source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/ViewCellBsp.cpp @ 1564

Revision 1564, 83.1 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)
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
105BspInterior::~BspInterior()
106{
107        DEL_PTR(mFront);
108        DEL_PTR(mBack);
109}
110
111
112void BspInterior::SetupChildLinks(BspNode *b, BspNode *f)
113{
114    mBack = b;
115    mFront = f;
116}
117
118
119/****************************************************************/
120/*                  class BspLeaf implementation                */
121/****************************************************************/
122
123
124BspLeaf::BspLeaf(): mViewCell(NULL), mPvs(NULL)
125{
126}
127
128
129BspLeaf::~BspLeaf()
130{
131        DEL_PTR(mPvs);
132
133        VssRayContainer::const_iterator vit, vit_end = mVssRays.end();
134        for (vit = mVssRays.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
135        {
136                VssRay *ray = *vit;
137                ray->Unref();
138
139                if (!ray->IsActive())
140                        delete ray;
141        }
142}
143
144
145BspLeaf::BspLeaf(ViewCellLeaf *viewCell):
146mViewCell(viewCell)
147{
148}
149
150
151BspLeaf::BspLeaf(BspInterior *parent):
152BspNode(parent), mViewCell(NULL), mPvs(NULL)
153{}
154
155
156
157BspLeaf::BspLeaf(BspInterior *parent, ViewCellLeaf *viewCell):
158BspNode(parent), mViewCell(viewCell), mPvs(NULL)
159{
160}
161
162
163/*********************************************************************/
164/*                       class BspTree implementation                */
165/*********************************************************************/
166
167BspTree::BspTree(): 
168mRoot(NULL),
169mUseAreaForPvs(false),
170mUsePredefinedViewCells(false),
171mTimeStamp(1),
172mViewCellsTree(NULL),
173mOutOfBoundsCellPartOfTree(false),
174mOutOfBoundsCell(NULL)
175{
176        Randomize(); // initialise random generator for heuristics
177        mOutOfBoundsCell = GetOrCreateOutOfBoundsCell();
178
179        /////////
180        //-- termination criteria for autopartition
181
182        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.maxDepth", mTermMaxDepth);
183        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.minPvs", mTermMinPvs);
184        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.minPolygons", mTermMinPolys);
185        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.minRays", mTermMinRays);
186        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.minProbability", mTermMinProbability); 
187        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.maxRayContribution", mTermMaxRayContribution);
188        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.minAccRayLenght", mTermMinAccRayLength);
189
190       
191        /////////
192        //-- factors for bsp tree split plane heuristics
193
194        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.verticalSplits", mVerticalSplitsFactor);
195        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.largestPolyArea", mLargestPolyAreaFactor);
196        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.blockedRays", mBlockedRaysFactor);
197        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.leastRaySplits", mLeastRaySplitsFactor);
198        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.balancedRays", mBalancedRaysFactor);
199        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.pvs", mPvsFactor);
200        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.leastSplits" , mLeastSplitsFactor);
201        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.balancedPolys", mBalancedPolysFactor);
202        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Factor.balancedViewCells", mBalancedViewCellsFactor);
203        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.ct_div_ci", mCtDivCi);
204
205
206        ///////////
207        //-- termination criteria for axis aligned split
208
209        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.AxisAligned.ct_div_ci", mAxisAlignedCtDivCi);
210        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Termination.maxCostRatio", mMaxCostRatio);
211        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.AxisAligned.minPolys",
212                                                         mTermMinPolysForAxisAligned);
213        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.AxisAligned.minRays",
214                                                         mTermMinRaysForAxisAligned);
215        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.AxisAligned.minObjects",
216                                                         mTermMinObjectsForAxisAligned);
217       
218       
219        //////////////
220        //-- partition criteria
221
222        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.maxPolyCandidates", mMaxPolyCandidates);
223        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.maxRayCandidates", mMaxRayCandidates);
224        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.splitPlaneStrategy", mSplitPlaneStrategy);
225        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.AxisAligned.splitBorder", mSplitBorder);
226        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.maxTests", mMaxTests);
227        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Termination.maxViewCells", mMaxViewCells);
228
229        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("BspTree.Construction.epsilon", mEpsilon);
230
231        char subdivisionStatsLog[100];
232        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("BspTree.subdivisionStats", subdivisionStatsLog);
233        mSubdivisionStats.open(subdivisionStatsLog);
234
235        /////////////////////7
236
237        Debug << "BSP options: " << endl;
238    Debug << "BSP max depth: " << mTermMaxDepth << endl;
239        Debug << "BSP min PVS: " << mTermMinPvs << endl;
240        Debug << "BSP min probability: " << mTermMinProbability << endl;
241        Debug << "BSP max polys: " << mTermMinPolys << endl;
242        Debug << "BSP max rays: " << mTermMinRays << endl;
243        Debug << "BSP max polygon candidates: " << mMaxPolyCandidates << endl;
244        Debug << "BSP max plane candidates: " << mMaxRayCandidates << endl;
245
246        Debug << "Split plane strategy: ";
247        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
248                Debug << "random polygon ";
249        if (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED)
250                Debug << "axis aligned ";
251        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_SPLITS)     
252                Debug << "least splits ";
253        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_POLYS)
254                Debug << "balanced polygons ";
255        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_VIEW_CELLS)
256                Debug << "balanced view cells ";
257        if (mSplitPlaneStrategy & LARGEST_POLY_AREA)
258                Debug << "largest polygon area ";
259        if (mSplitPlaneStrategy & VERTICAL_AXIS)
260                Debug << "vertical axis ";
261        if (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS)
262                Debug << "blocked rays ";
263        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
264                Debug << "least ray splits ";
265        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
266                Debug << "balanced rays ";
267        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
268                Debug << "pvs";
269
270        Debug << endl;
271}
272
273
274bool BspTree::IsOutOfBounds(ViewCell *vc) const
275{
276        return vc->GetId() == OUT_OF_BOUNDS_ID;
277}
278
279
280const BspTreeStatistics &BspTree::GetStatistics() const
281{
282        return mStat;
283}
284
285
286BspViewCell *BspTree::GetOrCreateOutOfBoundsCell()
287{
288        if (!mOutOfBoundsCell)
289        {
290                mOutOfBoundsCell = new BspViewCell();
291                mOutOfBoundsCell->SetId(OUT_OF_BOUNDS_ID);
292                mOutOfBoundsCell->SetValid(false);
293        }
294
295        return mOutOfBoundsCell;
296}
297
298int BspTree::SplitPolygons(const Plane3 &plane,
299                                                   PolygonContainer &polys,
300                                                   PolygonContainer &frontPolys,
301                                                   PolygonContainer &backPolys,
