source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/ViewCellBsp.cpp @ 2017

Revision 2017, 83.1 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)

changed to static cast

Line 
1#include "Plane3.h"
2#include "ViewCellBsp.h"
3#include "Mesh.h"
4#include "common.h"
5#include "ViewCell.h"
6#include "Environment.h"
7#include "Polygon3.h"
8#include "Ray.h"
9#include "AxisAlignedBox3.h"
10#include "Triangle3.h"
11#include "Tetrahedron3.h"
12#include "ViewCellsManager.h"
13#include "Exporter.h"
14#include "Plane3.h"
15#include <stack>
16
17namespace GtpVisibilityPreprocessor {
18
19//////////////
20//-- static members
21
22int BspNode::sMailId = 1;
23
24/** Evaluates split plane classification with respect to the plane's
25        contribution for a minimum number splits in the tree.
26*/
27const float BspTree::sLeastPolySplitsTable[] = {0, 0, 1, 0};
28/** Evaluates split plane classification with respect to the plane's
29        contribution for a balanced tree.
30*/
31const float BspTree::sBalancedPolysTable[] = {1, -1, 0, 0};
32
33/** Evaluates split plane classification with respect to the plane's
34        contribution for a minimum number of ray splits.
35*/
36const float BspTree::sLeastRaySplitsTable[] = {0, 0, 1, 1, 0};
37/** Evaluates split plane classification with respect to the plane's
38        contribution for balanced rays.
39*/
40const float BspTree::sBalancedRaysTable[] = {1, -1, 0, 0, 0};
41
42int BspTree::sFrontId = 0;
43int BspTree::sBackId = 0;
44int BspTree::sFrontAndBackId = 0;
45
46
47/******************************************************************/
48/*                  class BspNode implementation                  */
49/******************************************************************/
50
51
52BspNode::BspNode():
53mParent(NULL), mTreeValid(true), mTimeStamp(0)
54{}
55
56
57BspNode::BspNode(BspInterior *parent):
58mParent(parent), mTreeValid(true)
59{}
60
61
62bool BspNode::IsSibling(BspNode *n) const
63{
64        return  ((this != n) && mParent &&
65                         (mParent->GetFront() == n) || (mParent->GetBack() == n));
66}
67
68
69int BspNode::GetDepth() const
70{
71        int depth = 0;
72        BspNode *p = mParent;
73       
74        while (p)
75        {
76                p = p->mParent;
77                ++ depth;
78        }
79
80        return depth;
81}
82
83
84bool BspNode::TreeValid() const
85{
86        return mTreeValid;
87}
88
89
90void BspNode::SetTreeValid(const bool v)
91{
92        mTreeValid = v;
93}
94
95
96/****************************************************************/
97/*              class BspInterior implementation                */
98/****************************************************************/
99
100
101BspInterior::BspInterior(const Plane3 &plane):
102mPlane(plane), mFront(NULL), mBack(NULL)
103{}
104
105
106BspInterior::~BspInterior()
107{
108        DEL_PTR(mFront);
109        DEL_PTR(mBack);
110}
111
112
113void BspInterior::SetupChildLinks(BspNode *b, BspNode *f)
114{
115    mBack = b;
116    mFront = f;
117}
118
119
120/****************************************************************/
121/*                  class BspLeaf implementation                */
122/****************************************************************/
123
124
125BspLeaf::BspLeaf(): mViewCell(NULL), mPvs(NULL)
126{
127}
128
129
130BspLeaf::~BspLeaf()
131{
132        DEL_PTR(mPvs);
133
134        VssRayContainer::const_iterator vit, vit_end = mVssRays.end();
135        for (vit = mVssRays.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
136        {
137                VssRay *ray = *vit;
138                ray->Unref();
139
140                if (!ray->IsActive())
141                        delete ray;
142        }
143}
144
145
146BspLeaf::BspLeaf(ViewCellLeaf *viewCell):
147mViewCell(viewCell)
148{
149}
150
151
152BspLeaf::BspLeaf(BspInterior *parent):
153BspNode(parent), mViewCell(NULL), mPvs(NULL)
154{}
155
156
157
158BspLeaf::BspLeaf(BspInterior *parent, ViewCellLeaf *viewCell):
159BspNode(parent), mViewCell(viewCell), mPvs(NULL)
160{
161}
162
163
164/*********************************************************************/
165/*                       class BspTree implementation                */
166/*********************************************************************/
167
168BspTree::BspTree(): 
169mRoot(NULL),
170mUseAreaForPvs(false),
171mUsePredefinedViewCells(false),
172mTimeStamp(1),
173mViewCellsTree(NULL),
174mOutOfBoundsCellPartOfTree(false),
175mOutOfBoundsCell(NULL)
176{
177        Randomize(); // initialise random generator for heuristics
178        mOutOfBoundsCell = GetOrCreateOutOfBoundsCell();
179
180        /////////
181        //-- termination criteria for autopartition
182
183        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.maxDepth", mTermMaxDepth);
184        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.minPvs", mTermMinPvs);
185        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.minPolygons", mTermMinPolys);
186        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.minRays", mTermMinRays);
187        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.minProbability", mTermMinProbability); 
188        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.maxRayContribution", mTermMaxRayContribution);
189        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.minAccRayLenght", mTermMinAccRayLength);
190
191       
192        /////////
193        //-- factors for bsp tree split plane heuristics
194
195        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.verticalSplits", mVerticalSplitsFactor);
196        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.largestPolyArea", mLargestPolyAreaFactor);
197        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.blockedRays", mBlockedRaysFactor);
198        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.leastRaySplits", mLeastRaySplitsFactor);
199        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.balancedRays", mBalancedRaysFactor);
200        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.pvs", mPvsFactor);
201        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.leastSplits" , mLeastSplitsFactor);
202        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.balancedPolys", mBalancedPolysFactor);
203        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.balancedViewCells", mBalancedViewCellsFactor);
204        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.ct_div_ci", mCtDivCi);
205
206
207        ///////////
208        //-- termination criteria for axis aligned split
209
210        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.AxisAligned.ct_div_ci", mAxisAlignedCtDivCi);
211        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.maxCostRatio", mMaxCostRatio);
212        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.AxisAligned.minPolys",
213                                                         mTermMinPolysForAxisAligned);
214        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.AxisAligned.minRays",
215                                                         mTermMinRaysForAxisAligned);
216        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.AxisAligned.minObjects",
217                                                         mTermMinObjectsForAxisAligned);
218       
219       
220        //////////////
221        //-- partition criteria
222
223        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.maxPolyCandidates", mMaxPolyCandidates);
224        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.maxRayCandidates", mMaxRayCandidates);
225        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.splitPlaneStrategy", mSplitPlaneStrategy);
226        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.AxisAligned.splitBorder", mSplitBorder);
227        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.maxTests", mMaxTests);
228        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.maxViewCells", mMaxViewCells);
229
230        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Construction.epsilon", mEpsilon);
231
232        char subdivisionStatsLog[100];
233        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("BspTree.subdivisionStats", subdivisionStatsLog);
234        mSubdivisionStats.open(subdivisionStatsLog);
235
236        /////////////////////7
237
238        Debug << "BSP options: " << endl;
239    Debug << "BSP max depth: " << mTermMaxDepth << endl;
240        Debug << "BSP min PVS: " << mTermMinPvs << endl;
241        Debug << "BSP min probability: " << mTermMinProbability << endl;
242        Debug << "BSP max polys: " << mTermMinPolys << endl;
243        Debug << "BSP max rays: " << mTermMinRays << endl;
244        Debug << "BSP max polygon candidates: " << mMaxPolyCandidates << endl;
245        Debug << "BSP max plane candidates: " << mMaxRayCandidates << endl;
246
247        Debug << "Split plane strategy: ";
248        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
249                Debug << "random polygon ";
250        if (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED)
251                Debug << "axis aligned ";
252        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_SPLITS)     
253                Debug << "least splits ";
254        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_POLYS)
255                Debug << "balanced polygons ";
256        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_VIEW_CELLS)
257                Debug << "balanced view cells ";
258        if (mSplitPlaneStrategy & LARGEST_POLY_AREA)
259                Debug << "largest polygon area ";
260        if (mSplitPlaneStrategy & VERTICAL_AXIS)
261                Debug << "vertical axis ";
262        if (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS)
263                Debug << "blocked rays ";
264        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
265                Debug << "least ray splits ";
266        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
267                Debug << "balanced rays ";
268        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
269                Debug << "pvs";
270
271        Debug << endl;
272}
273
274
275bool BspTree::IsOutOfBounds(ViewCell *vc) const
276{
277        return vc->GetId() == OUT_OF_BOUNDS_ID;
278}
279
280
281const BspTreeStatistics &BspTree::GetStatistics() const
282{
283        return mStat;
284}
285
286
287BspViewCell *BspTree::GetOrCreateOutOfBoundsCell()
288{
289        if (!mOutOfBoundsCell)
290        {
291                mOutOfBoundsCell = new BspViewCell();
292                mOutOfBoundsCell->SetId(OUT_OF_BOUNDS_ID);
293                mOutOfBoundsCell->SetValid(false);
294        }
295
296        return mOutOfBoundsCell;
297}
298
299int BspTree::SplitPolygons(const Plane3 &plane,
300                                                   PolygonContainer &polys,
301                                                   PolygonContainer &frontPolys,
302                                                   PolygonContainer &backPolys,
303                                                   PolygonContainer &coincident) const
304{
305        int splits = 0;
306
307#ifdef _Debug
308        Debug << "splitting polygons of node " << this << " with plane " << mPlane << endl;
309#endif
310
311        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
312
313        for (it = polys.begin(); it != polys.end(); ++ it)     
314        {
315                Polygon3 *poly = *it;
316       
317                //-- classify polygon
318                const int cf = poly->ClassifyPlane(plane, mEpsilon);
319
320                switch (cf)
321                {
322                        case Polygon3::COINCIDENT:
323                                coincident.push_back(poly);
324                                break;                 
325                        case Polygon3::FRONT_SIDE:     
326                                frontPolys.push_back(poly);
327                                break;
328                        case Polygon3::BACK_SIDE:
329                                backPolys.push_back(poly);
330                                break;
331                        case Polygon3::SPLIT:
332                                {
333                                        Polygon3 *front_piece = new Polygon3(poly->mParent);
334                                        Polygon3 *back_piece = new Polygon3(poly->mParent);
335
336                                        //-- split polygon into front and back part
337                                        poly->Split(plane,
338                                                                *front_piece,
339                                                                *back_piece,
340                                                                mEpsilon);
341                                       
342                                        ++ splits; // increase number of splits
343
344                                        //-- inherit rays from parent polygon for blocked ray criterium
345                                        poly->InheritRays(*front_piece, *back_piece);
346                               
347                                        // check if polygons still valid
348                                        if (front_piece->Valid(mEpsilon))
349                                                frontPolys.push_back(front_piece);
350                                        else
351                                                DEL_PTR(front_piece);
352                               
353                                        if (back_piece->Valid(mEpsilon))
354                                                backPolys.push_back(back_piece);
355                                        else                           
356                                                DEL_PTR(back_piece);
357                               
358#ifdef GTP_DEBUG
359                                        Debug << "split " << *poly << endl << *front_piece << endl << *back_piece << endl;
360#endif
361                                        DEL_PTR(poly);
362                                }
363                                break;
364                        default:
365                Debug << "SHOULD NEVER COME HERE\n";
366                                break;
367                }
368        }
369
370        return splits;
371}
372
373
374void BspTreeStatistics::Print(ostream &app) const
375{
376        app << "===== BspTree statistics ===============\n";
377
378        app << setprecision(4);
379
380        app << "#N_CTIME  ( Construction time [s] )\n" << Time() << " \n";
381
382        app << "#N_NODES ( Number of nodes )\n" << nodes << "\n";
383
384        app << "#N_INTERIORS ( Number of interior nodes )\n" << Interior() << "\n";
385
386        app << "#N_LEAVES ( Number of leaves )\n" << Leaves() << "\n";
387
388        app << "#N_POLYSPLITS ( Number of polygon splits )\n" << polySplits << "\n";
389
390        app << "#AXIS_ALIGNED_SPLITS (number of axis aligned splits)\n" << splits[0] + splits[1] + splits[2] << endl;
391
392        app << "#N_SPLITS ( Number of splits in axes x y z)\n";
393
394        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
395                app << splits[i] << " ";
396        app << endl;
397
398        app << "#N_PMAXDEPTHLEAVES ( Percentage of leaves at maximum depth )\n"
399                <<      maxDepthNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
400
401        app << "#N_PMINPVSLEAVES  ( Percentage of leaves with mininimal PVS )\n"
402                << minPvsNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
403
404        app << "#N_PMINRAYSLEAVES  ( Percentage of leaves with minimal number of rays)\n"
405                << minRaysNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
406
407        app << "#N_MAXCOSTNODES  ( Percentage of leaves with terminated because of max cost ratio )\n"
408                << maxCostNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
409
410        app << "#N_PMINPROBABILITYLEAVES  ( Percentage of leaves with mininum probability )\n"
411                << minProbabilityNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
412
413        app << "#N_PMAXRAYCONTRIBLEAVES  ( Percentage of leaves with maximal ray contribution )\n"
414                <<      maxRayContribNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
415
416        app << "#N_PMAXDEPTH ( Maximal reached depth )\n" << maxDepth << endl;
417
418        app << "#N_PMINDEPTH ( Minimal reached depth )\n" << minDepth << endl;
419
420        app << "#AVGDEPTH ( average depth )\n" << AvgDepth() << endl;
421
422        app << "#N_INPUTPOLYGONS (number of input polygons )\n" << polys << endl;
423
424        app << "#N_INVALIDLEAVES (number of invalid leaves )\n" << invalidLeaves << endl;
425
426        app << "#N_RAYS (number of rays / leaf)\n" << AvgRays() << endl;
427        //app << "#N_PVS: " << pvs << endl;
428
429        app << "#N_ROUTPUT_INPUT_POLYGONS ( ratio polygons after subdivision / input polygons )\n" <<
430                 (polys + polySplits) / (double)polys << endl;
431       
432        app << "===== END OF BspTree statistics ==========\n";
433}
434
435
436BspTree::~BspTree()
437{
438        DEL_PTR(mRoot);
