source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/BvHierarchy.h @ 2210

Revision 2210, 27.8 KB checked in by mattausch, 17 years ago (diff)

improved performance of osp

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"
[2187]16#include "PerfTimer.h"
[1237]17
18
19namespace GtpVisibilityPreprocessor {
20
21
22class ViewCellLeaf;
23class Plane3;
24class AxisAlignedBox3;
25class Ray;
26class ViewCellsStatistics;
27class ViewCellsManager;
28class MergeCandidate;
29class Beam;
30class ViewCellsTree;
31class Environment;
32class BvhInterior;
33class BvhLeaf;
34class BvhNode;
35class BvhTree;
36class VspTree;
[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
[2176]139        void Print(std::ostream &app) const;
[1237]140
[2176]141        friend std::ostream &operator<<(std::ostream &s, const BvhStatistics &stat)
[1237]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
[2115]203        virtual int GetRandomEdgePoint(Vector3 &point, Vector3 &normal);
[1666]204
[1763]205        inline int GetTimeStamp() const { return mTimeStamp; }
206        inline void SetTimeStamp(const int timeStamp) { mTimeStamp = timeStamp; };
207
[1237]208
[1786]209        ////////////////////////
[1758]210        //-- inherited functions from Intersectable
211
212        AxisAlignedBox3 GetBox() const { return mBoundingBox; }
213       
214        int CastRay(Ray &ray) { return 0; }
215       
216        bool IsConvex() const { return true; }
217        bool IsWatertight() const { return true; }
218        float IntersectionComplexity() { return 1; }
219 
220        int NumberOfFaces() const { return 6; };
221       
[2115]222        int GetRandomSurfacePoint(GtpVisibilityPreprocessor::Vector3 &point,
[1758]223                                                          GtpVisibilityPreprocessor::Vector3 &normal)
224        {
225                // TODO
226                return 0;
227        }
228
229        int GetRandomVisibleSurfacePoint(GtpVisibilityPreprocessor::Vector3 &point,
230                                                                         GtpVisibilityPreprocessor::Vector3 &normal,
231                                                                         const GtpVisibilityPreprocessor::Vector3 &viewpoint,
232                                                                         const int maxTries)
233        {
234                // TODO
235                return 0;
236        }
237 
238        int Type() const
239        {
240                return Intersectable::BVH_INTERSECTABLE;
241        }
242
[2176]243        std::ostream &Describe(std::ostream &s) { return s; }
[1758]244
[1237]245        ///////////////////////////////////
246
[1786]247        float mRenderCost;
248
[1237]249protected:
250       
251        /// the bounding box of the node
252        AxisAlignedBox3 mBoundingBox;
253        /// parent of this node
254        BvhInterior *mParent;
[1763]255        int mTimeStamp;
[1237]256};
257
258
259/** BSP interior node implementation
260*/
261class BvhInterior: public BvhNode
262{
263public:
264        /** Standard contructor taking a bounding box as argument.
265        */
266        BvhInterior(const AxisAlignedBox3 &bbox);
267        BvhInterior(const AxisAlignedBox3 &bbox, BvhInterior *parent);
268
269        ~BvhInterior();
270        /** @return false since it is an interior node
271        */
272        bool IsLeaf() const;
[1294]273       
[1237]274        BvhNode *GetBack() { return mBack; }
275        BvhNode *GetFront() { return mFront; }
276
277        /** Replace front or back child with new child.
278        */
279        void ReplaceChildLink(BvhNode *oldChild, BvhNode *newChild);
280
281        /** Replace front and back child.
282        */
283        void SetupChildLinks(BvhNode *front, BvhNode *back);
284
[2176]285        friend std::ostream &operator<<(std::ostream &s, const BvhInterior &A)
[1237]286        {
287                return s << A.mBoundingBox;
288        }
[1679]289
290        virtual void CollectObjects(ObjectContainer &objects);
[1684]291
[1237]292protected:
293
294        /// back node
295        BvhNode *mBack;
296        /// front node
297        BvhNode *mFront;
298};
299
300
301/** BSP leaf node implementation.
302*/
303class BvhLeaf: public BvhNode
304{
305public:
306        /** Standard contructor taking a bounding box as argument.