302                                                   PolygonContainer &coincident) const
303{
304        int splits = 0;
305
306#ifdef _Debug
307        Debug << "splitting polygons of node " << this << " with plane " << mPlane << endl;
308#endif
309
310        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
311
312        for (it = polys.begin(); it != polys.end(); ++ it)     
313        {
314                Polygon3 *poly = *it;
315       
316                //-- classify polygon
317                const int cf = poly->ClassifyPlane(plane, mEpsilon);
318
319                switch (cf)
320                {
321                        case Polygon3::COINCIDENT:
322                                coincident.push_back(poly);
323                                break;                 
324                        case Polygon3::FRONT_SIDE:     
325                                frontPolys.push_back(poly);
326                                break;
327                        case Polygon3::BACK_SIDE:
328                                backPolys.push_back(poly);
329                                break;
330                        case Polygon3::SPLIT:
331                                {
332                                        Polygon3 *front_piece = new Polygon3(poly->mParent);
333                                        Polygon3 *back_piece = new Polygon3(poly->mParent);
334
335                                        //-- split polygon into front and back part
336                                        poly->Split(plane,
337                                                                *front_piece,
338                                                                *back_piece,
339                                                                mEpsilon);
340                                       
341                                        ++ splits; // increase number of splits
342
343                                        //-- inherit rays from parent polygon for blocked ray criterium
344                                        poly->InheritRays(*front_piece, *back_piece);
345                               
346                                        // check if polygons still valid
347                                        if (front_piece->Valid(mEpsilon))
348                                                frontPolys.push_back(front_piece);
349                                        else
350                                                DEL_PTR(front_piece);
351                               
352                                        if (back_piece->Valid(mEpsilon))
353                                                backPolys.push_back(back_piece);
354                                        else                           
355                                                DEL_PTR(back_piece);
356                               
357#ifdef _DEBUG
358                                        Debug << "split " << *poly << endl << *front_piece << endl << *back_piece << endl;
359#endif
360                                        DEL_PTR(poly);
361                                }
362                                break;
363                        default:
364                Debug << "SHOULD NEVER COME HERE\n";
365                                break;
366                }
367        }
368
369        return splits;
370}
371
372
373void BspTreeStatistics::Print(ostream &app) const
374{
375        app << "===== BspTree statistics ===============\n";
376
377        app << setprecision(4);
378
379        app << "#N_CTIME  ( Construction time [s] )\n" << Time() << " \n";
380
381        app << "#N_NODES ( Number of nodes )\n" << nodes << "\n";
382
383        app << "#N_INTERIORS ( Number of interior nodes )\n" << Interior() << "\n";
384
385        app << "#N_LEAVES ( Number of leaves )\n" << Leaves() << "\n";
386
387        app << "#N_POLYSPLITS ( Number of polygon splits )\n" << polySplits << "\n";
388
389        app << "#AXIS_ALIGNED_SPLITS (number of axis aligned splits)\n" << splits[0] + splits[1] + splits[2] << endl;
390
391        app << "#N_SPLITS ( Number of splits in axes x y z)\n";
392
393        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
394                app << splits[i] << " ";
395        app << endl;
396
397        app << "#N_PMAXDEPTHLEAVES ( Percentage of leaves at maximum depth )\n"
398                <<      maxDepthNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
399
400        app << "#N_PMINPVSLEAVES  ( Percentage of leaves with mininimal PVS )\n"
401                << minPvsNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
402
403        app << "#N_PMINRAYSLEAVES  ( Percentage of leaves with minimal number of rays)\n"
404                << minRaysNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
405
406        app << "#N_MAXCOSTNODES  ( Percentage of leaves with terminated because of max cost ratio )\n"
407                << maxCostNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
408
409        app << "#N_PMINPROBABILITYLEAVES  ( Percentage of leaves with mininum probability )\n"
410                << minProbabilityNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
411
412        app << "#N_PMAXRAYCONTRIBLEAVES  ( Percentage of leaves with maximal ray contribution )\n"
413                <<      maxRayContribNodes * 100 / (double)Leaves() << endl;
414
415        app << "#N_PMAXDEPTH ( Maximal reached depth )\n" << maxDepth << endl;
416
417        app << "#N_PMINDEPTH ( Minimal reached depth )\n" << minDepth << endl;
418
419        app << "#AVGDEPTH ( average depth )\n" << AvgDepth() << endl;
420
421        app << "#N_INPUTPOLYGONS (number of input polygons )\n" << polys << endl;
422
423        app << "#N_INVALIDLEAVES (number of invalid leaves )\n" << invalidLeaves << endl;
424
425        app << "#N_RAYS (number of rays / leaf)\n" << AvgRays() << endl;
426        //app << "#N_PVS: " << pvs << endl;
427
428        app << "#N_ROUTPUT_INPUT_POLYGONS ( ratio polygons after subdivision / input polygons )\n" <<
429                 (polys + polySplits) / (double)polys << endl;
430       
431        app << "===== END OF BspTree statistics ==========\n";
432}
433
434
435BspTree::~BspTree()
436{
437        DEL_PTR(mRoot);
438       
439        if (mOutOfBoundsCellPartOfTree)
440        {
441                // out of bounds cell not part of tree =>
442                // delete manually
443                DEL_PTR(mOutOfBoundsCell);
444        }
445}
446
447
448BspNode *BspTree::GetRoot() const
449{
450        return mRoot;
451}
452
453
454void BspTree::SetViewCellsTree(ViewCellsTree *viewCellsTree)
455{
456        mViewCellsTree = viewCellsTree;
457}
458
459
460void BspTree::InsertViewCell(ViewCellLeaf *viewCell)
461{
462        // don't generate new view cell, insert this view cell
463        mUsePredefinedViewCells = true;
464        PolygonContainer *polys = new PolygonContainer();
465
466        // extract polygons that guide the split process
467        mStat.polys += AddMeshToPolygons(viewCell->GetMesh(), *polys, viewCell);
468        mBbox.Include(viewCell->GetBox()); // add to BSP aabb
469
470        InsertPolygons(polys);
471}
472
473
474void BspTree::InsertPolygons(PolygonContainer *polys)
475{       
476        BspTraversalStack tStack;
477
478        // traverse existing tree or create new tree
479    if (!mRoot)
480                mRoot = new BspLeaf();
481
482        tStack.push(BspTraversalData(mRoot,
483                                                                 polys,
484                                                                 0,
485                                                                 mOutOfBoundsCell,
486                                                                 new BoundedRayContainer(),
487                                                                 0,
488                                                                 mUseAreaForPvs ? mBbox.SurfaceArea() : mBbox.GetVolume(),
489                                                                 new BspNodeGeometry()));
490
491        while (!tStack.empty())
492        {
493                // filter polygons donw the tree
494                BspTraversalData tData = tStack.top();
495            tStack.pop();
496                       
497                if (!tData.mNode->IsLeaf())
498                {
499                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(tData.mNode);
500
501                        ///////////////////