439       
440        if (!mOutOfBoundsCellPartOfTree)
441        {
442                // out of bounds cell not part of tree =>
443                // delete manually
444                DEL_PTR(mOutOfBoundsCell);
445        }
446}
447
448
449BspNode *BspTree::GetRoot() const
450{
451        return mRoot;
452}
453
454
455void BspTree::SetViewCellsTree(ViewCellsTree *viewCellsTree)
456{
457        mViewCellsTree = viewCellsTree;
458}
459
460
461void BspTree::InsertViewCell(ViewCellLeaf *viewCell)
462{
463        // don't generate new view cell, insert this view cell
464        mUsePredefinedViewCells = true;
465        PolygonContainer *polys = new PolygonContainer();
466
467        // extract polygons that guide the split process
468        mStat.polys += AddMeshToPolygons(viewCell->GetMesh(), *polys, viewCell);
469        mBbox.Include(viewCell->GetBox()); // add to BSP aabb
470
471        InsertPolygons(polys);
472}
473
474
475void BspTree::InsertPolygons(PolygonContainer *polys)
476{       
477        BspTraversalStack tStack;
478
479        // traverse existing tree or create new tree
480    if (!mRoot)
481                mRoot = new BspLeaf();
482
483        tStack.push(BspTraversalData(mRoot,
484                                                                 polys,
485                                                                 0,
486                                                                 mOutOfBoundsCell,
487                                                                 new BoundedRayContainer(),
488                                                                 0,
489                                                                 mUseAreaForPvs ? mBbox.SurfaceArea() : mBbox.GetVolume(),
490                                                                 new BspNodeGeometry()));
491
492        while (!tStack.empty())
493        {
494                // filter polygons donw the tree
495                BspTraversalData tData = tStack.top();
496            tStack.pop();
497                       
498                if (!tData.mNode->IsLeaf())
499                {
500                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(tData.mNode);
501
502                        ///////////////////
503                        //-- filter view cell polygons down the tree until a leaf is reached
504                        if (!tData.mPolygons->empty())
505                        {
506                                PolygonContainer *frontPolys = new PolygonContainer();
507                                PolygonContainer *backPolys = new PolygonContainer();
508                                PolygonContainer coincident;
509
510                                int splits = 0;
511               
512                                // split viewcell polygons with respect to split plane
513                                splits += SplitPolygons(interior->GetPlane(),
514                                                                                *tData.mPolygons,
515                                                                                *frontPolys,
516                                                                                *backPolys,
517                                                                                coincident);
518                               
519                                // extract view cells associated with the split polygons
520                                ViewCellLeaf *frontViewCell = mOutOfBoundsCell;
521                                ViewCellLeaf *backViewCell = mOutOfBoundsCell;
522                       
523                                BspTraversalData frontData(interior->GetFront(),
524                                                                                   frontPolys,
525                                                                                   tData.mDepth + 1,
526                                                                                   mOutOfBoundsCell,   
527                                                                                   tData.mRays,
528                                                                                   tData.mPvs,
529                                                                                   mUseAreaForPvs ? mBbox.SurfaceArea() : mBbox.GetVolume(),
530                                                                                   new BspNodeGeometry());
531
532                                BspTraversalData backData(interior->GetBack(),
533                                                                                  backPolys,
534                                                                                  tData.mDepth + 1,
535                                                                                  mOutOfBoundsCell,     
536                                                                                  tData.mRays,
537                                                                                  tData.mPvs,
538                                                                                   mUseAreaForPvs ? mBbox.SurfaceArea() : mBbox.GetVolume(),
539                                                                                  new BspNodeGeometry());
540
541                                if (mUsePredefinedViewCells)
542                                {
543                                        ExtractViewCells(frontData,
544                                                                         backData,
545                                                                         coincident,
546                                                                         interior->mPlane);
547                                }
548
549                                // don't need coincident polygons anymore
550                                CLEAR_CONTAINER(coincident);
551
552                                mStat.polySplits += splits;
553
554                                // push the children on the stack
555                                tStack.push(frontData);
556                                tStack.push(backData);
557                        }
558
559                        // cleanup
560                        DEL_PTR(tData.mPolygons);
561                        DEL_PTR(tData.mRays);
562                }
563                else
564                {
565                        // reached leaf => subdivide current viewcell
566                        BspNode *subRoot = Subdivide(tStack, tData);
567                }
568        }
569}
570
571
572int BspTree::AddMeshToPolygons(Mesh *mesh,
573                                                           PolygonContainer &polys,
574                                                           MeshInstance *parent)
575{
576        FaceContainer::const_iterator fi, fi_end = mesh->mFaces.end();
577       
578        // copy the face data to polygons
579        for (fi = mesh->mFaces.begin(); fi != fi_end; ++ fi)
580        {
581                Polygon3 *poly = new Polygon3((*fi), mesh);
582               
583                if (poly->Valid(mEpsilon))
584                {
585                        poly->mParent = parent; // set parent intersectable
586                        polys.push_back(poly);
587                }
588                else
589                {
590                        DEL_PTR(poly);
591                }
592        }
593        return (int)mesh->mFaces.size();
594}
595
596
597int BspTree::AddToPolygonSoup(const ViewCellContainer &viewCells,
598                                                          PolygonContainer &polys,
599                                                          int maxObjects)
600{
601        int limit = (maxObjects > 0) ?
602                Min((int)viewCells.size(), maxObjects) : (int)viewCells.size();
603 
604        int polysSize = 0;
605
606        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
607        {
608                Mesh *mesh = viewCells[i]->GetMesh();
609
610                if (mesh)
611                {
612                        // copy the mesh into polygons and add to BSP tree aabb
613                        mBbox.Include(viewCells[i]->GetBox());
614                        polysSize += AddMeshToPolygons(mesh, polys, viewCells[i]);
615                }
616        }
617
618        return polysSize;
619}
620
621
622int BspTree::AddToPolygonSoup(const ObjectContainer &objects,
623                                                          PolygonContainer &polys,
624                                                          int maxObjects,
625                                                          bool addToBbox)
626{
627        int limit = (maxObjects > 0) ?
628                Min((int)objects.size(), maxObjects) : (int)objects.size();
629 
630        for (int i = 0; i < limit; ++i)
631        {
632                Intersectable *object = objects[i];
633                Mesh *mesh = NULL;
634
635                switch (object->Type()) // extract the meshes
636                {
637                case Intersectable::MESH_INSTANCE:
638                        mesh = static_cast<MeshInstance *>(object)->GetMesh();
639                        break;
640                case Intersectable::VIEW_CELL:
641                        mesh = static_cast<ViewCell *>(object)->GetMesh();
642                        break;
643                case Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE:
644                        {
645                                TransformedMeshInstance *mi = static_cast<TransformedMeshInstance *>(object);
646
647                                if (!mi->GetMesh())     
648                                        break;
649                                mesh = new Mesh();
650                                mi->GetTransformedMesh(*mesh);
651                                break;
652                        }
653                default:
654                        Debug << "intersectable type not supported" << endl;
655                        break;
656                }
657               
658        if (!mesh) continue;
659
660                // copy the mesh data to polygons
661                if (addToBbox)
662                {
663                        mBbox.Include(object->GetBox()); // add to BSP tree aabb
664                }
665
666                AddMeshToPolygons(mesh, polys, mOutOfBoundsCell);
667
668                // cleanup
669                if (object->Type() == Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE)
670                {
671                        DEL_PTR(mesh);
672                }       
673        }
674
675        return (int)polys.size();
676}
677
678       
679void BspTree::Construct(const ViewCellContainer &viewCells)
680{
681        // construct hierarchy over the given view cells
682        mUsePredefinedViewCells = true;
683
684        mStat.nodes = 1;
685        mBbox.Initialize(); // initialise bsp tree bounding box
686
687        // copy view cell meshes into one big polygon soup
688        PolygonContainer *polys = new PolygonContainer();
689        mStat.polys = AddToPolygonSoup(viewCells, *polys);
690
691        Exporter *expo = Exporter::GetExporter("dummy2.wrl");
692        expo->ExportPolygons(*polys);
693        delete expo;
694        // construct tree from the view cell polygons
695        Construct(polys, new BoundedRayContainer());
696}
697
698
699void BspTree::Construct(const ObjectContainer &objects)
700{
701        // generate new view cells for this type
702        mUsePredefinedViewCells = false;
703
704        mStat.nodes = 1;
705        mBbox.Initialize(); // initialise bsp tree bounding box
706       
707        PolygonContainer *polys = new PolygonContainer();
708
709        // copy mesh instance polygons into one big polygon soup
710        mStat.polys = AddToPolygonSoup(objects, *polys);
711
712        // construct tree from polygon soup
713        Construct(polys, new BoundedRayContainer());
714}
715
716
717void BspTree::PreprocessPolygons(PolygonContainer &polys)
718{
719        // preprocess: throw out polygons coincident to the view space box (not needed)
720        PolygonContainer boxPolys;
721        mBbox.ExtractPolys(boxPolys);
722        vector<Plane3> boxPlanes;
723
724        PolygonContainer::iterator pit, pit_end = boxPolys.end();
725
726        // extract planes of box
727        // TODO: can be done more elegantly than here
728        // where we first extract polygons, then compute their planes
729        for (pit = boxPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
730        {
731                boxPlanes.push_back((*pit)->GetSupportingPlane());
732        }
733
734        pit_end = polys.end();
735
736        for (pit = polys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
737        {
738                vector<Plane3>::const_iterator bit, bit_end = boxPlanes.end();
739               
740                for (bit = boxPlanes.begin(); (bit != bit_end) && (*pit); ++ bit)
741                {
742                        const int cf = (*pit)->ClassifyPlane(*bit, mEpsilon);
743
744                        if (cf == Polygon3::COINCIDENT)
745                        {
746                                DEL_PTR(*pit);
747                                //Debug << "coincident!!" << endl;
748                        }
749                }
750        }
751
752        // remove deleted entries
753        for (int i = 0; i < (int)polys.size(); ++ i)
754        {
755                while (!polys[i] && (i < (int)polys.size()))
756                {
757                        swap(polys[i], polys.back());
758                        polys.pop_back();
759                }
760        }
761
762        CLEAR_CONTAINER(boxPolys);
763}
764
765
766void BspTree::Construct(const RayContainer &sampleRays,
767                                                AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
768{
769        // generate new view cells for this contruction type
770        mUsePredefinedViewCells = false;
771
772    mStat.nodes = 1;
773
774        if (forcedBoundingBox)
775        {
776                mBbox = *forcedBoundingBox;
777        }
778        else
779        {
780                mBbox.Initialize(); // initialise BSP tree bounding box
781        }
782
783        PolygonContainer *polys = new PolygonContainer();
784        BoundedRayContainer *rays = new BoundedRayContainer();
785
786        RayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
787
788        long startTime = GetTime();
789        Debug << "**** Extracting polygons from rays ****\n";
790
791        std::map<Face *, Polygon3 *> facePolyMap;
792
793        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
794        {
795                //////////////
796                //-- extract polygons intersected by the rays
797                Ray *ray = *rit;
798       
799                // get ray-face intersection. Store polygon representing the rays together
800                // with rays intersecting the face.
801                if (!ray->intersections.empty())
802                {
803                        MeshInstance *obj = static_cast<MeshInstance *>(ray->intersections[0].mObject);
804
805                        Mesh *mesh;
806                        if (obj->Type() == Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE)
807                        {
808                                TransformedMeshInstance *tmobj =
809                                        static_cast<TransformedMeshInstance *>(obj);
810                       
811                                mesh = new Mesh();
812                                tmobj->GetTransformedMesh(*mesh);
813                        }
814                        else // MeshInstance
815                        {
816                                mesh = obj->GetMesh();
817                        }
818
819                        Face *face = mesh->mFaces[ray->intersections[0].mFace];
820                        std::map<Face *, Polygon3 *>::iterator it = facePolyMap.find(face);
821
822                        if (it != facePolyMap.end())
823                        {
824                                //store rays if needed for heuristics
825                                if (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS)
826                                        (*it).second->mPiercingRays.push_back(ray);
827                        }
828                        else
829                        {       
830                                //store rays if needed for heuristics
831                                Polygon3 *poly = new Polygon3(face, mesh);
832                                poly->mParent = obj;
833                                polys->push_back(poly);
834
835                                if (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS)
836                                        poly->mPiercingRays.push_back(ray);
837
838                                facePolyMap[face] = poly;
839                        }
840
841                        // cleanup
842                        if (obj->Type() == Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE)
843                                DEL_PTR(mesh);
844                }
845        }
846        // clear helper structure
847        // note: memory will not be released using clear!
