source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/ViewCell.cpp @ 1121

Revision 1121, 53.1 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)
Line 
1#include <time.h>
2#include <iomanip>
3#include <stack>
4
5
6#include "ViewCell.h"
7#include "Mesh.h"
8#include "Intersectable.h"
9#include "KdTree.h"
10#include "Triangle3.h"
11#include "common.h"
12#include "Environment.h"
13#include "ViewCellsManager.h"
14#include "Exporter.h"
15
16
17namespace GtpVisibilityPreprocessor {
18
19
20
21template <typename T> class myless
22{
23public:
24        bool operator() (T v1, T v2) const
25        {
26                return (v1->GetMergeCost() < v2->GetMergeCost());
27        }
28};
29
30
31typedef priority_queue<ViewCell *, vector<ViewCell *>,
32                                           myless<vector<ViewCell *>::value_type> > TraversalQueue;
33
34int ViewCell::sMailId = 21843194198;
35int ViewCell::sReservedMailboxes = 1;
36
37
38//int upperPvsLimit = 120;
39//int lowerPvsLimit = 5;
40
41float MergeCandidate::sRenderCostWeight = 0;
42
43
44// pvs penalty can be different from pvs size
45inline static float EvalPvsPenalty(const int pvs,
46                                                                   const int lower,
47                                                                   const int upper)
48{
49        // clamp to minmax values
50        if (pvs < lower)
51                return (float)lower;
52        if (pvs > upper)
53                return (float)upper;
54
55        return (float)pvs;
56}
57
58/// Counts differences between pvss.
59inline int CountDiffPvs(ViewCell *vc)
60{
61        int count = 0;
62
63        ObjectPvsMap::const_iterator it, it_end = vc->GetPvs().mEntries.end();
64        for (it = vc->GetPvs().mEntries.begin(); it != it_end; ++ it)
65        {
66                if (!(*it).first->Mailed())
67                {
68                        (*it).first->Mail();
69                        ++ count;
70                }
71        }
72
73        return count;
74}
75
76/// Fast computation of merged pvs size
77static int ComputeMergedPvsSize(const ObjectPvs &pvs1, const ObjectPvs &pvs2)
78{
79        // add first pvs
80        int pvs = pvs1.GetSize();
81
82        ObjectPvsMap::const_iterator it, it_end =  pvs1.mEntries.end();
83
84        Intersectable::NewMail();
85
86        // mail all objects in first pvs
87        for (it = pvs1.mEntries.begin(); it != it_end; ++ it)
88        {
89                (*it).first->Mail();
90        }
91
92        it_end = pvs2.mEntries.end();
93
94        // look if they are in second pvs
95        for (it = pvs2.mEntries.begin(); it != it_end; ++ it)
96        {
97                Intersectable *obj = (*it).first;
98                if (!obj->Mailed())
99                        ++ pvs;
100        }
101
102        return pvs;
103}
104
105
106ViewCell::ViewCell():
107MeshInstance(NULL),
108mPiercingRays(0),
109mArea(-1),
110mVolume(-1),
111mValid(true),
112mParent(NULL),
113mMergeCost(0),
114mPvsSize(0),
115mPvsSizeValid(false)
116{
117}
118
119ViewCell::ViewCell(Mesh *mesh):
120MeshInstance(mesh),
121mPiercingRays(0),
122mArea(-1),
123mVolume(-1),
124mValid(true),
125mParent(NULL),
126mMergeCost(0),
127mPvsSize(0),
128mPvsSizeValid(false)
129{
130}
131
132
133const ObjectPvs &ViewCell::GetPvs() const
134{
135        return mPvs;
136}
137
138
139ObjectPvs &ViewCell::GetPvs()
140{
141        return mPvs;
142}
143
144
145void ViewCell::SetPvs(const ObjectPvs &pvs)
146{
147        mPvs = pvs;
148}
149
150
151int ViewCell::Type() const
152{
153        return VIEW_CELL;
154}
155
156
157float ViewCell::GetVolume() const
158{
159        return mVolume;
160}
161
162
163void ViewCell::SetVolume(float volume)
164{
165        mVolume = volume;
166}
167
168
169void ViewCell::SetMesh(Mesh *mesh)
170{
171        mMesh = mesh;
172}
173
174
175float ViewCell::GetArea() const
176{
177        return mArea;
178}
179
180
181void ViewCell::SetArea(float area)
182{
183        mArea = area;
184}
185
186
187void ViewCell::SetColor(const RgbColor &color)
188{
189        mColor = color;
190}
191
192
193RgbColor ViewCell::GetColor() const
194{
195        return mColor;
196}
197
198
199void ViewCell::SetValid(const bool valid)
200{
201        mValid = valid;
202}
203
204
205bool ViewCell::GetValid() const
206{
207        return mValid;
208}
209
210
211void ViewCell::SetParent(ViewCellInterior *parent)
212{
213        mParent = parent;
214}
215
216
217bool ViewCell::IsRoot() const
218{
219        return !mParent;
220}
221
222
223ViewCellInterior *ViewCell::GetParent() const
224{
225        return mParent;
226}
227
228
229void ViewCell::SetMergeCost(const float mergeCost)
230{
231        mMergeCost = mergeCost;
232}
233
234
235float ViewCell::GetRenderCost() const
236{
237        //return (float)mPvs.GetSize() * GetVolume();
238        return (float)mPvsSize * GetVolume();
239}
240
241
242float ViewCell::GetMergeCost() const
243{
244        return mMergeCost;
245}
246
247
248bool ViewCell::AddPvsSample(Intersectable *sample,
249                                                        const float pdf,
250                                                        float &contribution)
251{
252        const bool result = mPvs.AddSample(sample, pdf, contribution);
253
254        // update pvs size
255        mPvsSize = mPvs.GetSize();
256        mPvsSizeValid = true;
257
258        return result;
259}
260
261
262
263/************************************************************************/
264/*                class ViewCellInterior implementation                 */
265/************************************************************************/
266
267
268ViewCellInterior::ViewCellInterior()
269{
270}
271
272
273ViewCellInterior::~ViewCellInterior()
274{
275        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = mChildren.end();
276
277        for (it = mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
278                delete (*it);
279}
280
281
282ViewCellInterior::ViewCellInterior(Mesh *mesh):
283ViewCell(mesh)
284{
285}
286
287
288bool ViewCellInterior::IsLeaf() const
289{
290        return false;
291}
292
293
294void ViewCellInterior::SetupChildLink(ViewCell *vc)
295{
296    mChildren.push_back(vc);
297    vc->SetParent(this);
298}
299
300
301void ViewCellInterior::RemoveChildLink(ViewCell *l)
302{
303        // erase leaf from old view cell
304        ViewCellContainer::iterator it = mChildren.begin();
305
306        for (; (*it) != l; ++ it);
307        if (it == mChildren.end())
308                Debug << "error" << endl;
309        else
310                mChildren.erase(it);
311}
312
313
314/************************************************************************/
315/*                class ViewCellsStatistics implementation              */
316/************************************************************************/
317
318
319
320
321void ViewCellsStatistics::Print(ostream &app) const
322{
323        app << "=========== View Cells Statistics ===============\n";
324
325        app << setprecision(4);
326
327        //app << "#N_CTIME  ( Construction time [s] )\n" << Time() << " \n";
328
329        app << "#N_OVERALLPVS ( objects in PVS )\n" << pvsSize << endl;
330
331        app << "#N_PMAXPVS ( largest PVS )\n" << maxPvs << endl;
332
333        app << "#N_PMINPVS ( smallest PVS )\n" << minPvs << endl;
334
335        app << "#N_PAVGPVS ( average PVS )\n" << AvgPvs() << endl;
336
337        app << "#N_PEMPTYPVS ( view cells with empty PVS )\n" << emptyPvs << endl;
338
339        app << "#N_VIEWCELLS ( number of view cells)\n" << viewCells << endl;
340
341        app << "#N_AVGLEAVES (average number of leaves per view cell )\n" << AvgLeaves() << endl;
342
343        app << "#N_MAXLEAVES ( maximal number of leaves per view cell )\n" << maxLeaves << endl;
344       
345        app << "#N_INVALID ( number of invalid view cells )\n" << invalid << endl;
346
347        app << "========== End of View Cells Statistics ==========\n";
348}
349
350
351/*************************************************************************/
352/*                    class ViewCellsTree implementation                 */
353/*************************************************************************/
354
355
356ViewCellsTree::ViewCellsTree(ViewCellsManager *vcm):
357mRoot(NULL),
358mUseAreaForPvs(false),
359mViewCellsManager(vcm),
360#if 0
361mViewCellsStorage(PVS_IN_INTERIORS)
362#else
363mViewCellsStorage(PVS_IN_LEAVES)
364#endif
365{
366        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.Visualization.exportMergedViewCells", mExportMergedViewCells);
367        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("ViewCells.maxStaticMemory", mMaxMemory);
368
369        //-- merge options
370        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("ViewCells.PostProcess.renderCostWeight", mRenderCostWeight);
371        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.PostProcess.minViewCells", mMergeMinViewCells);
372        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("ViewCells.PostProcess.maxCostRatio", mMergeMaxCostRatio);
373        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.PostProcess.refine", mRefineViewCells);   