502                        //-- filter view cell polygons down the tree until a leaf is reached
503                        if (!tData.mPolygons->empty())
504                        {
505                                PolygonContainer *frontPolys = new PolygonContainer();
506                                PolygonContainer *backPolys = new PolygonContainer();
507                                PolygonContainer coincident;
508
509                                int splits = 0;
510               
511                                // split viewcell polygons with respect to split plane
512                                splits += SplitPolygons(interior->GetPlane(),
513                                                                                *tData.mPolygons,
514                                                                                *frontPolys,
515                                                                                *backPolys,
516                                                                                coincident);
517                               
518                                // extract view cells associated with the split polygons
519                                ViewCellLeaf *frontViewCell = mOutOfBoundsCell;
520                                ViewCellLeaf *backViewCell = mOutOfBoundsCell;
521                       
522                                BspTraversalData frontData(interior->GetFront(),
523                                                                                   frontPolys,
524                                                                                   tData.mDepth + 1,
525                                                                                   mOutOfBoundsCell,   
526                                                                                   tData.mRays,
527                                                                                   tData.mPvs,
528                                                                                   mUseAreaForPvs ? mBbox.SurfaceArea() : mBbox.GetVolume(),
529                                                                                   new BspNodeGeometry());
530
531                                BspTraversalData backData(interior->GetBack(),
532                                                                                  backPolys,
533                                                                                  tData.mDepth + 1,
534                                                                                  mOutOfBoundsCell,     
535                                                                                  tData.mRays,
536                                                                                  tData.mPvs,
537                                                                                   mUseAreaForPvs ? mBbox.SurfaceArea() : mBbox.GetVolume(),
538                                                                                  new BspNodeGeometry());
539
540                                if (mUsePredefinedViewCells)
541                                {
542                                        ExtractViewCells(frontData,
543                                                                         backData,
544                                                                         coincident,
545                                                                         interior->mPlane);
546                                }
547
548                                // don't need coincident polygons anymore
549                                CLEAR_CONTAINER(coincident);
550
551                                mStat.polySplits += splits;
552
553                                // push the children on the stack
554                                tStack.push(frontData);
555                                tStack.push(backData);
556                        }
557
558                        // cleanup
559                        DEL_PTR(tData.mPolygons);
560                        DEL_PTR(tData.mRays);
561                }
562                else
563                {
564                        // reached leaf => subdivide current viewcell
565                        BspNode *subRoot = Subdivide(tStack, tData);
566                }
567        }
568}
569
570
571int BspTree::AddMeshToPolygons(Mesh *mesh,
572                                                           PolygonContainer &polys,
573                                                           MeshInstance *parent)
574{
575        FaceContainer::const_iterator fi, fi_end = mesh->mFaces.end();
576       
577        // copy the face data to polygons
578        for (fi = mesh->mFaces.begin(); fi != fi_end; ++ fi)
579        {
580                Polygon3 *poly = new Polygon3((*fi), mesh);
581               
582                if (poly->Valid(mEpsilon))
583                {
584                        poly->mParent = parent; // set parent intersectable
585                        polys.push_back(poly);
586                }
587                else
588                {
589                        DEL_PTR(poly);
590                }
591        }
592        return (int)mesh->mFaces.size();
593}
594
595
596int BspTree::AddToPolygonSoup(const ViewCellContainer &viewCells,
597                                                          PolygonContainer &polys,
598                                                          int maxObjects)
599{
600        int limit = (maxObjects > 0) ?
601                Min((int)viewCells.size(), maxObjects) : (int)viewCells.size();
602 
603        int polysSize = 0;
604
605        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
606        {
607                Mesh *mesh = viewCells[i]->GetMesh();
608
609                if (mesh)
610                {
611                        // copy the mesh into polygons and add to BSP tree aabb
612                        mBbox.Include(viewCells[i]->GetBox());
613                        polysSize += AddMeshToPolygons(mesh, polys, viewCells[i]);
614                }
615        }
616
617        return polysSize;
618}
619
620
621int BspTree::AddToPolygonSoup(const ObjectContainer &objects,
622                                                          PolygonContainer &polys,
623                                                          int maxObjects,
624                                                          bool addToBbox)
625{
626        int limit = (maxObjects > 0) ?
627                Min((int)objects.size(), maxObjects) : (int)objects.size();
628 
629        for (int i = 0; i < limit; ++i)
630        {
631                Intersectable *object = objects[i];
632                Mesh *mesh = NULL;
633
634                switch (object->Type()) // extract the meshes
635                {
636                case Intersectable::MESH_INSTANCE:
637                        mesh = dynamic_cast<MeshInstance *>(object)->GetMesh();
638                        break;
639                case Intersectable::VIEW_CELL:
640                        mesh = dynamic_cast<ViewCell *>(object)->GetMesh();
641                        break;
642                case Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE:
643                        {
644                                TransformedMeshInstance *mi = dynamic_cast<TransformedMeshInstance *>(object);
645
646                                if (!mi->GetMesh())     
647                                        break;
648                                mesh = new Mesh();
649                                mi->GetTransformedMesh(*mesh);
650                                break;
651                        }
652                default:
653                        Debug << "intersectable type not supported" << endl;
654                        break;
655                }
656               
657        if (!mesh) continue;
658
659                // copy the mesh data to polygons
660                if (addToBbox)
661                {
662                        mBbox.Include(object->GetBox()); // add to BSP tree aabb
663                }
664
665                AddMeshToPolygons(mesh, polys, mOutOfBoundsCell);
666
667                // cleanup
668                if (object->Type() == Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE)
669                {
670                        DEL_PTR(mesh);
671                }       
672        }
673
674        return (int)polys.size();
675}
676
677       
678void BspTree::Construct(const ViewCellContainer &viewCells)
679{
