source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/HierarchyManager.cpp @ 1580

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1#include <stack>
2#include <time.h>
3#include <iomanip>
4
5#include "ViewCell.h"
6#include "Plane3.h"
7#include "HierarchyManager.h"
8#include "Mesh.h"
9#include "common.h"
10#include "Environment.h"
11#include "Polygon3.h"
12#include "Ray.h"
13#include "AxisAlignedBox3.h"
14#include "Exporter.h"
15#include "Plane3.h"
16#include "ViewCellsManager.h"
17#include "Beam.h"
18#include "KdTree.h"
19#include "IntersectableWrapper.h"
20#include "VspTree.h"
21#include "OspTree.h"
22#include "BvHierarchy.h"
23
24
25namespace GtpVisibilityPreprocessor {
26
27
28#define USE_FIXEDPOINT_T 0
29
30
31/*******************************************************************/
32/*              class HierarchyManager implementation              */
33/*******************************************************************/
34
35
36HierarchyManager::HierarchyManager(const int objectSpaceSubdivisionType):
37mObjectSpaceSubdivisionType(objectSpaceSubdivisionType),
38mOspTree(NULL),
39mBvHierarchy(NULL)
40{
41        switch(mObjectSpaceSubdivisionType)
42        {
43        case KD_BASED_OBJ_SUBDIV:
44                mOspTree = new OspTree();
45                mOspTree->mVspTree = mVspTree;
46                mOspTree->mHierarchyManager = this;
47                break;
48        case BV_BASED_OBJ_SUBDIV:
49        mBvHierarchy = new BvHierarchy();
50                mBvHierarchy->mHierarchyManager = this;
51                break;
52        default:
53                break;
54        }
55
56        // hierarchy manager links view space partition and object space partition
57        mVspTree = new VspTree();
58        mVspTree->mHierarchyManager = this;
59       
60        mViewSpaceSubdivisionType = KD_BASED_VIEWSPACE_SUBDIV;
61        ParseEnvironment();
62}
63
64
65HierarchyManager::HierarchyManager(KdTree *kdTree):
66mObjectSpaceSubdivisionType(KD_BASED_OBJ_SUBDIV),
67mBvHierarchy(NULL)
68{
69        mOspTree = new OspTree(*kdTree);
70        mOspTree->mVspTree = mVspTree;
71
72        mVspTree = new VspTree();
73        mVspTree->mHierarchyManager = this;
74
75        mViewSpaceSubdivisionType = KD_BASED_VIEWSPACE_SUBDIV;
76        ParseEnvironment();
77}
78
79
80void HierarchyManager::ParseEnvironment()
81{
82        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue(
83                "Hierarchy.Termination.minGlobalCostRatio", mTermMinGlobalCostRatio);
84        Environment::GetSingleton()->GetIntValue(
85                "Hierarchy.Termination.globalCostMissTolerance", mTermGlobalCostMissTolerance);
86
87        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue(
88                "Hierarchy.Construction.startWithObjectSpace", mStartWithObjectSpace);
89
90        Environment::GetSingleton()->GetIntValue(
91                "Hierarchy.Termination.maxLeaves", mTermMaxLeaves);
92
93        Environment::GetSingleton()->GetIntValue(
94                "Hierarchy.Construction.type", mConstructionType);
95
96        Environment::GetSingleton()->GetIntValue(
97                "Hierarchy.Construction.minDepthForOsp", mMinDepthForObjectSpaceSubdivion);
98
99        Environment::GetSingleton()->GetIntValue(
100                "Hierarchy.Construction.minDepthForVsp", mMinDepthForViewSpaceSubdivion);
101       
102        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue(
103                "Hierarchy.Construction.repairQueue", mRepairQueue);
104
105        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue(
106                "Hierarchy.Construction.useMultiLevel", mUseMultiLevelConstruction);
107
108        Environment::GetSingleton()->GetIntValue(
109                "Hierarchy.Construction.levels", mNumMultiLevels);
110
111        Debug << "******** Hierachy Manager Parameters ***********" << endl;
112        Debug << "max leaves: " << mTermMaxLeaves << endl;
113        Debug << "min global cost ratio: " << mTermMinGlobalCostRatio << endl;
114        Debug << "global cost miss tolerance: " << mTermGlobalCostMissTolerance << endl;
115        Debug << "construction type: " << mConstructionType << endl;
116        Debug << "min depth for object space subdivision: " << mMinDepthForObjectSpaceSubdivion << endl;
117        Debug << "repair queue: " << mRepairQueue << endl;
118        Debug << "number of multilevels: " << mNumMultiLevels << endl;
119        Debug << endl;
120}
121
122
123HierarchyManager::~HierarchyManager()
124{
125        DEL_PTR(mOspTree);
126        DEL_PTR(mVspTree);
127        DEL_PTR(mBvHierarchy);
128}
129
130
131int HierarchyManager::GetObjectSpaceSubdivisionType() const
132{
133        return mObjectSpaceSubdivisionType;
134}
135
136
137int HierarchyManager::GetViewSpaceSubdivisionType() const
138{
139        return mViewSpaceSubdivisionType;
140}
141
142
143void HierarchyManager::SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm)
144{
145        mVspTree->SetViewCellsManager(vcm);
146
147        if (mOspTree)
148        {
149                mOspTree->SetViewCellsManager(vcm);
150        }
151        else if (mBvHierarchy)
152        {
153                mBvHierarchy->SetViewCellsManager(vcm);
154        }
155}
156
157
158void HierarchyManager::SetViewCellsTree(ViewCellsTree *vcTree)
159{
160        mVspTree->SetViewCellsTree(vcTree);
161}
162
163
