source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/SubdivisionPreprocessor.cpp @ 2735

Revision 2735, 51.2 KB checked in by mattausch, 16 years ago (diff)

added new importance sampling method for gvs
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#include "RayCaster.h"
10#include "Exporter.h"
11#include "SamplingStrategy.h"
12#include "BvHierarchy.h"
13#include "Polygon3.h"
14#include "IntersectableWrapper.h"
15#include "Timer/PerfTimer.h"
16#include "Vector2.h"
17#include "RndGauss.h"
18
19
20
21namespace GtpVisibilityPreprocessor
22{
23 
24#define GVS_DEBUG 0
25#define NOT_ACCOUNTED_OBJECT 0
26#define ACCOUNTED_OBJECT 2
27#define DETERMINISTIC_GVS 0
28
29static const float MIN_DIST = 0.001f;
30
31static ObjectContainer myobjects;
32static int sInvalidSamples = 0;
33
34///////////
35//-- timers
36
37
38static PerfTimer rayTimer;
39static PerfTimer kdPvsTimer;
40static PerfTimer gvsTimer;
41static PerfTimer initialTimer;
42static PerfTimer intersectionTimer;
43static PerfTimer preparationTimer;
44static PerfTimer mainLoopTimer;
45static PerfTimer contributionTimer;
46static PerfTimer castTimer;
47static PerfTimer generationTimer;
48
49
50/////////////////////
51
52
53/** Visualization structure for the GVS algorithm.
54*/
55struct VizStruct
56{
57        Polygon3 *enlargedTriangle;
58        Triangle3 originalTriangle;
59        VssRay *ray;
60};
61
62static vector<VizStruct> vizContainer;
63
64
65
66
67GvsPreprocessor::GvsPreprocessor():
68Preprocessor(),
69mProcessedViewCells(0),
70mCurrentViewCell(NULL),
71mCurrentViewPoint(Vector3(0.0f, 0.0f, 0.0f)),
72mOnlyRandomSampling(false),
73//mOnlyRandomSampling(true),
74mUseProbablyVisibleSampling(false)
75{
76        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("GvsPreprocessor.totalSamples", mTotalSamples);
77        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("GvsPreprocessor.initialSamples", mInitialSamples);
78        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("GvsPreprocessor.gvsSamplesPerPass", mGvsSamplesPerPass);
79        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("GvsPreprocessor.minContribution", mMinContribution);
80        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("GvsPreprocessor.epsilon", mEps);
81        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("GvsPreprocessor.threshold", mThreshold);   
82        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("GvsPreprocessor.perViewCell", mPerViewCell);
83        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("GvsPreprocessor.maxViewCells", mMaxViewCells);
84
85        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("Preprocessor.evaluatePixelError", mEvaluatePixelError);
86
87        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.useKdPvs", mUseKdPvs);
88
89
90        char gvsStatsLog[100];
91        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("GvsPreprocessor.stats", gvsStatsLog);
92        mGvsStatsStream.open(gvsStatsLog);
93
94        cout << "number of gvs samples per pass: " << mGvsSamplesPerPass << endl;
95        cout << "number of samples per pass: " << mSamplesPerPass << endl;
96        cout << "only random sampling: " << mOnlyRandomSampling << endl;
97
98        Debug << "Gvs preprocessor options" << endl;
99        Debug << "number of total samples: " << mTotalSamples << endl;
100        Debug << "number of initial samples: " << mInitialSamples << endl;
101        Debug << "threshold: " << mThreshold << endl;
102        Debug << "epsilon: " << mEps << endl;
103        Debug << "stats: " << gvsStatsLog << endl;
104        Debug << "per view cell: " << mPerViewCell << endl;
105        Debug << "max view cells: " << mMaxViewCells << endl;
106        Debug << "min contribution: " << mMinContribution << endl;
107
108        mDistribution = new ViewCellBasedDistribution(*this, NULL);
109
110        mGvsStats.Reset();
111
112        // hack: some generic statistical values that can be used
113        // by an application using the preprocessor
114        for (int i = 0; i < 2; ++ i)
115                mGenericStats[i] = 0;
116}
117
118
119GvsPreprocessor::~GvsPreprocessor()
120{
121        delete mDistribution;
122        ClearRayQueue();
123}
124
125
126void GvsPreprocessor::ClearRayQueue()
127{
128        // clean ray queue
129        while (!mRayQueue.empty())
130        {
131                // handle next ray
132                VssRay *ray = mRayQueue.top();
133                mRayQueue.pop();
134
135                // note: deletion of the ray is handled by ray pool
136        }
137}
138
139
140ViewCell *GvsPreprocessor::NextViewCell()
141{
142        if (mProcessedViewCells == (int)mViewCells.size())
143                return NULL; // no more view cells
144
145        ViewCell *vc = mViewCells[mProcessedViewCells];
146
147   if (!vc->GetMesh())
148                mViewCellsManager->CreateMesh(vc);
149
150        mGvsStats.mViewCellId = vc->GetId();
151
152        Debug << "vc: " << vc->GetId() << endl;
153
154        ++ mProcessedViewCells;
155   
156        return vc;
157}
158
159
160int GvsPreprocessor::CheckDiscontinuity(const VssRay &currentRay,
161                                                                                const Triangle3 &hitTriangle,
162                                                                                const VssRay &oldRay)
163{
164        // the predicted hitpoint: we expect to hit the same mesh again
165        Vector3 predictedHit = CalcPredictedHitPoint(currentRay, hitTriangle, oldRay);
166
167        float predictedLen = Magnitude(predictedHit - currentRay.mOrigin);
168        float len = Magnitude(currentRay.mTermination - currentRay.mOrigin);
169       
170        // distance large => this is likely to be a discontinuity
171        if (!((predictedLen - len) > mThreshold))
172        // q: rather use relative distance?
173        //if ((predictedLen / len) > mThreshold)
174                return 0;
175
176        SimpleRay simpleRay;
177
178        // apply reverse sampling to find the gap
179        if (!ComputeReverseRay(currentRay, hitTriangle, oldRay, simpleRay))
180                return 0;
181
182        static VssRayContainer reverseRays;
183        reverseRays.clear();
184
185        if (DETERMINISTIC_GVS)
186        {
187                VssRay *reverseRay =
188                        mRayCaster->CastRay(simpleRay, mViewCellsManager->GetViewSpaceBox(), !mPerViewCell);
189
190                reverseRays.push_back(reverseRay);
191        }
192        else
193        {
194                if (0)
195                        CastRayBundle4(simpleRay, reverseRays, mViewCellsManager->GetViewSpaceBox());
196                else
197                        CastRayBundle16(simpleRay, reverseRays);
198        }
199
200        mGvsStats.mReverseSamples += (int)reverseRays.size();
201
202        EnqueueRays(reverseRays);
203
204        return (int)reverseRays.size();
205}
206
207
208int GvsPreprocessor::CountObject(Intersectable *triObj)
209{
210        int numObjects = 0;
211
212        if ((triObj->mCounter != (NOT_ACCOUNTED_OBJECT + 1)) &&
213                (triObj->mCounter != (ACCOUNTED_OBJECT + 1)))
214        {
215                ++ triObj->mCounter;
216                ++ numObjects;
217        }
218
219        mGenericStats[1] += numObjects;
220
221        return numObjects;
222}
223
224
225void GvsPreprocessor::UpdateStatsForVisualization(KdIntersectable *kdInt)
226{
227        int numObj = 0;
228
229        // count new objects in pvs due to kd node conversion   
230        myobjects.clear();
231        // also gather duplicates to avoid mailing
232        mKdTree->CollectObjectsWithDublicates(kdInt->GetItem(), myobjects);
233
234        ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = myobjects.end();
235
236        for (oit = myobjects.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
237                numObj += CountObject(*oit);
238
239        mViewCellsManager->UpdateStatsForViewCell(mCurrentViewCell, kdInt, numObj);
240}       
241
242
243void GvsPreprocessor::AddKdNodeToPvs(const Vector3 &termination)
244{
245        kdPvsTimer.Entry();
246
247        // exchange the triangle with the node in the pvs for kd pvs
248        KdNode *node = mKdTree->GetPvsNode(termination);
249
250        //KdNode *node = mKdTree->GetPvsNodeCheck(ray.mTermination, obj);
251        //if (!node) cerr << "e " << obj->GetBox() << " " << ray.mTermination << endl; else
252        if (!node->Mailed())
253        {
254                // add to pvs
255                node->Mail();
256                KdIntersectable *kdInt = mKdTree->GetOrCreateKdIntersectable(node);
257                mCurrentViewCell->GetPvs().AddSampleDirty(kdInt, 1.0f);
258
259                if (QT_VISUALIZATION_SHOWN) UpdateStatsForVisualization(kdInt);
260        }
261
262        kdPvsTimer.Exit();
263}
264
265
266bool GvsPreprocessor::HasContribution(VssRay &ray)
267{
268        if (!ray.mTerminationObject)
269                return false;
270
271        contributionTimer.Entry();
272
273        bool result;
274
275        if (!mPerViewCell)
276        {
277                // store the rays + the intersected view cells
278                const bool storeViewCells = false;
279
280                mViewCellsManager->ComputeSampleContribution(ray,
281                                                                                                         true,
282                                                                                                         storeViewCells,
283                                                                                                         true);
284
285                result = ray.mPvsContribution > 0;
286        }
287        else // original per view cell gvs
288        {
289                // test if triangle was accounted for yet
290                result = AddTriangleObject(ray.mTerminationObject);
291               
292                if (mUseKdPvs)
293                        AddKdNodeToPvs(ray.mTermination);
294        }
295
296        contributionTimer.Exit();
297
298        return result;
299}
300
301
302bool GvsPreprocessor::HandleRay(VssRay *vssRay)
303{
304        if (!vssRay || !HasContribution(*vssRay))
305                return false;
306
307        if (0 && GVS_DEBUG)
308                mVssRays.push_back(new VssRay(*vssRay));
309
310        // add new ray to ray queue
311        mRayQueue.push(vssRay);
312
313        ++ mGvsStats.mTotalContribution;
314
315        return true;
316}
317
318
319/** Creates 3 new vertices for triangle vertex with specified index.