680        // construct hierarchy over the given view cells
681        mUsePredefinedViewCells = true;
682
683        mStat.nodes = 1;
684        mBbox.Initialize(); // initialise bsp tree bounding box
685
686        // copy view cell meshes into one big polygon soup
687        PolygonContainer *polys = new PolygonContainer();
688        mStat.polys = AddToPolygonSoup(viewCells, *polys);
689
690        Exporter *expo = Exporter::GetExporter("dummy2.wrl");
691        expo->ExportPolygons(*polys);
692        delete expo;
693        // construct tree from the view cell polygons
694        Construct(polys, new BoundedRayContainer());
695}
696
697
698void BspTree::Construct(const ObjectContainer &objects)
699{
700        // generate new view cells for this type
701        mUsePredefinedViewCells = false;
702
703        mStat.nodes = 1;
704        mBbox.Initialize(); // initialise bsp tree bounding box
705       
706        PolygonContainer *polys = new PolygonContainer();
707
708        // copy mesh instance polygons into one big polygon soup
709        mStat.polys = AddToPolygonSoup(objects, *polys);
710
711        // construct tree from polygon soup
712        Construct(polys, new BoundedRayContainer());
713}
714
715
716void BspTree::PreprocessPolygons(PolygonContainer &polys)
717{
718        // preprocess: throw out polygons coincident to the view space box (not needed)
719        PolygonContainer boxPolys;
720        mBbox.ExtractPolys(boxPolys);
721        vector<Plane3> boxPlanes;
722
723        PolygonContainer::iterator pit, pit_end = boxPolys.end();
724
725        // extract planes of box
726        // TODO: can be done more elegantly than first extracting polygons
727        // and take their planes
728        for (pit = boxPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
729        {
730                boxPlanes.push_back((*pit)->GetSupportingPlane());
731        }
732
733        pit_end = polys.end();
734
735        for (pit = polys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
736        {
737                vector<Plane3>::const_iterator bit, bit_end = boxPlanes.end();
738               
739                for (bit = boxPlanes.begin(); (bit != bit_end) && (*pit); ++ bit)
740                {
741                        const int cf = (*pit)->ClassifyPlane(*bit, mEpsilon);
742
743                        if (cf == Polygon3::COINCIDENT)
744                        {
745                                DEL_PTR(*pit);
746                                //Debug << "coincident!!" << endl;
747                        }
748                }
749        }
750
751        // remove deleted entries
752        for (int i = 0; i < (int)polys.size(); ++ i)
753        {
754                while (!polys[i] && (i < (int)polys.size()))
755                {
756                        swap(polys[i], polys.back());
757                        polys.pop_back();
758                }
759        }
760
761        CLEAR_CONTAINER(boxPolys);
762}
763
764
765void BspTree::Construct(const RayContainer &sampleRays,
766                                                AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
767{
768        // generate new view cells for this contruction type
769        mUsePredefinedViewCells = false;
770
771    mStat.nodes = 1;
772
773        if (forcedBoundingBox)
774        {
775                mBbox = *forcedBoundingBox;
776        }
777        else
778        {
779                mBbox.Initialize(); // initialise BSP tree bounding box
780        }
781
782        PolygonContainer *polys = new PolygonContainer();
783        BoundedRayContainer *rays = new BoundedRayContainer();
784
785        RayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
786
787        long startTime = GetTime();
788        Debug << "**** Extracting polygons from rays ****\n";
789
790        std::map<Face *, Polygon3 *> facePolyMap;
791
792        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
793        {
794                //////////////
795                //-- extract polygons intersected by the rays
796                Ray *ray = *rit;
797       
798                // get ray-face intersection. Store polygon representing the rays together
799                // with rays intersecting the face.
800                if (!ray->intersections.empty())
801                {
802                        MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->intersections[0].mObject);
803
804                        Mesh *mesh;
805                        if (obj->Type() == Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE)
806                        {
807                                TransformedMeshInstance *tmobj =
808                                        dynamic_cast<TransformedMeshInstance *>(obj);
809                       
810                                mesh = new Mesh();
811                                tmobj->GetTransformedMesh(*mesh);
812                        }
813                        else // MeshInstance
814                        {
815                                mesh = obj->GetMesh();
816                        }
817
818                        Face *face = mesh->mFaces[ray->intersections[0].mFace];
819                        std::map<Face *, Polygon3 *>::iterator it = facePolyMap.find(face);
820
821                        if (it != facePolyMap.end())
822                        {
823                                //store rays if needed for heuristics
824                                if (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS)
825                                        (*it).second->mPiercingRays.push_back(ray);
826                        }
827                        else
828                        {       
829                                //store rays if needed for heuristics
830                                Polygon3 *poly = new Polygon3(face, mesh);
831                                poly->mParent = obj;
832                                polys->push_back(poly);
833
834                                if (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS)
835                                        poly->mPiercingRays.push_back(ray);
836
837                                facePolyMap[face] = poly;
838                        }
839
840                        // cleanup
841                        if (obj->Type() == Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE)
842                                DEL_PTR(mesh);
843                }
844        }
845        // clear helper structure
846        // note: memory will not be released using clear!
847        facePolyMap.clear();
848
849        // compute bounding box
850        if (!forcedBoundingBox)
851        {
852                mBbox.Include(*polys);
853        }
854
855        ////////////
856        //-- store rays
857        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
858        {
859                Ray *ray = *rit;
860        ray->SetId(-1); // reset id
861
862                float minT, maxT;
863                if (mBbox.GetRaySegment(*ray, minT, maxT))
864                        rays->push_back(new BoundedRay(ray, minT, maxT));
865        }
866
867        // throw out bad polygons
868        PreprocessPolygons(*polys);
869
870        mStat.polys = (int)polys->size();
871
872        Debug << "**** Finished polygon extraction ****" << endl;
873        Debug << (int)polys->size() << " polys extracted from " << (int)sampleRays.size() << " rays" << endl;
874        Debug << "extraction time: " << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
875
876        Construct(polys, rays);
877}
878
879
880void BspTree::Construct(const ObjectContainer &objects,
881                                                const RayContainer &sampleRays,
882                                                AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
883{
884        // generate new view cells for this construction type
885        mUsePredefinedViewCells = false;
886
887    mStat.nodes = 1;
888        mBbox.Initialize();     // initialise BSP tree bounding box
889       
890        if (forcedBoundingBox)
891        {
892                mBbox = *forcedBoundingBox;
893        }
894
895        BoundedRayContainer *rays = new BoundedRayContainer();
896        PolygonContainer *polys = new PolygonContainer();
897       
898        // copy mesh instance polygons into one big polygon soup
899        mStat.polys = AddToPolygonSoup(objects, *polys, 0, !forcedBoundingBox);
900
901        ///////
902        //-- store rays