164VspTree *HierarchyManager::GetVspTree()
165{
166        return mVspTree;
167}
168
169/*
170AxisAlignedBox3 HierarchyManager::GetViewSpaceBox() const
171{
172        return mVspTree->mBoundingBox;
173}*/
174
175
176AxisAlignedBox3 HierarchyManager::GetObjectSpaceBox() const
177{
178        switch (mObjectSpaceSubdivisionType)
179        {
180        case KD_BASED_OBJ_SUBDIV:
181                return mOspTree->mBoundingBox;
182        case BV_BASED_OBJ_SUBDIV:
183                return mBvHierarchy->mBoundingBox;
184        default:
185                // hack: empty box
186                return AxisAlignedBox3();
187        }
188}
189
190
191SubdivisionCandidate *HierarchyManager::NextSubdivisionCandidate()
192{
193        SubdivisionCandidate *splitCandidate = mTQueue.Top();
194        mTQueue.Pop();
195
196        return splitCandidate;
197}
198
199
200void HierarchyManager::EvalSubdivisionStats(const float renderCostDecr)
201{
202        //cout << "pvs entries " << mHierarchyStats.pvsEntries << endl;
203        AddSubdivisionStats(mHierarchyStats.Leaves(),
204                                                renderCostDecr,
205                                                mTotalCost,
206                                                mHierarchyStats.pvsEntries
207                                                );
208}
209
210
211void HierarchyManager::AddSubdivisionStats(const int splits,
212                                                                                   const float renderCostDecr,
213                                                                                   const float totalRenderCost,
214                                                                                   const int pvsEntries)
215{
216        mSubdivisionStats
217                        << "#Splits\n" << splits << endl
218                        << "#RenderCostDecrease\n" << renderCostDecr << endl
219                        << "#TotalEntriesInPvs\n" << pvsEntries << endl
220                        << "#TotalRenderCost\n" << totalRenderCost << endl;
221}
222
223
224bool HierarchyManager::GlobalTerminationCriteriaMet(SubdivisionCandidate *candidate) const
225{
226        const bool terminationCriteriaMet =
227                (0
228                || (mHierarchyStats.Leaves() >= mTermMaxLeaves)
229                || (mHierarchyStats.mGlobalCostMisses >= mTermGlobalCostMissTolerance)
230                || (candidate->GlobalTerminationCriteriaMet())
231                );
232
233        if (0 && terminationCriteriaMet)
234        {
235                Debug << "hierarchy global termination criteria met:" << endl;
236                Debug << "leaves: " << mHierarchyStats.Leaves() << " " << mTermMaxLeaves << endl;
237                Debug << "cost misses: " << mHierarchyStats.mGlobalCostMisses << " " << mTermGlobalCostMissTolerance << endl;
238        }
239        return terminationCriteriaMet;
240}
241
242
243void HierarchyManager::Construct(const VssRayContainer &sampleRays,
244                                                                 const ObjectContainer &objects,
245                                                                 AxisAlignedBox3 *forcedViewSpace)
246{
247        if (mUseMultiLevelConstruction)
248        {
249                ConstructMultiLevel(sampleRays, objects, forcedViewSpace);
250        }
251        else
252        {
253                char subdivisionStatsLog[100];
254                Environment::GetSingleton()->GetStringValue("Hierarchy.subdivisionStats",
255                subdivisionStatsLog);
256                mSubdivisionStats.open(subdivisionStatsLog);
257
258                ConstructInterleaved(sampleRays, objects, forcedViewSpace);
259        }
260}
261
262
263void HierarchyManager::ConstructInterleaved(const VssRayContainer &sampleRays,
264                                                                                        const ObjectContainer &objects,
265                                                                                        AxisAlignedBox3 *forcedViewSpace)
266{
267        mHierarchyStats.Reset();
268        mHierarchyStats.Start();
269        mHierarchyStats.nodes = 2; // two nodes for view space and object space
270
271        mTotalCost = (float)objects.size();
272        EvalSubdivisionStats(0);
273        Debug << "setting total cost to " << mTotalCost << endl;
274
275        const long startTime = GetTime();
276        cout << "Constructing view space / object space tree ... \n";
277       
278        // compute view space bounding box
279        mVspTree->ComputeBoundingBox(sampleRays, forcedViewSpace);
280
281        // use objects for evaluating vsp tree construction in the first levels
282        // of the subdivision
283        mSavedObjectSpaceSubdivisionType = mObjectSpaceSubdivisionType;
284        mObjectSpaceSubdivisionType = NO_OBJ_SUBDIV;
285
286        mSavedViewSpaceSubdivisionType = mViewSpaceSubdivisionType;
287        mViewSpaceSubdivisionType = NO_VIEWSPACE_SUBDIV;
288
289        // start with view space subdivison: prepare vsp tree for traversal
290        if (StartViewSpaceSubdivision())
291        {
292                mViewSpaceSubdivisionType = mSavedViewSpaceSubdivisionType;
293                PrepareViewSpaceSubdivision(sampleRays, objects);
294        }
295       
296        // start object space subdivision immediately?