307        */
308        BvhLeaf(const AxisAlignedBox3 &bbox);
[1920]309        BvhLeaf(const AxisAlignedBox3 &bbox, BvhInterior *parent);
[1237]310        BvhLeaf(const AxisAlignedBox3 &bbox, BvhInterior *parent, const int numObjects);
311
312        ~BvhLeaf();
313
314        /** @return true since it is an interior node
315        */
316        bool IsLeaf() const;
317       
[1297]318        SubdivisionCandidate *GetSubdivisionCandidate()// const
[1237]319        {
320                return mSubdivisionCandidate;
321        }
322
[1297]323        void SetSubdivisionCandidate(SubdivisionCandidate *candidate)
324        {
325                mSubdivisionCandidate = candidate;
326        }
[1684]327       
328        virtual void CollectObjects(ObjectContainer &objects);
329
[1707]330        /** Returns level of the hierarchy that is "active" right now.
[1706]331        */
332        BvhNode *GetActiveNode()
333        {
334                return mActiveNode;
335        }
336
[1707]337        /** Returns level of the hierarchy that is "active" right now.
338        */
339        void SetActiveNode(BvhNode *node)
340        {
341                mActiveNode = node;
342        }
343
[1237]344public:
[1785]345  // gl list use to store the geometry on the gl server
346  int mGlList;
347 
348  /// objects
349  ObjectContainer mObjects;
350 
[1920]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;
[2119]367        friend class ObjectsParseHandlers;
[1237]368        friend class HierarchyManager;
369
[1379]370protected:
[1345]371        struct SortableEntry;
372        typedef vector<SortableEntry> SortableEntryContainer;
373
[1379]374public:
375       
[1237]376        /** Additional data which is passed down the BSP tree during traversal.
377        */
378        class BvhTraversalData
379        { 
380        public:
[1294]381               
[1237]382                BvhTraversalData():
383                mNode(NULL),
384                mDepth(0),
385                mMaxCostMisses(0),
[1370]386                mAxis(0),
[1912]387                mNumRays(0),
388                mCorrectedPvs(0),
389                mPvs(0),
[1913]390                mCorrectedVolume(0),
391                mVolume(0)
[1357]392                {
[1778]393                        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
394                                mSortedObjects[i] = NULL;
[1357]395                }
[1237]396               
397                BvhTraversalData(BvhLeaf *node,
398                                                 const int depth,
[1370]399                                                 const float v,
400                                                 const int numRays):
[1237]401                mNode(node),
402                mDepth(depth),
403                mMaxCostMisses(0),
[1370]404                mAxis(0),
[1912]405                mNumRays(numRays),
406                mCorrectedPvs(0),
407                mPvs(0),
[1913]408                mCorrectedVolume(0),
[2210]409                mVolume(v),
410                mSampledObjects(NULL)
[1357]411                {
[1778]412                        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
413                                mSortedObjects[i] = NULL;
[1357]414                }
[1237]415
[1357]416                /** Deletes contents and sets them to NULL.
417                */
[1237]418                void Clear()
419                {
[1294]420                        DEL_PTR(mNode);
[1778]421                        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
422                                DEL_PTR(mSortedObjects[i]);
[2210]423
424                        DEL_PTR(mSampledObjects);
[1237]425                }
426
[1294]427                /// the current node
428                BvhLeaf *mNode;
429                /// current depth
430                int mDepth;
[1913]431                /// the volume of the node
432                float mVolume;
433                /// the corrected volume
434                float mCorrectedVolume;
[1294]435                /// how often this branch has missed the max-cost ratio
436                int mMaxCostMisses;
437                /// current axis
438                int mAxis;
[1370]439                /// number of rays
440                int mNumRays;
[1912]441                /// parent Pvs;
442                float mPvs;
443                /// parent pvs correction factor
444                float mCorrectedPvs;
445
[2210]446                /** the sorted objects for the three dimensions + one for the original
447                        order + one for the objects which have been sampled at least once
448                */
[1778]449                ObjectContainer *mSortedObjects[4];             
[2210]450                ObjectContainer *mSampledObjects;       
[1237]451    };
452
[1357]453
454        /** Candidate for a object space split.