903        RayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
904       
905        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
906        {
907                Ray *ray = *rit;
908        ray->SetId(-1); // reset id
909
910                float minT, maxT;
911                if (mBbox.GetRaySegment(*ray, minT, maxT))
912                        rays->push_back(new BoundedRay(ray, minT, maxT));
913        }
914
915        PreprocessPolygons(*polys);
916        Debug << "tree has " << (int)polys->size() << " polys, " << (int)sampleRays.size() << " rays" << endl;
917        Construct(polys, rays);
918}
919
920
921void BspTree::Construct(PolygonContainer *polys, BoundedRayContainer *rays)
922{
923        BspTraversalStack tStack;
924        mRoot = new BspLeaf();
925
926        // constrruct root node geometry
927        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
928        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
929
930        BspTraversalData tData(mRoot,
931                                                   polys,
932                                                   0,
933                                                   mOutOfBoundsCell,
934                                                   rays,
935                                                   ComputePvsSize(*rays),
936                                                   mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume(),
937                                                   geom);
938
939        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBbox.GetVolume();
940        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
941       
942        mSubdivisionStats
943                        << "#ViewCells\n1\n" <<  endl
944                        << "#RenderCostDecrease\n0\n" << endl
945                        << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
946                        << "#AvgRenderCost\n" << mTotalPvsSize << endl;
947
948        tStack.push(tData);
949
950        // used for intermediate time measurements and progress
951        long interTime = GetTime();     
952        int nleaves = 500;
953
954        mStat.Start();
955        cout << "Constructing bsp tree ...\n";
956        long startTime = GetTime();
957        while (!tStack.empty())
958        {
959                tData = tStack.top();
960            tStack.pop();
961
962                // subdivide leaf node
963                BspNode *r = Subdivide(tStack, tData);
964
965                if (r == mRoot)
966            Debug << "BSP tree construction time spent at root: "
967                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << " secs" << endl;
968
969                if (mStat.Leaves() >= nleaves)
970                {
971                        nleaves += 500;
972                       
973                        cout << "leaves=" << mStat.Leaves() << endl;
974                        Debug << "needed "
975                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
976                                  << " secs to create 500 leaves" << endl;
977                        interTime = GetTime();
978                }
979        }
980
981        cout << "finished\n";
982
983        mStat.Stop();
984}
985
986
987bool BspTree::TerminationCriteriaMet(const BspTraversalData &data) const
988{
989        return
990                (((int)data.mPolygons->size() <= mTermMinPolys) ||
991                 ((int)data.mRays->size() <= mTermMinRays) ||
992                 (data.mPvs <= mTermMinPvs) ||
993                 (data.mProbability <= mTermMinProbability) ||
994                 (data.mDepth >= mTermMaxDepth) ||
995                 (mStat.Leaves() >= mMaxViewCells) ||
996                 (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution));
997}
998
999
1000BspNode *BspTree::Subdivide(BspTraversalStack &tStack, BspTraversalData &tData)
1001{
1002        ////////
1003        //-- terminate traversal
1004
1005        if (TerminationCriteriaMet(tData))             
1006        {
1007                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
1008       
1009                BspViewCell *viewCell;
1010
1011                if (!mUsePredefinedViewCells)
1012                {       // generate new view cell for each leaf
1013                        viewCell = new BspViewCell();cout << "g";
1014                }
1015                else
1016                {       
1017                        // add predefined view cell to leaf
1018                        viewCell = dynamic_cast<BspViewCell *>(tData.mViewCell);
1019                        // from now on out of bounds cell can be handled as any other cell,
1020                        // responsibility for deleting has been shifted
1021                        if (IsOutOfBounds(viewCell))
1022                        {
1023                                mOutOfBoundsCellPartOfTree = true;
1024                        }
1025               
1026                }
1027
1028                leaf->SetViewCell(viewCell);
1029                viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
1030
1031                //float probability = max(0.0f, tData.mProbability);
1032                float probability = tData.mProbability;
1033
1034                if (mUseAreaForPvs)
1035                        viewCell->SetArea(probability);
1036                else
1037                        viewCell->SetVolume(probability);
1038               
1039                ///////////
1040                //-- add pvs contribution of rays
1041
1042                if (viewCell != mOutOfBoundsCell)
1043                {
1044                        int conSamp = 0, sampCon = 0;
1045                        AddToPvs(leaf, *tData.mRays, conSamp, sampCon);
1046                       
1047                        mStat.contributingSamples += conSamp;
1048                        mStat.sampleContributions += sampCon;
1049                }
1050
1051                if (1) EvaluateLeafStats(tData);
1052               
1053                ////////
1054                //-- clean up
1055
1056                // discard polygons
1057                CLEAR_CONTAINER(*tData.mPolygons);
1058                // discard rays
1059                CLEAR_CONTAINER(*tData.mRays);
1060
1061                delete tData.mPolygons;
1062                delete tData.mRays;
1063                delete tData.mGeometry;
1064
1065                return leaf;
1066        }
1067
1068        ///////////
1069        //-- continue subdivision
1070
1071        PolygonContainer coincident;
1072       
1073        BspTraversalData tFrontData(NULL, new PolygonContainer(), tData.mDepth + 1, mOutOfBoundsCell,
1074                                                                new BoundedRayContainer(), 0, 0, new BspNodeGeometry());
1075        BspTraversalData tBackData(NULL, new PolygonContainer(), tData.mDepth + 1, mOutOfBoundsCell,
1076                                                           new BoundedRayContainer(), 0, 0, new BspNodeGeometry());
1077
1078
1079        // create new interior node and two leaf nodes
1080        BspInterior *interior =
1081                SubdivideNode(tData, tFrontData, tBackData, coincident);
1082
1083        if (1)
1084        {
1085                int pvsData = tData.mPvs;
1086
1087                float cData = (float)pvsData * tData.mProbability;
1088                float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
1089                float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
1090
1091                float costDecr = (cFront + cBack - cData) / mBbox.GetVolume();
1092               
1093                mTotalCost += costDecr;
1094                mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - pvsData;
1095
1096                mSubdivisionStats
1097                        << "#ViewCells\n" << mStat.Leaves() << endl
1098                        << "#RenderCostDecrease\n" << -costDecr << endl
1099                        << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
1100                        << "#AvgRenderCost\n" << mTotalPvsSize / mStat.Leaves() << endl;
1101        }
1102
1103        // extract view cells from coincident polygons
1104        // with respect to the orientation of their normal
1105    // note: if front or back polygons are empty,
1106        // we get the valid in - out classification for the view cell
1107
1108        if (mUsePredefinedViewCells)
1109        {
1110                ExtractViewCells(tFrontData,
1111                                                 tBackData,