848        facePolyMap.clear();
849
850        // compute bounding box
851        if (!forcedBoundingBox)
852        {
853                mBbox.Include(*polys);
854        }
855
856        ////////////
857        //-- store rays
858        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
859        {
860                Ray *ray = *rit;
861        ray->SetId(-1); // reset id
862
863                float minT, maxT;
864                if (mBbox.GetRaySegment(*ray, minT, maxT))
865                        rays->push_back(new BoundedRay(ray, minT, maxT));
866        }
867
868        // throw out bad polygons
869        PreprocessPolygons(*polys);
870
871        mStat.polys = (int)polys->size();
872
873        Debug << "**** Finished polygon extraction ****" << endl;
874        Debug << (int)polys->size() << " polys extracted from " << (int)sampleRays.size() << " rays" << endl;
875        Debug << "extraction time: " << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
876
877        Construct(polys, rays);
878}
879
880
881void BspTree::Construct(const ObjectContainer &objects,
882                                                const RayContainer &sampleRays,
883                                                AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
884{
885        // generate new view cells for this construction type
886        mUsePredefinedViewCells = false;
887
888    mStat.nodes = 1;
889        mBbox.Initialize();     // initialise BSP tree bounding box
890       
891        if (forcedBoundingBox)
892        {
893                mBbox = *forcedBoundingBox;
894        }
895
896        BoundedRayContainer *rays = new BoundedRayContainer();
897        PolygonContainer *polys = new PolygonContainer();
898       
899        // copy mesh instance polygons into one big polygon soup
900        mStat.polys = AddToPolygonSoup(objects, *polys, 0, !forcedBoundingBox);
901
902        ///////
903        //-- store rays
904        RayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
905       
906        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
907        {
908                Ray *ray = *rit;
909        ray->SetId(-1); // reset id
910
911                float minT, maxT;
912                if (mBbox.GetRaySegment(*ray, minT, maxT))
913                        rays->push_back(new BoundedRay(ray, minT, maxT));
914        }
915
916        PreprocessPolygons(*polys);
917        Debug << "tree has " << (int)polys->size() << " polys, " << (int)sampleRays.size() << " rays" << endl;
918        Construct(polys, rays);
919}
920
921
922void BspTree::Construct(PolygonContainer *polys, BoundedRayContainer *rays)
923{
924        BspTraversalStack tStack;
925        mRoot = new BspLeaf();
926
927        // constrruct root node geometry
928        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
929        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
930
931        BspTraversalData tData(mRoot,
932                                                   polys,
933                                                   0,
934                                                   mOutOfBoundsCell,
935                                                   rays,
936                                                   ComputePvsSize(*rays),
937                                                   mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume(),
938                                                   geom);
939
940        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBbox.GetVolume();
941        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
942       
943        mSubdivisionStats
944                        << "#ViewCells\n1\n" <<  endl
945                        << "#RenderCostDecrease\n0\n" << endl
946                        << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
947                        << "#AvgRenderCost\n" << mTotalPvsSize << endl;
948
949        tStack.push(tData);
950
951        // used for intermediate time measurements and progress
952        long interTime = GetTime();     
953        int nleaves = 500;
954
955        mStat.Start();
956        cout << "Constructing bsp tree ...\n";
957        long startTime = GetTime();
958        while (!tStack.empty())
959        {
960                tData = tStack.top();
961            tStack.pop();
962
963                // subdivide leaf node
964                BspNode *r = Subdivide(tStack, tData);
965
966                if (r == mRoot)
967            Debug << "BSP tree construction time spent at root: "
968                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << " secs" << endl;
969
970                if (mStat.Leaves() >= nleaves)
971                {
972                        nleaves += 500;
973                       
974                        cout << "leaves=" << mStat.Leaves() << endl;
975                        Debug << "needed "
976                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
977                                  << " secs to create 500 leaves" << endl;
978                        interTime = GetTime();
979                }
980        }
981
982        cout << "finished\n";
983
984        mStat.Stop();
985}
986
987
988bool BspTree::TerminationCriteriaMet(const BspTraversalData &data) const
989{
990        return
991                (((int)data.mPolygons->size() <= mTermMinPolys) ||
992                 ((int)data.mRays->size() <= mTermMinRays) ||
993                 (data.mPvs <= mTermMinPvs) ||
994                 (data.mProbability <= mTermMinProbability) ||
995                 (data.mDepth >= mTermMaxDepth) ||
996                 (mStat.Leaves() >= mMaxViewCells) ||
997                 (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution));
998}
999
1000
1001BspNode *BspTree::Subdivide(BspTraversalStack &tStack, BspTraversalData &tData)
1002{
1003        ////////
1004        //-- terminate traversal
1005
1006        if (TerminationCriteriaMet(tData))             
1007        {
1008                BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
1009       
1010                BspViewCell *viewCell;
1011
1012                if (!mUsePredefinedViewCells)
1013                {       // generate new view cell for each leaf
1014                        viewCell = new BspViewCell();cout << "g";
1015                }
1016                else
1017                {       
1018                        // add predefined view cell to leaf
1019                        viewCell = static_cast<BspViewCell *>(tData.mViewCell);
1020
1021                        // out of bounds cell can be handled as any other view cell,
1022                        // responsibility for deleting it has the view cells manager.
1023                        if (IsOutOfBounds(viewCell))
1024                        {
1025                                mOutOfBoundsCellPartOfTree = true;
1026                        }
1027               
1028                }
1029
1030                leaf->SetViewCell(viewCell);
1031                viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
1032
1033                //float probability = max(0.0f, tData.mProbability);
1034                float probability = tData.mProbability;
1035
1036                if (mUseAreaForPvs)
1037                        viewCell->SetArea(probability);
1038                else
1039                        viewCell->SetVolume(probability);
1040               
1041                ///////////
1042                //-- add pvs contribution of rays
1043
1044                if (viewCell != mOutOfBoundsCell)
1045                {
1046                        int conSamp = 0, sampCon = 0;
1047                        AddToPvs(leaf, *tData.mRays, conSamp, sampCon);
1048                       
1049                        mStat.contributingSamples += conSamp;
1050                        mStat.sampleContributions += sampCon;
1051                }
1052
1053                if (1) EvaluateLeafStats(tData);
1054               
1055                ////////
1056                //-- clean up
1057
1058                // discard polygons
1059                CLEAR_CONTAINER(*tData.mPolygons);
1060                // discard rays
1061                CLEAR_CONTAINER(*tData.mRays);
1062
1063                delete tData.mPolygons;
1064                delete tData.mRays;
1065                delete tData.mGeometry;
1066
1067                return leaf;
1068        }
1069
1070        ///////////
1071        //-- continue subdivision
1072
1073        PolygonContainer coincident;
1074       
1075        BspTraversalData tFrontData(NULL, new PolygonContainer(), tData.mDepth + 1, mOutOfBoundsCell,
1076                                                                new BoundedRayContainer(), 0, 0, new BspNodeGeometry());
1077        BspTraversalData tBackData(NULL, new PolygonContainer(), tData.mDepth + 1, mOutOfBoundsCell,
1078                                                           new BoundedRayContainer(), 0, 0, new BspNodeGeometry());
1079
1080
1081        // create new interior node and two leaf nodes
1082        BspInterior *interior =
1083                SubdivideNode(tData, tFrontData, tBackData, coincident);
1084
1085        if (1)
1086        {
1087                int pvsData = tData.mPvs;
1088
1089                float cData = (float)pvsData * tData.mProbability;
1090                float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
1091                float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
1092
1093                float costDecr = (cFront + cBack - cData) / mBbox.GetVolume();
1094               
1095                mTotalCost += costDecr;
1096                mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - pvsData;
1097
1098                mSubdivisionStats
1099                        << "#ViewCells\n" << mStat.Leaves() << endl
1100                        << "#RenderCostDecrease\n" << -costDecr << endl
1101                        << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
1102                        << "#AvgRenderCost\n" << mTotalPvsSize / mStat.Leaves() << endl;
1103        }
1104
1105        // extract view cells from coincident polygons
1106        // with respect to the orientation of their normal
1107    // note: if front or back polygons are empty,
1108        // we get the valid in - out classification for the view cell
1109
1110        if (mUsePredefinedViewCells)
1111        {
1112                ExtractViewCells(tFrontData,
1113                                                 tBackData,
1114                                                 coincident,
1115                                                 interior->mPlane);                     
1116        }
1117
1118        // don't need coincident polygons anymory
1119        CLEAR_CONTAINER(coincident);
1120
1121        // push the children on the stack
1122        tStack.push(tFrontData);
1123        tStack.push(tBackData);
1124
1125        ////////
1126        //-- cleanup
1127
1128        DEL_PTR(tData.mNode);
1129        DEL_PTR(tData.mPolygons);
1130        DEL_PTR(tData.mRays);
1131        DEL_PTR(tData.mGeometry);               
1132       
1133        return interior;
1134}
1135
1136
1137void BspTree::ExtractViewCells(BspTraversalData &frontData,
1138                                                           BspTraversalData &backData,
1139                                                           const PolygonContainer &coincident,
1140                                                           const Plane3 &splitPlane) const
1141{
1142        // if not empty, tree is further subdivided => don't have to find view cell
1143        bool foundFront = !frontData.mPolygons->empty();
1144        bool foundBack = !frontData.mPolygons->empty();
1145
1146        PolygonContainer::const_iterator it =
1147                coincident.begin(), it_end = coincident.end();
1148
1149        //////////
1150        //-- find first view cells in front and back leafs
1151
1152        for (; !(foundFront && foundBack) && (it != it_end); ++ it)
1153        {
1154                if (DotProd((*it)->GetNormal(), splitPlane.mNormal) > 0)
1155                {
1156                        backData.mViewCell = static_cast<ViewCellLeaf *>((*it)->mParent);
1157                        foundBack = true;
1158                }
1159                else
1160                {
1161                        frontData.mViewCell = static_cast<ViewCellLeaf *>((*it)->mParent);
1162                        foundFront = true;
1163                }
1164        }
1165}
1166
1167
1168BspInterior *BspTree::SubdivideNode(BspTraversalData &tData,
1169                                                                        BspTraversalData &frontData,
1170                                                                        BspTraversalData &backData,
1171                                                                        PolygonContainer &coincident)
1172{
1173        mStat.nodes += 2;
1174       
1175        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);   
1176       
1177        // select subdivision plane
1178        BspInterior *interior = new BspInterior(SelectPlane(leaf, tData));
1179       
1180#ifdef GTP_DEBUG
1181        Debug << interior << endl;
1182#endif
1183       
1184        // subdivide rays into front and back rays
1185        SplitRays(interior->mPlane, *tData.mRays, *frontData.mRays, *backData.mRays);
1186
1187        // subdivide polygons with plane
1188        mStat.polySplits += SplitPolygons(interior->GetPlane(),
1189                                                                          *tData.mPolygons,
1190                                                                          *frontData.mPolygons,
1191                                                                          *backData.mPolygons,
1192                                                                          coincident);
1193       
1194
1195    // compute pvs
1196        frontData.mPvs = ComputePvsSize(*frontData.mRays);
1197        backData.mPvs = ComputePvsSize(*backData.mRays);
1198
1199        // split geometry and compute area
1200        if (1)
1201        {
1202                tData.mGeometry->SplitGeometry(*frontData.mGeometry,
1203                                                                           *backData.mGeometry,
1204                                                                           interior->mPlane,
1205                                                                           mBbox,
1206                                                                           //0.000000000001);
1207                                                                           mEpsilon);
1208       
1209               
1210                if (mUseAreaForPvs)
1211                {
1212                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetArea();
1213                        backData.mProbability = backData.mGeometry->GetArea();
1214                }
1215                else
1216                {
1217                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetVolume();
1218                        backData.mProbability = tData.mProbability - frontData.mProbability;
1219                }
1220        }
1221
1222        //-- create front and back leaf
1223
1224        BspInterior *parent = leaf->GetParent();
1225
1226        // replace a link from node's parent
1227        if (!leaf->IsRoot())
1228        {
1229                parent->ReplaceChildLink(leaf, interior);
1230                interior->SetParent(parent);
1231        }
1232        else // new root
1233        {
1234                mRoot = interior;
1235        }
1236
1237        // and setup child links
1238        interior->SetupChildLinks(new BspLeaf(interior), new BspLeaf(interior));
1239       
1240        frontData.mNode = interior->GetFront();
1241        backData.mNode = interior->GetBack();
1242       
1243        interior->mTimeStamp = mTimeStamp ++;
1244       
1245        //DEL_PTR(leaf);
1246        return interior;
1247}
1248
1249
1250void BspTree::SortSubdivisionCandidates(const PolygonContainer &polys,
1251                                                                  const int axis,
1252                                                                  vector<SortableEntry> &splitCandidates) const
1253{
1254        splitCandidates.clear();
1255
1256        int requestedSize = 2 * (int)polys.size();
1257        // creates a sorted split candidates array 
1258        splitCandidates.reserve(requestedSize);
1259
1260        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
1261
1262        AxisAlignedBox3 box;
1263