[1237]455        */
456        class BvhSubdivisionCandidate: public SubdivisionCandidate
457        { 
458        public:
459
[1294]460        BvhSubdivisionCandidate(const BvhTraversalData &tData): mParentData(tData)
[1237]461                {};
462
[1305]463                ~BvhSubdivisionCandidate()
464                {
465                        mParentData.Clear();
466                }
[1294]467
[1237]468                int Type() const { return OBJECT_SPACE; }
469       
[1667]470                void EvalCandidate(bool computeSplitplane = true)
[1237]471                {
[1705]472            mDirty = false;
[1667]473                        sBvHierarchy->EvalSubdivisionCandidate(*this, computeSplitplane);
[1237]474                }
475
[1633]476                bool Apply(SplitQueue &splitQueue, bool terminationCriteriaMet)
[1632]477                {
[1667]478                        BvhNode *n = sBvHierarchy->Subdivide(splitQueue, this, terminationCriteriaMet);
479
[1632]480                        // local or global termination criteria failed
481                        return !n->IsLeaf();           
[1633]482                }
[1632]483
[1633]484                void CollectDirtyCandidates(SubdivisionCandidateContainer &dirtyList,
485                                                                        const bool onlyUnmailed)
486                {
487                        sBvHierarchy->CollectDirtyCandidates(this, dirtyList, onlyUnmailed);
488                }
489
[1237]490                bool GlobalTerminationCriteriaMet() const
491                {
492                        return sBvHierarchy->GlobalTerminationCriteriaMet(mParentData);
493                }
494
[1667]495                BvhSubdivisionCandidate(const ObjectContainer &frontObjects,
496                                                                const ObjectContainer &backObjects,
497                                                                const BvhTraversalData &tData):
[1237]498                mFrontObjects(frontObjects), mBackObjects(backObjects), mParentData(tData)
499                {}
[1294]500
[1667]501                float GetPriority() const
502                {
[2187]503                        //return (float)-mParentData.mDepth;
504                        return mPriority;
[1667]505                }
506
[1912]507                /////////////////////////////7
508
[1305]509                /// pointer to parent tree.
[1294]510                static BvHierarchy *sBvHierarchy;
[1680]511
[1294]512                /// parent data
513                BvhTraversalData mParentData;
[1305]514                /// the objects on the front of the potential split
[1294]515                ObjectContainer mFrontObjects;
[1305]516                /// the objects on the back of the potential split
[1294]517                ObjectContainer mBackObjects;
[1912]518                       
[2210]519                /// the sampled objects on the front of the potential split
520                ObjectContainer mSampledFrontObjects;
521                /// the sampled objects on the back of the potential split
522                ObjectContainer mSampledBackObjects;
523
[1912]524                float mCorrectedFrontPvs;
525                float mCorrectedBackPvs;
526
[1913]527                float mCorrectedFrontVolume;
528                float mCorrectedBackVolume;
[2210]529
530                //int mNumFrontRays;
531                //int mNumBackRays;
532               
533                int mNumFrontViewCells;
534                int mNumBackViewCells;
535
536                float mVolumeFrontViewCells;
537                float mVolumeBackViewCells;
[1237]538        };
539
540        /** Struct for traversing line segment.
541        */
542        struct LineTraversalData
543        {
544                BvhNode *mNode;
545                Vector3 mExitPoint;
546               
547                float mMaxT;
548   
549                LineTraversalData () {}
550                LineTraversalData (BvhNode *n, const Vector3 &p, const float maxt):
551                mNode(n), mExitPoint(p), mMaxT(maxt) {}
552        };
553
554
555        /** Default constructor creating an empty tree.
556        */
557        BvHierarchy();
558
559        /** Default destructor.
560        */
561        ~BvHierarchy();
562
563        /** Returns tree statistics.
564        */
565        const BvhStatistics &GetStatistics() const;
566 
567        /** Returns bounding box of the specified node.
568        */
569        AxisAlignedBox3 GetBoundingBox(BvhNode *node) const;
570
571        /** Reads parameters from environment singleton.