320*/
321void GvsPreprocessor::CreateDisplacedVertices(VertexContainer &vertices,
322                                                                                          const Triangle3 &hitTriangle,
323                                                                                          const VssRay &ray,
324                                                                                          const int index) const
325{
326        const int indexU = (index + 1) % 3;
327        const int indexL = (index == 0) ? 2 : index - 1;
328
329        const Vector3 a = hitTriangle.mVertices[index] - ray.GetOrigin();
330        const Vector3 b = hitTriangle.mVertices[indexU] - hitTriangle.mVertices[index];
331        const Vector3 c = hitTriangle.mVertices[index] - hitTriangle.mVertices[indexL];
332       
333        const float len = Magnitude(a);
334       
335        const Vector3 dir1 = Normalize(CrossProd(a, b)); //N((pi-xp)×(pi+1- pi));
336        const Vector3 dir2 = Normalize(CrossProd(a, c)); // N((pi-xp)×(pi- pi-1))
337        const Vector3 dir3 = DotProd(dir2, dir1) > 0 ? // N((pi-xp)×di,i-1+di,i+1×(pi-xp))
338                Normalize(dir2 + dir1) : Normalize(CrossProd(a, dir1) + CrossProd(dir2, a));
339
340        // compute the new three hit points
341        // pi, i + 1:  pi+ e·|pi-xp|·di, j
342        const Vector3 pt1 = hitTriangle.mVertices[index] + mEps * len * dir1;
343        // pi, i - 1:  pi+ e·|pi-xp|·di, j
344    const Vector3 pt2 = hitTriangle.mVertices[index] + mEps * len * dir2;
345        // pi, i:  pi+ e·|pi-xp|·di, j
346        const Vector3 pt3 = hitTriangle.mVertices[index] + mEps * len * dir3;
347       
348        vertices.push_back(pt2);
349        vertices.push_back(pt3);
350        vertices.push_back(pt1);
351}
352
353
354void GvsPreprocessor::EnlargeTriangle(VertexContainer &vertices,
355                                                                          const Triangle3 &hitTriangle,
356                                                                          const VssRay &ray) const
357{
358        CreateDisplacedVertices(vertices, hitTriangle, ray, 0);
359        CreateDisplacedVertices(vertices, hitTriangle, ray, 1);
360        CreateDisplacedVertices(vertices, hitTriangle, ray, 2);
361}
362
363
364Vector3 GvsPreprocessor::CalcPredictedHitPoint(const VssRay &newRay,
365                                                                                           const Triangle3 &hitTriangle,
366                                                                                           const VssRay &oldRay) const
367{
368        // find the intersection of the plane induced by the
369        // hit triangle with the new ray
370        Plane3 plane(hitTriangle.GetNormal(), hitTriangle.mVertices[0]);
371
372        const Vector3 hitPt =
373                plane.FindIntersection(newRay.mTermination, newRay.mOrigin);
374       
375        return hitPt;
376}
377
378
379static bool EqualVisibility(const VssRay &a, const VssRay &b)
380{
381        return a.mTerminationObject == b.mTerminationObject;
382}
383
384
385int GvsPreprocessor::SubdivideEdge(const Triangle3 &hitTriangle,
386                                                                   const Vector3 &p1,
387                                                                   const Vector3 &p2,
388                                                                   const VssRay &ray1,
389                                                                   const VssRay &ray2,
390                                                                   const VssRay &oldRay)
391{
392        //cout <<"y"<<Magnitude(p1 - p2) << " ";
393        int castRays = 0;
394
395        // cast reverse rays if necessary
396        castRays += CheckDiscontinuity(ray1, hitTriangle, oldRay);
397        castRays += CheckDiscontinuity(ray2, hitTriangle, oldRay);
398
399        if (EqualVisibility(ray1, ray2) || (SqrMagnitude(p1 - p2) <= MIN_DIST))
400        {
401                return castRays;
402        }
403       
404        // the new subdivision point
405        const Vector3 p = (p1 + p2) * 0.5f;
406        //cout << "p: " << p << " " << p1 << " " << p2 << endl;
407
408        SimpleRay sray(oldRay.mOrigin, p - oldRay.mOrigin, SamplingStrategy::GVS, 1.0f);
409
410        VssRay *newRay;
411
412        // cast single ray
413        castTimer.Entry();
414
415        // cast single ray to check if a triangle was missed. note: not efficient!!
416        newRay = mRayCaster->CastRay(sray, mViewCellsManager->GetViewSpaceBox(), !mPerViewCell);
417        castTimer.Exit();
418
419        ++ castRays;
420
421        // this ray will not be further processed
422        // note: ray deletion is handled by ray pool
423        if (!newRay) return castRays;
424
425        rayTimer.Entry();
426
427        // new triangle discovered? => add new ray to queue
428        HandleRay(newRay);
429
430        rayTimer.Exit();
431       
432        //newRay->mFlags |= VssRay::BorderSample;
433
434        // subdivide further
435        castRays += SubdivideEdge(hitTriangle, p1, p, ray1, *newRay, oldRay);
436        castRays += SubdivideEdge(hitTriangle, p, p2, *newRay, ray2, oldRay);
437       
438        return castRays;
439}
440
441
442int GvsPreprocessor::AdaptiveBorderSampling(const VssRay &currentRay)
443{
444        Intersectable *tObj = currentRay.mTerminationObject;
445
446        // question matt: can this be possible?