374
375        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.PostProcess.maxMergesPerPass", mMaxMergesPerPass);
376        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("ViewCells.PostProcess.avgCostMaxDeviation", mAvgCostMaxDeviation);
377
378        Debug << "============= view cell tree options ================\n";
379        Debug << "minimum view cells: " << mMergeMinViewCells << endl;
380        Debug << "max cost ratio: " << mMergeMaxCostRatio << endl;
381        Debug << "max memory: " << mMaxMemory << endl;
382        Debug << "refining view cells: " << mRefineViewCells << endl;
383        Debug << "=========== end view cell tree options ===============\n";
384
385        MergeCandidate::sRenderCostWeight = mRenderCostWeight;
386}
387
388
389// return memory usage in MB
390float ViewCellsTree::GetMemUsage() const
391{
392        // TODO
393        return 0;
394                /*(sizeof(ViewCellsTree) +
395                 mBspStats.Leaves() * sizeof(BspLeaf) +
396                 mBspStats.Interior() * sizeof(BspInterior) +
397                 mBspStats.accumRays * sizeof(RayInfo)) / (1024.0f * 1024.0f);*/
398}
399
400
401int ViewCellsTree::GetNumInitialViewCells(ViewCell *vc) const
402{
403        int vcSize = 0;
404
405        stack<ViewCell *> tstack;
406
407        tstack.push(vc);
408
409        while (!tstack.empty())
410        {
411                ViewCell *vc = tstack.top();
412                tstack.pop();
413
414                if (vc->IsLeaf())
415                {
416                        ++ vcSize;
417                }
418                else
419                {
420                        ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(vc);
421                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
422                        for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
423                                tstack.push(*it);
424                       
425                }
426        }
427
428        return vcSize;
429}
430
431
432void ViewCellsTree::CollectLeaves(ViewCell *vc, ViewCellContainer &leaves) const
433{
434        stack<ViewCell *> tstack;
435
436        tstack.push(vc);
437
438        while (!tstack.empty())
439        {
440                ViewCell *vc = tstack.top();
441                tstack.pop();
442
443                if (vc->IsLeaf())
444                {
445                        leaves.push_back(vc);
446                }
447                else
448                {
449                        ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(vc);
450                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
451
452                        for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
453                        {
454                                tstack.push(*it);
455                        }
456                       
457                }
458        }
459}
460
461
462ViewCellsTree::~ViewCellsTree()
463{
464        DEL_PTR(mRoot);
465}
466
467
468int ViewCellsTree::ConstructMergeTree(const VssRayContainer &rays,
469                                                                          const ObjectContainer &objects)
470{
471        mNumActiveViewCells = (int)mViewCellsManager->GetViewCells().size();
472
473        float variance = 0;
474        int totalPvs = 0;
475        float totalRenderCost = 0;
476
477        //-- compute statistics values of initial view cells
478        mViewCellsManager->EvaluateRenderStatistics(totalRenderCost,
479                                                                                                mExpectedCost,
480                                                                                                mDeviation,
481                                                                                                variance,
482                                                                                                totalPvs,
483                                                                                                mAvgRenderCost);
484
485
486        //-- fill merge queue
487        vector<MergeCandidate> candidates;
488
489        mViewCellsManager->CollectMergeCandidates(rays, candidates);
490
491        while(!candidates.empty())
492        {
493                MergeCandidate mc = candidates.back();
494                candidates.pop_back();
495                EvalMergeCost(mc);
496                mMergeQueue.push(mc);
497        }
498
499        Debug << "************************* merge ***********************************" << endl; 
500        Debug << "deviation: " << mDeviation << endl;
501        Debug << "avg render cost: " << mAvgRenderCost << endl;
502        Debug << "expected cost: " << mExpectedCost << endl;
503
504
505        ViewCellsManager::PvsStatistics pvsStats;
506        mViewCellsManager->GetPvsStatistics(pvsStats);
507
508        //static float expectedValue = pvsStats.avgPvs;
509       
510        //-- the current view cells are kept in this container
511        //-- we start with the current view cells from the view cell manager.
512        //-- The active view cells will change with subsequent merges
513       
514        // todo: should rather take initial view cells
515    ViewCellContainer &activeViewCells = mViewCellsManager->GetViewCells();
516       
517       
518        ViewCell::NewMail();
519
520        MergeStatistics mergeStats;
521        mergeStats.Start();
522       
523        long startTime = GetTime();
524
525        mergeStats.collectTime = TimeDiff(startTime, GetTime());
526        mergeStats.candidates = (int)mMergeQueue.size();
527        startTime = GetTime();
528
529        // frequency stats are updated
530        const int statsOut = 500;
531       
532        // passes are needed for statistics, because we don't want to record
533        // every merge
534        int pass = 0;
535        int mergedPerPass = 0;
536        float realExpectedCost = mExpectedCost;
537        float realAvgRenderCost = mAvgRenderCost;
538        int realNumActiveViewCells = mNumActiveViewCells;
539       
540        // maximal ratio of old expected render cost to expected render
541        // when the the render queue has to be reset.
542        int numMergedViewCells = 0;
543               
544
545        cout << "actual merge starts now ... " << endl;
546
547        //-- use priority queue to merge leaf pairs
548
549        while (!mMergeQueue.empty())
550        {
551                //-- reset merge queue if the ratio of current expected cost / real expected cost
552                //   too small or after a given number of merges
553                if ((mergedPerPass > mMaxMergesPerPass) ||
554                        (mAvgCostMaxDeviation > mAvgRenderCost / realAvgRenderCost))
555                {
556                        Debug << "************ reset queue *****************\n"
557                                  << "ratios: " << mAvgCostMaxDeviation
558                                  << " real avg render cost " << realAvgRenderCost << " average render cost " << mAvgRenderCost
559                                  << " merged per pass : " << mergedPerPass << " of maximal " << mMaxMergesPerPass << endl;
560
561                        Debug << "Values before reset: " 
562                                  << " erc: " << mExpectedCost
563                                  << " avgrc: " << mAvgRenderCost
564                                  << " dev: " << mDeviation << endl;
565       
566                        // adjust render cost
567                        ++ pass;
568
569                        mergedPerPass = 0;
570                        mExpectedCost = realExpectedCost;
571                        mAvgRenderCost = realAvgRenderCost;
572                        mNumActiveViewCells = realNumActiveViewCells;
573                       
574                        const int numMergedViewCells = UpdateActiveViewCells(activeViewCells);
575               
576                       
577                        //-- resets / refines the view cells
578                        //-- priorities are recomputed
579                        //-- the candidates are put back into merge queue
580                        if (mRefineViewCells)
581                                RefineViewCells(rays, objects);
582                        else
583                                ResetMergeQueue();
584
585                        Debug << "Values after reset: " 
586                                  << " erc: " << mExpectedCost
587                                  << " avg: " << mAvgRenderCost
588                                  << " dev: " << mDeviation << endl;
589
590                        if (mExportMergedViewCells)
591                        {
592                                ExportMergedViewCells(activeViewCells, objects, numMergedViewCells);
593                        }
594                }
595
596
597                MergeCandidate mc = mMergeQueue.top();
598                mMergeQueue.pop();
599       
600                // both view cells equal because of previous merges
601                // NOTE: do I really still need this? probably cannot happen!!