1264        // insert all queries
1265        for(it = polys.begin(); it != it_end; ++ it)
1266        {
1267                box.Initialize();
1268                box.Include(*(*it));
1269               
1270                splitCandidates.push_back(SortableEntry(SortableEntry::POLY_MIN, box.Min(axis), *it));
1271                splitCandidates.push_back(SortableEntry(SortableEntry::POLY_MAX, box.Max(axis), *it));
1272        }
1273
1274        stable_sort(splitCandidates.begin(), splitCandidates.end());
1275}
1276
1277
1278float BspTree::BestCostRatio(const PolygonContainer &polys,
1279                                                         const AxisAlignedBox3 &box,
1280                                                         const int axis,
1281                                                         float &position,
1282                                                         int &objectsBack,
1283                                                         int &objectsFront) const
1284{
1285        vector<SortableEntry> splitCandidates;
1286
1287        SortSubdivisionCandidates(polys, axis, splitCandidates);
1288       
1289        // go through the lists, count the number of objects left and right
1290        // and evaluate the following cost funcion:
1291        // C = ct_div_ci  + (ol + or)/queries
1292       
1293        int objectsLeft = 0, objectsRight = (int)polys.size();
1294       
1295        float minBox = box.Min(axis);
1296        float maxBox = box.Max(axis);
1297        float boxArea = box.SurfaceArea();
1298 
1299        float minBand = minBox + mSplitBorder * (maxBox - minBox);
1300        float maxBand = minBox + (1.0f - mSplitBorder) * (maxBox - minBox);
1301       
1302        float minSum = 1e20f;
1303        vector<SortableEntry>::const_iterator ci, ci_end = splitCandidates.end();
1304
1305        for(ci = splitCandidates.begin(); ci != ci_end; ++ ci)
1306        {
1307                switch ((*ci).type)
1308                {
1309                        case SortableEntry::POLY_MIN:
1310                                ++ objectsLeft;
1311                                break;
1312                        case SortableEntry::POLY_MAX:
1313                            -- objectsRight;
1314                                break;
1315                        default:
1316                                break;
1317                }
1318               
1319                if ((*ci).value > minBand && (*ci).value < maxBand)
1320                {
1321                        AxisAlignedBox3 lbox = box;
1322                        AxisAlignedBox3 rbox = box;
1323                        lbox.SetMax(axis, (*ci).value);
1324                        rbox.SetMin(axis, (*ci).value);
1325
1326                        const float sum = objectsLeft * lbox.SurfaceArea() +
1327                                                          objectsRight * rbox.SurfaceArea();
1328     
1329                        if (sum < minSum)
1330                        {
1331                                minSum = sum;
1332                                position = (*ci).value;
1333
1334                                objectsBack = objectsLeft;
1335                                objectsFront = objectsRight;
1336                        }
1337                }
1338        }
1339 
1340        const float oldCost = (float)polys.size();
1341        const float newCost = mAxisAlignedCtDivCi + minSum / boxArea;
1342        const float ratio = newCost / oldCost;
1343
1344#ifdef GTP_DEBUG
1345  Debug << "====================" << endl;
1346  Debug << "costRatio=" << ratio << " pos=" << position<<" t=" << (position - minBox)/(maxBox - minBox)
1347      << "\t o=(" << objectsBack << "," << objectsFront << ")" << endl;
1348#endif
1349  return ratio;
1350}
1351
1352bool BspTree::SelectAxisAlignedPlane(Plane3 &plane,
1353                                                                         const PolygonContainer &polys) const
1354{
1355        AxisAlignedBox3 box;
1356        box.Initialize();
1357       
1358        // create bounding box of region
1359        box.Include(polys);
1360       
1361        int objectsBack = 0, objectsFront = 0;
1362        int axis = 0;
1363        float costRatio = MAX_FLOAT;
1364        Vector3 position;
1365
1366        //-- area subdivision
1367        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
1368        {
1369                float p = 0;
1370                float r = BestCostRatio(polys, box, i, p, objectsBack, objectsFront);
1371               
1372                if (r < costRatio)
1373                {
1374                        costRatio = r;
1375                        axis = i;
1376                        position = p;
1377                }
1378        }
1379       
1380        if (costRatio >= mMaxCostRatio)
1381                return false;
1382
1383        Vector3 norm(0,0,0); norm[axis] = 1.0f;
1384        plane = Plane3(norm, position);
1385
1386        return true;
1387}
1388
1389
1390Plane3 BspTree::SelectPlane(BspLeaf *leaf, BspTraversalData &data)
1391{
1392        if ((!mMaxPolyCandidates || data.mPolygons->empty()) &&
1393                (!mMaxRayCandidates || data.mRays->empty()))
1394        {
1395                Debug << "Warning: No autopartition polygon candidate available\n";
1396       
1397                // return axis aligned split
1398                AxisAlignedBox3 box;
1399                box.Initialize();
1400       
1401                // create bounding box of region
1402                box.Include(*data.mPolygons);
1403
1404                const int axis = box.Size().DrivingAxis();
1405                const Vector3 position = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
1406
1407                Vector3 norm(0,0,0); norm[axis] = 1.0f;
1408                return Plane3(norm, position);
1409        }
1410       
1411        if ((mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED) &&
1412                ((int)data.mPolygons->size() > mTermMinPolysForAxisAligned) &&
1413                ((int)data.mRays->size() > mTermMinRaysForAxisAligned) &&
1414                ((mTermMinObjectsForAxisAligned < 0) ||
1415                 (Polygon3::ParentObjectsSize(*data.mPolygons) > mTermMinObjectsForAxisAligned)))
1416        {
1417                Plane3 plane;
1418                if (SelectAxisAlignedPlane(plane, *data.mPolygons))
1419                        return plane;
1420        }
1421
1422        // simplest strategy: just take next polygon
1423        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
1424        {
1425        if (!data.mPolygons->empty())
1426                {
1427                        Polygon3 *nextPoly =
1428                                (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mPolygons->size() - 1))];
1429                        return nextPoly->GetSupportingPlane();
1430                }
1431                else
1432                {
1433                        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mRays->size() - 1));
1434                        BoundedRay *bRay = (*data.mRays)[candidateIdx];
1435
1436                        Ray *ray = bRay->mRay;
1437                                               
1438                        const Vector3 minPt = ray->Extrap(bRay->mMinT);
1439                        const Vector3 maxPt = ray->Extrap(bRay->mMaxT);
1440
1441                        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1442
1443                        const Vector3 normal = ray->GetDir();
1444                       
1445                        return Plane3(normal, pt);
1446                }
1447
1448                return Plane3();
1449        }
1450
1451        // use heuristics to find appropriate plane
1452        return SelectPlaneHeuristics(leaf, data);
1453}
1454
1455
1456Plane3 BspTree::ChooseCandidatePlane(const BoundedRayContainer &rays) const
1457{       
1458        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1459        BoundedRay *bRay = rays[candidateIdx];
1460        Ray *ray = bRay->mRay;
1461
1462        const Vector3 minPt = ray->Extrap(bRay->mMinT);
1463        const Vector3 maxPt = ray->Extrap(bRay->mMaxT);
1464
1465        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1466
1467        const Vector3 normal = ray->GetDir();
1468                       
1469        return Plane3(normal, pt);
1470}
1471
1472Plane3 BspTree::ChooseCandidatePlane2(const BoundedRayContainer &rays) const
1473{       
1474        Vector3 pt[3];
1475        int idx[3];
1476        int cmaxT = 0;
1477        int cminT = 0;
1478        bool chooseMin = false;
1479
1480        for (int j = 0; j < 3; j ++)
1481        {
1482                idx[j] = (int)RandomValue(0, Real((int)rays.size() * 2 - 1));
1483                               
1484                if (idx[j] >= (int)rays.size())
1485                {
1486                        idx[j] -= (int)rays.size();             
1487                        chooseMin = (cminT < 2);
1488                }
1489                else
1490                        chooseMin = (cmaxT < 2);
1491
1492                BoundedRay *bRay = rays[idx[j]];
1493                pt[j] = chooseMin ? bRay->mRay->Extrap(bRay->mMinT) :
1494                                                        bRay->mRay->Extrap(bRay->mMaxT);
1495        }       
1496                       
1497        return Plane3(pt[0], pt[1], pt[2]);
1498}
1499
1500
1501Plane3 BspTree::ChooseCandidatePlane3(const BoundedRayContainer &rays) const
1502{       
1503        Vector3 pt[3];
1504       
1505        int idx1 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1506        int idx2 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1507
1508        // check if rays different
1509        if (idx1 == idx2)
1510                idx2 = (idx2 + 1) % (int)rays.size();
1511
1512        const BoundedRay *ray1 = rays[idx1];
1513        const BoundedRay *ray2 = rays[idx2];
1514
1515        // normal vector of the plane parallel to both lines
1516        const Vector3 norm =
1517                Normalize(CrossProd(ray1->mRay->GetDir(), ray2->mRay->GetDir()));
1518
1519        const Vector3 orig1 = ray1->mRay->Extrap(ray1->mMinT);
1520        const Vector3 orig2 = ray2->mRay->Extrap(ray2->mMinT);
1521
1522        // vector from line 1 to line 2
1523        const Vector3 vd = orig1 - orig2;
1524       
1525        // project vector on normal to get distance
1526        const float dist = DotProd(vd, norm);
1527
1528        // point on plane lies halfway between the two planes
1529        const Vector3 planePt = orig1 + norm * dist * 0.5;
1530
1531        return Plane3(norm, planePt);
1532}
1533
1534
1535Plane3 BspTree::SelectPlaneHeuristics(BspLeaf *leaf, BspTraversalData &data)
1536{
1537        float lowestCost = MAX_FLOAT;
1538        Plane3 bestPlane;
1539        // intermediate plane
1540        Plane3 plane;
1541
1542        const int limit = Min((int)data.mPolygons->size(), mMaxPolyCandidates);
1543        int maxIdx = (int)data.mPolygons->size();
1544       
1545        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1546        {
1547                // assure that no index is taken twice
1548                const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)(-- maxIdx));
1549                               
1550                Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[candidateIdx];
1551
1552                // swap candidate to the end to avoid testing same plane
1553                std::swap((*data.mPolygons)[maxIdx], (*data.mPolygons)[candidateIdx]);
1554                //Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (int)polys.size() - 1)];
1555
1556                // evaluate current candidate
1557                const float candidateCost =
1558                        SplitPlaneCost(poly->GetSupportingPlane(), data);
1559
1560                if (candidateCost < lowestCost)
1561                {
1562                        bestPlane = poly->GetSupportingPlane();
1563                        lowestCost = candidateCost;
1564                }
1565        }
1566       
1567        //-- choose candidate planes extracted from rays
1568        for (int i = 0; i < mMaxRayCandidates; ++ i)
1569        {
1570                plane = ChooseCandidatePlane3(*data.mRays);
1571                const float candidateCost = SplitPlaneCost(plane, data);
1572
1573                if (candidateCost < lowestCost)
1574                {
1575                        bestPlane = plane;     
1576                        lowestCost = candidateCost;
1577                }
1578        }
1579
1580#ifdef GTP_DEBUG
1581        Debug << "plane lowest cost: " << lowestCost << endl;
1582#endif
1583       
1584        return bestPlane;
1585}
1586
1587
1588float BspTree::SplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
1589                                                          const PolygonContainer &polys) const
1590{
1591        float val = 0;
1592
1593        float sumBalancedPolys = 0;
1594        float sumSplits = 0;
1595        float sumPolyArea = 0;
1596        float sumBalancedViewCells = 0;
1597        float sumBlockedRays = 0;
1598        float totalBlockedRays = 0;
1599        //float totalArea = 0;
1600        int totalViewCells = 0;
1601
1602        // need three unique ids for each type of view cell
1603        // for balanced view cells criterium
1604        ViewCell::NewMail();
1605        const int backId = ViewCell::sMailId;
1606        ViewCell::NewMail();
1607        const int frontId = ViewCell::sMailId;
1608        ViewCell::NewMail();
1609        const int frontAndBackId = ViewCell::sMailId;
1610
1611        bool useRand;
1612        int limit;
1613
1614        // choose test polyongs randomly if over threshold
1615        if ((int)polys.size() > mMaxTests)
1616        {
1617                useRand = true;
1618                limit = mMaxTests;
1619        }
1620        else
1621        {
1622                useRand = false;
1623                limit = (int)polys.size();
1624        }
1625
1626        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1627        {
1628                const int testIdx = useRand ? (int)RandomValue(0, (Real)(limit - 1)) : i;
1629
1630                Polygon3 *poly = polys[testIdx];
1631
1632        const int classification =
1633                        poly->ClassifyPlane(candidatePlane, mEpsilon);
1634
1635                if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_POLYS)
1636                        sumBalancedPolys += sBalancedPolysTable[classification];
1637               
1638                if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_SPLITS)
1639                        sumSplits += sLeastPolySplitsTable[classification];
1640
1641                if (mSplitPlaneStrategy & LARGEST_POLY_AREA)
1642                {
1643                        if (classification == Polygon3::COINCIDENT)
1644                                sumPolyArea += poly->GetArea();
1645                        //totalArea += area;
1646                }
1647               
1648                if (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS)
1649                {
1650                        const float blockedRays = (float)poly->mPiercingRays.size();
1651               
1652                        if (classification == Polygon3::COINCIDENT)
1653                                sumBlockedRays += blockedRays;
1654                       
1655                        totalBlockedRays += blockedRays;
1656                }
1657
1658                // assign view cells to back or front according to classificaion
1659                if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_VIEW_CELLS)
1660                {
1661                        MeshInstance *viewCell = poly->mParent;
1662               
1663                        // assure that we only count a view cell
1664                        // once for the front and once for the back side of the plane
1665                        if (classification == Polygon3::FRONT_SIDE)
1666                        {
1667                                if ((viewCell->mMailbox != frontId) &&
1668                                        (viewCell->mMailbox != frontAndBackId))
1669                                {
1670                                        sumBalancedViewCells += 1.0;
1671
1672                                        if (viewCell->mMailbox != backId)
1673                                                viewCell->mMailbox = frontId;
1674                                        else
1675                                                viewCell->mMailbox = frontAndBackId;
1676                                       