447        if (!tObj) return 0;
448
449        Triangle3 hitTriangle;
450
451        // other types not implemented yet
452        if (tObj->Type() == Intersectable::TRIANGLE_INTERSECTABLE)
453                hitTriangle = static_cast<TriangleIntersectable *>(tObj)->GetItem();
454        else
455                cout << "border sampling: " << Intersectable::GetTypeName(tObj) << " not yet implemented" << endl;
456
457        //cout << "type: " << Intersectable::GetTypeName(tObj) << endl;
458        generationTimer.Entry();
459
460        static VertexContainer enlargedTriangle;
461        enlargedTriangle.clear();
462
463        /// create 3 new hit points for each vertex
464        EnlargeTriangle(enlargedTriangle, hitTriangle, currentRay);
465       
466        /// create rays from sample points and handle them
467        static SimpleRayContainer simpleRays;
468        simpleRays.clear();
469
470        VertexContainer::const_iterator vit, vit_end = enlargedTriangle.end();
471
472        for (vit = enlargedTriangle.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
473        {
474                const Vector3 rayDir = (*vit) - currentRay.GetOrigin();
475
476                SimpleRay sr(currentRay.GetOrigin(), rayDir, SamplingStrategy::GVS, 1.0f);
477                simpleRays.AddRay(sr); 
478        }
479
480        if (0)
481        {
482                // visualize enlarged triangles
483                VizStruct dummy;
484                dummy.enlargedTriangle = new Polygon3(enlargedTriangle);
485                dummy.originalTriangle = hitTriangle;
486                vizContainer.push_back(dummy);
487        }
488
489       
490        //////////
491        //-- fill up simple rays with random rays so we can cast 16 rays at a time
492
493        const int numRandomRays = 16 - (int)simpleRays.size();
494
495        if (!DETERMINISTIC_GVS)
496        {
497                if (0)
498                {
499                        SimpleRay mainRay = SimpleRay(currentRay.GetOrigin(),
500                                                          currentRay.GetNormalizedDir(),
501                                                                                  SamplingStrategy::GVS,
502                                                                                  1.0f);
503                       
504                        GenerateJitteredRays(simpleRays, mainRay, numRandomRays, 0);
505                }
506                else
507                        GenerateImportanceSamples(currentRay, hitTriangle, numRandomRays, simpleRays);
508        }
509        else
510                GenerateRays(numRandomRays, *mDistribution, simpleRays, sInvalidSamples);
511
512        generationTimer.Exit();
513
514        /////////////////////
515        //-- cast rays to vertices and determine visibility
516       
517        static VssRayContainer vssRays;
518        vssRays.clear();
519
520        // for the original implementation we don't cast double rays
521        const bool castDoubleRays = !mPerViewCell;
522        // cannot prune invalid rays because we have to compare adjacent rays
523        const bool pruneInvalidRays = false;
524
525        //gvsTimer.Entry();
526        castTimer.Entry();
527
528        CastRays(simpleRays, vssRays, castDoubleRays, pruneInvalidRays);
529       
530        castTimer.Exit();
531        //gvsTimer.Exit();
532
533        const int numBorderSamples = (int)vssRays.size() - numRandomRays;
534        int castRays = (int)simpleRays.size();
535
536        // handle cast rays
537        EnqueueRays(vssRays);
538
539        if (0)
540        {
541                // set flags
542                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = vssRays.end();
543       
544                for (rit = vssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
545                        (*rit)->mFlags |= VssRay::BorderSample;
546        }
547
548    // recursivly subdivide each edge
549        for (int i = 0; i < numBorderSamples; ++ i)
550        {
551                castRays += SubdivideEdge(hitTriangle,
552                                                                  enlargedTriangle[i],
553                                                                  enlargedTriangle[(i + 1) % numBorderSamples],
554                                                                  *vssRays[i],
555                                                                  *vssRays[(i + 1) % numBorderSamples],
556                                                                  currentRay);
557        }
558       
559        mGvsStats.mBorderSamples += castRays;
560       
561        return castRays;
562}
563
564
565int GvsPreprocessor::AdaptiveBorderSamplingOpt(const VssRay &currentRay)
566{
567        Intersectable *tObj = currentRay.mTerminationObject;
568
569        // question matt: can this be possible?
570        if (!tObj) return 0;
571
572        Triangle3 hitTriangle;
573
574        // other types not implemented yet
575        if (tObj->Type() == Intersectable::TRIANGLE_INTERSECTABLE)
576                hitTriangle = static_cast<TriangleIntersectable *>(tObj)->GetItem();
577        else
578                cout << "border sampling: " << Intersectable::GetTypeName(tObj) << " not yet implemented" << endl;
579
580        generationTimer.Entry();
581
582        static VertexContainer enlargedTriangle;
583        enlargedTriangle.clear();
584       
585        /// create 3 new hit points for each vertex
586        EnlargeTriangle(enlargedTriangle, hitTriangle, currentRay);
587
588        static VertexContainer subdivEnlargedTri;       
589        subdivEnlargedTri.clear();
590
591        for (size_t i = 0; i < enlargedTriangle.size(); ++ i)
592        {
593                const Vector3 p1 = enlargedTriangle[i];
594                const Vector3 p2 = enlargedTriangle[(i + 1) % enlargedTriangle.size()];
595
596                // the new subdivision point
597                const Vector3 p = (p1 + p2) * 0.5f;
598
599                subdivEnlargedTri.push_back(p1);
600                subdivEnlargedTri.push_back(p);
601        }
602
603        /// create rays from sample points and handle them
604        static SimpleRayContainer simpleRays;
605        simpleRays.clear();
606       
607        VertexContainer::const_iterator vit, vit_end = subdivEnlargedTri.end();
608
609        for (vit = subdivEnlargedTri.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
610        {
611                const Vector3 rayDir = (*vit) - currentRay.GetOrigin();
612
613                SimpleRay sr(currentRay.GetOrigin(), rayDir, SamplingStrategy::GVS, 1.0f);
614                simpleRays.AddRay(sr); 
615        }
616
617       
618        //////////
619        //-- fill up simple rays with random rays so we can cast 16 rays at a time
620
621        const int numRandomRays = 16 - ((int)simpleRays.size() % 16);
622
623        SimpleRay mainRay = SimpleRay(currentRay.GetOrigin(),
624                                                                  currentRay.GetNormalizedDir(),
625                                                                  SamplingStrategy::GVS, 1.0f);
626
627        GenerateJitteredRays(simpleRays, mainRay, numRandomRays, 0);
628        //GenerateRays(numRandomRays, *mDistribution, simpleRays, sInvalidSamples);
629
630        generationTimer.Exit();
631
632
633        /////////////////////
634        //-- cast rays to vertices and determine visibility
635       
636        static VssRayContainer vssRays;
637        vssRays.clear();
638
639        // for the original implementation we don't cast double rays
640        const bool castDoubleRays = !mPerViewCell;
641        // cannot prune invalid rays because we have to compare adjacent rays
642        const bool pruneInvalidRays = false;
643
644        //if ((simpleRays.size() % 16) != 0) cerr << "ray size not aligned" << endl;
645       
646        //gvsTimer.Entry();
647        castTimer.Entry();
648
649        CastRays(simpleRays, vssRays, castDoubleRays, pruneInvalidRays);
650       
651        castTimer.Exit();
652        //gvsTimer.Exit();
653
654        const int numBorderSamples = (int)vssRays.size() - numRandomRays;
655        int castRays = (int)simpleRays.size();
656
657        // handle cast rays
658        EnqueueRays(vssRays);
659       
660#if 0
661       
662    // recursivly subdivide each edge
663        for (int i = 0; i < numBorderSamples; ++ i)
664        {
665                castRays += SubdivideEdge(hitTriangle,
666                                                                  subdivEnlargedTri[i],
667                                                                  subdivEnlargedTri[(i + 1) % numBorderSamples],
668                                                                  *vssRays[i],
669                                                                  *vssRays[(i + 1) % numBorderSamples],
670                                                                  currentRay);
671        }
672       
673#endif
674
675
676        mGvsStats.mBorderSamples += castRays;
677       
678        return castRays;
679}
680
681
682bool GvsPreprocessor::GetPassingPoint(const VssRay &currentRay,
683                                                                          const Triangle3 &occluder,
684                                                                          const VssRay &oldRay,
685                                                                          Vector3 &newPoint) const
686{
687        /////////////////////////
688        //-- We interserct the plane p = (xp, hit(x), hit(xold))
689        //-- with the newly found occluder (xold is the previous ray from
690        //-- which x was generated). On the intersecting line, we select a point
691        //-- pnew which lies just outside of the new triangle so the ray
692        //-- just passes through the gap
693
694        const Plane3 plane(currentRay.GetOrigin(),
695                                           currentRay.GetTermination(),
696                                           oldRay.GetTermination());
697       
698        Vector3 pt1, pt2;
699
700        if (!occluder.GetPlaneIntersection(plane, pt1, pt2))
701                return false;
702
703        // get the intersection point on the old ray
704        const Plane3 triPlane(occluder.GetNormal(), occluder.mVertices[0]);
705
706        const float t = triPlane.FindT(oldRay.mOrigin, oldRay.mTermination);
707        const Vector3 pt3 = oldRay.mOrigin + t * (oldRay.mTermination - oldRay.mOrigin);
708
709        // evaluate new hitpoint just outside the triangle
710        // the point is chosen to be on the side closer to the original ray
711        if (SqrDistance(pt1, pt3) < SqrDistance(pt2, pt3))
712                newPoint = pt1 + mEps * (pt1 - pt2);
713        else
714                newPoint = pt2 + mEps * (pt2 - pt1);
715
716        //cout << "passing point: " << newPoint << endl << endl;
717        return true;
718}
719
720
721bool GvsPreprocessor::ComputeReverseRay(const VssRay &currentRay,
722                                                                                const Triangle3 &hitTriangle,
723                                                                                const VssRay &oldRay,
724                                                                                SimpleRay &reverseRay)
725{
726        // get triangle occluding the path to the hit mesh
727        Triangle3 occluder;
728        Intersectable *tObj = currentRay.mTerminationObject;
729
730        // q: why can this happen?
731        if (!tObj)
732                return false;
733
734        // other types not implemented yet
735        if (tObj->Type() == Intersectable::TRIANGLE_INTERSECTABLE)
736                occluder = static_cast<TriangleIntersectable *>(tObj)->GetItem();
737        else
738                cout << "reverse sampling: " << tObj->Type() << " not yet implemented" << endl;
739       
740        // get a point which is passing just outside of the occluder
741    Vector3 newPoint;
742
743        // q: why is there sometimes no intersecton found?