1112                                                 coincident,
1113                                                 interior->mPlane);                     
1114        }
1115
1116        // don't need coincident polygons anymory
1117        CLEAR_CONTAINER(coincident);
1118
1119        // push the children on the stack
1120        tStack.push(tFrontData);
1121        tStack.push(tBackData);
1122
1123        ////////
1124        //-- cleanup
1125
1126        DEL_PTR(tData.mNode);
1127        DEL_PTR(tData.mPolygons);
1128        DEL_PTR(tData.mRays);
1129        DEL_PTR(tData.mGeometry);               
1130       
1131        return interior;
1132}
1133
1134
1135void BspTree::ExtractViewCells(BspTraversalData &frontData,
1136                                                           BspTraversalData &backData,
1137                                                           const PolygonContainer &coincident,
1138                                                           const Plane3 &splitPlane) const
1139{
1140        // if not empty, tree is further subdivided => don't have to find view cell
1141        bool foundFront = !frontData.mPolygons->empty();
1142        bool foundBack = !frontData.mPolygons->empty();
1143
1144        PolygonContainer::const_iterator it =
1145                coincident.begin(), it_end = coincident.end();
1146
1147        //////////
1148        //-- find first view cells in front and back leafs
1149
1150        for (; !(foundFront && foundBack) && (it != it_end); ++ it)
1151        {
1152                if (DotProd((*it)->GetNormal(), splitPlane.mNormal) > 0)
1153                {
1154                        backData.mViewCell = dynamic_cast<ViewCellLeaf *>((*it)->mParent);
1155                        foundBack = true;
1156                }
1157                else
1158                {
1159                        frontData.mViewCell = dynamic_cast<ViewCellLeaf *>((*it)->mParent);
1160                        foundFront = true;
1161                }
1162        }
1163}
1164
1165
1166BspInterior *BspTree::SubdivideNode(BspTraversalData &tData,
1167                                                                        BspTraversalData &frontData,
1168                                                                        BspTraversalData &backData,
1169                                                                        PolygonContainer &coincident)
1170{
1171        mStat.nodes += 2;
1172       
1173        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);   
1174       
1175        // select subdivision plane
1176        BspInterior *interior = new BspInterior(SelectPlane(leaf, tData));
1177       
1178#ifdef _DEBUG
1179        Debug << interior << endl;
1180#endif
1181       
1182        // subdivide rays into front and back rays
1183        SplitRays(interior->mPlane, *tData.mRays, *frontData.mRays, *backData.mRays);
1184
1185        // subdivide polygons with plane
1186        mStat.polySplits += SplitPolygons(interior->GetPlane(),
1187                                                                          *tData.mPolygons,
1188                                                                          *frontData.mPolygons,
1189                                                                          *backData.mPolygons,
1190                                                                          coincident);
1191       
1192
1193    // compute pvs
1194        frontData.mPvs = ComputePvsSize(*frontData.mRays);
1195        backData.mPvs = ComputePvsSize(*backData.mRays);
1196
1197        // split geometry and compute area
1198        if (1)
1199        {
1200                tData.mGeometry->SplitGeometry(*frontData.mGeometry,
1201                                                                           *backData.mGeometry,
1202                                                                           interior->mPlane,
1203                                                                           mBbox,
1204                                                                           //0.000000000001);
1205                                                                           mEpsilon);
1206       
1207               
1208                if (mUseAreaForPvs)
1209                {
1210                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetArea();
1211                        backData.mProbability = backData.mGeometry->GetArea();
1212                }
1213                else
1214                {
1215                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetVolume();
1216                        backData.mProbability = tData.mProbability - frontData.mProbability;
1217                }
1218        }
1219
1220        //-- create front and back leaf
1221
1222        BspInterior *parent = leaf->GetParent();
1223
1224        // replace a link from node's parent
1225        if (!leaf->IsRoot())
1226        {
1227                parent->ReplaceChildLink(leaf, interior);
1228                interior->SetParent(parent);
1229        }
1230        else // new root
1231        {
1232                mRoot = interior;
1233        }
1234
1235        // and setup child links
1236        interior->SetupChildLinks(new BspLeaf(interior), new BspLeaf(interior));
1237       
1238        frontData.mNode = interior->GetFront();
1239        backData.mNode = interior->GetBack();
1240       
1241        interior->mTimeStamp = mTimeStamp ++;
1242       
1243        //DEL_PTR(leaf);
1244        return interior;
1245}
1246
1247
1248void BspTree::SortSubdivisionCandidates(const PolygonContainer &polys,
1249                                                                  const int axis,
1250                                                                  vector<SortableEntry> &splitCandidates) const
1251{
1252        splitCandidates.clear();
1253
1254        int requestedSize = 2 * (int)polys.size();
1255        // creates a sorted split candidates array 
1256        splitCandidates.reserve(requestedSize);
1257
1258        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
1259
1260        AxisAlignedBox3 box;
1261
1262        // insert all queries
1263        for(it = polys.begin(); it != it_end; ++ it)
1264        {
1265                box.Initialize();
1266                box.Include(*(*it));
1267               
1268                splitCandidates.push_back(SortableEntry(SortableEntry::POLY_MIN, box.Min(axis), *it));
1269                splitCandidates.push_back(SortableEntry(SortableEntry::POLY_MAX, box.Max(axis), *it));
1270        }
1271
1272        stable_sort(splitCandidates.begin(), splitCandidates.end());
1273}
1274
1275
1276float BspTree::BestCostRatio(const PolygonContainer &polys,
1277                                                         const AxisAlignedBox3 &box,
1278                                                         const int axis,
1279                                                         float &position,
1280                                                         int &objectsBack,
1281                                                         int &objectsFront) const
1282{
1283        vector<SortableEntry> splitCandidates;
1284
1285        SortSubdivisionCandidates(polys, axis, splitCandidates);
1286       
1287        // go through the lists, count the number of objects left and right
1288        // and evaluate the following cost funcion:
1289        // C = ct_div_ci  + (ol + or)/queries
1290       
1291        int objectsLeft = 0, objectsRight = (int)polys.size();
1292       
1293        float minBox = box.Min(axis);
1294        float maxBox = box.Max(axis);
1295        float boxArea = box.SurfaceArea();
1296 
1297        float minBand = minBox + mSplitBorder * (maxBox - minBox);
1298        float maxBand = minBox + (1.0f - mSplitBorder) * (maxBox - minBox);
1299       
1300        float minSum = 1e20f;
1301        vector<SortableEntry>::const_iterator ci, ci_end = splitCandidates.end();
1302
1303        for(ci = splitCandidates.begin(); ci != ci_end; ++ ci)
1304        {
1305                switch ((*ci).type)
1306                {
1307                        case SortableEntry::POLY_MIN:
1308                                ++ objectsLeft;
1309                                break;
1310                        case SortableEntry::POLY_MAX:
1311                            -- objectsRight;
1312                                break;
1313                        default:
1314                                break;