297        if (StartObjectSpaceSubdivision())
298        {
299                mObjectSpaceSubdivisionType = mSavedObjectSpaceSubdivisionType;
300                PrepareObjectSpaceSubdivision(sampleRays, objects);
301        }
302
303        // process object space candidates
304        RunConstruction(mRepairQueue, sampleRays, objects, forcedViewSpace);
305       
306        cout << "\nfinished in " << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
307
308        mObjectSpaceSubdivisionType = mSavedObjectSpaceSubdivisionType;
309        mViewSpaceSubdivisionType = mSavedViewSpaceSubdivisionType;
310
311        mHierarchyStats.Stop();
312        mVspTree->mVspStats.Stop();
313        FinishObjectSpaceSubdivision(objects);
314}
315
316
317void HierarchyManager::PrepareViewSpaceSubdivision(const VssRayContainer &sampleRays,
318                                                                                                   const ObjectContainer &objects)
319{
320        cout << "\nstarting view space hierarchy construction ... " << endl;
321        // hack: reset global cost misses
322        mHierarchyStats.mGlobalCostMisses = 0;
323       
324        RayInfoContainer *viewSpaceRays = new RayInfoContainer();
325        SubdivisionCandidate *vsc =
326                mVspTree->PrepareConstruction(sampleRays, *viewSpaceRays);
327
328        mTotalCost = mVspTree->mTotalCost;
329        Debug << "\nreseting cost, new total cost: " << mTotalCost << endl;
330
331        mTQueue.Push(vsc);
332}
333
334
335void HierarchyManager::PrepareObjectSpaceSubdivision(const VssRayContainer &sampleRays,
336                                                                                                         const ObjectContainer &objects)
337{
338        mHierarchyStats.mGlobalCostMisses = 0; // hack: reset global cost misses
339
340        if (mObjectSpaceSubdivisionType == KD_BASED_OBJ_SUBDIV)
341        {
342                PrepareOspTree(sampleRays, objects);
343        }
344        else if (mObjectSpaceSubdivisionType == BV_BASED_OBJ_SUBDIV)
345        {
346                PrepareBvHierarchy(sampleRays, objects);
347        }
348}
349
350
351void HierarchyManager::PrepareBvHierarchy(const VssRayContainer &sampleRays,
352                                                                                  const ObjectContainer &objects)
353{
354        const long startTime = GetTime();
355
356        cout << "preparing bv hierarchy construction ... " << endl;
357       
358        // compute first candidate
359        SubdivisionCandidate *sc =
360                mBvHierarchy->PrepareConstruction(sampleRays, objects);
361
362        mTotalCost = mBvHierarchy->mTotalCost;
363        Debug << "\nreseting cost, new total cost: " << mTotalCost << endl;
364
365    mTQueue.Push(sc);
366        cout << "finished bv hierarchy preparation in "
367                 << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
368}
369
370
371void HierarchyManager::PrepareOspTree(const VssRayContainer &sampleRays,
372                                                                          const ObjectContainer &objects)
373{
374        cout << "starting osp tree construction ... " << endl;
375
376        RayInfoContainer *objectSpaceRays = new RayInfoContainer();
377
378        // start with one big kd cell - all objects can be seen from everywhere
379        // note: only true for view space = object space
380
381        // compute first candidate
382        SubdivisionCandidate *osc =
383                mOspTree->PrepareConstruction(sampleRays, objects, *objectSpaceRays);
384
385        mTotalCost = mOspTree->mTotalCost;
386        Debug << "\nreseting cost, new total cost: " << mTotalCost << endl;
387       
388    mTQueue.Push(osc);
389}
390
391
392bool HierarchyManager::ApplySubdivisionCandidate(SubdivisionCandidate *sc, const bool repairQueue)
393{
394        const bool globalTerminationCriteriaMet = GlobalTerminationCriteriaMet(sc);
395        const bool vspSplit = (sc->Type() == SubdivisionCandidate::VIEW_SPACE);
396
397        if (!globalTerminationCriteriaMet)
398        {
399                // cost ratio of cost decrease / totalCost
400                const float costRatio = mCurrentCandidate->GetRenderCostDecrease() / mTotalCost;
401                //Debug << "ratio: " << costRatio << " min ratio: " << mTermMinGlobalCostRatio << endl;
402       
403                if (costRatio < mTermMinGlobalCostRatio)
404                {
405                        ++ mHierarchyStats.mGlobalCostMisses;
406                }
407
408                mTotalCost -= mCurrentCandidate->GetRenderCostDecrease();
409        }
410
411        bool success;
412        switch (sc->Type())
413        {
414        case SubdivisionCandidate::VIEW_SPACE:
415                {
416                        VspNode *n = mVspTree->Subdivide(mTQueue, sc, globalTerminationCriteriaMet);
417                        success = !n->IsLeaf(); // local or global termination criteria failed?