572        */
573        void ReadEnvironment();
574
575        /** Evaluates candidate for splitting.
576        */
[1680]577        void EvalSubdivisionCandidate(BvhSubdivisionCandidate &splitData,
578                                                                  bool computeSplitPlane = true);
[1237]579
[1707]580        /** Returns vector of leaves.
[1237]581        */
[1707]582        void CollectLeaves(BvhNode *root, vector<BvhLeaf *> &leaves) const;
[1237]583
[2093]584        /** Returns vector of leaves.
585        */
586        void CollectNodes(BvhNode *root, vector<BvhNode *> &nodes) const;
587
[1237]588        /** Returns bounding box of the whole tree (= bbox of root node)
589        */
590        AxisAlignedBox3 GetBoundingBox()const;
591
592        /** Returns root of the view space partitioning tree.
593        */
594        BvhNode *GetRoot() const;
595
596        /** finds neighbouring leaves of this tree node.
597        */
598        int FindNeighbors(BvhLeaf *n,
599                                          vector<BvhLeaf *> &neighbors,
600                                          const bool onlyUnmailed) const;
601
602        /** Returns random leaf of BSP tree.
603                @param halfspace defines the halfspace from which the leaf is taken.
604        */
605        BvhLeaf *GetRandomLeaf(const Plane3 &halfspace);
606
607        /** Returns random leaf of BSP tree.
608                @param onlyUnmailed if only unmailed leaves should be returned.
609        */
610        BvhLeaf *GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed = false);
611
612        /** Casts line segment into the tree.
613                @param origin the origin of the line segment
614                @param termination the end point of the line segment
615                @returns view cells intersecting the line segment.
616        */
617    int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
618                                                const Vector3 &termination,
619                                                ViewCellContainer &viewcells);
620               
621        /** Sets pointer to view cells manager.
622        */
623        void SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm);
624
[1913]625        float GetViewSpaceVolume() const;
[1237]626        /** Writes tree to output stream
627        */
628        bool Export(OUT_STREAM &stream);
629
[1640]630        /** Collects rays associated with the objects.
[1237]631        */
632        void CollectRays(const ObjectContainer &objects, VssRayContainer &rays) const;
633
634        /** Intersects box with the tree and returns the number of intersected boxes.
635                @returns number of view cells found
636        */
[1640]637        int ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
638                                                                ViewCellContainer &viewCells) const;
[1237]639
640        /** Returns leaf the point pt lies in, starting from root.
641        */
[2210]642        inline BvhLeaf *GetLeaf(Intersectable *object, BvhNode *root = NULL) const
643        {
644                // hack: we use the simpler but faster version
645                if (!object)
646                        return NULL;
[1237]647
[2210]648                return object->mBvhLeaf;
649        }
650
[1370]651        /** Sets a pointer to the view cells tree.
652        */
[1237]653        ViewCellsTree *GetViewCellsTree() const { return mViewCellsTree; }
[1707]654       
[1370]655        /** See Get
656        */
[1237]657        void SetViewCellsTree(ViewCellsTree *vt) { mViewCellsTree = vt; }
658
[1640]659        /** Returns estimated memory usage of tree.
660        */
661        float GetMemUsage() const;
[1237]662
[1707]663        /** Sets this node to be an active node.
664        */
665        void SetActive(BvhNode *node) const;
[1680]666
[1707]667
[2210]668        void StoreSampledObjects(ObjectContainer &sampledObjects, const ObjectContainer &objects);
669
[1684]670        ///////////////////////////
671        // hacks in order to provide interleaved heurisitcs
672
[1686]673        BvhNode *SubdivideAndCopy(SplitQueue &tQueue, SubdivisionCandidate *splitCandidate);
[1684]674
675        /////////////////////////////////
676
[1703]677        static float EvalAbsCost(const ObjectContainer &objects);
[1698]678
[1718]679        void CollectObjects(const AxisAlignedBox3 &box, ObjectContainer &objects);
[1707]680
[1786]681        float GetRenderCostIncrementially(BvhNode *node) const;
682
[1844]683        void Compress();
[1843]684        void CreateUniqueObjectIds();
[1786]685
[2187]686        PerfTimer mNodeTimer;
687        PerfTimer mSubdivTimer;
688        PerfTimer mEvalTimer;
689        PerfTimer mSplitTimer;
[2198]690        PerfTimer mPlaneTimer;
[2199]691        PerfTimer mSortTimer;
[2198]692        PerfTimer mCollectTimer;
[2187]693
[1237]694protected:
695
696        /** Returns true if tree can be terminated.