1677                                        ++ totalViewCells;
1678                                }
1679                        }
1680                        else if (classification == Polygon3::BACK_SIDE)
1681                        {
1682                                if ((viewCell->mMailbox != backId) &&
1683                                    (viewCell->mMailbox != frontAndBackId))
1684                                {
1685                                        sumBalancedViewCells -= 1.0;
1686
1687                                        if (viewCell->mMailbox != frontId)
1688                                                viewCell->mMailbox = backId;
1689                                        else
1690                                                viewCell->mMailbox = frontAndBackId;
1691
1692                                        ++ totalViewCells;
1693                                }
1694                        }
1695                }
1696        }
1697
1698        const float polysSize = (float)polys.size() + Limits::Small;
1699
1700        // all values should be approx. between 0 and 1 so they can be combined
1701        // and scaled with the factors according to their importance
1702        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_POLYS)
1703                val += mBalancedPolysFactor * fabs(sumBalancedPolys) / polysSize;
1704       
1705        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_SPLITS) 
1706                val += mLeastSplitsFactor * sumSplits / polysSize;
1707
1708        if (mSplitPlaneStrategy & LARGEST_POLY_AREA)
1709                // HACK: polys.size should be total area so scaling is between 0 and 1
1710                val += mLargestPolyAreaFactor * (float)polys.size() / sumPolyArea;
1711
1712        if (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS)
1713                if (totalBlockedRays != 0)
1714                        val += mBlockedRaysFactor * (totalBlockedRays - sumBlockedRays) / totalBlockedRays;
1715
1716        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_VIEW_CELLS)
1717                val += mBalancedViewCellsFactor * fabs(sumBalancedViewCells) /
1718                        ((float)totalViewCells + Limits::Small);
1719       
1720        return val;
1721}
1722
1723
1724inline void BspTree::GenerateUniqueIdsForPvs()
1725{
1726        Intersectable::NewMail(); sBackId = Intersectable::sMailId;
1727        Intersectable::NewMail(); sFrontId = Intersectable::sMailId;
1728        Intersectable::NewMail(); sFrontAndBackId = Intersectable::sMailId;
1729}
1730
1731
1732float BspTree::SplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
1733                                                          const BoundedRayContainer &rays,
1734                                                          const int pvs,
1735                                                          const float probability,
1736                                                          const BspNodeGeometry &cell) const
1737{
1738        float val = 0;
1739
1740        float sumBalancedRays = 0;
1741        float sumRaySplits = 0;
1742
1743        int frontPvs = 0;
1744        int backPvs = 0;
1745
1746        // probability that view point lies in child
1747        float pOverall = 0;
1748        float pFront = 0;
1749        float pBack = 0;
1750
1751        const bool pvsUseLen = false;
1752
1753       
1754        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1755        {
1756                // create unique ids for pvs heuristics
1757                GenerateUniqueIdsForPvs();
1758
1759                // construct child geometry with regard to the candidate split plane
1760                BspNodeGeometry geomFront;
1761                BspNodeGeometry geomBack;
1762
1763                const bool splitSuccessFull =
1764                        cell.SplitGeometry(geomFront,
1765                                                           geomBack,
1766                                                           candidatePlane,
1767                                                           mBbox,
1768                                                           mEpsilon);
1769
1770                if (mUseAreaForPvs)
1771                {
1772                        pFront = geomFront.GetArea();
1773                        pBack = geomBack.GetArea();
1774                }
1775                else
1776                {
1777                        pFront = geomFront.GetVolume();
1778                        pBack = pOverall - pFront;
1779                }
1780               
1781               
1782                // give penalty to unbalanced split
1783                if (1 &&
1784                        (!splitSuccessFull || (pFront <= 0) || (pBack <= 0) ||
1785                        !geomFront.Valid() || !geomBack.Valid()))
1786                {
1787                        //Debug << "error f: " << pFront << " b: " << pBack << endl;
1788                        return 99999.9f;
1789                }
1790
1791                pOverall = probability;
1792        }
1793                       
1794        bool useRand;
1795        int limit;
1796
1797        // choose test polyongs randomly if over threshold
1798        if ((int)rays.size() > mMaxTests)
1799        {
1800                useRand = true;
1801                limit = mMaxTests;
1802        }
1803        else
1804        {
1805                useRand = false;
1806                limit = (int)rays.size();
1807        }
1808
1809        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1810        {
1811                const int testIdx = useRand ? (int)RandomValue(0, (Real)(limit - 1)) : i;
1812       
1813                BoundedRay *bRay = rays[testIdx];
1814
1815                Ray *ray = bRay->mRay;
1816                const float minT = bRay->mMinT;
1817                const float maxT = bRay->mMaxT;
1818
1819                Vector3 entP, extP;
1820
1821                const int cf =
1822                        ray->ClassifyPlane(candidatePlane, minT, maxT, entP, extP);
1823
1824                if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
1825                {
1826                        sumBalancedRays += sBalancedRaysTable[cf];
1827                }
1828               
1829                if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
1830                {
1831                        sumRaySplits += sLeastRaySplitsTable[cf];
1832                }
1833
1834                if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1835                {
1836                        // in case the ray intersects an object
1837                        // assure that we only count the object
1838                        // once for the front and once for the back side of the plane
1839                       
1840                        // add the termination object
1841                        if (!ray->intersections.empty())
1842                                AddObjToPvs(ray->intersections[0].mObject, cf, frontPvs, backPvs);
1843                       
1844                        // add the source object
1845                        AddObjToPvs(ray->sourceObject.mObject, cf, frontPvs, backPvs);
1846                }
1847        }
1848
1849        const float raysSize = (float)rays.size() + Limits::Small;
1850
1851        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
1852                val += mLeastRaySplitsFactor * sumRaySplits / raysSize;
1853
1854        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
1855                val += mBalancedRaysFactor * fabs(sumBalancedRays) /  raysSize;
1856
1857        const float denom = pOverall * (float)pvs + Limits::Small;
1858
1859        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1860        {
1861                val += mPvsFactor * (frontPvs * pFront + (backPvs * pBack)) / denom;
1862        }
1863
1864       
1865#ifdef GTP_DEBUG
1866        Debug << "totalpvs: " << pvs << " ptotal: " << pOverall
1867                  << " frontpvs: " << frontPvs << " pFront: " << pFront
1868                  << " backpvs: " << backPvs << " pBack: " << pBack << endl << endl;
1869#endif
1870       
1871        return val;
1872}
1873
1874void BspTree::AddObjToPvs(Intersectable *obj,
1875                                                  const int cf,
1876                                                  int &frontPvs,
1877                                                  int &backPvs) const
1878{
1879        if (!obj)
1880                return;
1881        // TODO: does this really belong to no pvs?
1882        //if (cf == Ray::COINCIDENT) return;
1883
1884        // object belongs to both PVS
1885        const bool bothSides = (cf == Ray::FRONT_BACK) ||
1886                                                   (cf == Ray::BACK_FRONT) ||
1887                                                   (cf == Ray::COINCIDENT);
1888
1889        if ((cf == Ray::FRONT) || bothSides)
1890        {
1891                if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
1892                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
1893                {
1894                        ++ frontPvs;
1895
1896                        if (obj->mMailbox == sBackId)
1897                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;       
1898                        else
1899                                obj->mMailbox = sFrontId;                                                               
1900                }
1901        }
1902       
1903        if ((cf == Ray::BACK) || bothSides)
1904        {
1905                if ((obj->mMailbox != sBackId) &&
1906                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
1907                {
1908                        ++ backPvs;
1909
1910                        if (obj->mMailbox == sFrontId)
1911                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
1912                        else
1913                                obj->mMailbox = sBackId;                               
1914                }
1915        }
1916}
1917
1918
1919float BspTree::SplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
1920                                                          BspTraversalData &data) const
1921{
1922        float val = 0;
1923
1924        if (mSplitPlaneStrategy & VERTICAL_AXIS)
1925        {
1926                Vector3 tinyAxis(0,0,0); tinyAxis[mBbox.Size().TinyAxis()] = 1.0f;
1927                // we put a penalty on the dot product between the "tiny" vertical axis
1928                // and the split plane axis
1929                val += mVerticalSplitsFactor *
1930                           fabs(DotProd(candidatePlane.mNormal, tinyAxis));
1931        }
1932
1933        // the following criteria loop over all polygons to find the cost value
1934        if ((mSplitPlaneStrategy & BALANCED_POLYS)      ||
1935                (mSplitPlaneStrategy & LEAST_SPLITS)        ||
1936                (mSplitPlaneStrategy & LARGEST_POLY_AREA)   ||
1937                (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_VIEW_CELLS) ||
1938                (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS))
1939        {
1940                val += SplitPlaneCost(candidatePlane, *data.mPolygons);
1941        }
1942
1943        // the following criteria loop over all rays to find the cost value
1944        if ((mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)      ||
1945                (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)   ||
1946                (mSplitPlaneStrategy & PVS))
1947        {
1948                val += SplitPlaneCost(candidatePlane, *data.mRays, data.mPvs,
1949                                                          data.mProbability, *data.mGeometry);
1950        }
1951
1952        // return linear combination of the sums
1953        return val;
1954}
1955
1956void BspTree::CollectLeaves(vector<BspLeaf *> &leaves) const
1957{
1958        stack<BspNode *> nodeStack;
1959        nodeStack.push(mRoot);
1960 
1961        while (!nodeStack.empty())
1962        {
1963                BspNode *node = nodeStack.top();
1964   
1965                nodeStack.pop();
1966   
1967                if (node->IsLeaf())
1968                {
1969                        BspLeaf *leaf = (BspLeaf *)node;               
1970                        leaves.push_back(leaf);
1971                }
1972                else
1973                {
1974                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
1975
1976                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1977                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1978                }
1979        }
1980}
1981
1982
1983AxisAlignedBox3 BspTree::GetBoundingBox() const
1984{
1985        return mBbox;
1986}
1987
1988
1989void BspTree::EvaluateLeafStats(const BspTraversalData &data)
1990{
1991        // the node became a leaf -> evaluate stats for leafs
1992        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(data.mNode);
1993
1994        // store maximal and minimal depth
1995        if (data.mDepth > mStat.maxDepth)
1996                mStat.maxDepth = data.mDepth;
1997
1998        if (data.mDepth < mStat.minDepth)
1999                mStat.minDepth = data.mDepth;
2000
2001        // accumulate depth to compute average depth
2002        mStat.accumDepth += data.mDepth;
2003        // accumulate rays to compute rays /  leaf
2004        mStat.accumRays += (int)data.mRays->size();
2005
2006        if (data.mDepth >= mTermMaxDepth)
2007                ++ mStat.maxDepthNodes;
2008
2009        if (data.mPvs < mTermMinPvs)
2010                ++ mStat.minPvsNodes;
2011
2012        if ((int)data.mRays->size() < mTermMinRays)
2013                ++ mStat.minRaysNodes;
2014
2015        if (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution)
2016                ++ mStat.maxRayContribNodes;
2017       
2018        if (data.mProbability <= mTermMinProbability)
2019                ++ mStat.minProbabilityNodes;
2020
2021#ifdef GTP_DEBUG
2022        Debug << "BSP stats: "
2023                  << "Depth: " << data.mDepth << " (max: " << mTermMaxDepth << "), "
2024                  << "PVS: " << data.mPvs << " (min: " << mTermMinPvs << "), "
2025                  << "Probability: " << data.mProbability << " (min: " << mTermMinProbability << "), "
2026                  << "#polygons: " << (int)data.mPolygons->size() << " (max: " << mTermMinPolys << "), "
2027                  << "#rays: " << (int)data.mRays->size() << " (max: " << mTermMinRays << "), "
2028                  << "#pvs: " << leaf->GetViewCell()->GetPvs().EvalPvsCost() << "=, "
2029                  << "#avg ray contrib (pvs): " << (float)data.mPvs / (float)data.mRays->size() << endl;
2030#endif
2031}
2032
2033
2034int BspTree::_CastRay(Ray &ray)
2035{
2036        int hits = 0;
2037 
2038        stack<BspRayTraversalData> tStack;
2039 
2040        float maxt, mint;
2041
2042        if (!mBbox.GetRaySegment(ray, mint, maxt))
2043                return 0;
2044
2045        ViewCell::NewMail();
2046
2047        Vector3 entp = ray.Extrap(mint);
2048        Vector3 extp = ray.Extrap(maxt);
2049 
2050        BspNode *node = mRoot;
2051        BspNode *farChild = NULL;
2052       
2053        while (1)
2054        {
2055                if (!node->IsLeaf())
2056                {
2057                        BspInterior *in = static_cast<BspInterior *>(node);
2058                       
2059                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
2060                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
2061                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
2062
2063                        if (entSide < 0)
2064                        {
2065                                node = in->GetBack();
2066
2067                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
2068                                        continue;
2069                                       
2070                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
2071
2072                        } else if (entSide > 0)
2073                        {
2074                                node = in->GetFront();
2075
2076                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
2077                                        continue;
2078
2079                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray                   
2080                        }
2081                        else // ray and plane are coincident
2082                        {
2083                                // WHAT TO DO IN THIS CASE ?
