivisionCandidate &sc,
896                                                         BvhTraversalData &frontData,
897                                                         BvhTraversalData &backData);
[1548]898       
[1640]899        /** Creates new root of hierarchy and computes bounding box.
900                Has to be called before the preparation of the subdivision.
[1548]901        */
[1640]902        void Initialise(const ObjectContainer &objects);
903
904
[1779]905        ////////////////////
[1774]906        // initial subdivision
907
908        /** Makes an initial parititon of the object space based on
909                some criteria (size, shader)
910        */
[1779]911        void ApplyInitialSubdivision(SubdivisionCandidate *firstCandidate,
[1789]912                                                                 vector<SubdivisionCandidate *> &candidateContainer);
[1774]913
[1784]914        void ApplyInitialSplit(const BvhTraversalData &tData,
915                                                   ObjectContainer &frontObjects,
916                                                   ObjectContainer &backObjects);
[1774]917
[1779]918        bool InitialTerminationCriteriaMet(const BvhTraversalData &tData) const;
919
920
[1237]921protected:
922       
[1345]923        /// pre-sorted subdivision candidtes for all three directions.
924        vector<SortableEntry> *mGlobalSubdivisionCandidates[3];
[1237]925        /// pointer to the hierarchy of view cells
926        ViewCellsTree *mViewCellsTree;
927        /// The view cells manager
928        ViewCellsManager *mViewCellsManager;
929        /// candidates for placing split planes during cost heuristics
930        vector<SortableEntry> *mSubdivisionCandidates;
931        /// Pointer to the root of the tree
932        BvhNode *mRoot;
933        /// Statistics for the object space partition
[1370]934        BvhStatistics mBvhStats;       
[1237]935        /// box around the whole view domain
936        AxisAlignedBox3 mBoundingBox;
[1370]937        /// the hierarchy manager
938        HierarchyManager *mHierarchyManager;
[1237]939
940
[1449]941        ////////////////////
[1357]942        //-- local termination criteria
[1237]943
944        /// maximal possible depth
945        int mTermMaxDepth;
946        /// mininum probability
[1287]947        float mTermMinProbability;
[1237]948        /// minimal number of objects
949        int mTermMinObjects;
950        /// maximal acceptable cost ratio
951        float mTermMaxCostRatio;
952        /// tolerance value indicating how often the max cost ratio can be failed
953        int mTermMissTolerance;
[1370]954        /// minimum number of rays
955        int mTermMinRays;
[1237]956
957
[1449]958        ////////////////////
[1357]959        //-- global termination criteria
[1237]960
[1580]961        /// the minimal accepted global cost ratio
[1237]962        float mTermMinGlobalCostRatio;
[1580]963        //// number of accepted misses of the global cost ratio
[1237]964        int mTermGlobalCostMissTolerance;
965        /// maximal number of view cells
966        int mTermMaxLeaves;
967        /// maximal tree memory
968        float mMaxMemory;
969        /// the tree is out of memory
970        bool mOutOfMemory;
971
972
[1357]973        ////////////////////////////////////////
[1237]974        //-- split heuristics based parameters
975       
[1643]976        /// if a heuristics should be used for finding a split plane
977    bool mUseCostHeuristics;
978        /// if sah heuristcs should be used for finding a split plane
979        bool mUseSah;
980    /// balancing factor for PVS criterium
[1237]981        float mCtDivCi;
982        /// if only driving axis should be used for split
983        bool mOnlyDrivingAxis;
984        /// current time stamp (used for keeping split history)
985        int mTimeStamp;
986        // if rays should be stored in leaves
987        bool mStoreRays;
[1357]988        // subdivision stats output file
[1237]989        ofstream  mSubdivisionStats;
990        /// keeps track of cost during subdivision
991        float mTotalCost;
[1662]992        int mPvsEntries;
[1237]993        /// keeps track of overall pvs size during subdivision
994        int mTotalPvsSize;
995        /// number of currenly generated view cells
996        int mCreatedLeaves;
997        /// represents min and max band for sweep
998        float mSplitBorder;
999        /// weight between render cost decrease and node render cost
1000        float mRenderCostDecreaseWeight;
[1758]1001
[1580]1002        /// if the objects should be sorted in one global step
1003        bool mUseGlobalSorting;
[1237]1004
[1662]1005        bool mUseBboxAreaForSah;
1006
[1779]1007        //SortableEntryContainer *mSortedObjects[4];
[1676]1008
1009        int mMinRaysForVisibility;
[1727]1010
[1732]1011        /// constant value for driving the heuristics
1012        float mMemoryConst;
1013
[1786]1014        int mMaxTests;
1015
[1779]1016        bool mIsInitialSubdivision;
1017
1018        bool mApplyInitialPartition;
[1786]1019       
1020        int mInitialMinObjects;
1021        float mInitialMaxAreaRatio;
1022        float mInitialMinArea;
[1237]1023};
1024
1025}
1026
1027#endif
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.