744        if (!GetPassingPoint(currentRay, occluder, oldRay, newPoint))
745                return false;
746
747        const Vector3 predicted = CalcPredictedHitPoint(currentRay, hitTriangle, oldRay);
748
749        Vector3 newDir, newOrigin;
750
751        //////////////
752        //-- Construct the mutated ray with xnew,
753        //-- dir = predicted(x)- pnew as direction vector
754
755        newDir = predicted - newPoint;
756
757        // take xnew, p = intersect(viewcell, line(pnew, predicted(x)) as origin ?
758        // difficult to say!!
759        const float offset = 0.5f;
760        newOrigin = newPoint - newDir * offset;
761       
762
763        //////////////
764        //-- for per view cell sampling, we must check for intersection
765        //-- with the current view cell
766
767    if (mPerViewCell)
768        {
769                // send ray to view cell
770                static Ray ray;
771
772                ray.Clear();
773                ray.Init(newOrigin, -newDir, Ray::LOCAL_RAY);
774               
775                // check if ray intersects view cell
776                if (!mCurrentViewCell->CastRay(ray))
777                        return NULL;
778
779                Ray::Intersection &hit = ray.intersections[0];
780       
781                // the ray starts from the view cell
782                newOrigin = ray.Extrap(hit.mT);
783        }
784
785        reverseRay = SimpleRay(newOrigin, newDir, SamplingStrategy::GVS, 1.0f);
786
787        return true;
788}
789
790
791int GvsPreprocessor::CastInitialSamples(int numSamples)
792{       
793        initialTimer.Entry();
794
795        // generate simple rays
796        static SimpleRayContainer simpleRays;
797        simpleRays.clear();
798
799        generationTimer.Entry();
800
801        if (mUseProbablyVisibleSampling && (RandomValue(0, 1) > 0.5))
802        {
803                ProbablyVisibleDistribution distr(*this, mCurrentViewCell, &mProbablyVisibleTriangles);
804                GenerateRays(numSamples, distr, simpleRays, sInvalidSamples);
805        }
806        else
807        {
808                GenerateRays(DETERMINISTIC_GVS ? numSamples : numSamples / 16, *mDistribution, simpleRays, sInvalidSamples);
809        }
810
811        generationTimer.Exit();
812
813        // cast generated samples
814        static VssRayContainer vssRays;
815        vssRays.clear();
816
817        castTimer.Entry();
818
819        if (DETERMINISTIC_GVS)
820        {
821                const bool castDoubleRays = !mPerViewCell;
822                const bool pruneInvalidRays = false;
823                //const bool pruneInvalidRays = true;
824
825                CastRays(simpleRays, vssRays, castDoubleRays, pruneInvalidRays);
826        }
827        else
828        {
829                if (0)
830                        // casting bundles of 4 rays generated from the simple rays
831                        CastRayBundles4(simpleRays, vssRays);
832                else
833                        CastRayBundles16(simpleRays, vssRays);
834        }
835
836        castTimer.Exit();
837
838        // add to ray queue
839        EnqueueRays(vssRays);
840
841        initialTimer.Exit();
842
843        return (int)vssRays.size();
844}
845
846
847void GvsPreprocessor::EnqueueRays(VssRayContainer &samples)
848{
849        rayTimer.Entry();
850
851        // add samples to ray queue
852        VssRayContainer::const_iterator vit, vit_end = samples.end();
853        for (vit = samples.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
854        {
855                VssRay *ray = *vit;
856                HandleRay(ray);
857                // note: deletion of invalid samples handked by ray pool
858        }
859
860        rayTimer.Exit();
861}
862
863
864int GvsPreprocessor::ProcessQueue()
865{
866        gvsTimer.Entry();
867
868        ++ mGvsStats.mGvsRuns;
869
870        int castSamples = 0;
871
872        while (!mRayQueue.empty())
873        {
874                // handle next ray
875                VssRay *ray = mRayQueue.top();
876                mRayQueue.pop();
877               
878                if (1)
879                        castSamples += AdaptiveBorderSampling(*ray);
880                else
881                        castSamples += AdaptiveBorderSamplingOpt(*ray);
882                // note: don't have to delete because handled by ray pool
883        }
884
885        gvsTimer.Exit();
886
887        return castSamples;
888}
889
890
891void ExportVssRays(Exporter *exporter, const VssRayContainer &vssRays)
892{
893        VssRayContainer vcRays, vcRays2, vcRays3;
894
895        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = vssRays.end();
896
897        // prepare some rays for output
898        for (rit = vssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
899        {
900                //const float p = RandomValue(0.0f, (float)vssRays.size());
901
902                if (1)//(p < raysOut)
903                {
904                        if ((*rit)->mFlags & VssRay::BorderSample)
905                                vcRays.push_back(*rit);
906                        else if ((*rit)->mFlags & VssRay::ReverseSample)
907                                vcRays2.push_back(*rit);
908                        else
909                                vcRays3.push_back(*rit);
910                }
911        }
912
913        exporter->ExportRays(vcRays, RgbColor(1, 0, 0));
914        exporter->ExportRays(vcRays2, RgbColor(0, 1, 0));
915        exporter->ExportRays(vcRays3, RgbColor(1, 1, 1));
916}
917
918
919void GvsPreprocessor::VisualizeViewCell(const ObjectContainer &objects)
920{
921    Intersectable::NewMail();
922        Material m;
923       
924        char str[64]; sprintf_s(str, "pass%06d.wrl", mProcessedViewCells);
925
926        Exporter *exporter = Exporter::GetExporter(str);
927        if (!exporter)
928                return;
929
930        ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = objects.end();
931
932        for (oit = objects.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
933        {
934                Intersectable *intersect = *oit;
935               
936                m = RandomMaterial();
937                exporter->SetForcedMaterial(m);
938                exporter->ExportIntersectable(intersect);
939        }
940
941        cout << "vssrays: " << (int)mVssRays.size() << endl;
942        ExportVssRays(exporter, mVssRays);
943
944
945        /////////////////
946        //-- export view cell geometry
947
948        //exporter->SetWireframe();
949
950        m.mDiffuseColor = RgbColor(0, 1, 0);
951        exporter->SetForcedMaterial(m);
952
953        AxisAlignedBox3 bbox = mCurrentViewCell->GetMesh()->mBox;
954        exporter->ExportBox(bbox);
955        //exporter->SetFilled();
956
957        delete exporter;
958}
959
960
961void GvsPreprocessor::VisualizeViewCells()
962{
963        char str[64]; sprintf_s(str, "tmp/pass%06d_%04d-", mProcessedViewCells, mPass);
964                       
965        // visualization
966        if (mGvsStats.mPassContribution > 0)
967        {
968                const bool exportRays = true;
969                const bool exportPvs = true;
970
971                mViewCellsManager->ExportSingleViewCells(mObjects,
972                                                                                                 10,
973                                                                                                 false,
974                                                                                                 exportPvs,
975                                                                                                 exportRays,
976                                                                                                 1000,
977                                                                                                 str);
978        }
979
980        // remove pass samples
981        ViewCellContainer::const_iterator vit, vit_end = mViewCellsManager->GetViewCells().end();
982
983        for (vit = mViewCellsManager->GetViewCells().begin(); vit != vit_end; ++ vit)
984        {
985                (*vit)->DelRayRefs();
986        }
987}
988
989
990void GvsPreprocessor::CompileViewCellsFromPointList()
991{
992        ViewCell::NewMail();
993
994        // Receive list of view cells from view cells manager
995        ViewCellPointsList *vcPoints = mViewCellsManager->GetViewCellPointsList();
996
997        vector<ViewCellPoints *>::const_iterator vit, vit_end = vcPoints->end();
998
999        for (vit = vcPoints->begin(); vit != vit_end; ++ vit)
1000        {
1001                ViewCellPoints *vp = *vit;
1002
1003                if (vp->first) // view cell  specified
1004                {
1005                        ViewCell *viewCell = vp->first;
1006
1007                        if (!viewCell->Mailed())
1008                        {
1009                                viewCell->Mail();
1010                                mViewCells.push_back(viewCell);
1011
1012                                if (mViewCells.size() >= mMaxViewCells)
1013                                        break;
1014                        }
1015                }
1016                else // no view cell specified => compute view cells using view point
1017                {
1018                        SimpleRayContainer::const_iterator rit, rit_end = vp->second.end();
1019
