source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/GvsPreprocessor.cpp @ 1520

Revision 1520, 10.2 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)

moved raycasting out of preprocessor into specific ray casting interface

  • Property svn:executable set to *
Line 
1#include "Environment.h"
2#include "GvsPreprocessor.h"
3#include "GlRenderer.h"
4#include "VssRay.h"
5#include "ViewCellsManager.h"
6#include "Triangle3.h"
7#include "IntersectableWrapper.h"
8#include "Plane3.h"
9
10
11
12namespace GtpVisibilityPreprocessor
13{
14 
15
16GvsPreprocessor::GvsPreprocessor(): Preprocessor(), mSamplingType(0)
17{
18        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("GvsPreprocessor.totalSamples", mTotalSamples);
19        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("GvsPreprocessor.initialSamples", mInitialSamples);
20        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("GvsPreprocessor.samplesPerPass", mSamplesPerPass);
21        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("GvsPreprocessor.epsilon", mEps);
22        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("GvsPreprocessor.threshold", mThreshold);   
23
24        Debug << "Gvs preprocessor options" << endl;
25        Debug << "number of total samples: " << mTotalSamples << endl;
26        Debug << "number of initial samples: " << mInitialSamples << endl;
27        Debug << "number of samples per pass: " << mSamplesPerPass << endl;
28        Debug << "threshold: " << mThreshold << endl;
29        Debug << "eps: " << mEps << endl;
30
31        mStats.open("gvspreprocessor.log");
32}
33
34
35bool GvsPreprocessor::CheckDiscontinuity(const VssRay &currentRay,
36                                                                                 const Triangle3 &hitTriangle,
37                                                                                 const VssRay &oldRay)
38{
39        const float dist = Magnitude(oldRay.GetDir());
40        const float newDist = Magnitude(currentRay.GetDir());
41 
42#if 0
43        if ((dist - newDist) > mThresHold)
44#else // rather take relative distance
45        if ((dist / newDist) > mThreshold)
46#endif
47        {
48                VssRay *newRay = ReverseSampling(currentRay, hitTriangle, oldRay);
49                HandleRay(*newRay);
50                return true;
51        }
52
53        return false;
54}
55
56
57bool GvsPreprocessor::HandleRay(VssRay &vssRay)
58{
59        if (mViewCellsManager->ComputeSampleContribution(vssRay, true, false))
60        {
61                //cout << "h";
62                mRayQueue.push(&vssRay);
63                return true;
64        }
65
66        return false;
67}
68
69
70/** Creates 3 new vertices for triangle vertex with specified index.
71*/
72static void CreateNewVertices(VertexContainer &vertices,
73                                                          const Triangle3 &hitTriangle,
74                                                          const VssRay &ray,
75                                                          const int index,
76                                                          const float eps)
77{
78        const int indexU = (index + 1) % 3;
79        const int indexL = (index == 0) ? 2 : index - 1;
80
81        const Vector3 a = hitTriangle.mVertices[index] - ray.GetDir();
82        const Vector3 b = hitTriangle.mVertices[indexU] - hitTriangle.mVertices[index];
83        const Vector3 c = hitTriangle.mVertices[index] - hitTriangle.mVertices[indexL];
84       
85        const float len = Magnitude(a);
86
87        const Vector3 dir1 = CrossProd(a, b); //N((pi-xp)×(pi+1- pi));
88        const Vector3 dir2 = CrossProd(a, c); // N((pi-xp)×(pi- pi-1))
89        const Vector3 dir3 = DotProd(dir1, dir2) > 0 ? // N((pi-xp)×di,i-1+di,i+1×(pi-xp))
90                Normalize(dir2 + dir1) : Normalize(CrossProd(a, dir2) + CrossProd(dir1, a));
91
92        // compute the new three hit points
93        // pi, i + 1:  pi+ e·|pi-xp|·di, j
94        const Vector3 pt1 = hitTriangle.mVertices[index] + eps * len * dir1;
95        // pi, i - 1:  pi+ e·|pi-xp|·di, j
96    const Vector3 pt2 = hitTriangle.mVertices[index] + eps * len * dir2;
97        // pi, i:  pi+ e·|pi-xp|·di, j
98        const Vector3 pt3 = hitTriangle.mVertices[index] + eps * len * dir3;
99       
100        vertices.push_back(pt1);
101        vertices.push_back(pt2);
102        vertices.push_back(pt3);
103}
104
105
106void GvsPreprocessor::EnlargeTriangle(VertexContainer &vertices,
107                                                                          const Triangle3 &hitTriangle,
108                                                                          const VssRay &ray)
109{
110        CreateNewVertices(vertices, hitTriangle, ray, 0, mEps);
111        CreateNewVertices(vertices, hitTriangle, ray, 1, mEps);
112        CreateNewVertices(vertices, hitTriangle, ray, 2, mEps);
113}
114
115
116static Vector3 CalcPredictedHitPoint(const VssRay &newRay,
117                                                                         const Triangle3 &hitTriangle,
118                                                                         const VssRay &oldRay)
119{
120        Plane3 plane(hitTriangle.GetNormal(), hitTriangle.mVertices[0]);
121
122        const Vector3 hitPt =
123                plane.FindIntersection(newRay.mTermination, newRay.mOrigin);
124       
125        return hitPt;
126}
127
128
129static bool EqualVisibility(const VssRay &a, const VssRay &b)