418                }
419                break;
420        case SubdivisionCandidate::OBJECT_SPACE:
421                {
422                        if (mObjectSpaceSubdivisionType == KD_BASED_OBJ_SUBDIV)
423                        {
424                                KdNode *n = mOspTree->Subdivide(mTQueue, sc, globalTerminationCriteriaMet);
425                                // local or global termination criteria failed
426                                success = !n->IsLeaf();
427                        }
428                        else if (mObjectSpaceSubdivisionType == BV_BASED_OBJ_SUBDIV)
429                        {
430                                BvhNode *n = mBvHierarchy->Subdivide(mTQueue, sc, globalTerminationCriteriaMet);
431                                // local or global termination criteria failed
432                                success = !n->IsLeaf();                                 
433                        }
434                }
435                break;
436        default:
437                break;
438        }
439
440        cout << sc->Type() << " ";
441               
442        // update stats
443        mHierarchyStats.nodes += 2;
444       
445        const int pvsEntries = sc->GetPvsEntriesIncr();
446        mHierarchyStats.pvsEntries += pvsEntries;
447       
448        //cout << "pvs entries: " << pvsEntries << " " << mHierarchyStats.pvsEntries << endl;
449        mHierarchyStats.memory += 0; // TODO
450       
451        // subdivision successful
452        EvalSubdivisionStats(sc->GetRenderCostDecrease());
453               
454        // reevaluate candidates affected by the split for view space splits,
455        // this would be object space splits and other way round
456        if (repairQueue)
457        {       
458                RepairQueue();
459        }
460
461        return true;
462}
463
464
465int HierarchyManager::GetObjectSpaceSubdivisionDepth() const
466{
467        int maxDepth = 0;
468
469        if (mObjectSpaceSubdivisionType == KD_BASED_OBJ_SUBDIV)
470        {
471                maxDepth = mOspTree->mOspStats.maxDepth;
472        }
473        else if (mObjectSpaceSubdivisionType == BV_BASED_OBJ_SUBDIV)
474        {
475                maxDepth = mBvHierarchy->mBvhStats.maxDepth;
476        }
477
478        return maxDepth;
479}
480
481
482bool HierarchyManager::StartObjectSpaceSubdivision() const
483{
484        // view space construction already started
485        if (ObjectSpaceSubdivisionConstructed())
486                return false;
487
488        // start immediately with object space subdivision?
489        if (mStartWithObjectSpace)
490                return true;
491
492        // is the queue empty again?
493        if (ViewSpaceSubdivisionConstructed() && mTQueue.Empty())
494                return true;
495
496        // has the depth for subdivision been reached?
497        return
498                ((mConstructionType == INTERLEAVED) &&
499                 (mMinDepthForObjectSpaceSubdivion <= mVspTree->mVspStats.maxDepth));
500}
501
502
503bool HierarchyManager::StartViewSpaceSubdivision() const
504{
505        // view space construction already started
506        if (ViewSpaceSubdivisionConstructed())
507                return false;
508
509        // start immediately with view space subdivision?
510        if (!mStartWithObjectSpace)
511                return true;
512
513        // is the queue empty again?
514        if (ObjectSpaceSubdivisionConstructed() && mTQueue.Empty())
515                return true;
516
517        // has the depth for subdivision been reached?
518        return
519                ((mConstructionType == INTERLEAVED) &&
520                 (mMinDepthForViewSpaceSubdivion <= GetObjectSpaceSubdivisionDepth()));
521}
522
523
524void HierarchyManager::RunConstruction(const bool repairQueue,
525                                                                           const VssRayContainer &sampleRays,
526                                                                           const ObjectContainer &objects,
527                                                                           AxisAlignedBox3 *forcedViewSpace)
528{
529        int i = 0;
530        while (!FinishedConstruction())
531        {
532                mCurrentCandidate = NextSubdivisionCandidate();   
533                       
534                ///////////////////
535                //-- subdivide leaf node
536
537                ApplySubdivisionCandidate(mCurrentCandidate, repairQueue);
538                               
539                // we use objects for evaluating vsp tree construction until
540                // a certain depth once a certain depth existiert ...