1020                        for (rit = vp->second.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
1021                        {
1022                                SimpleRay ray = *rit;
1023
1024                                ViewCell *viewCell = mViewCellsManager->GetViewCell(ray.mOrigin);
1025
1026                                if (viewCell && !viewCell->Mailed())
1027                                {
1028                                        viewCell->Mail();
1029                                        mViewCells.push_back(viewCell);
1030
1031                                        if (mViewCells.size() >= mMaxViewCells)
1032                                                break;
1033                                }
1034                        }
1035                }
1036        }
1037}
1038
1039
1040void GvsPreprocessor::CompileViewCellsList()
1041{
1042        if (!mViewCellsManager->GetViewCellPointsList()->empty())
1043        {
1044                cout << "processing view point list" << endl;
1045                CompileViewCellsFromPointList();
1046        }
1047        else
1048        {
1049                ViewCell::NewMail();
1050
1051                while ((int)mViewCells.size() < mMaxViewCells)
1052                {
1053                        const int tries = 10000;
1054                        int i = 0;
1055
1056                        for (i = 0; i < tries; ++ i)
1057                        {
1058                                const int idx = (int)RandomValue(0.0f, (float)mViewCellsManager->GetNumViewCells() - 0.5f);
1059
1060                                ViewCell *viewCell = mViewCellsManager->GetViewCell(idx);
1061
1062                                if (!viewCell->Mailed())
1063                                {
1064                                        viewCell->Mail();
1065                                        break;
1066                                }
1067
1068                                mViewCells.push_back(viewCell);
1069                        }
1070
1071                        if (i == tries)
1072                        {
1073                                cerr << "big error! no view cell found" << endl;
1074                                break;
1075                        }
1076                }
1077        }
1078
1079        cout << "\ncomputing list of " << mViewCells.size() << " view cells" << endl;
1080}
1081
1082
1083void GvsPreprocessor::ComputeViewCellGeometryIntersection()
1084{
1085        intersectionTimer.Entry();
1086
1087        AxisAlignedBox3 box = mCurrentViewCell->GetBox();
1088
1089        int oldTrianglePvs = (int)mTrianglePvs.size();
1090        int newKdObj = 0;
1091
1092        // compute pvs kd nodes that intersect view cell
1093        ObjectContainer kdobjects;
1094
1095        // find intersecting objects not in pvs (i.e., only unmailed)
1096        mKdTree->CollectKdObjects(box, kdobjects);
1097
1098        ObjectContainer pvsKdObjects;
1099
1100        ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = kdobjects.end();
1101
1102        for (oit = kdobjects.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1103        {
1104        KdIntersectable *kdInt = static_cast<KdIntersectable *>(*oit);
1105       
1106                myobjects.clear();
1107                mKdTree->CollectObjectsWithDublicates(kdInt->GetItem(), myobjects);
1108
1109                // account for kd object pvs
1110                bool addkdobj = false;
1111
1112                ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = myobjects.end();
1113
1114                for (oit = myobjects.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1115                {
1116                        TriangleIntersectable *triObj = static_cast<TriangleIntersectable *>(*oit);
1117             
1118                        // test if the triangle itself intersects
1119                        if (box.Intersects(triObj->GetItem()))
1120                                addkdobj = AddTriangleObject(triObj);
1121                }
1122               
1123                // add node to kd pvs
1124                if (1 && addkdobj)
1125                {
1126                        ++ newKdObj;
1127                        mCurrentViewCell->GetPvs().AddSampleDirty(kdInt, 1.0f);
1128                        //mCurrentViewCell->GetPvs().AddSampleDirtyCheck(kdInt, 1.0f);
1129                        if (QT_VISUALIZATION_SHOWN) UpdateStatsForVisualization(kdInt);
1130                }
1131        }
1132
1133        cout << "added " << (int)mTrianglePvs.size() - oldTrianglePvs << " triangles (" << newKdObj << " objects) by intersection" << endl;
1134
1135        intersectionTimer.Exit();
1136}
1137
1138
1139void GvsPreprocessor::PerViewCellComputation()
1140{
1141        while (mCurrentViewCell = NextViewCell())
1142        {
1143                preparationTimer.Entry();
1144
1145                // hack: reset counters (could be done with a mailing-like approach
1146                ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = mObjects.end();
1147                for (oit = mObjects.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1148                        (*oit)->mCounter = NOT_ACCOUNTED_OBJECT;
1149
1150                preparationTimer.Exit();
1151
1152                mDistribution->SetViewCell(mCurrentViewCell);
1153
1154        ComputeViewCell();
1155        }
1156}
1157
1158
1159void GvsPreprocessor::PerViewCellComputation2()
1160{
1161        while (1)
1162        {
1163                if (!mRendererWidget)
1164                        continue;
1165
1166        mCurrentViewCell = mViewCellsManager->GetViewCell(mRendererWidget->GetViewPoint());
1167
1168                // no valid view cell or view cell already computed
1169                if (!mCurrentViewCell || !mCurrentViewCell->GetPvs().Empty() || !mRendererWidget->mComputeGVS)
1170                        continue;
1171
1172                mRendererWidget->mComputeGVS = false;
1173                // hack: reset counters
1174                ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = mObjects.end();
1175
1176                for (oit = mObjects.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1177                        (*oit)->mCounter = NOT_ACCOUNTED_OBJECT;
1178
1179                ComputeViewCell();
1180                ++ mProcessedViewCells;
1181        }
1182}
1183
1184
1185void GvsPreprocessor::StorePvs(const ObjectContainer &objectPvs)
1186{
1187        ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = objectPvs.end();
1188
1189        for (oit = objectPvs.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1190        {
1191                mCurrentViewCell->GetPvs().AddSample(*oit, 1);
1192        }
1193}
1194
1195
1196void GvsPreprocessor::UpdatePvs(ViewCell *currentViewCell)
1197{
1198        ObjectPvs newPvs;
1199        BvhLeaf::NewMail();
1200
1201        ObjectPvsIterator pit = currentViewCell->GetPvs().GetIterator();
1202
1203        // output PVS of view cell
1204        while (pit.HasMoreEntries())
1205        {               
1206                Intersectable *intersect = pit.Next();
1207
1208                BvhLeaf *bv = intersect->mBvhLeaf;
1209
1210                if (!bv || bv->Mailed())
1211                        continue;
1212               
1213                bv->Mail();
1214
1215                //m.mDiffuseColor = RgbColor(1, 0, 0);
1216                newPvs.AddSampleDirty(bv, 1.0f);
1217        }
1218
1219        newPvs.SimpleSort();
1220
1221        currentViewCell->SetPvs(newPvs);
1222}
1223
1224 
1225void GvsPreprocessor::GetObjectPvs(ObjectContainer &objectPvs) const
1226{
1227        BvhLeaf::NewMail();
1228
1229        objectPvs.reserve((int)mTrianglePvs.size());
1230
1231        ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = mTrianglePvs.end();
1232
1233        for (oit = mTrianglePvs.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1234        {
1235                Intersectable *intersect = *oit;
1236       
1237                BvhLeaf *bv = intersect->mBvhLeaf;
1238
1239                // hack: reset counter
1240                (*oit)->mCounter = NOT_ACCOUNTED_OBJECT;
1241
1242                if (!bv || bv->Mailed())
1243                        continue;
1244
1245                bv->Mail();
1246                objectPvs.push_back(bv);
1247        }
1248}
1249
1250
1251void GvsPreprocessor::GlobalComputation()
1252{
1253        int passSamples = 0;
1254        int randomSamples = 0;
1255        int gvsSamples = 0;
1256        int oldContribution = 0;
1257
1258        while (mGvsStats.mTotalSamples < mTotalSamples)
1259        {
1260                mRayCaster->InitPass();
1261
1262                int newRandomSamples, newGvsSamples;
1263
1264                // Ray queue empty =>
1265                // cast a number of uniform samples to fill ray queue
1266                newRandomSamples = CastInitialSamples(mInitialSamples);
1267               
1268                if (!mOnlyRandomSampling)
1269                        newGvsSamples = ProcessQueue();
1270
1271                passSamples += newRandomSamples + newGvsSamples;
1272                mGvsStats.mTotalSamples += newRandomSamples + newGvsSamples;
1273
1274                mGvsStats.mRandomSamples += newRandomSamples;
1275                mGvsStats.mGvsSamples += newGvsSamples;
1276
1277
1278                if (passSamples % (mGvsSamplesPerPass + 1) == mGvsSamplesPerPass)
1279                {