1315                }
1316               
1317                if ((*ci).value > minBand && (*ci).value < maxBand)
1318                {
1319                        AxisAlignedBox3 lbox = box;
1320                        AxisAlignedBox3 rbox = box;
1321                        lbox.SetMax(axis, (*ci).value);
1322                        rbox.SetMin(axis, (*ci).value);
1323
1324                        const float sum = objectsLeft * lbox.SurfaceArea() +
1325                                                          objectsRight * rbox.SurfaceArea();
1326     
1327                        if (sum < minSum)
1328                        {
1329                                minSum = sum;
1330                                position = (*ci).value;
1331
1332                                objectsBack = objectsLeft;
1333                                objectsFront = objectsRight;
1334                        }
1335                }
1336        }
1337 
1338        const float oldCost = (float)polys.size();
1339        const float newCost = mAxisAlignedCtDivCi + minSum / boxArea;
1340        const float ratio = newCost / oldCost;
1341
1342#ifdef _DEBUG
1343  Debug << "====================" << endl;
1344  Debug << "costRatio=" << ratio << " pos=" << position<<" t=" << (position - minBox)/(maxBox - minBox)
1345      << "\t o=(" << objectsBack << "," << objectsFront << ")" << endl;
1346#endif
1347  return ratio;
1348}
1349
1350bool BspTree::SelectAxisAlignedPlane(Plane3 &plane,
1351                                                                         const PolygonContainer &polys) const
1352{
1353        AxisAlignedBox3 box;
1354        box.Initialize();
1355       
1356        // create bounding box of region
1357        box.Include(polys);
1358       
1359        int objectsBack = 0, objectsFront = 0;
1360        int axis = 0;
1361        float costRatio = MAX_FLOAT;
1362        Vector3 position;
1363
1364        //-- area subdivision
1365        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
1366        {
1367                float p = 0;
1368                float r = BestCostRatio(polys, box, i, p, objectsBack, objectsFront);
1369               
1370                if (r < costRatio)
1371                {
1372                        costRatio = r;
1373                        axis = i;
1374                        position = p;
1375                }
1376        }
1377       
1378        if (costRatio >= mMaxCostRatio)
1379                return false;
1380
1381        Vector3 norm(0,0,0); norm[axis] = 1.0f;
1382        plane = Plane3(norm, position);
1383
1384        return true;
1385}
1386
1387
1388Plane3 BspTree::SelectPlane(BspLeaf *leaf, BspTraversalData &data)
1389{
1390        if ((!mMaxPolyCandidates || data.mPolygons->empty()) &&
1391                (!mMaxRayCandidates || data.mRays->empty()))
1392        {
1393                Debug << "Warning: No autopartition polygon candidate available\n";
1394       
1395                // return axis aligned split
1396                AxisAlignedBox3 box;
1397                box.Initialize();
1398       
1399                // create bounding box of region
1400                box.Include(*data.mPolygons);
1401
1402                const int axis = box.Size().DrivingAxis();
1403                const Vector3 position = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
1404
1405                Vector3 norm(0,0,0); norm[axis] = 1.0f;
1406                return Plane3(norm, position);
1407        }
1408       
1409        if ((mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED) &&
1410                ((int)data.mPolygons->size() > mTermMinPolysForAxisAligned) &&
1411                ((int)data.mRays->size() > mTermMinRaysForAxisAligned) &&
1412                ((mTermMinObjectsForAxisAligned < 0) ||
1413                 (Polygon3::ParentObjectsSize(*data.mPolygons) > mTermMinObjectsForAxisAligned)))
1414        {
1415                Plane3 plane;
1416                if (SelectAxisAlignedPlane(plane, *data.mPolygons))
1417                        return plane;
1418        }
1419
1420        // simplest strategy: just take next polygon
1421        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
1422        {
1423        if (!data.mPolygons->empty())
1424                {
1425                        Polygon3 *nextPoly =
1426                                (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mPolygons->size() - 1))];
1427                        return nextPoly->GetSupportingPlane();
1428                }
1429                else
1430                {
1431                        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mRays->size() - 1));
1432                        BoundedRay *bRay = (*data.mRays)[candidateIdx];
1433
1434                        Ray *ray = bRay->mRay;
1435                                               
1436                        const Vector3 minPt = ray->Extrap(bRay->mMinT);
1437                        const Vector3 maxPt = ray->Extrap(bRay->mMaxT);
1438
1439                        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1440
1441                        const Vector3 normal = ray->GetDir();
1442                       
1443                        return Plane3(normal, pt);
1444                }
1445
1446                return Plane3();
1447        }
1448
1449        // use heuristics to find appropriate plane
1450        return SelectPlaneHeuristics(leaf, data);
1451}
1452
1453
1454Plane3 BspTree::ChooseCandidatePlane(const BoundedRayContainer &rays) const
1455{       
1456        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1457        BoundedRay *bRay = rays[candidateIdx];
1458        Ray *ray = bRay->mRay;
1459
1460        const Vector3 minPt = ray->Extrap(bRay->mMinT);
1461        const Vector3 maxPt = ray->Extrap(bRay->mMaxT);
1462
1463        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1464
1465        const Vector3 normal = ray->GetDir();
1466                       
1467        return Plane3(normal, pt);
1468}
1469
1470Plane3 BspTree::ChooseCandidatePlane2(const BoundedRayContainer &rays) const
1471{       
1472        Vector3 pt[3];
1473        int idx[3];
1474        int cmaxT = 0;
1475        int cminT = 0;
1476        bool chooseMin = false;
1477
1478        for (int j = 0; j < 3; j ++)
1479        {
1480                idx[j] = (int)RandomValue(0, Real((int)rays.size() * 2 - 1));
1481                               
1482                if (idx[j] >= (int)rays.size())
1483                {
1484                        idx[j] -= (int)rays.size();             
1485                        chooseMin = (cminT < 2);
1486                }
1487                else
1488                        chooseMin = (cmaxT < 2);
1489
1490                BoundedRay *bRay = rays[idx[j]];
1491                pt[j] = chooseMin ? bRay->mRay->Extrap(bRay->mMinT) :
1492                                                        bRay->mRay->Extrap(bRay->mMaxT);
1493        }       
1494                       
1495        return Plane3(pt[0], pt[1], pt[2]);
1496}
1497
1498
1499Plane3 BspTree::ChooseCandidatePlane3(const BoundedRayContainer &rays) const
1500{       
1501        Vector3 pt[3];
1502       
1503        int idx1 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1504        int idx2 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1505
1506        // check if rays different
1507        if (idx1 == idx2)
1508                idx2 = (idx2 + 1) % (int)rays.size();
1509
1510        const BoundedRay *ray1 = rays[idx1];
1511        const BoundedRay *ray2 = rays[idx2];
1512
1513        // normal vector of the plane parallel to both lines
1514        const Vector3 norm =
1515                Normalize(CrossProd(ray1->mRay->GetDir(), ray2->mRay->GetDir()));
1516
1517        const Vector3 orig1 = ray1->mRay->Extrap(ray1->mMinT);
1518        const Vector3 orig2 = ray2->mRay->Extrap(ray2->mMinT);
1519
1520        // vector from line 1 to line 2
1521        const Vector3 vd = orig1 - orig2;
1522       
1523        // project vector on normal to get distance
1524        const float dist = DotProd(vd, norm);
1525
1526        // point on plane lies halfway between the two planes
1527        const Vector3 planePt = orig1 + norm * dist * 0.5;
1528
1529        return Plane3(norm, planePt);
1530}
1531
1532
1533Plane3 BspTree::SelectPlaneHeuristics(BspLeaf *leaf, BspTraversalData &data)
1534{
1535        float lowestCost = MAX_FLOAT;
1536        Plane3 bestPlane;
1537        // intermediate plane
1538        Plane3 plane;
1539