541                if (StartObjectSpaceSubdivision())
542                {
543                        mObjectSpaceSubdivisionType = mSavedObjectSpaceSubdivisionType;
544
545                        cout << "\nstarting object space subdivision at depth "
546                                 << mVspTree->mVspStats.maxDepth << " ("
547                                 << mMinDepthForObjectSpaceSubdivion << ") " << endl;
548
549                        PrepareObjectSpaceSubdivision(sampleRays, objects);
550
551                        cout << "reseting queue ... ";
552                        ResetQueue();
553                        cout << "finished" << endl;
554                }
555
556                if (StartViewSpaceSubdivision())
557                {
558                        mViewSpaceSubdivisionType = mSavedViewSpaceSubdivisionType;
559
560                        cout << "\nstarting view space subdivision at depth "
561                                 << GetObjectSpaceSubdivisionDepth() << " ("
562                                 << mMinDepthForViewSpaceSubdivion << ") " << endl;
563
564                        PrepareViewSpaceSubdivision(sampleRays, objects);
565
566                        cout << "reseting queue ... ";
567                        ResetQueue();
568                        cout << "finished" << endl;
569                }
570
571                DEL_PTR(mCurrentCandidate);
572        }
573}
574
575
576
577void HierarchyManager::RunConstruction(const bool repairQueue)
578{
579        int i = 0;
580        // main loop
581        while (!FinishedConstruction())
582        {
583                mCurrentCandidate = NextSubdivisionCandidate();   
584                       
585                ///////
586                //-- subdivide leaf node
587
588                ApplySubdivisionCandidate(mCurrentCandidate, repairQueue);
589                DEL_PTR(mCurrentCandidate);
590        }
591}
592
593
594void HierarchyManager::ResetObjectSpaceSubdivision(const VssRayContainer &sampleRays,
595                                                                                                   const ObjectContainer &objects)
596{       
597#if 0   
598                DEL_PTR(mBvHierarchy);
599                mBvHierarchy = new BvHierarchy();
600                mBvHierarchy->mHierarchyManager = this;
601
602                PrepareObjectSpaceSubdivision(sampleRays, objects);
603                return;
604#else
605       
606        // no object space subdivision yet
607        if (!ObjectSpaceSubdivisionConstructed())
608        {
609                return PrepareObjectSpaceSubdivision(sampleRays, objects);
610        }
611
612        // object space partition constructed => reconstruct
613        switch (mObjectSpaceSubdivisionType)
614        {
615        case BV_BASED_OBJ_SUBDIV:
616                {
617                        cout << "\nreseting bv hierarchy" << endl;
618                        Debug << "old bv hierarchy:\n " << mBvHierarchy->mBvhStats << endl;
619       
620                        SubdivisionCandidate *firstCandidate =
621                                mBvHierarchy->Reset(sampleRays, objects);
622
623                        mTQueue.Push(firstCandidate);
624                        mTotalCost = mBvHierarchy->mTotalCost;
625
626                        mHierarchyStats.nodes = 2;
627                        mHierarchyStats.pvsEntries = 0;
628                        EvalSubdivisionStats(0);
629                }
630                break;
631
632        case KD_BASED_OBJ_SUBDIV:
633                // TODO
634                break;
635        default:
636                break;
637        }
638#endif
639}
640
641
642void HierarchyManager::ResetViewSpaceSubdivision(const VssRayContainer &sampleRays,
643                                                                                                 const ObjectContainer &objects)
644{
645        ViewCellsManager *vc = mVspTree->mViewCellsManager;
646
647        DEL_PTR(mVspTree);
648        mVspTree = new VspTree();
649        mVspTree->mHierarchyManager = this;
650        mVspTree->mViewCellsManager = vc;
651
652        PrepareViewSpaceSubdivision(sampleRays, objects);
653       
654        mHierarchyStats.nodes = 2;
655        mHierarchyStats.pvsEntries = 0;
656        EvalSubdivisionStats(0);
657
658}
659
660
661void HierarchyManager::ConstructMultiLevel(const VssRayContainer &sampleRays,                                                                                   
662                                                                                   const ObjectContainer &objects,
663                                                                                   AxisAlignedBox3 *forcedViewSpace)
664{
665        mHierarchyStats.Reset();
666        mHierarchyStats.Start();
667        mHierarchyStats.nodes = 2;
668       
669        mTotalCost = (float)objects.size();
670        Debug << "setting total cost to " << mTotalCost << endl;
671
672        const long startTime = GetTime();
673        cout << "Constructing view space / object space tree ... \n";
674       
675        // compute view space bounding box
676        mVspTree->ComputeBoundingBox(sampleRays, forcedViewSpace);
677
678        // use sah for evaluating osp tree construction
679        // in the first iteration of the subdivision
680       
681        mSavedViewSpaceSubdivisionType = mViewSpaceSubdivisionType;
682        mViewSpaceSubdivisionType = NO_VIEWSPACE_SUBDIV;
683
684        mSavedObjectSpaceSubdivisionType = mObjectSpaceSubdivisionType;
685        //mObjectSpaceSubdivisionType = NO_OBJ_SUBDIV;
686
687        const int limit = mNumMultiLevels;
688        int i = 0;
689
690        // render cost optimization
691        // start with object space partiton
692        // then optimizate view space partition for the current osp
693        // and vice versa until iteration depth is reached.