602                if (mc.mLeftViewCell == mc.mRightViewCell)
603                        continue;
604
605                if (mc.IsValid())
606                {
607                        ViewCell::NewMail();
608
609                        //-- update statistical values
610                        -- realNumActiveViewCells;
611                        ++ mergeStats.merged;
612                        ++ mergedPerPass;
613
614                        const float renderCostIncr = mc.GetRenderCost();
615                        const float mergeCostIncr = mc.GetMergeCost();
616
617                        totalRenderCost += renderCostIncr;
618                        mDeviation += mc.GetDeviationIncr();
619
620                                               
621                        //-- merge the view cells of leaf1 and leaf2
622                        int pvsDiff;
623                        ViewCellInterior *mergedVc =
624                                MergeViewCells(mc.mLeftViewCell, mc.mRightViewCell, pvsDiff);
625                       
626
627                        // total render cost and deviation has changed
628                        // real expected cost will be larger than expected cost used for the
629                        // cost heuristics, but cannot recompute costs on each increase of the
630                        // expected cost
631                        totalPvs += pvsDiff;
632                        realExpectedCost = totalRenderCost / (float)realNumActiveViewCells;
633                        realAvgRenderCost = (float)totalPvs / (float)realNumActiveViewCells;
634       
635                        // set merge cost to this node for priority traversal
636                        mergedVc->SetMergeCost(totalRenderCost);
637                       
638                        // HACK
639                        //mergedVc->SetMergeCost(1.0f / (float)realNumActiveViewCells);
640
641                        // check if "siblings (back and front node of the same parent)
642                        if (0 && mViewCellsManager->EqualToSpatialNode(mergedVc))
643                                ++ mergeStats.siblings;
644                        // set the coŽst for rendering a view cell
645                        mergedVc->SetCost(realExpectedCost);
646
647                        if ((mergeStats.merged % statsOut) == 0)
648                                cout << "merged " << mergeStats.merged << " view cells" << endl;
649
650                }
651                else
652                {
653                        // merge candidate not valid, because one of the leaves was already
654                        // merged with another one => validate and reinsert into queue
655                        if (ValidateMergeCandidate(mc))
656                        {
657                                EvalMergeCost(mc);
658                                mMergeQueue.push(mc);
659                        }
660                }
661               
662        }
663
664        // adjust stats and reset queue one final time
665        mExpectedCost = realExpectedCost;
666        mAvgRenderCost = realAvgRenderCost;
667        mNumActiveViewCells = realNumActiveViewCells;
668
669        UpdateActiveViewCells(activeViewCells);
670
671        // refine view cells and reset costs
672        if (mRefineViewCells)
673                RefineViewCells(rays, objects);
674        else
675                ResetMergeQueue();
676
677
678        // create a root node if the merge was not done till root level,
679        // else take the single node as new root
680        if ((int)activeViewCells.size() > 1)
681        {
682                Debug << "creating root of view cell hierarchy for "
683                          << (int)activeViewCells.size() << " view cells" << endl;
684               
685                ViewCellInterior *root = mViewCellsManager->MergeViewCells(activeViewCells);
686       
687                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = root->mChildren.end();
688
689                for (it = root->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
690                        (*it)->SetParent(root);
691       
692                root->SetMergeCost(totalRenderCost);
693                // $$JB keep this 0 temporarilly
694                root->SetCost(0.0f);
695
696                mRoot = root;
697        }
698        // normal case
699        else if (!activeViewCells.empty())
700        {
701                Debug << "setting root of the merge history" << endl;
702                mRoot = activeViewCells[0];
703        }
704        else
705        {
706                Debug << "big error, root is NULL" << endl;
707        }
708       
709        //-- empty merge queue just in case
710        while (!mMergeQueue.empty())
711        {
712                mMergeQueue.pop();
713        }
714
715        // test if voluje is equal
716        Debug << "volume of the root view cell: " << mRoot->GetVolume() << " " << mViewCellsManager->GetViewSpaceBox().GetVolume() << endl;
717
718        //hack!!
719        //mRoot->GetPvs().Clear();
720       
721        // TODO: delete because makes no sense here
722        mergeStats.expectedRenderCost = realExpectedCost;
723        mergeStats.deviation = mDeviation;
724
725        // we want to optimize this heuristics
726        mergeStats.heuristics =
727                mDeviation * (1.0f - mRenderCostWeight) +
728                mExpectedCost * mRenderCostWeight;
729
730        mergeStats.mergeTime = TimeDiff(startTime, GetTime());
731        mergeStats.Stop();
732        Debug << mergeStats << endl << endl;
733
734        // assign colors for the view cells so that at least one is always consistent
735        AssignRandomColors();
736
737        //TODO: should return sample contributions?
738        return mergeStats.merged;
739}
740
741
742ViewCell *ViewCellsTree::GetRoot() const
743{
744        return mRoot;
745}
746
747
748void ViewCellsTree::ResetMergeQueue()
749{
750        cout << "reset merge queue ... ";
751       
752        vector<MergeCandidate> buf;
753        buf.reserve(mMergeQueue.size());
754                       
755       
756        // store merge candidates in intermediate buffer
757        while (!mMergeQueue.empty())
758        {
759                MergeCandidate mc = mMergeQueue.top();
760                mMergeQueue.pop();
761               
762                // recalculate cost
763                if (ValidateMergeCandidate(mc))
764                {
765                        EvalMergeCost(mc);
766                        buf.push_back(mc);                             
767                }
768        }
769
770        vector<MergeCandidate>::const_iterator bit, bit_end = buf.end();
771
772        // reinsert back into queue
773        for (bit = buf.begin(); bit != bit_end; ++ bit)
774        {     
775                mMergeQueue.push(*bit);
776        }
777
778        cout << "finished" << endl;
779}
780
781
782float ViewCellsTree::ComputeMergedPvsCost(const ObjectPvs &pvs1,
783                                                                                  const ObjectPvs &pvs2) const
784{
785        // computes render cost of merge
786        float renderCost = 0;
787
788        // compute new pvs size
789        ObjectPvsMap::const_iterator it, it_end =  pvs1.mEntries.end();
790
791        Intersectable::NewMail();
792
793        // first mail all objects in first pvs
794        for (it = pvs1.mEntries.begin(); it != it_end; ++ it)
795        {
796                Intersectable *obj = (*it).first;
797
798                obj->Mail();
799                renderCost += mViewCellsManager->EvalRenderCost(obj);
800        }
801
802        it_end = pvs2.mEntries.end();
803
804       
805        for (it = pvs2.mEntries.begin(); it != it_end; ++ it)
806        {
807                Intersectable *obj = (*it).first;
808
809                // test if object already considered   
810                if (!obj->Mailed())
811                {
812                        renderCost += mViewCellsManager->EvalRenderCost(obj);
813                }
814        }
815
816        return renderCost;
817}
818
819
820int ViewCellsTree::UpdateActiveViewCells(ViewCellContainer &viewCells)
821{
822        int numMergedViewCells = 0;
823
824        Debug << "updating active vc: " << (int)viewCells.size() << endl;
825        // find all already merged view cells and remove them from view cells
826               
827        // sort out all view cells which are not active anymore, i.e., they
828        // were already part of a merge
829        int i = 0;
830
831        ViewCell::NewMail();
832
833        while (1)
834        {
835                // remove all merged view cells from end of the vector
836                while (!viewCells.empty() && (viewCells.back()->GetParent()))
837                {
838                        viewCells.pop_back();
839                }
840
841                // all merged view cells have been found
842                if (i >= (int)viewCells.size())
843                        break;
844
845                // already merged this view cell, put it to end of vector
846                if (viewCells[i]->GetParent())
847                        swap(viewCells[i], viewCells.back());
848               
849                // mail view cell that it has not been merged
850                viewCells[i]->Mail();
851
852                // increase loop counter
853                ++ i;
854        }
855
856
857        // add new view cells to container only if they don't have been
858        // merged in the mean time
859        ViewCellContainer::const_iterator ait, ait_end = mMergedViewCells.end();
860
861        for (ait = mMergedViewCells.begin(); ait != ait_end; ++ ait)
862        {
863                ViewCell *vc = mMergedViewCells.back();
864                if (!vc->GetParent() && !vc->Mailed())
865                {
866                        vc->Mail();
867                        viewCells.push_back(vc);
868                        ++ numMergedViewCells;
869                }
870        }
871
872        // dispose old merged view cells
873        mMergedViewCells.clear();
874
875        // update standard deviation
876        ViewCellContainer::const_iterator vit, vit_end = viewCells.end();
877       
878        mDeviation = 0;
879
880        for (vit = viewCells.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
881        {
882                const int lower = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
883                const int upper = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
884
885                const float penalty = EvalPvsPenalty((*vit)->GetPvs().GetSize(), lower, upper);
886               
887                mDeviation += fabs(mAvgRenderCost - penalty);
888        }
889
890        mDeviation /= (float)viewCells.size();
891       
892        return numMergedViewCells;
893}
894
895
896void ViewCellsTree::ExportMergedViewCells(ViewCellContainer &viewCells,
897                                                                                  const ObjectContainer &objects,
898                                                                                  const int numMergedViewCells)
899{
900       
901
902        char s[64];
903
904        sprintf(s, "merged_viewcells%07d.x3d", (int)viewCells.size());
905        Exporter *exporter = Exporter::GetExporter(s);
906
907        if (exporter)
908        {
909                cout << "exporting " << (int)viewCells.size() << " merged view cells ... ";
910                exporter->ExportGeometry(objects);
911                //Debug << "vc size " << (int)viewCells.size() << " merge queue size: " << (int)mMergeQueue.size() << endl;
912                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = viewCells.end();
913
914                int i = 0;
915                for (it = viewCells.begin(); it != it_end; ++ it)
916                {
917                        Material m;
918                        // assign special material to new view cells
919                        // new view cells are on the back of container
920                        if (i ++ >= (viewCells.size() - numMergedViewCells))
921                        {
922                                //m = RandomMaterial();
923                                m.mDiffuseColor.r = RandomValue(0.5f, 1.0f);
924                                m.mDiffuseColor.g = RandomValue(0.5f, 1.0f);
925                                m.mDiffuseColor.b = RandomValue(0.5f, 1.0f);
926                        }
927                        else
928                        {
929                                float col = RandomValue(0.1f, 0.4f);
930                                m.mDiffuseColor.r = col;
931                                m.mDiffuseColor.g = col;
932                                m.mDiffuseColor.b = col;
933                        }
934
935                        exporter->SetForcedMaterial(m);
936                        mViewCellsManager->ExportViewCellGeometry(exporter, *it);
937                }
938                delete exporter;
939                cout << "finished" << endl;
940        }
941}
942
943
944// TODO: should be done in view cells manager
945ViewCellInterior *ViewCellsTree::MergeViewCells(ViewCell *l,
946                                                                                                ViewCell *r,
947                                                                                                int &pvsDiff) //const
948{
949        ViewCellInterior *vc = mViewCellsManager->MergeViewCells(l, r);
950
951        // if merge was unsuccessful
952        if (!vc) return NULL;
953
954        // set to the new parent view cell
955        l->SetParent(vc);
956        r->SetParent(vc);
957
958        // set new size of view cell
959        if (mUseAreaForPvs)
960        {
961                vc->SetArea(l->GetArea() + l->GetArea());
962        }
963        else
964        {
965                vc->SetVolume(r->GetVolume() + l->GetVolume());
966        }
967
968       
969        // important so other merge candidates sharing this view cell
970        // are notified that the merge cost must be updated!!