697        */
[1251]698        bool LocalTerminationCriteriaMet(const BvhTraversalData &data) const;
[1237]699
700        /** Returns true if global tree can be terminated.
701        */
[1251]702        bool GlobalTerminationCriteriaMet(const BvhTraversalData &data) const;
[1237]703
[1287]704        /** For sorting the objects during the heuristics
705        */
[1237]706        struct SortableEntry
707        {
[1287]708                Intersectable *mObject;
[1237]709                float mPos;
710
711                SortableEntry() {}
712
[1287]713                SortableEntry(Intersectable *obj, const float pos):
714                mObject(obj), mPos(pos)
[1237]715                {}
716
717                bool operator<(const SortableEntry &b) const
718                {
719                        return mPos < b.mPos;
720                }
721        };
[1345]722
[1287]723        /** Evaluate balanced object partition.
[1237]724        */
[1640]725        float EvalLocalObjectPartition(const BvhTraversalData &tData,
726                                                                   const int axis,
727                                                                   ObjectContainer &objectsFront,
728                                                                   ObjectContainer &objectsBack);
[1237]729
[1640]730        /** Evaluate surface area heuristic for the node.
731        */
732        float EvalSah(const BvhTraversalData &tData,
733                                  const int axis,
734                                  ObjectContainer &objectsFront,
735                                  ObjectContainer &objectsBack);
[1323]736
[1237]737
[1379]738        /** Evaluates render cost of the bv induced by these objects
[1237]739        */
[2198]740        float EvalRenderCost(const ObjectContainer &objects);// const;
[1237]741
[2210]742        float EvalProbability(const ObjectContainer &objects);
743
[1237]744        /** Evaluates tree stats in the BSP tree leafs.
745        */
746        void EvaluateLeafStats(const BvhTraversalData &data);
747
748        /** Subdivides node using a best split priority queue.
749            @param tQueue the best split priority queue
750                @param splitCandidate the candidate for the next split
751                @param globalCriteriaMet if the global termination criteria were already met
752                @returns new root of the subtree
753        */
[1640]754        BvhNode *Subdivide(SplitQueue &tQueue,
755                                           SubdivisionCandidate *splitCandidate,
756                                           const bool globalCriteriaMet);
[1237]757       
758        /** Subdivides leaf.
[1345]759                @param sc the subdivisionCandidate holding all necessary data for subdivision           
[1237]760               
[1345]761                @param frontData returns the traversal data for the front node
762                @param backData returns the traversal data for the back node
[1237]763
[1345]764                @returns the new interior node = the of the subdivision
[1237]765        */
[1640]766        BvhInterior *SubdivideNode(const BvhSubdivisionCandidate &sc,
767                                                           BvhTraversalData &frontData,
768                                                           BvhTraversalData &backData);
[1237]769
770        /** Splits the objects for the next subdivision.
771                @returns cost for this split
772        */
[1640]773        float SelectObjectPartition(const BvhTraversalData &tData,
774                                                                ObjectContainer &frontObjects,
[1676]775                                                                ObjectContainer &backObjects,
776                                                                bool useVisibilityBasedHeuristics);
[1237]777       
778        /** Writes the node to disk
779                @note: should be implemented as visitor.
780        */
781        void ExportNode(BvhNode *node, OUT_STREAM &stream);
782
[1640]783        /** Exports objects associated with this leaf.
784        */
[1286]785        void ExportObjects(BvhLeaf *leaf, OUT_STREAM &stream);
786
[1548]787        /** Associates the objects with their bvh leaves.
[1294]788        */
[1486]789        static void AssociateObjectsWithLeaf(BvhLeaf *leaf);
790
[2198]791       
[1237]792        /////////////////////////////
793        // Helper functions for local cost heuristics
794       
[1357]795        /** Prepare split candidates for cost heuristics using axis aligned splits.