1280                        ++ mPass;
1281
1282                        mGvsStats.mPassContribution = mGvsStats.mTotalContribution - oldContribution;
1283                       
1284                        ////////
1285                        //-- stats
1286
1287                        //cout << "\nPass " << mPass << " #samples: " << mGvsStats.mTotalSamples << " of " << mTotalSamples << endl;
1288                        mGvsStats.mPass = mPass;
1289                        mGvsStats.Stop();
1290                        mGvsStats.Print(mGvsStatsStream);
1291
1292                        // reset
1293                        oldContribution = mGvsStats.mTotalContribution;
1294                        mGvsStats.mPassContribution = 0;
1295                        passSamples = 0;
1296
1297                        if (GVS_DEBUG)
1298                                VisualizeViewCells();
1299                }
1300        }
1301}
1302
1303
1304bool GvsPreprocessor::ComputeVisibility()
1305{
1306        cout << "Gvs Preprocessor started\n" << flush;
1307        const long startTime = GetTime();
1308
1309        //Randomize(0);
1310        mGvsStats.Reset();
1311        mGvsStats.Start();
1312
1313        if (!mLoadViewCells)
1314        {       
1315                /// construct the view cells from the scratch
1316                ConstructViewCells();
1317                // reset pvs already gathered during view cells construction
1318                mViewCellsManager->ResetPvs();
1319                cout << "finished view cell construction" << endl;
1320        }
1321
1322        if (mPerViewCell)
1323        {
1324#if 1
1325                // provide list of view cells to compute
1326                CompileViewCellsList();
1327
1328                // start per view cell gvs
1329                PerViewCellComputation();
1330#else
1331                PerViewCellComputation2();
1332
1333#endif
1334        }
1335        else
1336        {
1337                GlobalComputation();
1338        }
1339
1340        cout << "cast " << mGvsStats.mTotalSamples / (1e3f * TimeDiff(startTime, GetTime())) << "M single rays/s" << endl;
1341
1342        if (GVS_DEBUG)
1343        {
1344                Visualize();
1345                CLEAR_CONTAINER(mVssRays);
1346        }
1347       
1348        // export the preprocessed information to a file
1349        if (0 && mExportVisibility)
1350                ExportPreprocessedData(mVisibilityFileName);
1351       
1352        // compute the pixel error of this visibility solution
1353        if (0 && mEvaluatePixelError)
1354                ComputeRenderError();
1355
1356        return true;
1357}
1358
1359
1360void GvsPreprocessor::DeterminePvsObjects(VssRayContainer &rays)
1361{
1362        // store triangle directly
1363        mViewCellsManager->DeterminePvsObjects(rays, true);
1364}
1365
1366
1367void GvsPreprocessor::Visualize()
1368{
1369        Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("gvs.wrl");
1370
1371        if (!exporter)
1372                return;
1373       
1374        vector<VizStruct>::const_iterator vit, vit_end = vizContainer.end();
1375       
1376        for (vit = vizContainer.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
1377        {
1378                exporter->SetWireframe();
1379                exporter->ExportPolygon((*vit).enlargedTriangle);
1380                //Material m;
1381                exporter->SetFilled();
1382                Polygon3 poly = Polygon3((*vit).originalTriangle);
1383                exporter->ExportPolygon(&poly);
1384        }
1385
1386        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = mVssRays.end();
1387
1388        for (rit = mVssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
1389        {
1390                Intersectable *obj = (*rit)->mTerminationObject;
1391                exporter->ExportIntersectable(obj);
1392        }
1393
1394        ExportVssRays(exporter, mVssRays);
1395       
1396        delete exporter;
1397}
1398
1399
1400void GvsStatistics::Print(ostream &app) const
1401{
1402        app << "#ViewCells\n" << mViewCells << endl;
1403        app << "#Id\n" << mViewCellId << endl;
1404        app << "#Time\n" << mTimePerViewCell << endl;;
1405        app << "#TriPvs\n" << mTrianglePvs << endl;
1406        app << "#ObjectPvs\n" << mPerViewCellPvs << endl;
1407        app << "#UpdatedPvs\n" << (int)mPvsCost << endl;
1408
1409        app << "#PerViewCellSamples\n" << mPerViewCellSamples << endl;
1410        app << "#RaysPerSec\n" << RaysPerSec() << endl;
1411       
1412        app << "#TotalPvs\n" << mTotalPvs << endl;
1413        app << "#TotalTime\n" << mTotalTime << endl;
1414        app << "#TotalSamples\n" << mTotalSamples << endl;
1415
1416        app << "#AvgPvs: " << mPvsCost / mViewCells << endl;
1417        app << "#TotalTrianglePvs\n" << mTotalTrianglePvs << endl;
1418       
1419        if (0)
1420        {
1421                app << "#ReverseSamples\n" << mReverseSamples << endl;
1422                app << "#BorderSamples\n" << mBorderSamples << endl;
1423
1424                app << "#Pass\n" << mPass << endl;
1425                app << "#ScDiff\n" << mPassContribution << endl;
1426                app << "#GvsRuns\n" << mGvsRuns << endl;       
1427
1428                app     << "#SamplesContri\n" << mTotalContribution << endl;
1429        }
1430
1431        app << endl;
1432}
1433
1434
1435void GvsPreprocessor::ComputeViewCell()
1436{
1437        const long startTime = GetTime();
1438
1439        // initialise
1440        mGvsStats.mPerViewCellSamples = 0;
1441        mGvsStats.mRandomSamples = 0;
1442        mGvsStats.mGvsSamples = 0;
1443        mUseProbablyVisibleSampling = false;
1444        //renderer->mPvsStat.currentPass = 0;
1445
1446        mPass = 0;
1447
1448        int oldContribution = 0;
1449        int passSamples = 0;
1450
1451        for (int i = 0; i < 2; ++ i)
1452                mGenericStats[i] = 0;
1453
1454        mTrianglePvs.clear();
1455
1456
1457        // hack: take bounding box of view cell as view cell bounds
1458        mCurrentViewCell->GetMesh()->ComputeBoundingBox();
1459
1460        // use mailing for kd node pvs
1461        KdNode::NewMail();
1462
1463        cout << "\n***********************\n"
1464                << "computing view cell " << mProcessedViewCells
1465                << " (id: " << mCurrentViewCell->GetId() << ")" << endl;
1466        cout << "bb: " << mCurrentViewCell->GetBox() << endl;
1467
1468        mainLoopTimer.Entry();
1469
1470        while (1)
1471        {
1472                sInvalidSamples = 0;
1473                int oldPvsSize = mCurrentViewCell->GetPvs().GetSize();
1474               
1475                mRayCaster->InitPass();
1476
1477                int newRandomSamples, newGvsSamples, newSamples;
1478
1479                // Ray queue empty =>
1480                // cast a number of uniform samples to fill ray queue
1481                newRandomSamples = CastInitialSamples(mInitialSamples);
1482               
1483                //if (!mUseProbablyVisibleSampling && !mOnlyRandomSampling)
1484                if (!mOnlyRandomSampling)
1485                        newGvsSamples = ProcessQueue();
1486
1487                newSamples = newRandomSamples + newGvsSamples;
1488
1489                passSamples += newSamples;
1490                mGvsStats.mPerViewCellSamples += newSamples;
1491
1492                mGvsStats.mRandomSamples += newRandomSamples;
1493                mGvsStats.mGvsSamples += newGvsSamples;
1494
1495
1496                if (passSamples >= mGvsSamplesPerPass)
1497                {
1498                        if (GVS_DEBUG) VisualizeViewCell(mTrianglePvs);
1499
1500                        //const bool convertPerPass = true;
1501                        const bool convertPerPass = false;
1502
1503                        if (convertPerPass)
1504                        {       
1505                                int newObjects = ConvertObjectPvs();
1506
1507                                cout << "added " << newObjects << " triangles to triangle pvs" << endl;
1508                                mGvsStats.mTotalContribution += newObjects;
1509                        }
1510
1511                        ++ mPass;
1512                        mGvsStats.mPassContribution = mGvsStats.mTotalContribution - oldContribution;
1513
1514                        if (mGvsStats.mPassContribution < 2000)
1515                                mUseProbablyVisibleSampling = true;
1516                       
1517                        if (mUseProbablyVisibleSampling)
1518                                PrepareProbablyVisibleSampling();
1519
1520
1521                        ////////
1522                        //-- stats
1523
1524                        mGvsStats.mPass = mPass;
1525
1526                        cout << "\nPass " << mPass << " #samples: " << mGvsStats.mPerViewCellSamples << endl;
1527                        cout << "contribution=" << mGvsStats.mPassContribution << " (of " << mMinContribution << ")" << endl;
1528                        cout << "obj contri=" << mCurrentViewCell->GetPvs().GetSize() - oldPvsSize << " (of " << mMinContribution << ")" << endl;
1529
1530                        // termination criterium
1531                        if (mGvsStats.mPassContribution < mMinContribution)
1532                                break;
1533
1534                        // reset stats