971        vc->Mail();
972
973        const int pvs1 = l->GetPvs().GetSize();
974        const int pvs2 = r->GetPvs().GetSize();
975
976
977        // new view cells are stored in this vector
978        mMergedViewCells.push_back(vc);
979
980        pvsDiff = vc->GetPvs().GetSize() - pvs1 - pvs2;
981
982
983
984        //Ždon't store intermediate pvs
985        if (mViewCellsStorage == PVS_IN_LEAVES)
986        {
987                l->mPvsSize = l->GetPvs().GetSize();
988                l->mPvsSizeValid = true;
989               
990                if (!l->IsLeaf())
991                        l->GetPvs().Clear();
992               
993                r->mPvsSize = r->GetPvs().GetSize();
994                r->mPvsSizeValid = true;
995               
996                if (!r->IsLeaf())
997                        r->GetPvs().Clear();
998       
999}
1000
1001
1002        return vc;
1003}
1004
1005
1006int ViewCellsTree::RefineViewCells(const VssRayContainer &rays,
1007                                                                   const ObjectContainer &objects)
1008{
1009        Debug << "refining " << (int)mMergeQueue.size() << " candidates " << endl;
1010
1011        // intermediate buffer for shuffled view cells
1012        vector<MergeCandidate> buf;
1013        buf.reserve(mMergeQueue.size());
1014                       
1015        // Use priority queue of remaining leaf pairs
1016        // The candidates either share the same view cells or
1017        // are border leaves which share a boundary.
1018        // We test if they can be shuffled, i.e.,
1019        // either one leaf is made part of one view cell or the other
1020        // leaf is made part of the other view cell. It is tested if the
1021        // remaining view cells are "better" than the old ones.
1022       
1023        const int numPasses = 3;
1024        int pass = 0;
1025        int passShuffled = 0;
1026        int shuffled = 0;
1027        int shuffledViewCells = 0;
1028
1029        ViewCell::NewMail();
1030       
1031        while (!mMergeQueue.empty())
1032        {
1033                MergeCandidate mc = mMergeQueue.top();
1034                mMergeQueue.pop();
1035
1036                // both view cells equal or already shuffled
1037                if ((mc.GetLeftViewCell() == mc.GetRightViewCell()) ||
1038                        mc.GetLeftViewCell()->IsLeaf() || mc.GetRightViewCell()->IsLeaf())
1039                {                       
1040                        continue;
1041                }
1042
1043                // candidate for shuffling
1044                const bool wasShuffled = ShuffleLeaves(mc);
1045               
1046                // shuffled or put into other queue for further refine
1047                if (wasShuffled)
1048                {
1049                        ++ passShuffled;
1050
1051                        if (!mc.GetLeftViewCell()->Mailed())
1052                        {
1053                                mc.GetLeftViewCell()->Mail();
1054                                ++ shuffledViewCells;
1055                        }
1056                        if (!mc.GetRightViewCell()->Mailed())
1057                        {
1058                                mc.GetRightViewCell()->Mail();
1059                                ++ shuffledViewCells;
1060                        }
1061                }
1062
1063                // put back into intermediate vector
1064                buf.push_back(mc);
1065        }
1066
1067
1068        //-- in the end, the candidates must be in the mergequeue again
1069        //   with the correct cost
1070
1071        cout << "reset merge queue ... ";
1072       
1073       
1074        vector<MergeCandidate>::const_iterator bit, bit_end = buf.end();
1075       
1076        for (bit = buf.begin(); bit != bit_end; ++ bit)
1077        {   
1078                MergeCandidate mc = *bit;
1079                // recalculate cost
1080                if (ValidateMergeCandidate(mc))
1081                {
1082                        EvalMergeCost(mc);
1083                        mMergeQueue.push(mc);   
1084                }
1085        }
1086
1087        cout << "finished" << endl;
1088
1089        return shuffledViewCells;
1090}
1091
1092
1093inline int AddedPvsSize(ObjectPvs pvs1, const ObjectPvs &pvs2)
1094{
1095        return pvs1.AddPvs(pvs2);
1096}
1097
1098
1099// recomputes pvs size minus pvs of leaf l
1100#if 0
1101inline int SubtractedPvsSize(BspViewCell *vc, BspLeaf *l, const ObjectPvs &pvs2)
1102{
1103        ObjectPvs pvs;
1104        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = vc->mLeaves.end();
1105        for (it = vc->mLeaves.begin(); it != vc->mLeaves.end(); ++ it)
1106                if (*it != l)
1107                        pvs.AddPvs(*(*it)->mPvs);
1108        return pvs.GetSize();
1109}
1110#endif
1111
1112
1113// computes pvs1 minus pvs2
1114inline int SubtractedPvsSize(ObjectPvs pvs1, const ObjectPvs &pvs2)
1115{
1116        return pvs1.SubtractPvs(pvs2);
1117}
1118
1119
1120float ViewCellsTree::EvalShuffleCost(ViewCell *leaf,
1121                                                                         ViewCellInterior *vc1,
1122                                                                         ViewCellInterior *vc2) const
1123{
1124        //const int pvs1 = SubtractedPvsSize(vc1, leaf, *leaf->mPvs);
1125        const int pvs1 = SubtractedPvsSize(vc1->GetPvs(), leaf->GetPvs());
1126        const int pvs2 = AddedPvsSize(vc2->GetPvs(), leaf->GetPvs());
1127
1128        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1129        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1130
1131        const float pvsPenalty1 =
1132                EvalPvsPenalty(pvs1, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1133
1134        const float pvsPenalty2 =
1135                EvalPvsPenalty(pvs2, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1136
1137
1138        // don't shuffle leaves with pvs > max
1139        if (0 && (pvs1 + pvs2 > mViewCellsManager->GetMaxPvsSize()))
1140        {
1141                return 1e20f;
1142        }
1143
1144        float p1, p2;
1145
1146    if (mUseAreaForPvs)
1147        {
1148                p1 = vc1->GetArea() - leaf->GetArea();
1149                p2 = vc2->GetArea() + leaf->GetArea();
1150        }
1151        else
1152        {
1153                p1 = vc1->GetVolume() - leaf->GetVolume();
1154                p2 = vc2->GetVolume() + leaf->GetVolume();
1155        }
1156
1157        const float renderCost1 = pvsPenalty1 * p1;
1158        const float renderCost2 = pvsPenalty2 * p2;
1159
1160        float dev1, dev2;
1161
1162        if (1)
1163        {