[1237]796                @param node the current node
797                @param axis the current split axis
798        */
[1640]799        void PrepareLocalSubdivisionCandidates(const BvhTraversalData &tData,
800                                                                                   const int axis);
[1237]801
[1640]802        static void CreateLocalSubdivisionCandidates(const ObjectContainer &objects,
803                                                                                                 SortableEntryContainer **subdivisionCandidates,
804                                                                                                 const bool sort,
805                                                                                                 const int axis);
[1357]806
[1779]807        float EvalPriority(const BvhSubdivisionCandidate &splitCandidate,
808                                           const float renderCostDecr,
809                                           const float oldRenderCost) const;
810
[1357]811        /** Computes object partition with the best cost according to the heurisics.
812                @param tData the traversal data
813                @param axis the split axis
814                @param objectsFront the objects in the front child bv
815                @param objectsBack the objects in the back child bv
816                @param backObjectsStart the iterator marking the position where the back objects begin
817
818                @returns relative cost (relative to parent cost)
[1237]819        */
[1640]820        float EvalLocalCostHeuristics(const BvhTraversalData &tData,
821                                                                  const int axis,
822                                                                  ObjectContainer &objectsFront,
823                                                                  ObjectContainer &objectsBack);
[1237]824
[1287]825        /** Evaluates the contribution to the front and back volume
826                when this object is changing sides in the bvs.
[1237]827
[1287]828                @param object the object
829                @param volLeft updates the left pvs
830                @param volPvs updates the right pvs
[1237]831        */
[1640]832        void EvalHeuristicsContribution(Intersectable *obj,
833                                                                        float &volLeft,
834                                                                        float &volRight);
[1237]835
836        /** Prepares objects for the cost heuristics.
837                @returns sum of volume of associated view cells
838        */
[1287]839        float PrepareHeuristics(const BvhTraversalData &tData, const int axis);
[1237]840       
[1705]841        /** Evaluates cost for a leaf given the surface area heuristics.
842        */
[1779]843        float EvalSahCost(BvhLeaf *leaf) const;
[1633]844
[1237]845        ////////////////////////////////////////////////
846
847
848        /** Prepares construction for vsp and osp trees.
849        */
[1640]850        AxisAlignedBox3 EvalBoundingBox(const ObjectContainer &objects,
851                                                                        const AxisAlignedBox3 *parentBox = NULL) const;
[1237]852
[1370]853        /** Collects list of invalid candidates. Candidates
854                are invalidated by a view space subdivision step
855                that affects this candidate.
856        */
[1640]857        void CollectDirtyCandidates(BvhSubdivisionCandidate *sc,
858                                                                vector<SubdivisionCandidate *> &dirtyList,
859                                                                const bool onlyUnmailed);
[1237]860
[1287]861        /** Collect view cells which see this bvh leaf.
[1237]862        */
[1744]863        int CollectViewCells(const ObjectContainer &objects,
864                                                 ViewCellContainer &viewCells,
865                                                 const bool setCounter,
[2198]866                                                 const bool onlyUnmailedRays);// const;
[1237]867
[1933]868        /** Collects view cells which see an object.
869                @param useMailBoxing if mailing should be used and
870                only unmailed object should pass
871                @param setCounter counter for the sweep algorithm
[1941]872                @param onlyUnmailedRays if only unmailed rays should be considered
[1933]873        */
874        int CollectViewCells(Intersectable *object,
875                                                 ViewCellContainer &viewCells,
876                                                 const bool useMailBoxing,
877                                                 const bool setCounter,
[2198]878                                                 const bool onlyUnmailedRays);// const;
[1933]879
[1576]880        /** Counts the view cells of this object. note: only
881                counts unmailed objects.