2084                                //break;
2085                                node = in->GetFront();
2086                                continue;
2087                        }
2088
2089                        // push data for far child
2090                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
2091
2092                        // find intersection of ray segment with plane
2093                        float t;
2094                        extp = splitPlane.FindIntersection(ray.GetLoc(), extp, &t);
2095                        maxt *= t;
2096                       
2097                } else // reached leaf => intersection with view cell
2098                {
2099                        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(node);
2100     
2101                        if (!leaf->mViewCell->Mailed())
2102                        {
2103                                //ray.bspIntersections.push_back(Ray::BspIntersection(maxt, leaf));
2104                                leaf->mViewCell->Mail();
2105                                ++ hits;
2106                        }
2107                       
2108                        //-- fetch the next far child from the stack
2109                        if (tStack.empty())
2110                                break;
2111     
2112                        entp = extp;
2113                        mint = maxt; // NOTE: need this?
2114
2115                        if (ray.GetType() == Ray::LINE_SEGMENT && mint > 1.0f)
2116                                break;
2117
2118                        BspRayTraversalData &s = tStack.top();
2119
2120                        node = s.mNode;
2121                        extp = s.mExitPoint;
2122                        maxt = s.mMaxT;
2123
2124                        tStack.pop();
2125                }
2126        }
2127
2128        return hits;
2129}
2130
2131
2132int BspTree::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
2133                                                         const Vector3 &termination,
2134                                                         ViewCellContainer &viewcells)
2135{
2136        int hits = 0;
2137        stack<BspRayTraversalData> tStack;
2138
2139        float mint = 0.0f, maxt = 1.0f;
2140
2141        //ViewCell::NewMail();
2142
2143        Vector3 entp = origin;
2144        Vector3 extp = termination;
2145
2146        BspNode *node = mRoot;
2147        BspNode *farChild = NULL;
2148
2149
2150        const float thresh = 1 ? 1e-6f : 0.0f;
2151
2152        while (1)
2153        {
2154                if (!node->IsLeaf()) 
2155                {
2156                        BspInterior *in = static_cast<BspInterior *>(node);
2157
2158                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
2159                       
2160                        const int entSide = splitPlane.Side(entp, thresh);
2161                        const int extSide = splitPlane.Side(extp, thresh);
2162
2163                        if (entSide < 0)
2164                        {
2165                                node = in->GetBack();
2166                               
2167                                // plane does not split ray => no far child
2168                                if (extSide <= 0)
2169                                        continue;
2170 
2171                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
2172                        }
2173                        else if (entSide > 0)
2174                        {
2175                                node = in->GetFront();
2176
2177                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
2178                                        continue;
2179
2180                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
2181                        }
2182                        else // one of the ray end points is on the plane
2183                        {       // NOTE: what to do if ray is coincident with plane?
2184                                if (extSide < 0)
2185                                        node = in->GetBack();
2186                                else //if (extSide > 0)
2187                                        node = in->GetFront();
2188                                //else break; // coincident => count no intersections
2189
2190                                continue; // no far child
2191                        }
2192
2193                        // push data for far child
2194                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
2195               
2196                        // find intersection of ray segment with plane
2197                        float t;
2198                        extp = splitPlane.FindIntersection(origin, extp, &t);
2199                        maxt *= t; 
2200                }
2201                else
2202                {
2203                        // reached leaf => intersection with view cell
2204                        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(node);
2205               
2206                        if (!leaf->mViewCell->Mailed())
2207                        {
2208                                viewcells.push_back(leaf->mViewCell);
2209                                leaf->mViewCell->Mail();
2210                                ++ hits;
2211                        }
2212               
2213                        //-- fetch the next far child from the stack
2214                        if (tStack.empty())
2215                                break;
2216           
2217                        entp = extp;
2218                        mint = maxt; // NOTE: need this?
2219               
2220                        BspRayTraversalData &s = tStack.top();
2221               
2222                        node = s.mNode;
2223                        extp = s.mExitPoint;
2224                        maxt = s.mMaxT;
2225               
2226                        tStack.pop();
2227                }
2228        }
2229
2230        return hits;
2231}
2232
2233
2234void BspTree::CollectViewCells(ViewCellContainer &viewCells) const
2235{
2236        stack<BspNode *> nodeStack;
2237        nodeStack.push(mRoot);
2238
2239        ViewCell::NewMail();
2240
2241        while (!nodeStack.empty())
2242        {
2243                BspNode *node = nodeStack.top();
2244                nodeStack.pop();
2245
2246                if (node->IsLeaf())
2247                {
2248                        ViewCellLeaf *viewCell = static_cast<BspLeaf *>(node)->mViewCell;
2249
2250                        if (!viewCell->Mailed())
2251                        {
2252                                viewCell->Mail();
2253                                viewCells.push_back(viewCell);
2254                        }
2255                }
2256                else
2257                {
2258                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
2259
2260                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2261                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2262                }
2263        }
2264}
2265
2266
2267BspTreeStatistics &BspTree::GetStat()
2268{
2269        return mStat;
2270}
2271
2272
2273float BspTree::AccumulatedRayLength(BoundedRayContainer &rays) const
2274{
2275        float len = 0;
2276
2277        BoundedRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2278
2279        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2280        {
2281                len += SqrDistance((*it)->mRay->Extrap((*it)->mMinT),
2282                                                   (*it)->mRay->Extrap((*it)->mMaxT));
2283        }
2284
2285        return len;
2286}
2287
2288
2289int BspTree::SplitRays(const Plane3 &plane,
2290                                           BoundedRayContainer &rays,
2291                                           BoundedRayContainer &frontRays,
2292                                           BoundedRayContainer &backRays)
2293{
2294        int splits = 0;
2295       
2296        while (!rays.empty())
2297        {
2298                BoundedRay *bRay = rays.back();
2299                Ray *ray = bRay->mRay;
2300                float minT = bRay->mMinT;
2301                float maxT = bRay->mMaxT;
2302
2303                rays.pop_back();
2304       
2305                Vector3 entP, extP;
2306
2307                const int cf =
2308                        ray->ClassifyPlane(plane, minT, maxT, entP, extP);
2309               
2310                // set id to ray classification
2311                ray->SetId(cf);
2312
2313                switch (cf)
2314                {
2315                case Ray::COINCIDENT: // TODO: should really discard ray?
2316                        frontRays.push_back(bRay);
2317                        break;
2318                case Ray::BACK:
2319                        backRays.push_back(bRay);
2320                        break;
2321                case Ray::FRONT:
2322                        frontRays.push_back(bRay);
2323                        break;
2324                case Ray::FRONT_BACK:
2325                        {
2326                                // find intersection of ray segment with plane
2327                                const float t = plane.FindT(ray->GetLoc(), extP);
2328                               
2329                                const float newT = t * maxT;
2330
2331                                frontRays.push_back(new BoundedRay(ray, minT, newT));
2332                                backRays.push_back(new BoundedRay(ray, newT, maxT));
2333
2334                                DEL_PTR(bRay);
2335                        }
2336                        break;
2337                case Ray::BACK_FRONT:
2338                        {
2339                                // find intersection of ray segment with plane
2340                                const float t = plane.FindT(ray->GetLoc(), extP);
2341                                const float newT = t * bRay->mMaxT;
2342
2343                                backRays.push_back(new BoundedRay(ray, minT, newT));
2344                                frontRays.push_back(new BoundedRay(ray, newT, maxT));
2345
2346                                DEL_PTR(bRay);
2347
2348                                ++ splits;
2349                        }
2350                        break;
2351                default:
2352                        Debug << "Should not come here 4" << endl;
2353                        break;
2354                }
2355        }
2356
2357        return splits;
2358}
2359
2360void BspTree::ExtractHalfSpaces(BspNode *n, vector<Plane3> &halfSpaces) const
2361{
2362        BspNode *lastNode;
2363
2364        do
2365        {
2366                lastNode = n;
2367
2368                // want to get planes defining geometry of this node => don't take
2369                // split plane of node itself
2370                n = n->GetParent();
2371
2372                if (n)
2373                {
2374                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(n);
2375                        Plane3 halfSpace = static_cast<BspInterior *>(interior)->GetPlane();
2376
2377            if (interior->GetBack() != lastNode)
2378                                halfSpace.ReverseOrientation();
2379
2380                        halfSpaces.push_back(halfSpace);
2381                }
2382        }
2383        while (n);
2384}
2385
2386
2387void BspTree::ConstructGeometry(ViewCell *vc,
2388                                                                BspNodeGeometry &vcGeom) const
2389{
2390        // if false, cannot construct geometry for interior leaf
2391        if (!mViewCellsTree)
2392                return;
2393
2394        ViewCellContainer leaves;
2395        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
2396
2397        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2398
2399        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2400        {
2401                // per definition out of bounds cell has zero volume
2402                if (IsOutOfBounds(*it))
2403                        continue;
2404
2405                BspViewCell *bspVc = static_cast<BspViewCell *>(*it);
2406                vector<BspLeaf *>::const_iterator bit, bit_end = bspVc->mLeaves.end();
2407
2408                for (bit = bspVc->mLeaves.begin(); bit != bit_end; ++ bit)
2409                {
2410                        BspLeaf *l = *bit;
2411                        ConstructGeometry(l, vcGeom);
2412                }
2413        }
2414}
2415
2416
2417void BspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
2418                                                                BspNodeGeometry &geom) const
2419{
2420        vector<Plane3> halfSpaces;
2421        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2422
2423        PolygonContainer candidatePolys;
2424        vector<Plane3> candidatePlanes;
2425
2426        vector<Plane3>::const_iterator pit, pit_end = halfSpaces.end();
2427
2428        // bounded planes are added to the polygons
2429        for (pit = halfSpaces.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2430        {
2431                Polygon3 *p = GetBoundingBox().CrossSection(*pit);
2432
2433                if (p->Valid(mEpsilon))
2434                {
2435                        candidatePolys.push_back(p);
2436                        candidatePlanes.push_back(*pit);
2437                }
2438        }
2439
2440        // add faces of bounding box (also could be faces of the cell)
2441        for (int i = 0; i < 6; ++ i)
2442        {
2443                VertexContainer vertices;
2444
2445                for (int j = 0; j < 4; ++ j)
2446                        vertices.push_back(mBbox.GetFace(i).mVertices[j]);
2447
2448                Polygon3 *poly = new Polygon3(vertices);
2449
2450                candidatePolys.push_back(poly);
2451                candidatePlanes.push_back(poly->GetSupportingPlane());
2452        }
2453
2454        for (int i = 0; i < (int)candidatePolys.size(); ++ i)
2455        {
2456                // polygon is split by all other planes
2457                for (int j = 0; (j < (int)halfSpaces.size()) && candidatePolys[i]; ++ j)
2458                {
2459                        if (i == j) // polygon and plane are coincident
2460                                continue;
2461
2462                        VertexContainer splitPts;
2463                        Polygon3 *frontPoly, *backPoly;
2464
2465                        const int cf =
2466                                candidatePolys[i]->ClassifyPlane(halfSpaces[j],
2467                                                                                                 mEpsilon);
2468
2469                        switch (cf)
2470                        {
2471                                case Polygon3::SPLIT:
2472                                        frontPoly = new Polygon3();
2473                                        backPoly = new Polygon3();
2474
2475                                        candidatePolys[i]->Split(halfSpaces[j],
2476                                                                                         *frontPoly,
2477                                                                                         *backPoly,
2478                                                                                         mEpsilon);
2479
2480                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2481
2482                                        if (backPoly->Valid(mEpsilon))
2483                                                candidatePolys[i] = backPoly;
2484                                        else
2485                                                DEL_PTR(backPoly);
2486
2487                                        // outside, don't need this
2488                                        DEL_PTR(frontPoly);
2489                                        break;
2490                                // polygon outside of halfspace
2491                                case Polygon3::FRONT_SIDE:
2492                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2493                                        break;
2494                                // just take polygon as it is
2495                                case Polygon3::BACK_SIDE:
2496                                case Polygon3::COINCIDENT:
2497                                default:
2498                                        break;
2499                        }
2500                }
2501
2502                if (candidatePolys[i])
2503                {
2504                        geom.Add(candidatePolys[i], candidatePlanes[i]);
2505                }
2506        }
2507}
2508
2509
2510void BspTree::SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm)
2511{
2512        mViewCellsManager = vcm;
2513}
2514
2515
2516typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
2517
2518
2519int BspTree::FindNeighbors(BspNode *n,
2520                                                   vector<BspLeaf *> &neighbors,
2521                                                   const bool onlyUnmailed) const
2522{
2523        stack<bspNodePair> nodeStack;
2524       
2525        BspNodeGeometry nodeGeom;
2526        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
2527       
2528        // split planes from the root to this node
2529        // needed to verify that we found neighbor leaf
2530        // TODO: really needed?