1164                dev1 = fabs(mAvgRenderCost - pvsPenalty1);
1165                dev2 = fabs(mAvgRenderCost - pvsPenalty2);
1166        }
1167        else
1168        {
1169                dev1 = fabs(mExpectedCost - renderCost1);
1170                dev2 = fabs(mExpectedCost - renderCost2);
1171        }
1172       
1173        return mRenderCostWeight * (renderCost1 + renderCost2) +
1174                  (1.0f - mRenderCostWeight) * (dev1 + dev2) / (float)mNumActiveViewCells;
1175}
1176
1177
1178void ViewCellsTree::ShuffleLeaf(ViewCell *leaf,
1179                                                                ViewCellInterior *vc1,
1180                                                                ViewCellInterior *vc2) const
1181{
1182        // compute new pvs and area
1183        // TODO change
1184        vc1->GetPvs().SubtractPvs(leaf->GetPvs());
1185        vc2->GetPvs().AddPvs(leaf->GetPvs());
1186       
1187        if (mUseAreaForPvs)
1188        {
1189                vc1->SetArea(vc1->GetArea() - leaf->GetArea());
1190                vc2->SetArea(vc2->GetArea() + leaf->GetArea());
1191        }
1192        else
1193        {
1194                vc1->SetVolume(vc1->GetVolume() - leaf->GetVolume());
1195                vc2->SetVolume(vc2->GetVolume() + leaf->GetVolume());
1196        }
1197
1198       
1199        ViewCellInterior *p = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(leaf->GetParent());
1200
1201        p->RemoveChildLink(leaf);
1202        vc2->SetupChildLink(leaf);
1203}
1204
1205
1206bool ViewCellsTree::ShuffleLeaves(MergeCandidate &mc) const
1207{
1208        float cost1, cost2;
1209
1210        ViewCellInterior *vc1 = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(mc.GetLeftViewCell());
1211        ViewCellInterior *vc2 = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(mc.GetRightViewCell());
1212
1213        ViewCell *leaf1 = mc.GetInitialLeftViewCell();
1214        ViewCell *leaf2 = mc.GetInitialRightViewCell();
1215
1216        //-- first test if shuffling would decrease cost
1217        cost1 = GetCostHeuristics(vc1);
1218        cost2 = GetCostHeuristics(vc2);
1219
1220        const float oldCost = cost1 + cost2;
1221       
1222        float shuffledCost1 = Limits::Infinity;
1223        float shuffledCost2 = Limits::Infinity;
1224
1225        if (leaf1)
1226                shuffledCost1 = EvalShuffleCost(leaf1, vc1, vc2);       
1227        if (leaf2)
1228                shuffledCost2 = EvalShuffleCost(leaf2, vc2, vc1);
1229
1230        // if cost of shuffle is less than old cost => shuffle
1231        if ((oldCost <= shuffledCost1) && (oldCost <= shuffledCost2))
1232                return false;
1233       
1234        if (shuffledCost1 < shuffledCost2)
1235        {
1236                if (leaf1)
1237                        ShuffleLeaf(leaf1, vc1, vc2);
1238                mc.mInitialLeftViewCell = NULL;
1239        }
1240        else
1241        {
1242                if (leaf2)
1243                        ShuffleLeaf(leaf2, vc2, vc1);
1244                mc.mInitialRightViewCell = NULL;
1245        }
1246
1247        return true;
1248}
1249
1250
1251float ViewCellsTree::GetVariance(ViewCell *vc) const
1252{
1253        const int upper = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1254        const int lower = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1255
1256        if (1)
1257        {
1258                const float penalty =
1259                        EvalPvsPenalty(vc->GetPvs().GetSize(), lower, upper);
1260                return (mAvgRenderCost - penalty) * (mAvgRenderCost - penalty) /
1261                        (float)mNumActiveViewCells;
1262        }
1263
1264    const float leafCost = GetRenderCost(vc);
1265        return (mExpectedCost - leafCost) * (mExpectedCost - leafCost);
1266}
1267
1268
1269float ViewCellsTree::GetDeviation(ViewCell *vc) const
1270{
1271        const int upper = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1272        const int lower = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1273
1274        if (1)
1275        {
1276                const float penalty = EvalPvsPenalty(vc->GetPvs().GetSize(), lower, upper);
1277                return fabs(mAvgRenderCost - penalty) / (float)mNumActiveViewCells;
1278        }
1279
1280    const float renderCost = GetRenderCost(vc);
1281        return fabs(mExpectedCost - renderCost);
1282}
1283
1284
1285
1286float ViewCellsTree::GetRenderCost(ViewCell *vc) const
1287{
1288        if (mUseAreaForPvs)
1289                return vc->GetPvs().GetSize() * vc->GetArea();
1290
1291        return vc->GetPvs().GetSize() * vc->GetVolume();
1292}
1293
1294
1295float ViewCellsTree::GetCostHeuristics(ViewCell *vc) const
1296{
1297        return GetRenderCost(vc) * mRenderCostWeight +
1298                   GetDeviation(vc) * (1.0f - mRenderCostWeight);
1299}
1300
1301
1302bool ViewCellsTree::ValidateMergeCandidate(MergeCandidate &mc) const
1303{
1304        // propagate up so we have only the active view cells
1305        while (mc.mLeftViewCell->mParent)
1306        {
1307                mc.mLeftViewCell = mc.mLeftViewCell->mParent;
1308        }
1309
1310        while (mc.mRightViewCell->mParent)
1311        {
1312                mc.mRightViewCell = mc.mRightViewCell->mParent;
1313        }
1314
1315        // this view cell was already merged
1316        //return mc.mLeftViewCell && (mc.mLeftViewCell != mc.mRightViewCell);
1317        return mc.mLeftViewCell != mc.mRightViewCell;
1318}
1319
1320
1321void ViewCellsTree::EvalMergeCost(MergeCandidate &mc) const
1322{
1323        //-- compute pvs difference
1324        int newPvs;
1325        if (1) // not valid if not using const cost per object!!
1326                newPvs = ComputeMergedPvsSize(mc.mLeftViewCell->GetPvs(), mc.mRightViewCell->GetPvs());
1327        else
1328                newPvs = (int)ComputeMergedPvsCost(mc.mLeftViewCell->GetPvs(), mc.mRightViewCell->GetPvs());
1329
1330        const float newPenalty = EvalPvsPenalty(newPvs,
1331                                                                                        mViewCellsManager->GetMinPvsSize(),
1332                                                                                        mViewCellsManager->GetMaxPvsSize());
1333
1334        ViewCell *vc1 = mc.mLeftViewCell;
1335        ViewCell *vc2 = mc.mRightViewCell;
1336
1337        //-- compute ratio of old cost
1338        //   (i.e., added size of left and right view cell times pvs size)
1339        //   to new rendering cost (i.e, size of merged view cell times pvs size)
1340        const float oldCost = GetRenderCost(vc1) + GetRenderCost(vc2);
1341
1342    const float newCost = mUseAreaForPvs ?