694        while (1)
695        {
696                char subdivisionStatsLog[100];
697                sprintf(subdivisionStatsLog, "tests/i3d/subdivision-%04d.log", i);
698                mSubdivisionStats.open(subdivisionStatsLog);
699
700                // fsubdivide object space first
701                ResetObjectSpaceSubdivision(sampleRays, objects);
702                // process object space candidates
703                RunConstruction(false);
704
705                // object space subdivision constructed
706                mObjectSpaceSubdivisionType = mSavedObjectSpaceSubdivisionType;
707
708                cout << "iteration " << i << " of " << limit << " finished" << endl;
709
710                mSubdivisionStats.close();
711                if ((i ++) >= limit)
712                        break;
713
714                sprintf(subdivisionStatsLog, "tests/i3d/subdivision-%04d.log", i);
715                mSubdivisionStats.open(subdivisionStatsLog);
716
717                /////////////////
718                // subdivide view space with respect to the objects
719
720                ResetViewSpaceSubdivision(sampleRays, objects);
721                // process view space candidates
722                RunConstruction(false);
723                // view space subdivision constructed
724                mViewSpaceSubdivisionType = mSavedViewSpaceSubdivisionType;
725       
726                cout << "iteration " << i << " of " << limit << " finished" << endl;
727
728                mSubdivisionStats.close();
729
730                if ((i ++) >= limit)
731                        break;
732        }
733       
734        cout << "\nfinished in " << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
735
736/*#if _DEBUG
737        cout << "view space: " << GetViewSpaceBox() << endl;
738        cout << "object space:  " << GetObjectSpaceBox() << endl;
739#endif*/
740
741        mHierarchyStats.Stop();
742        mVspTree->mVspStats.Stop();
743        FinishObjectSpaceSubdivision(objects);
744}
745
746
747bool HierarchyManager::FinishedConstruction() const
748{
749        return mTQueue.Empty();
750}
751
752
753bool HierarchyManager::ObjectSpaceSubdivisionConstructed() const
754{
755        switch (mObjectSpaceSubdivisionType)
756        {
757        case KD_BASED_OBJ_SUBDIV:
758                return mOspTree && mOspTree->GetRoot();
759        case BV_BASED_OBJ_SUBDIV:
760                return mBvHierarchy && mBvHierarchy->GetRoot();
761        default:
762                return false;
763        }
764}
765
766
767bool HierarchyManager::ViewSpaceSubdivisionConstructed() const
768{
769        return mVspTree && mVspTree->GetRoot();
770}
771
772
773void HierarchyManager::CollectObjectSpaceDirtyList(SubdivisionCandidateContainer &dirtyList)
774{
775        switch (mObjectSpaceSubdivisionType)
776        {
777        case KD_BASED_OBJ_SUBDIV:
778                {
779                        OspTree::OspSubdivisionCandidate *sc =
780                                dynamic_cast<OspTree::OspSubdivisionCandidate *>(mCurrentCandidate);
781
782                        mOspTree->CollectDirtyCandidates(sc, dirtyList);
783                        break;
784                }
785        case BV_BASED_OBJ_SUBDIV:
786                {
787                        BvHierarchy::BvhSubdivisionCandidate *sc =
788                                dynamic_cast<BvHierarchy::BvhSubdivisionCandidate *>(mCurrentCandidate);
789
790                        mBvHierarchy->CollectDirtyCandidates(sc, dirtyList);
791                        break;
792                }
793        default:
794                break;
795        }
796}
797
798
799void HierarchyManager::CollectViewSpaceDirtyList(SubdivisionCandidateContainer &dirtyList)
800{
801        VspTree::VspSubdivisionCandidate *sc =
802                dynamic_cast<VspTree::VspSubdivisionCandidate *>(mCurrentCandidate);
803
804        mVspTree->CollectDirtyCandidates(sc, dirtyList);
805}
806
807
808void HierarchyManager::CollectDirtyCandidates(SubdivisionCandidateContainer &dirtyList)
809{
810        // we have either a object space or view space split
811        if (mCurrentCandidate->Type() == SubdivisionCandidate::VIEW_SPACE)
812        {
813                CollectViewSpaceDirtyList(dirtyList);
814        }
815        else // object space split
816        {
817                CollectObjectSpaceDirtyList(dirtyList);
818        }
819}
820
821
822void HierarchyManager::RepairQueue()
823{
824        // for each update of the view space partition:
825        // the candidates from object space partition which
826        // have been afected by the view space split (the kd split candidates
827        // which saw the view cell which was split) must be reevaluated
828        // (maybe not locally, just reinsert them into the queue)
829        //
830        // vice versa for the view cells
831        // for each update of the object space partition