882        */
[2198]883        int CountViewCells(Intersectable *obj);// const;
[1576]884
885        /** Counts the view cells seen by this bvh leaf
886        */
[2198]887        int CountViewCells(const ObjectContainer &objects);// const;
[1576]888
[2198]889#if STORE_VIEWCELLS_WITH_BVH
890
891        int AssociateViewCellsWithObject(Intersectable *obj, const bool useMailBoxing) const;
892
[2210]893        void AssociateViewCellsWithObjects(const ObjectContainer &objects) const;
[2198]894
895        void ReleaseViewCells(const ObjectContainer &objects);
896
897        int CollectViewCellsFromRays(Intersectable *obj,
898                                                                 ViewCellContainer &viewCells,
899                                                                 const bool useMailBoxing,
900                                                                 const bool setCounter,
901                                                                 const bool onlyUnmailedRays);
902
903        int CountViewCellsFromRays(Intersectable *obj);
904#endif
905
[1576]906        /** Evaluates increase in pvs size.
907        */
[2198]908        int EvalPvsEntriesIncr(BvhSubdivisionCandidate &splitCandidate,
[2210]909                                                   const float avgRayContri,
910                                                   const int numParentViewCells,
911                                                   const int numFrontViewCells,
912                                                   const int numBackViewCells);// const;
[1576]913
[1237]914        /** Rays will be clipped to the bounding box.
915        */
[1640]916        void PreprocessRays(BvhLeaf *root,
917                                                const VssRayContainer &sampleRays,
918                                                RayInfoContainer &rays);
[1237]919
[1287]920        /** Print the subdivision stats in the subdivison log.
921        */
922        void PrintSubdivisionStats(const SubdivisionCandidate &tData);
[1237]923
[1370]924        /** Prints out the stats for this subdivision.
925        */
[1640]926        void AddSubdivisionStats(const int viewCells,
927                                                         const float renderCostDecr,
928                                                         const float totalRenderCost);
[1237]929
[1370]930        /** Stores rays with objects that see the rays.
931        */
932        int AssociateObjectsWithRays(const VssRayContainer &rays) const;
[1237]933
[1370]934        /** Tests if object is in this leaf.
935                @note: assumes that objects are sorted by their id.
936        */
[1237]937        bool IsObjectInLeaf(BvhLeaf *, Intersectable *object) const;
938
[1370]939        /** Prepares the construction of the bv hierarchy and returns
940                the first subdivision candidate.
941        */
[1779]942        void PrepareConstruction(SplitQueue &tQueue,
943                                                         const VssRayContainer &sampleRays,
944                                                         const ObjectContainer &objects);
[1237]945
[1548]946        /** Resets bv hierarchy. E.g. deletes root and resets stats.
947        */
[1779]948        void Reset(SplitQueue &tQueue,
949                           const VssRayContainer &rays,
950                           const ObjectContainer &objects);
[1548]951
[1370]952        /** Evaluates volume of view cells that see the objects.
953        */
[2198]954        float EvalViewCellsVolume(const ObjectContainer &objects);// const;
[1237]955
[1580]956        /** Assigns or newly creates initial list of sorted objects.
[1370]957        */
[1779]958        void AssignInitialSortedObjectList(BvhTraversalData &tData,
959                                                                           const ObjectContainer &objects);
[1259]960
[1370]961        /** Assigns sorted objects to front and back data.
962        */
[1640]963        void AssignSortedObjects(const BvhSubdivisionCandidate &sc,
964                                                         BvhTraversalData &frontData,
965                                                         BvhTraversalData &backData);
[1548]966       
[1640]967        /** Creates new root of hierarchy and computes bounding box.
968                Has to be called before the preparation of the subdivision.
[1548]969        */
[1640]970        void Initialise(const ObjectContainer &objects);
971
972
[1779]973        ////////////////////
[1774]974        // initial subdivision
975
976        /** Makes an initial parititon of the object space based on
977                some criteria (size, shader)
978        */
[1779]979        void ApplyInitialSubdivision(SubdivisionCandidate *firstCandidate,
[1789]980                                                                 vector<SubdivisionCandidate *> &candidateContainer);
[1774]981
[1784]982        void ApplyInitialSplit(const BvhTraversalData &tData,
983                                                   ObjectContainer &frontObjects,
984                                                   ObjectContainer &backObjects);
[1774]985
[1779]986        bool InitialTerminationCriteriaMet(const BvhTraversalData &tData) const;
987
[2093]988        /** Sets the bvh node ids.