1343                (float)newPenalty * (vc1->GetArea() + vc2->GetArea()) :
1344                (float)newPenalty * (vc1->GetVolume() + vc2->GetVolume());
1345
1346
1347        // strong penalty if pvs size too large
1348        if (0 && (newPvs > mViewCellsManager->GetMaxPvsSize()))
1349        {
1350                mc.mRenderCost = 1e20f;
1351        }
1352        else
1353        {
1354                mc.mRenderCost = (newCost - oldCost) /
1355                        mViewCellsManager->GetViewSpaceBox().GetVolume();
1356        }       
1357       
1358
1359        //-- merge cost also takes deviation into account
1360        float newDev, oldDev;
1361
1362        if (1)
1363                newDev = fabs(mAvgRenderCost - newPenalty) / (float)mNumActiveViewCells;
1364        else
1365                newDev = fabs(mExpectedCost - newCost) / (float)mNumActiveViewCells;
1366       
1367        oldDev = GetDeviation(vc1) + GetDeviation(vc2);
1368
1369        // compute deviation increase
1370        mc.mDeviationIncr = newDev - oldDev;
1371       
1372        //Debug << "render cost: " << mc.mRenderCost * mRenderCostWeight << endl;
1373        //Debug << "standard deviation: " << mc.mDeviationIncr * mRenderCostWeight << endl;
1374}
1375
1376
1377void ViewCellsTree::SetViewCellsStorage(int stype)
1378{
1379        if (mViewCellsStorage == stype)
1380                return;
1381
1382        // TODO
1383        switch (stype)
1384        {
1385        case COMPRESSED:
1386                CompressViewCellsPvs(mRoot);
1387                break;
1388        default:
1389                break;
1390        }
1391
1392        mViewCellsStorage = stype;
1393}
1394
1395
1396void ViewCellsTree::CompressViewCellsPvs(ViewCell *root)
1397{
1398        if (!root->IsLeaf())
1399        {
1400                ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(root);
1401
1402        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
1403               
1404                // compress child sets first
1405                for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
1406                {
1407                        CompressViewCellsPvs(*it);
1408                }
1409
1410                // compress root node
1411                PullUpVisibility(interior);
1412        }
1413}
1414
1415
1416void ViewCellsTree::ExportStats(const string &mergeStats)
1417{
1418        TraversalQueue tqueue;
1419
1420        tqueue.push(mRoot);
1421        int numViewCells = 1;
1422       
1423        const AxisAlignedBox3 box = mViewCellsManager->GetViewSpaceBox();
1424        const float vol = box.GetVolume();
1425
1426        const int rootPvs = GetPvsSize(mRoot);
1427
1428        Debug << "vsb volume: " << vol << endl;
1429        Debug << "root volume: " << mRoot->GetVolume() << endl;
1430        Debug << "root pvs: " << rootPvs << endl;
1431
1432        int totalPvs;
1433        float totalRenderCost, avgRenderCost, expectedCost;
1434
1435        float deviation = 0;
1436        totalPvs = rootPvs;
1437        totalRenderCost = avgRenderCost = expectedCost = (float)rootPvs;
1438
1439        ofstream stats;
1440        stats.open(mergeStats.c_str());
1441
1442        //-- first view cell
1443        stats
1444                << "#Pass\n" << 0 << endl
1445                //<< "#Merged\n" << mergeStats.merged << endl
1446                << "#ViewCells\n" << numViewCells << endl
1447        << "#RenderCostDecrease\n" << 0 << endl // TODO
1448                << "#TotalRenderCost\n" << totalRenderCost << endl
1449                << "#CurrentPvs\n" << rootPvs << endl
1450                << "#ExpectedCost\n" << expectedCost << endl
1451                << "#AvgRenderCost\n" << avgRenderCost << endl
1452                << "#Deviation\n" << deviation << endl
1453                << "#TotalPvs\n" << totalPvs << endl
1454                << "#PvsSizeDecrease\n" << 0 << endl // TODO
1455                << "#Volume\n" << mRoot->GetVolume() << endl
1456                << endl;
1457
1458
1459        while (!tqueue.empty())
1460        {
1461                ViewCell *vc = tqueue.top();
1462                tqueue.pop();
1463
1464                if (!vc->IsLeaf())
1465                {       
1466                        ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(vc);
1467                       
1468                        const int parentPvs = GetPvsSize(interior);
1469                        const float parentCost = (float)parentPvs * interior->GetVolume();
1470                        float childCost = 0;
1471                        int childPvs = 0;
1472
1473                        -- numViewCells;
1474
1475                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
1476
1477                        for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
1478                        {
1479                                int pvsSize = GetPvsSize(*it);
1480                                childCost += (float) pvsSize * (*it)->GetVolume();
1481                                childPvs += pvsSize;
1482
1483                                tqueue.push(*it);
1484                                ++ numViewCells;
1485                        }
1486
1487               
1488                        const float costDecr = (parentCost - childCost) / vol;
1489
1490                        totalRenderCost -= costDecr;
1491                        totalPvs += childPvs - parentPvs;
1492                       
1493                        expectedCost = totalRenderCost / (float)numViewCells;
1494                        avgRenderCost = (float)totalPvs / (float)numViewCells;
1495
1496                        stats
1497                                << "#Pass\n" << 0 << endl
1498                                //<< "#Merged\n" << mergeStats.merged << endl
1499                                << "#ViewCells\n" << numViewCells << endl
1500                                << "#RenderCostDecrease\n" << costDecr << endl // TODO
1501                                << "#TotalRenderCost\n" << totalRenderCost << endl
1502                                << "#CurrentPvs\n" << parentPvs << endl
1503                                << "#ExpectedCost\n" << expectedCost << endl
1504                                << "#AvgRenderCost\n" << avgRenderCost << endl
1505                                << "#Deviation\n" << deviation << endl
1506                                << "#TotalPvs\n" << totalPvs << endl
1507                                << "#PvsSizeDecrease\n" << childPvs - parentPvs << endl // TODO
1508                                << "#Volume\n" << vc->GetVolume() << endl
1509                                << endl;
1510
1511                }
1512        }
1513
1514        stats.close();
1515}
1516
1517
1518void ViewCellsTree::SetRoot(ViewCell *root)
1519{
1520        mRoot = root;
1521}
1522
1523
1524void ViewCellsTree::CollectBestViewCellSet(ViewCellContainer &viewCells,
1525                                                                                   const int numViewCells)
1526{
1527        TraversalQueue tqueue;
1528        tqueue.push(mRoot);
1529       
1530        while (!tqueue.empty())
1531        {
1532                ViewCell *vc = tqueue.top();
1533                tqueue.pop();
1534
1535                // save the view cells if it is a leaf or if enough view cells have already been traversed
1536                // because of the priority queue, this will be the optimal set of v
1537                if (vc->IsLeaf() || ((viewCells.size() + tqueue.size() + 1) >= numViewCells))
1538                {
1539                        viewCells.push_back(vc);
1540                }
1541                else
1542                {       
1543                        ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(vc);
1544
1545                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
1546
1547                        for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
1548                        {
1549                                tqueue.push(*it);
1550                        }
1551                }
1552        }
1553}
1554       
1555
1556void ViewCellsTree::PullUpVisibility(ViewCellInterior *interior)
1557{
1558        Intersectable::NewMail((int)interior->mChildren.size());
1559
1560        ViewCellContainer::const_iterator cit, cit_end = interior->mChildren.end();
1561
1562        ObjectPvsMap::const_iterator oit;
1563
1564        // mail all objects in the leaf sets
1565        // we are interested in the objects which are present in all leaves
1566        // => count how often an object is part of a child set
1567        for (cit = interior->mChildren.begin(); cit != cit_end; ++ cit)
1568        {
1569                ViewCell *vc = *cit;
1570
1571                ObjectPvsMap::const_iterator oit_end = vc->GetPvs().mEntries.end();
1572
1573                for (oit = vc->GetPvs().mEntries.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1574                {
1575                        Intersectable *obj = (*oit).first;
1576                        if ((cit == interior->mChildren.begin()) && !obj->Mailed())
1577                                obj->Mail();
1578                       
1579                        int incm = obj->IncMail();
1580                }
1581        }
1582
1583        interior->GetPvs().mEntries.clear();
1584       
1585       
1586        // only the objects which are present in all leaf pvs
1587        // should remain in the parent pvs
1588        // these are the objects which have been mailed in all children
1589        for (cit = interior->mChildren.begin(); cit != cit_end; ++ cit)
1590        {
1591                ViewCell *vc = *cit;
1592
1593                ObjectPvsMap::const_iterator oit_end = vc->GetPvs().mEntries.end();
1594
1595                for (oit = vc->GetPvs().mEntries.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1596                {               
1597                        if ((*oit).first->Mailed((int)interior->mChildren.size()))
1598                        {       
1599                                interior->GetPvs().AddSample((*oit).first, (*oit).second.mSumPdf);
1600                        }
1601                }
1602        }
1603
1604
1605
1606        // delete all the objects from the leaf sets which were moved to parent pvs
1607        ObjectPvsMap::const_iterator oit_end = interior->GetPvs().mEntries.end();
1608
1609        for (oit = interior->GetPvs().mEntries.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1610        {
1611                for (cit = interior->mChildren.begin(); cit != cit_end; ++ cit)
1612                {
1613                        if (!(*cit)->GetPvs().RemoveSample((*oit).first, Limits::Infinity))
1614                                Debug << "should not come here!" << endl;
1615                }
1616        }
1617
1618        /*int dummy = interior->GetPvs().GetSize();
1619
1620        for (cit = interior->mChildren.begin(); cit != cit_end; ++ cit)
1621        {
1622                dummy += (*cit)->GetPvs().GetSize();
1623        }*/
1624
1625}
1626
1627// TODO