832        // reevaluate split candidate for view cells which saw the split kd cell
833        //
834        // the priority queue update can be solved by implementing a binary heap
835        // (explicit data structure, binary tree)
836        // *) inserting and removal is efficient
837        // *) search is not efficient => store queue position with each
838        // split candidate
839
840        // collect list of "dirty" candidates
841        const long startTime = GetTime();
842   
843        vector<SubdivisionCandidate *> dirtyList;
844        CollectDirtyCandidates(dirtyList);
845        if (0) cout << "repairing " << (int)dirtyList.size() << " candidates ... ";
846       
847        /////////////////////////////////
848        //-- reevaluate the dirty list
849
850        SubdivisionCandidateContainer::const_iterator sit, sit_end = dirtyList.end();
851       
852        for (sit = dirtyList.begin(); sit != sit_end; ++ sit)
853        {
854                SubdivisionCandidate* sc = *sit;
855                const float rcd = sc->GetRenderCostDecrease();
856               
857                mTQueue.Erase(sc); // erase from queue
858                sc->EvalPriority(); // reevaluate
859               
860#ifdef _DEBUG
861                Debug << "candidate " << sc << " reevaluated\n"
862                          << "render cost decrease diff " <<  rcd - sc->GetRenderCostDecrease()
863                          << " old: " << rcd << " new " << sc->GetRenderCostDecrease() << endl;
864#endif 
865                mTQueue.Push(sc); // reinsert
866                cout << ".";
867        }
868
869        long endTime = GetTime();
870        Real timeDiff = TimeDiff(startTime, endTime);
871        mHierarchyStats.repairTime += timeDiff;
872
873        if (1) cout << "repaired in " << timeDiff * 1e-3f << " secs" << endl;
874}
875
876
877void HierarchyManager::ResetQueue()
878{
879        SubdivisionCandidateContainer mCandidateBuffer;
880
881        // remove from queue
882        while (!mTQueue.Empty())
883        {
884                SubdivisionCandidate *candidate = NextSubdivisionCandidate();
885                candidate->EvalPriority(); // reevaluate
886                cout << ".";
887                mCandidateBuffer.push_back(candidate);
888        }
889
890        // put back into queue
891        SubdivisionCandidateContainer::const_iterator sit, sit_end = mCandidateBuffer.end();
892    for (sit = mCandidateBuffer.begin(); sit != sit_end; ++ sit)
893        {
894                mTQueue.Push(*sit);
895        }
896}
897
898
899void HierarchyManager::ExportObjectSpaceHierarchy(OUT_STREAM &stream)
900{
901        // the type of the view cells hierarchy
902        switch (mObjectSpaceSubdivisionType)
903        {
904        case KD_BASED_OBJ_SUBDIV:
905                stream << "<ObjectSpaceHierarchy type=\"osp\">" << endl;
906                mOspTree->Export(stream);
907                stream << endl << "</ObjectSpaceHierarchy>" << endl;
908                break;         
909        case BV_BASED_OBJ_SUBDIV:
910                stream << "<ObjectSpaceHierarchy type=\"bvh\">" << endl;
911                mBvHierarchy->Export(stream);
912                stream << endl << "</ObjectSpaceHierarchy>" << endl;
913                break;
914        }
915}
916
917
918bool HierarchyManager::AddSampleToPvs(Intersectable *obj,
919                                                                          const Vector3 &hitPoint,
920                                                                          ViewCell *vc,
921                                                                          const float pdf,
922                                                                          float &contribution) const
923{
924        if (!obj) return false;
925
926        switch (mObjectSpaceSubdivisionType)
927        {
928        case NO_OBJ_SUBDIV:
929                {
930                        // potentially visible objects
931                        return vc->AddPvsSample(obj, pdf, contribution);
932                }
933        case KD_BASED_OBJ_SUBDIV:
934                {
935                        // potentially visible kd cells
936                        KdLeaf *leaf = mOspTree->GetLeaf(hitPoint/*ray->mOriginNode*/);
937                        return mOspTree->AddLeafToPvs(leaf, vc, pdf, contribution);
938                }
939        case BV_BASED_OBJ_SUBDIV:
940                {
941                        BvhLeaf *leaf = mBvHierarchy->GetLeaf(obj);
942                        BvhIntersectable *bvhObj = mBvHierarchy->GetOrCreateBvhIntersectable(leaf);
943                       
944                        return vc->AddPvsSample(bvhObj, pdf, contribution);
945                }
946        default:
947                return false;
948        }
949}
950
951
952void HierarchyManager::PrintHierarchyStatistics(ostream &stream) const
953{
954        stream << mHierarchyStats << endl;
955        stream << "\nview space:" << endl << endl;