130{
131        return a.mTerminationObject == b.mTerminationObject;
132}
133
134
135int GvsPreprocessor::SubdivideEdge(const Triangle3 &hitTriangle,
136                                                                   const Vector3 &p1,
137                                                                   const Vector3 &p2,
138                                                                   const VssRay &x,
139                                                                   const VssRay &y,
140                                                                   const VssRay &oldRay)
141{
142        // the predicted hitpoint expects to hit the same mesh again
143        const Vector3 predictedHitX = CalcPredictedHitPoint(x, hitTriangle, oldRay);
144        const Vector3 predictedHitY = CalcPredictedHitPoint(y, hitTriangle, oldRay);
145
146        CheckDiscontinuity(x, hitTriangle, oldRay);
147        CheckDiscontinuity(y, hitTriangle, oldRay);
148
149        if (EqualVisibility(x, y))
150        {
151                return 2;
152        }
153        else
154        {
155                const Vector3 p = (p1 + p2) * 0.5f;
156                SimpleRay sray(oldRay.mOrigin, p - oldRay.mOrigin);
157                VssRay *newRay = NULL;
158                //VssRay *newRay = CastSingleRay(sray);
159                HandleRay(*newRay);
160
161                const int s1 = SubdivideEdge(hitTriangle, p1, p, x, *newRay, oldRay);
162                const int s2 = SubdivideEdge(hitTriangle, p, p2, *newRay, y, oldRay);
163                                                                 
164        return s1 + s2;
165        }
166}
167
168
169int GvsPreprocessor::AdaptiveBorderSampling(const VssRay &currentRay)
170{
171        cout << "a";
172        Intersectable *tObj = currentRay.mTerminationObject;
173        Triangle3 hitTriangle;
174
175        // other types not implemented yet
176        if (tObj->Type() == Intersectable::TRIANGLE_INTERSECTABLE)
177        {
178                hitTriangle = dynamic_cast<TriangleIntersectable *>(tObj)->GetItem();
179        }
180
181        VertexContainer enlargedTriangle;
182       
183        /// create 3 new hit points for each vertex
184        EnlargeTriangle(enlargedTriangle, hitTriangle, currentRay);
185       
186        /// create rays from sample points and handle them
187        SimpleRayContainer simpleRays;
188        simpleRays.reserve(9);
189
190        VertexContainer::const_iterator vit, vit_end = enlargedTriangle.end();
191
192        for (vit = enlargedTriangle.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
193        {
194                const Vector3 rayDir = (*vit) - currentRay.GetOrigin();
195                simpleRays.push_back(SimpleRay(*vit, rayDir));
196        }
197
198        // establish visibility
199        VssRayContainer vssRays;
200        CastRays(simpleRays, vssRays, false);
201        // add to ray queue
202        EnqueueRays(vssRays);
203/*
204    // recursivly subdivide each edge
205        for (int i = 0; i < 9; ++ i)
206        {
207                SubdivideEdge(
208                        hitTriangle,
209                        enlargedTriangle[i],
210                        enlargedTriangle[(i + 1) % 9],
211                        *vssRays[i],
212                        *vssRays[(i + 1) % 9],
213                        currentRay);
214        }
215*/
216        return (int)vssRays.size();
217}
218
219
220static Vector3 GetPassingPoint(const VssRay &currentRay,
221                                                                                 const Triangle3 &hitTriangle,
222                                                                                 const VssRay &oldRay)
223{
224        // intersect triangle plane with plane spanned by current samples
225        Plane3 plane(currentRay.GetOrigin(), currentRay.GetTermination(), oldRay.GetTermination());
226        Plane3 triPlane(hitTriangle.GetNormal(), hitTriangle.mVertices[0]);
227
228        SimpleRay intersectLine = GetPlaneIntersection(plane, triPlane);
229
230        // Evaluate new hitpoint just outside the triangle
231        const float factor = 0.95f;
232        float t = triPlane.FindT(intersectLine);
233
234        const Vector3 newPoint = intersectLine.mOrigin + t * factor * intersectLine.mDirection;
235
236        return newPoint;
237}
238
239
240VssRay *GvsPreprocessor::ReverseSampling(const VssRay &currentRay,
241                                                                                 const Triangle3 &hitTriangle,
242                                                                                 const VssRay &oldRay)
243{
244        cout << "r" << endl;
245        //-- The plane p = (xp, hit(x), hit(xold)) is intersected
246        //-- with the newly found triangle (xold is the previous ray from
247        //-- which x was generated). On the intersecting line, we select a point
248        //-- pnew which lies just outside of the new triangle so the ray
249        //-- just passes by inside the gap
250    const Vector3 newPoint = GetPassingPoint(currentRay, hitTriangle, oldRay);
251        const Vector3 predicted = CalcPredictedHitPoint(currentRay, hitTriangle, oldRay);
252
253        //-- Construct the mutated ray with xnew,dir = predicted(x)- pnew
254        //-- as direction vector
255        const Vector3 newDir = predicted - newPoint ;
256        // take xnew,p = intersect(viewcell, line(pnew, predicted(x)) as origin ?