1535                        oldContribution = mGvsStats.mTotalContribution;
1536                        mGvsStats.mPassContribution = 0;
1537                        passSamples = 0;
1538                       
1539                        // compute the pixel error of this visibility solution
1540                        if (0 && mEvaluatePixelError)
1541                                ComputeRenderError();
1542                }
1543        }
1544       
1545        mainLoopTimer.Exit();
1546
1547        // at last compute objects that directly intersect view cell
1548        ComputeViewCellGeometryIntersection();
1549               
1550        // compute the pixel error of this visibility solution
1551        if (mEvaluatePixelError)
1552                ComputeRenderError();
1553
1554        ////////
1555        //-- stats
1556
1557        // timing
1558        mGvsStats.mTimePerViewCell = TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3f;
1559
1560        ComputeStats();
1561}
1562
1563
1564void GvsPreprocessor::ComputeStats()
1565{
1566        // compute pvs size using larger (bvh objects)
1567        // note: for kd pvs we had to do this during gvs computation
1568        if (!mUseKdPvs)
1569        {
1570                ObjectContainer objectPvs;
1571
1572                // optain object pvs
1573                GetObjectPvs(objectPvs);
1574
1575                // add pvs
1576                ObjectContainer::const_iterator it, it_end = objectPvs.end();
1577
1578                for (it = objectPvs.begin(); it != it_end; ++ it)
1579                {
1580                        mCurrentViewCell->GetPvs().AddSampleDirty(*it, 1.0f);
1581                }
1582
1583                cout << "triangle pvs of " << (int)mTrianglePvs.size()
1584                        << " was converted to object pvs of " << (int)objectPvs.size() << endl;
1585
1586                mGvsStats.mPerViewCellPvs = (int)objectPvs.size();
1587                mGvsStats.mPvsCost = 0; // todo objectPvs.EvalPvsCost();
1588        }
1589        else
1590        {
1591                 if (0) // compute pvs kd nodes that intersect view cell
1592                 {
1593                         ObjectContainer mykdobjects;
1594
1595                         // extract kd pvs
1596                         ObjectContainer::const_iterator it, it_end = mTrianglePvs.end();
1597
1598                         for (it = mTrianglePvs.begin(); it != it_end; ++ it)
1599                         {
1600                                 Intersectable *obj = *it;
1601                                 // find intersecting objects not yet in pvs (i.e., only unmailed)
1602                                 mKdTree->CollectKdObjects(obj->GetBox(), mykdobjects);
1603                         }
1604
1605                         // add pvs
1606                         it_end = mykdobjects.end();
1607
1608                         for (it = mykdobjects.begin(); it != it_end; ++ it)
1609                         {
1610                                 mCurrentViewCell->GetPvs().AddSampleDirty(*it, 1.0f);
1611                         }
1612                 
1613                         cout << "added " << (int)mykdobjects.size() << " new objects " << endl;
1614                 }
1615
1616                 mGvsStats.mPerViewCellPvs = mCurrentViewCell->GetPvs().GetSize();
1617                 mGvsStats.mPvsCost = mCurrentViewCell->GetPvs().EvalPvsCost();
1618
1619        }
1620
1621        mGvsStats.mTrianglePvs = (int)mTrianglePvs.size();
1622
1623
1624        ////////////////
1625        // global values
1626
1627        mGvsStats.mViewCells = mProcessedViewCells;
1628        mGvsStats.mTotalTrianglePvs += mGvsStats.mTrianglePvs;
1629        mGvsStats.mTotalTime += mGvsStats.mTimePerViewCell;
1630    mGvsStats.mTotalPvs += mGvsStats.mPerViewCellPvs;
1631        mGvsStats.mTotalSamples += mGvsStats.mPerViewCellSamples;
1632
1633        cout << "id: " << mCurrentViewCell->GetId() << endl;
1634        cout << "pvs cost "  << mGvsStats.mPvsCost / 1000000 << " M" << endl;
1635        cout << "pvs tri: " << mTrianglePvs.size() << endl;
1636        cout << "samples: " << mGvsStats.mTotalSamples / 1000000 << " M" << endl;
1637        printf("contri: %f tri / K rays\n", 1000.0f * (float)mTrianglePvs.size() / mGvsStats.mTotalSamples);
1638
1639        //cout << "invalid samples ratio: " << (float)sInvalidSamples / mGvsStats.mPerViewCellSamples << endl;
1640
1641        double rayTime = rayTimer.TotalTime();
1642        double kdPvsTime = kdPvsTimer.TotalTime();
1643        double gvsTime = gvsTimer.TotalTime();
1644        double initialTime = initialTimer.TotalTime();
1645        double intersectionTime = intersectionTimer.TotalTime();
1646        double preparationTime = preparationTimer.TotalTime();
1647        double mainLoopTime = mainLoopTimer.TotalTime();
1648        double contributionTime = contributionTimer.TotalTime();
1649        double castTime = castTimer.TotalTime();
1650        double generationTime = generationTimer.TotalTime();
1651        double rawCastTime = mRayCaster->rawCastTimer.TotalTime();
1652
1653        cout << "handleRay              : " << rayTime << endl;
1654        cout << "kd pvs                 : " << kdPvsTime << endl;
1655        cout << "gvs sampling           : " << gvsTime << endl;
1656        cout << "initial sampling       : " << initialTime << endl;
1657        cout << "view cell intersection : " << intersectionTime << endl;
1658        cout << "preparation            : " << preparationTime << endl;
1659        cout << "main loop              : " << mainLoopTime << endl;
1660        cout << "has contribution       : " << contributionTime << endl;
1661        cout << "cast time              : " << castTime << endl;
1662        cout << "generation time        : " << generationTime << endl;
1663        cout << "raw cast time          : " << rawCastTime << endl;
1664
1665        double randomRaysPerSec = mGvsStats.mRandomSamples / (1e6 * initialTime);
1666        double gvsRaysPerSec = mGvsStats.mGvsSamples / (1e6 * gvsTime);
1667        double rawRaysPerSec = mGvsStats.mPerViewCellSamples / (1e6 * rawCastTime);
1668
1669        cout << "cast " << randomRaysPerSec << " M random rays/s: " << endl;
1670        cout << "cast " << gvsRaysPerSec << " M gvs rays/s: " << endl;
1671        cout << "cast " << rawRaysPerSec << " M raw rays/s: " << endl;
1672
1673        mGvsStats.Stop();
1674        mGvsStats.Print(mGvsStatsStream);
1675}
1676
1677
1678int GvsPreprocessor::ConvertObjectPvs()
1679{
1680        static ObjectContainer triangles;
1681
1682        int newObjects = 0;
1683
1684        ObjectPvsIterator pit = mCurrentViewCell->GetPvs().GetIterator();
1685
1686        triangles.clear();
1687
1688        // output PVS of view cell
1689        while (pit.HasMoreEntries())
1690        {               
1691                KdIntersectable *kdInt = static_cast<KdIntersectable *>(pit.Next());
1692
1693                mKdTree->CollectObjectsWithDublicates(kdInt->GetItem(), triangles);
1694
1695                ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = triangles.end();
1696
1697                for (oit = triangles.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1698                {
1699                        if (AddTriangleObject(*oit))
1700                                ++ newObjects;
1701                }
1702        }
1703
1704        return newObjects;
1705}
1706
1707
1708bool GvsPreprocessor::AddTriangleObject(Intersectable *triObj)
1709{
1710        if ((triObj->mCounter < ACCOUNTED_OBJECT))
1711        {
1712                triObj->mCounter += ACCOUNTED_OBJECT;
1713
1714                mTrianglePvs.push_back(triObj);
1715                mGenericStats[0] = (int)mTrianglePvs.size();
1716
1717                return true;
1718        }
1719
1720        return false;
1721}
1722
1723
1724void GvsPreprocessor::CastRayBundles4(const SimpleRayContainer &rays, VssRayContainer &vssRays)
1725{
1726        AxisAlignedBox3 box = mViewCellsManager->GetViewSpaceBox();
1727
1728        SimpleRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1729
1730        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
1731                CastRayBundle4(*it, vssRays, box);
1732}
1733
1734
1735void GvsPreprocessor::CastRayBundle4(const SimpleRay &ray,
1736                                                                         VssRayContainer &vssRays,
1737                                                                         const AxisAlignedBox3 &box)
1738{
1739        const float pertubDir = 0.01f;
1740        static Vector3 pertub;
1741
1742        static int hit_triangles[4];
1743        static float dist[4];
1744        static Vector3 dirs[4];
1745        static Vector3 origs[4];
1746
1747        origs[0] = ray.mOrigin;
1748        dirs[0] = ray.mDirection;
1749
1750        for (int i = 1; i < 4; ++ i)
1751        {
1752                origs[i] = ray.mOrigin;
1753
1754                pertub.x = RandomValue(-pertubDir, pertubDir);
1755                pertub.y = RandomValue(-pertubDir, pertubDir);
1756                pertub.z = RandomValue(-pertubDir, pertubDir);
1757
1758                dirs[i] = ray.mDirection + pertub;
1759                dirs[i] *= 1.0f / Magnitude(dirs[i]);
1760        }
1761
1762        Cast4Rays(dist, dirs, origs, vssRays, box);
1763}
1764
1765
1766void GvsPreprocessor::CastRays4(const SimpleRayContainer &rays, VssRayContainer &vssRays)
1767{