956        stream << mVspTree->GetStatistics() << endl;
957        stream << "\nobject space:" << endl << endl;
958
959        switch (mObjectSpaceSubdivisionType)
960        {
961        case KD_BASED_OBJ_SUBDIV:
962                {
963                        stream << mOspTree->GetStatistics() << endl;
964                        break;
965                }
966        case BV_BASED_OBJ_SUBDIV:
967                {
968                        stream << mBvHierarchy->GetStatistics() << endl;
969                        break;
970                }
971        default:
972                break;
973        }
974}
975
976
977void HierarchyManager::ExportObjectSpaceHierarchy(Exporter *exporter,
978                                                                                                  const ObjectContainer &objects,
979                                                                                                  const AxisAlignedBox3 *bbox,
980                                                                                                  const bool exportBounds) const
981{
982        switch (mObjectSpaceSubdivisionType)
983        {
984        case KD_BASED_OBJ_SUBDIV:
985                {
986                        ExportOspTree(exporter, objects);
987                        break;
988                }
989        case BV_BASED_OBJ_SUBDIV:
990                {
991                        exporter->ExportBvHierarchy(*mBvHierarchy, 0, bbox, exportBounds);
992                        break;
993                }
994        default:
995                break;
996        }
997}
998
999
1000void HierarchyManager::ExportOspTree(Exporter *exporter,
1001                                                                         const ObjectContainer &objects) const
1002{
1003        if (0) exporter->ExportGeometry(objects);
1004                       
1005        exporter->SetWireframe();
1006        exporter->ExportOspTree(*mOspTree, 0);
1007}
1008
1009
1010Intersectable *HierarchyManager::GetIntersectable(const VssRay &ray,
1011                                                                                                  const bool isTermination) const
1012{
1013
1014        Intersectable *obj;
1015        Vector3 pt;
1016        KdNode *node;
1017
1018        ray.GetSampleData(isTermination, pt, &obj, &node);
1019       
1020        if (!obj) return NULL;
1021
1022        switch (mObjectSpaceSubdivisionType)
1023        {
1024        case HierarchyManager::KD_BASED_OBJ_SUBDIV:
1025                {
1026                        KdLeaf *leaf = mOspTree->GetLeaf(pt, node);
1027                        return mOspTree->GetOrCreateKdIntersectable(leaf);
1028                }
1029        case HierarchyManager::BV_BASED_OBJ_SUBDIV:
1030                {
1031                        BvhLeaf *leaf = mBvHierarchy->GetLeaf(obj);
1032                        return mBvHierarchy->GetOrCreateBvhIntersectable(leaf);
1033                }
1034        default:
1035                return obj;
1036        }
1037}
1038
1039
1040void HierarchyStatistics::Print(ostream &app) const
1041{
1042        app << "=========== Hierarchy statistics ===============\n";
1043
1044        app << setprecision(4);
1045
1046        app << "#N_CTIME  ( Construction time [s] )\n" << Time() << " \n";
1047       
1048        app << "#N_RTIME  ( Repair time [s] )\n" << repairTime * 1e-3f << " \n";
1049
1050        app << "#N_NODES ( Number of nodes )\n" << nodes << "\n";
1051
1052        app << "#N_INTERIORS ( Number of interior nodes )\n" << Interior() << "\n";
1053
1054        app << "#N_LEAVES ( Number of leaves )\n" << Leaves() << "\n";
1055
1056        app << "#N_PMAXDEPTH ( Maximal reached depth )\n" << maxDepth << endl;
1057
1058        app << "#N_GLOBALCOSTMISSES ( Global cost misses )\n" << mGlobalCostMisses << endl;
1059       
1060        app << "========== END OF Hierarchy statistics ==========\n";
1061}
1062
1063
1064static void RemoveRayRefs(const ObjectContainer &objects)
1065{
1066        ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = objects.end();
1067        for (oit = objects.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1068        {
1069                (*oit)->mVssRays.clear();
1070        }
1071}
1072
1073
1074void HierarchyManager::FinishObjectSpaceSubdivision(const ObjectContainer &objects) const
1075{
1076        switch (mObjectSpaceSubdivisionType)
1077        {
1078        case KD_BASED_OBJ_SUBDIV:
1079                {
1080                        mOspTree->mOspStats.Stop();
1081                        break;
1082                }
1083        case BV_BASED_OBJ_SUBDIV:
1084                {
1085                        mBvHierarchy->mBvhStats.Stop();
1086                        RemoveRayRefs(objects);
1087                        break;
1088                }
1089        default:
1090                break;
1091        }
1092}
1093
1094}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.