257        // difficult to say!!
258        const Vector3 newOrigin = newDir * -5000.0f;
259
260        return new VssRay(currentRay);
261}
262
263
264int GvsPreprocessor::CastInitialSamples(const int numSamples,
265                                                                                const int sampleType)
266{       
267        const long startTime = GetTime();
268
269        // generate simple rays
270        SimpleRayContainer simpleRays;
271        GenerateRays(numSamples, sampleType, simpleRays);
272       
273        // generate vss rays
274        VssRayContainer samples;
275        CastRays(simpleRays, samples, true);
276       
277        // add to ray queue
278        EnqueueRays(samples);
279
280        Debug << "generated " <<  numSamples << " samples in " << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
281
282        return (int)samples.size();
283}
284
285
286void GvsPreprocessor::EnqueueRays(VssRayContainer &samples)
287{
288        // add samples to ray queue
289        VssRayContainer::const_iterator vit, vit_end = samples.end();
290       
291        for (vit = samples.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
292        {
293                HandleRay(*(*vit));
294        }
295}
296
297
298int GvsPreprocessor::Pass()
299{
300        int castSamples = 0;
301        const int mSampleType = 0;
302        while (castSamples < mSamplesPerPass)
303        {
304                // Ray queue empty =>
305                // cast a number of uniform samples to fill ray Queue
306                CastInitialSamples(mInitialSamples, mSampleType);
307
308                const int gvsSamples = ProcessQueue();
309#if 0
310                castSamples += gvsSamples;
311#else
312                castSamples += mInitialSamples;
313#endif
314                //cout << "\ncast " << castSamples << " of " << mSamplesPerPass << endl;
315        }
316
317        return castSamples;
318}
319
320
321int GvsPreprocessor::ProcessQueue()
322{
323        int castSamples = 0;
324
325        while (!mRayQueue.empty())
326        {
327                // handle next ray
328                VssRay *ray = mRayQueue.top();
329                mRayQueue.pop();
330               
331                castSamples += AdaptiveBorderSampling(*ray);
332        }
333
334        return castSamples;
335}
336
337
338bool GvsPreprocessor::ComputeVisibility()
339{
340        Randomize(0);
341        const long startTime = GetTime();
342       
343        mViewSpaceBox = mKdTree->GetBox();
344        cout << "Gvs Preprocessor started\n" << flush;
345       
346        if (!mLoadViewCells)
347        {       /// construct the view cells from the scratch
348                ConstructViewCells(mViewSpaceBox);
349                cout << "view cells loaded" << endl;
350        }
351
352        int castSamples = 0;
353
354        while (castSamples < mTotalSamples)
355        {
356                const int passSamples = Pass();
357                castSamples += passSamples;
358               
359                ////////
360                //-- stats
361                cout << "+";
362                cout << "\nsamples cast " << passSamples << " (=" << castSamples << " of " << mTotalSamples << ")" << endl;
363                //mVssRays.PrintStatistics(mStats);
364                mStats << "#Time\n" << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << endl
365                           << "#TotalSamples\n" << castSamples << endl;
366
367                mViewCellsManager->PrintPvsStatistics(mStats);
368                // ComputeRenderError();
369        }
370
371        return true;
372}
373
374}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.