1768        SimpleRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1769       
1770        static float dist[4];
1771        static Vector3 dirs[4];
1772        static Vector3 origs[4];
1773
1774        AxisAlignedBox3 box = mViewCellsManager->GetViewSpaceBox();
1775
1776        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
1777        {
1778                for (int i = 1; i < 4; ++ i)
1779                {
1780                        origs[i] = rays[i].mOrigin;
1781                        dirs[i] = rays[i].mDirection;
1782                }
1783        }
1784
1785        Cast4Rays(dist, dirs, origs, vssRays, box);
1786}
1787
1788
1789void GvsPreprocessor::Cast4Rays(float *dist,
1790                                                                Vector3 *dirs,
1791                                                                Vector3 *origs,
1792                                                                VssRayContainer &vssRays,
1793                                                                const AxisAlignedBox3 &box)
1794{
1795        static int hit_triangles[4];
1796
1797        mRayCaster->CastRaysPacket4(box.Min(), box.Max(), origs, dirs, hit_triangles,   dist);       
1798
1799        VssRay *ray;
1800
1801        for (int i = 0; i < 4; ++ i)
1802        {
1803                if (hit_triangles[i] != -1)
1804                {
1805                        TriangleIntersectable *triObj = static_cast<TriangleIntersectable *>(mObjects[hit_triangles[i]]);
1806
1807                        if (DotProd(triObj->GetItem().GetNormal(), dirs[i] >= 0))
1808                                ray = NULL;
1809                        else
1810                                ray = mRayCaster->RequestRay(origs[i], origs[i] + dirs[i] * dist[i], NULL, triObj, mPass, 1.0f);
1811                }
1812                else
1813                {
1814                        ray = NULL;
1815                }
1816
1817                vssRays.push_back(ray);
1818        }
1819}
1820
1821
1822void GvsPreprocessor::CastRayBundle16(const SimpleRay &ray, VssRayContainer &vssRays)
1823{
1824        static SimpleRayContainer simpleRays;
1825        simpleRays.clear();
1826
1827        simpleRays.push_back(ray);
1828        GenerateJitteredRays(simpleRays, ray, 15, 0);
1829
1830        CastRays(simpleRays, vssRays, false, false);
1831}
1832
1833
1834void GvsPreprocessor::CastRayBundles16(const SimpleRayContainer &rays, VssRayContainer &vssRays)
1835{
1836        SimpleRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1837
1838        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
1839                CastRayBundle16(*it, vssRays);
1840}
1841
1842
1843void GvsPreprocessor::ComputeRenderError()
1844{
1845        // compute rendering error     
1846        if (renderer && renderer->mPvsStatFrames)
1847        {
1848                if (!mViewCellsManager->GetViewCellPointsList()->empty())
1849                {
1850                        ViewCellPointsList *vcPoints = mViewCellsManager->GetViewCellPointsList();
1851                        ViewCellPointsList::const_iterator vit = vcPoints->begin(),     vit_end = vcPoints->end();
1852
1853                        SimpleRayContainer viewPoints;
1854
1855                        for (; vit != vit_end; ++ vit)
1856                        {
1857                                ViewCellPoints *vp = *vit;
1858                               
1859                                SimpleRayContainer::const_iterator rit = vp->second.begin(), rit_end = vp->second.end();
1860                       
1861                                for (; rit!=rit_end; ++rit)
1862                                {
1863                                        ViewCell *vc = mViewCellsManager->GetViewCell((*rit).mOrigin);
1864                                        if (vc == mCurrentViewCell)
1865                                                viewPoints.push_back(*rit);
1866                                }
1867                        }
1868
1869                        renderer->mPvsErrorBuffer.clear();
1870
1871                        if (viewPoints.size() != renderer->mPvsErrorBuffer.size())
1872                        {
1873                                renderer->mPvsErrorBuffer.resize(viewPoints.size());
1874                                renderer->ClearErrorBuffer();
1875                        }
1876
1877                        cout << "evaluating list of " << viewPoints.size() << " pts" << endl;
1878                        renderer->EvalPvsStat(viewPoints);
1879                }
1880                else
1881                {
1882                        cout << "evaluating random points" << endl;
1883                        renderer->EvalPvsStat();
1884                }
1885
1886                mStats <<
1887                        "#AvgPvsRenderError\n" <<renderer->mPvsStat.GetAvgError()<<endl<<
1888                        "#AvgPixelError\n" <<renderer->GetAvgPixelError()<<endl<<
1889                        "#MaxPixelError\n" <<renderer->GetMaxPixelError()<<endl<<
1890                        "#MaxPvsRenderError\n" <<renderer->mPvsStat.GetMaxError()<<endl<<
1891                        "#ErrorFreeFrames\n" <<renderer->mPvsStat.GetErrorFreeFrames()<<endl<<
1892                        "#AvgRenderPvs\n" <<renderer->mPvsStat.GetAvgPvs()<<endl;
1893        }
1894}
1895
1896
1897void GvsPreprocessor::GenerateImportanceSamples(const VssRay &ray,
1898                                                                                                const Triangle3 &triangle,
1899                                                                                                int numSamples,
1900                                                                                                SimpleRayContainer &simpleRays)
1901{
1902        const size_t samplesSize = simpleRays.size();
1903
1904        while (simpleRays.size() < (samplesSize + numSamples))
1905        {
1906                SimpleRay sray;
1907                if (GenerateImportanceSample(ray, triangle, sray))
1908                        simpleRays.push_back(sray);
1909        }
1910}
1911
1912
1913bool GvsPreprocessor::GenerateImportanceSample(const VssRay &ray,
1914                                                                                           const Triangle3 &triangle,
1915                                                                                           SimpleRay &sray)
1916{
1917        Vector3 d = ray.GetDir();
1918 
1919        // Compute right handed coordinate system from direction
1920        Vector3 U, V;
1921
1922        Vector3 nd = Normalize(d);
1923        nd.RightHandedBase(U, V);
1924       
1925        Vector3 origin = ray.mOrigin;
1926        Vector3 termination = ray.mTermination;
1927
1928        float rr[2];
1929
1930        rr[0] = RandomValue(0, 1);
1931        rr[1] = RandomValue(0, 1);
1932
1933        Vector2 vr2(rr[0], rr[1]);
1934        const float sigma = triangle.GetBoundingBox().Radius() * 5.0f;
1935        Vector2 gaussvec2;
1936
1937        GaussianOn2D(vr2, sigma, // input
1938                         gaussvec2); // output
1939       
1940        const Vector3 shift = gaussvec2.xx * U + gaussvec2.yy * V;
1941
1942        //cout << "t: " << termination;
1943        termination += shift;
1944        //cout << " new t: " << termination << endl;
1945        Vector3 direction = termination - origin;
1946
1947        const float len = Magnitude(direction);
1948       
1949        if (len < Limits::Small)
1950                return false;
1951 
1952        direction /= len;
1953
1954        // $$ jb the pdf is yet not correct for all sampling methods!
1955        const float pdf = 1.0f;
1956        sray = SimpleRay(origin, direction, SamplingStrategy::GVS, pdf);
1957       
1958        return true;
1959}
1960
1961
1962void GvsPreprocessor::PrepareProbablyVisibleSampling()
1963{
1964       
1965        // warning: using mailing!
1966        Intersectable::NewMail();
1967
1968        mProbablyVisibleTriangles.clear();
1969        CollectProbablyVisibleTriangles(mProbablyVisibleTriangles);
1970}
1971
1972
1973void GvsPreprocessor::CollectProbablyVisibleTriangles(ObjectContainer &triangles)
1974{
1975        ObjectPvsIterator pit = mCurrentViewCell->GetPvs().GetIterator();
1976
1977        static ObjectContainer tmpTriangles;
1978
1979        while (pit.HasMoreEntries())
1980        {       
1981                tmpTriangles.clear();
1982
1983                KdIntersectable *kdObj = static_cast<KdIntersectable *>(pit.Next());
1984                mKdTree->CollectObjectsWithDublicates(kdObj->GetItem(), tmpTriangles);
1985
1986                ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = tmpTriangles.end();
1987
1988                for (oit = tmpTriangles.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1989                {
1990                        TriangleIntersectable *triObj = static_cast<TriangleIntersectable *>(*oit);
1991
1992                        // find objects which are not yet accounted for yet contained in kd pvs objects
1993                        if (!triObj->Mailed() && (triObj->mCounter < ACCOUNTED_OBJECT))
1994                        {
1995                                triObj->Mail();
1996                                triangles.push_back(triObj);
1997                        }
1998                }
1999        }
2000}
2001
2002
2003}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.