989        */
990        void SetUniqueNodeIds();
[1779]991
[1237]992protected:
993       
[1345]994        /// pre-sorted subdivision candidtes for all three directions.
995        vector<SortableEntry> *mGlobalSubdivisionCandidates[3];
[1237]996        /// pointer to the hierarchy of view cells
997        ViewCellsTree *mViewCellsTree;
998        /// The view cells manager
999        ViewCellsManager *mViewCellsManager;
1000        /// candidates for placing split planes during cost heuristics
1001        vector<SortableEntry> *mSubdivisionCandidates;
1002        /// Pointer to the root of the tree
1003        BvhNode *mRoot;
1004        /// Statistics for the object space partition
[1370]1005        BvhStatistics mBvhStats;       
[1237]1006        /// box around the whole view domain
1007        AxisAlignedBox3 mBoundingBox;
[1370]1008        /// the hierarchy manager
1009        HierarchyManager *mHierarchyManager;
[1237]1010
1011
[1449]1012        ////////////////////
[1357]1013        //-- local termination criteria
[1237]1014
1015        /// maximal possible depth
1016        int mTermMaxDepth;
1017        /// mininum probability
[1287]1018        float mTermMinProbability;
[1237]1019        /// minimal number of objects
1020        int mTermMinObjects;
1021        /// maximal acceptable cost ratio
1022        float mTermMaxCostRatio;
1023        /// tolerance value indicating how often the max cost ratio can be failed
1024        int mTermMissTolerance;
[1370]1025        /// minimum number of rays
1026        int mTermMinRays;
[1237]1027
1028
[1449]1029        ////////////////////
[1357]1030        //-- global termination criteria
[1237]1031
[1580]1032        /// the minimal accepted global cost ratio
[1237]1033        float mTermMinGlobalCostRatio;
[1580]1034        //// number of accepted misses of the global cost ratio
[1237]1035        int mTermGlobalCostMissTolerance;
1036        /// maximal number of view cells
1037        int mTermMaxLeaves;
1038        /// maximal tree memory
1039        float mMaxMemory;
1040        /// the tree is out of memory
1041        bool mOutOfMemory;
1042
1043
[1357]1044        ////////////////////////////////////////
[1237]1045        //-- split heuristics based parameters
1046       
[1643]1047        /// if a heuristics should be used for finding a split plane
1048    bool mUseCostHeuristics;
1049        /// if sah heuristcs should be used for finding a split plane
1050        bool mUseSah;
1051    /// balancing factor for PVS criterium
[1237]1052        float mCtDivCi;
1053        /// if only driving axis should be used for split
1054        bool mOnlyDrivingAxis;
1055        /// current time stamp (used for keeping split history)
1056        int mTimeStamp;
1057        // if rays should be stored in leaves
1058        bool mStoreRays;
[1357]1059        // subdivision stats output file
[2176]1060        std::ofstream  mSubdivisionStats;
[1237]1061        /// keeps track of cost during subdivision
1062        float mTotalCost;
[1662]1063        int mPvsEntries;
[1237]1064        /// keeps track of overall pvs size during subdivision
1065        int mTotalPvsSize;
1066        /// number of currenly generated view cells
1067        int mCreatedLeaves;
1068        /// represents min and max band for sweep
[2124]1069        //float mSplitBorder;
[1237]1070        /// weight between render cost decrease and node render cost
1071        float mRenderCostDecreaseWeight;
[1758]1072
[1580]1073        /// if the objects should be sorted in one global step
1074        bool mUseGlobalSorting;
[1237]1075
[1662]1076        bool mUseBboxAreaForSah;
1077
[1779]1078        //SortableEntryContainer *mSortedObjects[4];
[1676]1079
1080        int mMinRaysForVisibility;
[1727]1081
[1732]1082        /// constant value for driving the heuristics
1083        float mMemoryConst;
1084
[1786]1085        int mMaxTests;
1086
[1779]1087        bool mIsInitialSubdivision;
1088
1089        bool mApplyInitialPartition;
[1786]1090       
1091        int mInitialMinObjects;
1092        float mInitialMaxAreaRatio;
1093        float mInitialMinArea;
[1237]1094};
1095
1096}
1097
1098#endif
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.