2531        vector<Plane3> halfSpaces;
2532        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2533
2534
2535        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2536        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2537
2538        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2539
2540        while (!nodeStack.empty())
2541        {
2542                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2543                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2544       
2545                nodeStack.pop();
2546
2547                if (node->IsLeaf())
2548                {
2549                        // test if this leaf is in valid view space
2550                        if (node->TreeValid() &&
2551                                (node != n) &&
2552                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
2553                        {
2554                                bool isAdjacent = true;
2555
2556                                if (1)
2557                                {
2558                                        // test all planes of current node if still adjacent
2559                                        for (int i = 0; (i < halfSpaces.size()) && isAdjacent; ++ i)
2560                                        {
2561                                                const int cf =
2562                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
2563                                                                                                        halfSpaces[i],
2564                                                                                                        mEpsilon);
2565
2566                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
2567                                                {
2568                                                        isAdjacent = false;
2569                                                }
2570                                        }
2571                                }
2572                                else
2573                                {
2574                                        // TODO: why is this wrong??
2575                                        // test all planes of current node if still adjacent
2576                                        for (int i = 0; (i < nodeGeom.Size()) && isAdjacent; ++ i)
2577                                        {
2578                                                Polygon3 *poly = nodeGeom.GetPolys()[i];
2579
2580                                                const int cf =
2581                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
2582                                                                                                        poly->GetSupportingPlane(),
2583                                                                                                        mEpsilon);
2584
2585                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
2586                                                {
2587                                                        isAdjacent = false;
2588                                                }
2589                                        }
2590                                }
2591                                // neighbor was found
2592                                if (isAdjacent)
2593                                {       
2594                                        neighbors.push_back(static_cast<BspLeaf *>(node));
2595                                }
2596                        }
2597                }
2598                else
2599                {
2600                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
2601
2602                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
2603                                                                                                   interior->GetPlane(),
2604                                                                                                   mEpsilon);
2605                       
2606                        BspNode *front = interior->GetFront();
2607                        BspNode *back = interior->GetBack();
2608           
2609                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
2610                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
2611
2612                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
2613                                                                *bGeom,
2614                                                                interior->GetPlane(),
2615                                                                mBbox,
2616                                                                //0.0000001f);
2617                                                                mEpsilon);
2618               
2619                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
2620                        {
2621                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
2622                                DEL_PTR(fGeom);
2623                        }
2624                        else
2625                        {
2626                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
2627                                {
2628                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
2629                                        DEL_PTR(bGeom);
2630                                }
2631                                else
2632                                {       // random decision
2633                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
2634                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
2635                                }
2636                        }
2637                }
2638       
2639                DEL_PTR(geom);
2640        }
2641
2642        return (int)neighbors.size();
2643}
2644
2645
2646BspLeaf *BspTree::GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed)
2647{
2648        stack<BspNode *> nodeStack;
2649       
2650        nodeStack.push(mRoot);
2651
2652        int mask = rand();
2653       
2654        while (!nodeStack.empty())
2655        {
2656                BspNode *node = nodeStack.top();
2657                nodeStack.pop();
2658               
2659                if (node->IsLeaf())
2660                {
2661                        if ( (!onlyUnmailed || !node->Mailed()) )
2662                                return static_cast<BspLeaf *>(node);
2663                }
2664                else
2665                {
2666                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
2667
2668                        // random decision
2669                        if (mask & 1)
2670                                nodeStack.push(interior->GetBack());
2671                        else
2672                                nodeStack.push(interior->GetFront());
2673
2674                        mask = mask >> 1;
2675                }
2676        }
2677       
2678        return NULL;
2679}
2680
2681
2682void BspTree::AddToPvs(BspLeaf *leaf,
2683                                           const BoundedRayContainer &rays,
2684                                           int &sampleContributions,
2685                                           int &contributingSamples)
2686{
2687        sampleContributions = 0;
2688        contributingSamples = 0;
2689
2690    BoundedRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2691
2692        ViewCellLeaf *vc = leaf->GetViewCell();
2693
2694        // add contributions from samples to the PVS
2695        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2696        {
2697                float contribution = 0;
2698                Ray *ray = (*it)->mRay;
2699                //float relContribution;
2700                if (!ray->intersections.empty())
2701                  contribution += vc->GetPvs().AddSample(ray->intersections[0].mObject,
2702                                                                                                 1.0f);
2703                                                                                                 //relContribution);
2704               
2705                if (ray->sourceObject.mObject)
2706                        contribution += vc->GetPvs().AddSample(ray->sourceObject.mObject,
2707                                                                                                   1.0f);
2708                                                                                                   //relContribution);
2709               
2710                if (contribution >  0)
2711                {
2712                        sampleContributions += (int)contribution;
2713                        ++ contributingSamples;
2714                }
2715
2716                //if (ray->mFlags & Ray::STORE_BSP_INTERSECTIONS)
2717                //      ray->bspIntersections.push_back(Ray::BspIntersection((*it)->mMinT, this));
2718        }
2719}
2720
2721
2722int BspTree::ComputePvsSize(const BoundedRayContainer &rays) const
2723{
2724        int pvsSize = 0;
2725
2726        BoundedRayContainer::const_iterator rit, rit_end = rays.end();
2727
2728        Intersectable::NewMail();
2729
2730        for (rit = rays.begin(); rit != rays.end(); ++ rit)
2731        {
2732                Ray *ray = (*rit)->mRay;
2733               
2734                if (!ray->intersections.empty())
2735                {
2736                        if (!ray->intersections[0].mObject->Mailed())
2737                        {
2738                                ray->intersections[0].mObject->Mail();
2739                                ++ pvsSize;
2740                        }
2741                }
2742                if (ray->sourceObject.mObject)
2743                {
2744                        if (!ray->sourceObject.mObject->Mailed())
2745                        {
2746                                ray->sourceObject.mObject->Mail();
2747                                ++ pvsSize;
2748                        }
2749                }
2750        }
2751
2752        return pvsSize;
2753}
2754
2755
2756float BspTree::GetEpsilon() const
2757{
2758        return mEpsilon;
2759}
2760
2761
2762int BspTree::CollectMergeCandidates(const vector<BspLeaf *> leaves,
2763                                                                        vector<MergeCandidate> &candidates)
2764{
2765        BspLeaf::NewMail();
2766       
2767        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2768
2769        int numCandidates = 0;
2770
2771        // find merge candidates and push them into queue
2772        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2773        {
2774                BspLeaf *leaf = *it;
2775               
2776                // the same leaves must not be part of two merge candidates
2777                leaf->Mail();
2778                vector<BspLeaf *> neighbors;
2779                FindNeighbors(leaf, neighbors, true);
2780
2781                vector<BspLeaf *>::const_iterator nit, nit_end = neighbors.end();
2782
2783                // TODO: test if at least one ray goes from one leaf to the other
2784                for (nit = neighbors.begin(); nit != nit_end; ++ nit)
2785                {
2786                        if ((*nit)->GetViewCell() != leaf->GetViewCell())
2787                        {
2788                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), (*nit)->GetViewCell());
2789                                candidates.push_back(mc);
2790
2791                                ++ numCandidates;
2792                                if ((numCandidates % 1000) == 0)
2793                                {
2794                                        cout << "collected " << numCandidates << " merge candidates" << endl;
2795                                }
2796                        }
2797                }
2798        }
2799
2800        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
2801        Debug << "leaves in queue: " << numCandidates << endl;
2802       
2803
2804        return (int)leaves.size();
2805}
2806
2807
2808int BspTree::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
2809                                                                        vector<MergeCandidate> &candidates)
2810{
2811        ViewCell::NewMail();
2812        long startTime = GetTime();
2813       
2814        map<BspLeaf *, vector<BspLeaf*> > neighborMap;
2815        ViewCellContainer::const_iterator iit;
2816
2817        int numLeaves = 0;
2818       
2819        BspLeaf::NewMail();
2820
2821        for (int i = 0; i < (int)rays.size(); ++ i)
2822        { 
2823                VssRay *ray = rays[i];
2824       
2825                // traverse leaves stored in the rays and compare and
2826                // merge consecutive leaves (i.e., the neighbors in the tree)
2827                if (ray->mViewCells.size() < 2)
2828                        continue;
2829
2830                iit = ray->mViewCells.begin();
2831                BspViewCell *bspVc = static_cast<BspViewCell *>(*(iit ++));
2832                BspLeaf *leaf = bspVc->mLeaves[0];
2833               
2834                // traverse intersections
2835                // consecutive leaves are neighbors => add them to queue
2836                for (; iit != ray->mViewCells.end(); ++ iit)
2837                {
2838                        // next pair
2839                        BspLeaf *prevLeaf = leaf;
2840                        bspVc = static_cast<BspViewCell *>(*iit);
2841            leaf = bspVc->mLeaves[0];
2842
2843                        // view space not valid or same view cell
2844                        if (!leaf->TreeValid() || !prevLeaf->TreeValid() ||
2845                                (leaf->GetViewCell() == prevLeaf->GetViewCell()))
2846                                continue;
2847
2848                vector<BspLeaf *> &neighbors = neighborMap[leaf];
2849                       
2850                        bool found = false;
2851
2852                        // both leaves inserted in queue already =>
2853                        // look if double pair already exists
2854                        if (leaf->Mailed() && prevLeaf->Mailed())
2855                        {
2856                                vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = neighbors.end();
2857                               
2858                for (it = neighbors.begin(); !found && (it != it_end); ++ it)
2859                                        if (*it == prevLeaf)
2860                                                found = true; // already in queue
2861                        }
2862               
2863                        if (!found)
2864                        {
2865                                // this pair is not in map yet
2866                                // => insert into the neighbor map and the queue
2867                                neighbors.push_back(prevLeaf);
2868                                neighborMap[prevLeaf].push_back(leaf);
2869
2870                                leaf->Mail();
2871                                prevLeaf->Mail();
2872               
2873                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), prevLeaf->GetViewCell());
2874                               
2875                                candidates.push_back(mc);
2876
2877                                if (((int)candidates.size() % 1000) == 0)
2878                                {
2879                                        cout << "collected " << (int)candidates.size() << " merge candidates" << endl;
2880                                }
2881                        }
2882        }
2883        }
2884
2885        Debug << "neighbormap size: " << (int)neighborMap.size() << endl;
2886        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
2887        Debug << "leaves in queue: " << numLeaves << endl;
2888
2889#if 0
2890        //////////
2891        //-- collect the leaves which haven't been found by ray casting
2892        cout << "finding additional merge candidates using geometry" << endl;
2893        vector<BspLeaf *> leaves;
2894        CollectLeaves(leaves, true);
2895        Debug << "found " << (int)leaves.size() << " new leaves" << endl << endl;
2896        CollectMergeCandidates(leaves, candidates);
2897#endif
2898
2899        return numLeaves;
2900}
2901
2902
2903
2904/***************************************************************/
2905/*              BspNodeGeometry Implementation                 */
2906/***************************************************************/
2907
2908
2909BspNodeGeometry::BspNodeGeometry(const BspNodeGeometry &rhs)
2910{
2911        mPolys.reserve(rhs.mPolys.size());
2912        mPlanes.reserve(rhs.mPolys.size());
2913
2914        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = rhs.mPolys.end();
2915
2916        int i = 0;
2917
2918        for (it = rhs.mPolys.begin(); it != it_end; ++ it, ++i)
2919        {
2920                Polygon3 *poly = *it;
2921                Add(new Polygon3(*poly), rhs.mPlanes[i]);
2922        }
2923}
2924
2925
2926BspNodeGeometry& BspNodeGeometry::operator=(const BspNodeGeometry& g)
2927{