1628void ViewCellsTree::GetPvs(ViewCell *vc, ObjectPvs &pvs) const
1629{
1630        // pvs is stored in each cell
1631        if (mViewCellsStorage == PVS_IN_INTERIORS)
1632        {
1633                pvs = vc->GetPvs();
1634                return;
1635        }
1636
1637        Intersectable::NewMail();
1638
1639
1640        int pvsSize = 0;
1641        ViewCell *root = vc;
1642       
1643        // add pvs from this view cell to root
1644        while (root->GetParent())
1645        {
1646                root = root->GetParent();
1647                pvs.AddPvs(root->GetPvs());
1648        }
1649
1650        // add pvs from leaves
1651        stack<ViewCell *> tstack;
1652        tstack.push(vc);
1653
1654        while (!tstack.empty())
1655        {
1656                vc = tstack.top();
1657                tstack.pop();
1658
1659                // add new pvs
1660                pvs.AddPvs(vc->GetPvs());
1661
1662                if (!vc->IsLeaf())
1663                {
1664                        ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(vc);
1665
1666                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
1667
1668                        for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
1669                        {
1670                                tstack.push(*it);
1671                        }               
1672                }
1673        }
1674}
1675
1676
1677int ViewCellsTree::CountKdPvs(const ViewCellLeaf *vc) const
1678{
1679        ObjectPvsMap::const_iterator oit, oit_end = vc->GetPvs().mEntries.end();
1680
1681        int pvsSize = 0;
1682
1683        Intersectable::NewMail();
1684
1685        for (oit = vc->GetPvs().mEntries.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1686        {
1687                Intersectable *obj = (*oit).first;
1688
1689                set<KdLeaf *>::const_iterator kit, kit_end = obj->mKdLeaves.end();
1690
1691                for (kit = obj->mKdLeaves.begin(); kit != kit_end; ++ kit)
1692                {
1693                        KdLeaf *leaf = *kit;
1694
1695                        pvsSize += ((int)leaf->mObjects.size() - (int)leaf->mMultipleObjects.size());
1696
1697                        //-- handle objects of several kd leaves separately
1698                        ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = leaf->mMultipleObjects.end();
1699
1700                        for (oit = leaf->mMultipleObjects.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1701                        {
1702                                Intersectable *object = *oit;
1703
1704                                // object not previously in left pvs
1705                                if (!object->Mailed())
1706                                {
1707                                        object->Mail();
1708                                        ++ pvsSize;
1709                                }
1710                        }               
1711                }
1712        }
1713
1714        return pvsSize;
1715}
1716
1717
1718int ViewCellsTree::GetPvsSize(ViewCell *vc, const bool countKdPvs) const
1719{
1720        int pvsSize = 0;
1721
1722        Intersectable::NewMail();
1723
1724        //////////////////////////
1725        // for interiors, pvs can be stored using different methods
1726
1727        switch (mViewCellsStorage)
1728        {
1729        case PVS_IN_LEAVES: //-- store pvs only in leaves
1730                {                       
1731                        // pvs is always stored directly in leaves
1732                        if (vc->IsLeaf())
1733                        {
1734                                if (countKdPvs)
1735                                        pvsSize = vc->GetPvs().GetSize();
1736                                else
1737                                        pvsSize = CountKdPvs(dynamic_cast<ViewCellLeaf *>(vc));
1738                                break;
1739                        }
1740       
1741                        // the stored pvs size is the valid pvs size => just return scalar
1742                        if (vc->mPvsSizeValid)
1743                        {
1744                                pvsSize = vc->mPvsSize;
1745                                break;
1746                        }
1747       
1748                        //-- if no valid pvs size stored as a scalar => compute new pvs size
1749                        ViewCellContainer leaves;
1750                        CollectLeaves(vc, leaves);
1751
1752                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
1753
1754                        Intersectable::NewMail();
1755
1756                        // sum different intersectables
1757                        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
1758                        {
1759                                ObjectPvsMap::iterator oit, oit_end = (*it)->GetPvs().mEntries.end();
1760
1761                                // mail all from first pvs
1762                                for (oit = (*it)->GetPvs().mEntries.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1763                                {
1764                                        Intersectable *intersect = (*oit).first;
1765
1766                                        if (!intersect->Mailed())
1767                                        {
1768                                                ++ pvsSize;
1769                                                intersect->Mail();                                     
1770                                        }
1771                                }
1772                        }
1773
1774                        break;
1775                }
1776        case COMPRESSED:
1777                {
1778                        ////////////////////////
1779                        //-- compressed pvs
1780
1781                        if (vc->mPvsSizeValid)
1782                        {
1783                                return vc->mPvsSize;
1784                        }
1785
1786                        // if no pvs size stored, compute new one
1787                        int pvsSize = 0;
1788                        ViewCell *root = vc;
1789       
1790                        // also add pvs from this view cell to root
1791                        while (root->GetParent())
1792                        {
1793                                root = root->GetParent();
1794                                pvsSize += CountDiffPvs(root);
1795                        }
1796
1797                        stack<ViewCell *> tstack;
1798                        tstack.push(vc);
1799
1800                        while (!tstack.empty())
1801                        {
1802                                vc = tstack.top();
1803                                tstack.pop();
1804       
1805                                pvsSize += CountDiffPvs(vc);
1806
1807                                if (!vc->IsLeaf())
1808                                {
1809                                        ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(vc);
1810
1811                                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
1812
1813                                        for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
1814                                        {
1815                                                tstack.push(*it);
1816                                        }               
1817                                }
1818                        }
1819                        break;
1820                }
1821        case PVS_IN_INTERIORS:
1822        default:
1823                Debug << "in interiors: " << vc->mPvsSize << " $$ " << vc->GetPvs().GetSize() << endl;
1824                pvsSize = vc->GetPvs().GetSize();               
1825        }
1826
1827        return pvsSize; 
1828}
1829
1830
1831float ViewCellsTree::GetMemoryCost(ViewCell *vc) const
1832{
1833        const float entrySize =
1834                sizeof(PvsData<Intersectable *>) + sizeof(Intersectable *);
1835
1836        return (float)GetNumPvsEntries(vc) * entrySize;
1837}
1838
1839
1840int ViewCellsTree::GetNumPvsEntries(ViewCell *vc) const
1841{
1842        int pvsSize = 0;
1843        // only count leaves for uncompressed method for fairness
1844        if ((mViewCellsStorage == PVS_IN_INTERIORS) || vc->IsLeaf())
1845        {
1846                pvsSize = vc->GetPvs().GetSize();
1847        }
1848
1849        if (!vc->IsLeaf())
1850        {
1851                ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(vc);
1852
1853                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
1854
1855                for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
1856                {
1857                        pvsSize += GetNumPvsEntries(*it);
1858                }
1859        }
1860
1861        return pvsSize;         
1862}
1863
1864
1865int ViewCellsTree::ViewCellsStorage() const
1866{
1867        return mViewCellsStorage;
1868}
1869
1870
1871ViewCell *ViewCellsTree::GetActiveViewCell(ViewCellLeaf *vc) const
1872{
1873        return vc->GetActiveViewCell();
1874}
1875
1876
1877void ViewCellsTree::PropagatePvs(ViewCell *vc)
1878{       
1879        ViewCell *viewCell = vc;
1880
1881        // propagate pvs up
1882        while (viewCell->GetParent())
1883        {
1884                viewCell->GetParent()->GetPvs().Merge(vc->GetPvs());
1885                viewCell = viewCell->GetParent();
1886        }
1887
1888        if (vc->IsLeaf())
1889                return;
1890
1891        // propagate pvs to the leaves
1892        stack<ViewCell *> tstack;
1893        tstack.push(vc);
1894
1895        while (!tstack.empty())
1896        {
1897                ViewCell *viewCell = tstack.top();
1898                tstack.pop();
1899
1900                if (viewCell != vc)
1901                {
1902                        viewCell->GetPvs().Merge(vc->GetPvs());
1903                }
1904
1905                if (!viewCell->IsLeaf())
1906                {
1907                        ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(viewCell);
1908
1909                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
1910
1911                        for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
1912                        {
1913                                tstack.push(*it);
1914                        }
1915                }
1916        }
1917}
1918
1919
1920void ViewCellsTree::AssignRandomColors()
1921{
1922        TraversalQueue tqueue;
1923       
1924        tqueue.push(mRoot);
1925       
1926        mRoot->SetColor(RandomColor(0.3f, 1.0f));
1927       
1928        while (!tqueue.empty())
1929        {
1930                ViewCell *vc = tqueue.top();
1931                tqueue.pop();
1932
1933                // save the view cells if it is a leaf or if enough view cells have already been traversed
1934                // because of the priority queue, this will be the optimal set of v
1935                if (!vc->IsLeaf())
1936                {       