2928    if (this == &g)
2929                return *this;
2930 
2931        CLEAR_CONTAINER(mPolys);
2932
2933        mPolys.reserve(g.mPolys.size());
2934        mPlanes.reserve(g.mPolys.size());
2935
2936        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = g.mPolys.end();
2937
2938        int i = 0;
2939
2940        for (it = g.mPolys.begin(); it != it_end; ++ it, ++ i)
2941        {
2942                Polygon3 *poly = *it;
2943                Add(new Polygon3(*poly), g.mPlanes[i]);
2944        }
2945
2946        return *this;
2947}
2948
2949
2950BspNodeGeometry::BspNodeGeometry(const PolygonContainer &polys)
2951{
2952        mPolys = polys;
2953        mPlanes.reserve(polys.size());
2954       
2955        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
2956
2957        for (it = polys.begin(); it != it_end; ++ it)
2958        {
2959                Polygon3 *poly = *it;
2960                mPlanes.push_back(poly->GetSupportingPlane());
2961        }
2962}
2963
2964
2965BspNodeGeometry::~BspNodeGeometry()
2966{
2967        CLEAR_CONTAINER(mPolys);
2968}
2969
2970
2971int BspNodeGeometry::Size() const
2972{
2973        return (int)mPolys.size();
2974}
2975
2976
2977const PolygonContainer &BspNodeGeometry::GetPolys()
2978{
2979        return mPolys;
2980}
2981
2982
2983void BspNodeGeometry::Add(Polygon3 *p, const Plane3 &plane)
2984{
2985    mPolys.push_back(p);
2986        mPlanes.push_back(plane);
2987}
2988
2989
2990float BspNodeGeometry::GetArea() const
2991{
2992        return Polygon3::GetArea(mPolys);
2993}
2994
2995
2996float BspNodeGeometry::GetVolume() const
2997{
2998        //-- compute volume using tetrahedralization of the geometry
2999        //   and adding the volume of the single tetrahedrons
3000        float volume = 0;
3001        const float f = 1.0f / 6.0f;
3002
3003        PolygonContainer::const_iterator pit, pit_end = mPolys.end();
3004
3005        // note: can take arbitrary point, e.g., the origin. However,
3006        // we rather take the center of mass to prevents precision errors
3007        const Vector3 center = CenterOfMass();
3008
3009        for (pit = mPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
3010        {
3011                Polygon3 *poly = *pit;
3012                const Vector3 v0 = poly->mVertices[0] - center;
3013
3014                for (int i = 1; i < (int)poly->mVertices.size() - 1; ++ i)
3015                {
3016                        const Vector3 v1 = poly->mVertices[i] - center;
3017                        const Vector3 v2 = poly->mVertices[i + 1] - center;
3018
3019                        // more robust version using abs and the center of mass
3020                        volume += fabs (f * (DotProd(v0, CrossProd(v1, v2))));
3021                }
3022        }
3023
3024        return volume;
3025}
3026
3027
3028void BspNodeGeometry::GetBoundingBox(AxisAlignedBox3 &box) const
3029{
3030        box.Initialize();
3031        box.Include(mPolys);
3032}
3033
3034
3035int BspNodeGeometry::Side(const Plane3 &plane, const float eps) const
3036{
3037        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = mPolys.end();
3038
3039        bool onFrontSide = false;
3040        bool onBackSide = false;
3041
3042        for (it = mPolys.begin(); it != it_end; ++ it)
3043        {
3044        const int side = (*it)->Side(plane, eps);
3045
3046                if (side == -1)
3047                        onBackSide = true;
3048                else if (side == 1)
3049                        onFrontSide = true;
3050               
3051                if ((side == 0) || (onBackSide && onFrontSide))
3052                        return 0;
3053        }
3054
3055        if (onFrontSide)
3056                return 1;
3057
3058        return -1;
3059}
3060
3061
3062int BspNodeGeometry::ComputeIntersection(const AxisAlignedBox3 &box) const
3063{
3064        // 1: box does not intersect geometry
3065        // 0: box intersects geometry
3066        // -1: box contains geometry
3067
3068        AxisAlignedBox3 boundingBox;
3069        GetBoundingBox(boundingBox);
3070
3071        // no intersections with bounding box
3072        if (!Overlap(box, boundingBox))
3073        {
3074                return 1;
3075        }
3076
3077        // box cotains bounding box of geometry >=> contains geometry
3078        if (box.Includes(boundingBox))
3079                return -1;
3080
3081        int result = 0;
3082
3083        // test geometry planes for intersections
3084        vector<Plane3>::const_iterator it, it_end = mPlanes.end();
3085
3086        for (it = mPlanes.begin(); it != it_end; ++ it)
3087        {               
3088                const int side = box.Side(*it);
3089               
3090                // box does not intersects geometry
3091                if (side == 1)
3092                {
3093                        return 1;
3094                }
3095                //if (side == 0) result = 0;
3096  }
3097
3098  return result;
3099}
3100
3101
3102Vector3 BspNodeGeometry::CenterOfMass() const
3103{
3104        int n = 0;
3105
3106        Vector3 center(0,0,0);
3107
3108        PolygonContainer::const_iterator pit, pit_end = mPolys.end();
3109
3110        for (pit = mPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
3111        {
3112                Polygon3 *poly = *pit;
3113               
3114                VertexContainer::const_iterator vit, vit_end = poly->mVertices.end();
3115
3116                for(vit = poly->mVertices.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
3117                {
3118                        center += *vit;
3119                        ++ n;
3120                }
3121        }
3122
3123        //Debug << "center: " << center << " new " << center / (float)n << endl;
3124
3125        return center / (float)n;
3126}
3127
3128
3129bool BspNodeGeometry::Valid() const
3130{
3131        // geometry is degenerated
3132        if (mPolys.size() < 4)
3133                return false;
3134       
3135        return true;
3136}
3137
3138void IncludeNodeGeomInMesh(const BspNodeGeometry &geom, Mesh &mesh)
3139{
3140        // add single polygons to mesh
3141        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = geom.mPolys.end();
3142       
3143        for (it = geom.mPolys.begin(); it != geom.mPolys.end(); ++ it)
3144        {
3145                Polygon3 *poly = (*it);
3146                IncludePolyInMesh(*poly, mesh);
3147        }
3148}
3149
3150
3151bool BspNodeGeometry::SplitGeometry(BspNodeGeometry &front,
3152                                                                        BspNodeGeometry &back,
3153                                                                        const Plane3 &splitPlane,
3154                                                                        const AxisAlignedBox3 &box,
3155                                                                        const float epsilon) const
3156{       
3157        //-- trivial cases
3158        if (0)
3159        {
3160                const int cf = Side(splitPlane, epsilon);
3161
3162                if (cf == -1)
3163                {
3164                        back = *this;
3165                        return false;
3166                }
3167                else if (cf == 1)
3168                {
3169                        front = *this;
3170                        return false;
3171                }
3172        }
3173
3174        // get cross section of new polygon
3175        Polygon3 *planePoly = box.CrossSection(splitPlane);
3176       
3177        // split polygon with all other polygons
3178        planePoly = SplitPolygon(planePoly, epsilon);
3179
3180        bool splitsGeom = (planePoly != NULL);
3181
3182        //-- new polygon splits all other polygons
3183        for (int i = 0; i < (int)mPolys.size()/* && planePoly*/; ++ i)
3184        {
3185                /// don't use epsilon here to get exact split planes
3186                const int cf =
3187                        mPolys[i]->ClassifyPlane(splitPlane, epsilon);
3188                       
3189                switch (cf)
3190                {
3191                        case Polygon3::SPLIT:
3192                                {
3193                                        Polygon3 *poly = new Polygon3(mPolys[i]->mVertices);
3194
3195                                        Polygon3 *frontPoly = new Polygon3();
3196                                        Polygon3 *backPoly = new Polygon3();
3197                               
3198                                        poly->Split(splitPlane,
3199                                                                *frontPoly,
3200                                                                *backPoly,
3201                                                                epsilon);
3202
3203                                        DEL_PTR(poly);
3204
3205                                        if (frontPoly->Valid(epsilon))
3206                                        {
3207                                                front.Add(frontPoly, mPlanes[i]);
3208                                        }
3209                                        else
3210                                        {
3211                                                //Debug << "no f! " << endl;
3212                                                DEL_PTR(frontPoly);
3213                                        }
3214
3215                                        if (backPoly->Valid(epsilon))
3216                                        {
3217                                                back.Add(backPoly, mPlanes[i]);
3218                                        }
3219                                        else
3220                                        {
3221                                                //Debug << "no b! " << endl;
3222                                                DEL_PTR(backPoly);
3223                                        }
3224                                }
3225                               
3226                                break;
3227                        case Polygon3::BACK_SIDE:
3228                                back.Add(new Polygon3(mPolys[i]->mVertices), mPlanes[i]);
3229                                break;
3230                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
3231                                front.Add(new Polygon3(mPolys[i]->mVertices), mPlanes[i]);
3232                                break;
3233                        // only put into back container (split should have no effect ...)
3234                        case Polygon3::COINCIDENT:
3235                                //Debug << "error should not come here" << endl;
3236                                splitsGeom = false;
3237
3238                                if (DotProd(mPlanes[i].mNormal, splitPlane.mNormal > 0))
3239                                        back.Add(new Polygon3(mPolys[i]->mVertices), mPlanes[i]);
3240                                else
3241                    front.Add(new Polygon3(mPolys[i]->mVertices), mPlanes[i]);
3242                                break;
3243                        default:
3244                                break;
3245                }
3246        }
3247
3248        //-- finally add the new polygon to the child node geometries
3249        if (planePoly)
3250        {
3251        // add polygon with reverse orientation to front cell
3252                Plane3 reversePlane(splitPlane);
3253                reversePlane.ReverseOrientation();
3254
3255                // add polygon with normal pointing into positive half space to back cell
3256                back.Add(planePoly, splitPlane);
3257                //back.mPolys.push_back(planePoly);
3258
3259                Polygon3 *reversePoly = planePoly->CreateReversePolygon();
3260                front.Add(reversePoly, reversePlane);
3261                //Debug << "poly normal : " << reversePoly->GetSupportingPlane().mNormal << " split plane normal " << reversePlane.mNormal << endl;
3262        }
3263       
3264
3265        return splitsGeom;
3266}
3267
3268
3269Polygon3 *BspNodeGeometry::SplitPolygon(Polygon3 *planePoly,
3270                                                                                const float epsilon) const
3271{
3272        if (!planePoly->Valid(epsilon))
3273        {
3274                //Debug << "not valid!!" << endl;
3275                DEL_PTR(planePoly);
3276        }
3277        // polygon is split by all other planes
3278        for (int i = 0; (i < (int)mPolys.size()) && planePoly; ++ i)
3279        {
3280                //Plane3 plane = mPolys[i]->GetSupportingPlane();
3281                Plane3 plane = mPlanes[i];
3282
3283                /// don't use epsilon here to get exact split planes
3284                const int cf =
3285                        planePoly->ClassifyPlane(plane, epsilon);
3286                       
3287                // split new polygon with all previous planes
3288                switch (cf)
3289                {
3290                        case Polygon3::SPLIT:
3291                                {
3292                                        Polygon3 *frontPoly = new Polygon3();
3293                                        Polygon3 *backPoly = new Polygon3();
3294
3295                                        planePoly->Split(plane,
3296                                                                         *frontPoly,
3297                                                                         *backPoly,
3298                                                                         epsilon);
3299                                       
3300                                        // don't need anymore
3301                                        DEL_PTR(planePoly);
3302                                        DEL_PTR(frontPoly);
3303
3304                                        // back polygon is belonging to geometry
3305                                        if (backPoly->Valid(epsilon))
3306                                                planePoly = backPoly;
3307                                        else
3308                                                DEL_PTR(backPoly);
3309                                }
3310                                break;
3311                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
3312                                DEL_PTR(planePoly);
3313                break;
3314                        // polygon is taken as it is
3315                        case Polygon3::BACK_SIDE:
3316                        case Polygon3::COINCIDENT:
3317                        default:
3318                                break;
3319                }
3320        }
3321
3322        return planePoly;
3323}
3324
3325
3326ViewCell *BspTree::GetViewCell(const Vector3 &point)
3327{
3328        if (mRoot == NULL)
3329                return NULL;
3330
3331        stack<BspNode *> nodeStack;
3332        nodeStack.push(mRoot);
3333
3334        ViewCellLeaf *viewcell = NULL;
3335
3336        while (!nodeStack.empty())  {
3337                BspNode *node = nodeStack.top();
3338                nodeStack.pop();
3339
3340                if (node->IsLeaf())
3341                {
3342                        viewcell = static_cast<BspLeaf *>(node)->mViewCell;
3343                        break;
3344                }
3345                else
3346                {
3347
3348                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
3349
3350                        // random decision
3351                        if (interior->GetPlane().Side(point) < 0)
3352                        {
3353                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3354                        }
3355                        else
3356                        {
3357                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3358                        }
3359                }
3360        }
3361
3362        return viewcell;
3363}
3364
3365
3366bool BspTree::Export(OUT_STREAM &stream)
3367{
3368        ExportNode(mRoot, stream);
3369        return true;
3370}
3371
3372
3373void BspTree::ExportNode(BspNode *node, OUT_STREAM &stream)
3374{
3375        if (node->IsLeaf())
3376        {
3377                BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(node);
3378                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3379
3380                const int id = viewCell->GetId();
3381
3382                stream << "<Leaf viewCellId=\"" << id << "\" />" << endl;
3383        }
3384        else
3385        {
3386                BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
3387       
3388                Plane3 plane = interior->GetPlane();
3389                stream << "<Interior plane=\"" << plane.mNormal.x << " "
3390                           << plane.mNormal.y << " " << plane.mNormal.z << " "
3391                           << plane.mD << "\">" << endl;
3392
3393                ExportNode(interior->GetBack(), stream);
3394                ExportNode(interior->GetFront(), stream);
3395
3396                stream << "</Interior>" << endl;
3397        }
3398}
3399
3400
3401}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.