1937                        ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(vc);
1938                 
1939                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
1940                 
1941                        float maxProbability = -1.0f;
1942                 
1943                        ViewCell *maxViewCell = NULL;
1944                        for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
1945                        {
1946                                ViewCell *v = *it;
1947                         
1948                                // set random color
1949                                v->SetColor(RandomColor(0.3f, 1.0f));
1950                         
1951                                if (v->GetVolume() > maxProbability)
1952                                {
1953                                        maxProbability = v->GetVolume();
1954                                        maxViewCell = v;
1955                                }
1956
1957                                if (maxViewCell)
1958                                {
1959                                        maxViewCell->SetColor(vc->GetColor());
1960                                }
1961                               
1962                                tqueue.push(v);
1963                        }
1964                }       
1965        }
1966}
1967
1968
1969/** Get costs resulting from each merge step. */
1970void
1971ViewCellsTree::GetCostFunction(vector<float> &costFunction)
1972{
1973  TraversalQueue tqueue;
1974  tqueue.push(mRoot);
1975  while (!tqueue.empty()) {
1976        ViewCell *vc = tqueue.top();
1977        tqueue.pop();
1978        // save the view cells if it is a leaf or if enough view cells have already been traversed
1979        // because of the priority queue, this will be the optimal set of v
1980        if (!vc->IsLeaf()) {   
1981          ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(vc);
1982          costFunction.push_back(interior->GetMergeCost());
1983         
1984          ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
1985         
1986          for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it) {
1987                tqueue.push(*it);
1988          }
1989         
1990        }
1991  }
1992}
1993
1994
1995void  ViewCellsTree::UpdateViewCellsStats(ViewCell *vc, ViewCellsStatistics &vcStat)
1996{
1997        ++ vcStat.viewCells;
1998               
1999        const int pvsSize = GetPvsSize(vc);
2000
2001        vcStat.pvsSize += pvsSize;
2002
2003        if (pvsSize == 0)
2004                ++ vcStat.emptyPvs;
2005
2006        if (pvsSize > vcStat.maxPvs)
2007                vcStat.maxPvs = pvsSize;
2008
2009        if (pvsSize < vcStat.minPvs)
2010                vcStat.minPvs = pvsSize;
2011
2012        if (!vc->GetValid())
2013                ++ vcStat.invalid;
2014}
2015
2016#if ZIPPED_VIEWCELLS
2017bool ViewCellsTree::Export(ogzstream &stream, const bool exportPvs)
2018#else
2019bool ViewCellsTree::Export(ofstream &stream, const bool exportPvs)
2020#endif
2021{
2022        // export recursivly all view cells from the root
2023        ExportViewCell(mRoot, stream, exportPvs);
2024
2025        return true;
2026}
2027
2028
2029void ViewCellsTree::CreateUniqueViewCellsIds()
2030{
2031        stack<ViewCell *> tstack;
2032
2033        int currentId = 0;
2034
2035        tstack.push(mRoot);
2036
2037        while (!tstack.empty())
2038        {
2039                ViewCell *vc = tstack.top();
2040                tstack.pop();
2041
2042                vc->SetId(currentId ++);
2043
2044                if (!vc->IsLeaf())
2045                {
2046                        ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(vc);
2047                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
2048                        for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
2049                        {
2050                                tstack.push(*it);
2051                        }
2052                }
2053        }
2054}
2055
2056#if ZIPPED_VIEWCELLS
2057void ViewCellsTree::ExportPvs(ViewCell *viewCell, ogzstream &stream)
2058#else
2059void ViewCellsTree::ExportPvs(ViewCell *viewCell, ofstream &stream)
2060#endif
2061{
2062        ObjectPvsMap::iterator it, it_end = viewCell->GetPvs().mEntries.end();
2063
2064        for (it = viewCell->GetPvs().mEntries.begin(); it != it_end; ++ it)
2065        {
2066                stream << (*it).first->GetId() << " ";
2067        }
2068}
2069
2070#if ZIPPED_VIEWCELLS
2071void ViewCellsTree::ExportViewCell(ViewCell *viewCell, ogzstream &stream, const bool exportPvs)
2072#else
2073void ViewCellsTree::ExportViewCell(ViewCell *viewCell, ofstream &stream, const bool exportPvs)
2074#endif
2075{
2076        if (viewCell->IsLeaf())
2077        {
2078                stream << "<Leaf ";
2079                stream << "id=\"" << viewCell->GetId() << "\" ";
2080                stream << "active=\"" << dynamic_cast<ViewCellLeaf *>(viewCell)->GetActiveViewCell()->GetId() << "\" ";
2081                stream << "mergecost=\"" << viewCell->GetMergeCost() << "\" ";
2082                stream << "pvs=\"";
2083               
2084                //-- export pvs
2085                if (exportPvs)
2086                {
2087                        ExportPvs(viewCell, stream);
2088                }
2089
2090                stream << "\" />" << endl;
2091                //stream << " </Leaf>" << endl;
2092        }
2093        else
2094        {
2095                ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(viewCell);
2096       
2097                stream << "<Interior ";
2098                stream << "id=\"" << viewCell->GetId() << "\" ";
2099                stream << "mergecost=\"" << viewCell->GetMergeCost() << "\" ";
2100                stream << "pvs=\"";
2101
2102                //-- NOTE: do not export pvss for interior view cells because
2103                // they can be completely reconstructed from the leaf pvss
2104                if (0)
2105                        ExportPvs(viewCell, stream);
2106               
2107                stream << "\" >" << endl;
2108
2109                //-- recursivly export child view cells
2110                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
2111
2112                for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
2113                {
2114                        ExportViewCell(*it, stream, exportPvs);
2115                }
2116
2117                stream << "</Interior>" << endl;
2118        }
2119}
2120
2121
2122void ViewCellsTree::ResetPvs()
2123{
2124        stack<ViewCell *> tstack;
2125
2126        tstack.push(mRoot);
2127
2128        while (!tstack.empty())
2129        {
2130                ViewCell *vc = tstack.top();
2131                tstack.pop();
2132
2133                vc->GetPvs().mEntries.clear();
2134               
2135                if (!vc->IsLeaf())
2136                {
2137                        ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(vc);
2138                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = interior->mChildren.end();
2139
2140                        for (it = interior->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
2141                        {
2142                                tstack.push(*it);
2143                        }
2144                }
2145        }
2146}
2147
2148
2149void ViewCellsTree::SetActiveSetToLeaves()
2150{
2151        // todo
2152}
2153
2154/**************************************************************************/
2155/*                     MergeCandidate implementation                      */
2156/**************************************************************************/
2157
2158
2159MergeCandidate::MergeCandidate(ViewCell *l, ViewCell *r):
2160mRenderCost(0),
2161mDeviationIncr(0),
2162mLeftViewCell(l),
2163mRightViewCell(r),
2164mInitialLeftViewCell(l),
2165mInitialRightViewCell(r)
2166{
2167        //EvalMergeCost();
2168}
2169
2170
2171void MergeCandidate::SetRightViewCell(ViewCell *v)
2172{
2173        mRightViewCell = v;
2174}
2175
2176
2177void MergeCandidate::SetLeftViewCell(ViewCell *v)
2178{
2179        mLeftViewCell = v;
2180}
2181
2182
2183ViewCell *MergeCandidate::GetRightViewCell() const
2184{
2185        return mRightViewCell;
2186}
2187
2188
2189ViewCell *MergeCandidate::GetLeftViewCell() const
2190{
2191        return mLeftViewCell;
2192}
2193
2194
2195ViewCell *MergeCandidate::GetInitialRightViewCell() const
2196{
2197        return mInitialRightViewCell;
2198}
2199
2200
2201ViewCell *MergeCandidate::GetInitialLeftViewCell() const
2202{
2203        return mInitialLeftViewCell;
2204}
2205
2206
2207bool MergeCandidate::IsValid() const
2208{
2209        // if one has a parent, it was already merged
2210        return !(mLeftViewCell->GetParent() || mRightViewCell->GetParent());
2211}
2212
2213
2214float MergeCandidate::GetRenderCost() const
2215{
2216        return mRenderCost;
2217}
2218
2219
2220float MergeCandidate::GetDeviationIncr() const
2221{
2222        return mDeviationIncr;
2223}
2224
2225
2226float MergeCandidate::GetMergeCost() const
2227{
2228        return mRenderCost * sRenderCostWeight +
2229                   mDeviationIncr * (1.0f - sRenderCostWeight);
2230}
2231
2232
2233
2234
2235
2236
2237/************************************************************************/
2238/*                    MergeStatistics implementation                    */
2239/************************************************************************/
2240
2241
2242void MergeStatistics::Print(ostream &app) const
2243{
2244        app << "===== Merge statistics ===============\n";
2245
2246        app << setprecision(4);
2247
2248        app << "#N_CTIME ( Overall time [s] )\n" << Time() << " \n";
2249
2250        app << "#N_CCTIME ( Collect candidates time [s] )\n" << collectTime * 1e-3f << " \n";
2251
2252        app << "#N_MTIME ( Merge time [s] )\n" << mergeTime * 1e-3f << " \n";
2253
2254        app << "#N_NODES ( Number of nodes before merge )\n" << nodes << "\n";
2255
2256        app << "#N_CANDIDATES ( Number of merge candidates )\n" << candidates << "\n";
2257
2258        app << "#N_MERGEDSIBLINGS ( Number of merged siblings )\n" << siblings << "\n";
2259
2260        app << "#OVERALLCOST ( overall merge cost )\n" << overallCost << "\n";
2261
2262        app << "#N_MERGEDNODES ( Number of merged nodes )\n" << merged << "\n";
2263
2264        app << "#MAX_TREEDIST ( Maximal distance in tree of merged leaves )\n" << maxTreeDist << "\n";
2265
2266        app << "#AVG_TREEDIST ( Average distance in tree of merged leaves )\n" << AvgTreeDist() << "\n";
2267
2268        app << "#EXPECTEDCOST ( expected render cost )\n" << expectedRenderCost << "\n";
2269
2270        app << "#DEVIATION ( deviation )\n" << deviation << "\n";
2271
2272        app << "#HEURISTICS ( heuristics )\n" << heuristics << "\n";
2273       
2274
2275        app << "===== END OF BspTree statistics ==========\n";
2276}
2277
2278}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.