1540        const int limit = Min((int)data.mPolygons->size(), mMaxPolyCandidates);
1541        int maxIdx = (int)data.mPolygons->size();
1542       
1543        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1544        {
1545                // assure that no index is taken twice
1546                const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)(-- maxIdx));
1547                               
1548                Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[candidateIdx];
1549
1550                // swap candidate to the end to avoid testing same plane
1551                std::swap((*data.mPolygons)[maxIdx], (*data.mPolygons)[candidateIdx]);
1552                //Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (int)polys.size() - 1)];
1553
1554                // evaluate current candidate
1555                const float candidateCost =
1556                        SplitPlaneCost(poly->GetSupportingPlane(), data);
1557
1558                if (candidateCost < lowestCost)
1559                {
1560                        bestPlane = poly->GetSupportingPlane();
1561                        lowestCost = candidateCost;
1562                }
1563        }
1564       
1565        //-- choose candidate planes extracted from rays
1566        for (int i = 0; i < mMaxRayCandidates; ++ i)
1567        {
1568                plane = ChooseCandidatePlane3(*data.mRays);
1569                const float candidateCost = SplitPlaneCost(plane, data);
1570
1571                if (candidateCost < lowestCost)
1572                {
1573                        bestPlane = plane;     
1574                        lowestCost = candidateCost;
1575                }
1576        }
1577
1578#ifdef _DEBUG
1579        Debug << "plane lowest cost: " << lowestCost << endl;
1580#endif
1581       
1582        return bestPlane;
1583}
1584
1585
1586float BspTree::SplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
1587                                                          const PolygonContainer &polys) const
1588{
1589        float val = 0;
1590
1591        float sumBalancedPolys = 0;
1592        float sumSplits = 0;
1593        float sumPolyArea = 0;
1594        float sumBalancedViewCells = 0;
1595        float sumBlockedRays = 0;
1596        float totalBlockedRays = 0;
1597        //float totalArea = 0;
1598        int totalViewCells = 0;
1599
1600        // need three unique ids for each type of view cell
1601        // for balanced view cells criterium
1602        ViewCell::NewMail();
1603        const int backId = ViewCell::sMailId;
1604        ViewCell::NewMail();
1605        const int frontId = ViewCell::sMailId;
1606        ViewCell::NewMail();
1607        const int frontAndBackId = ViewCell::sMailId;
1608
1609        bool useRand;
1610        int limit;
1611
1612        // choose test polyongs randomly if over threshold
1613        if ((int)polys.size() > mMaxTests)
1614        {
1615                useRand = true;
1616                limit = mMaxTests;
1617        }
1618        else
1619        {
1620                useRand = false;
1621                limit = (int)polys.size();
1622        }
1623
1624        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1625        {
1626                const int testIdx = useRand ? (int)RandomValue(0, (Real)(limit - 1)) : i;
1627
1628                Polygon3 *poly = polys[testIdx];
1629
1630        const int classification =
1631                        poly->ClassifyPlane(candidatePlane, mEpsilon);
1632
1633                if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_POLYS)
1634                        sumBalancedPolys += sBalancedPolysTable[classification];
1635               
1636                if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_SPLITS)
1637                        sumSplits += sLeastPolySplitsTable[classification];
1638
1639                if (mSplitPlaneStrategy & LARGEST_POLY_AREA)
1640                {
1641                        if (classification == Polygon3::COINCIDENT)
1642                                sumPolyArea += poly->GetArea();
1643                        //totalArea += area;
1644                }
1645               
1646                if (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS)
1647                {
1648                        const float blockedRays = (float)poly->mPiercingRays.size();
1649               
1650                        if (classification == Polygon3::COINCIDENT)
1651                                sumBlockedRays += blockedRays;
1652                       
1653                        totalBlockedRays += blockedRays;
1654                }
1655
1656                // assign view cells to back or front according to classificaion
1657                if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_VIEW_CELLS)
1658                {
1659                        MeshInstance *viewCell = poly->mParent;
1660               
1661                        // assure that we only count a view cell
1662                        // once for the front and once for the back side of the plane
1663                        if (classification == Polygon3::FRONT_SIDE)
1664                        {
1665                                if ((viewCell->mMailbox != frontId) &&
1666                                        (viewCell->mMailbox != frontAndBackId))
1667                                {
1668                                        sumBalancedViewCells += 1.0;
1669
1670                                        if (viewCell->mMailbox != backId)
1671                                                viewCell->mMailbox = frontId;
1672                                        else
1673                                                viewCell->mMailbox = frontAndBackId;
1674                                       
1675                                        ++ totalViewCells;
1676                                }
1677                        }
1678                        else if (classification == Polygon3::BACK_SIDE)
1679                        {
1680                                if ((viewCell->mMailbox != backId) &&
1681                                    (viewCell->mMailbox != frontAndBackId))
1682                                {
1683                                        sumBalancedViewCells -= 1.0;
1684
1685                                        if (viewCell->mMailbox != frontId)
1686                                                viewCell->mMailbox = backId;
1687                                        else
1688                                                viewCell->mMailbox = frontAndBackId;
1689
1690                                        ++ totalViewCells;
1691                                }
1692                        }
1693                }
1694        }
1695
1696        const float polysSize = (float)polys.size() + Limits::Small;
1697
1698        // all values should be approx. between 0 and 1 so they can be combined
1699        // and scaled with the factors according to their importance
1700        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_POLYS)
1701                val += mBalancedPolysFactor * fabs(sumBalancedPolys) / polysSize;
1702       
1703        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_SPLITS) 
1704                val += mLeastSplitsFactor * sumSplits / polysSize;
1705
1706        if (mSplitPlaneStrategy & LARGEST_POLY_AREA)
1707                // HACK: polys.size should be total area so scaling is between 0 and 1
1708                val += mLargestPolyAreaFactor * (float)polys.size() / sumPolyArea;
1709
1710        if (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS)
1711                if (totalBlockedRays != 0)
1712                        val += mBlockedRaysFactor * (totalBlockedRays - sumBlockedRays) / totalBlockedRays;
1713
1714        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_VIEW_CELLS)
1715                val += mBalancedViewCellsFactor * fabs(sumBalancedViewCells) /
1716                        ((float)totalViewCells + Limits::Small);
1717       
1718        return val;
1719}
1720
1721
1722inline void BspTree::GenerateUniqueIdsForPvs()
1723{
1724        Intersectable::NewMail(); sBackId = Intersectable::sMailId;
1725        Intersectable::NewMail(); sFrontId = Intersectable::sMailId;
1726        Intersectable::NewMail(); sFrontAndBackId = Intersectable::sMailId;
1727}
1728
1729
1730float BspTree::SplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
1731                                                          const BoundedRayContainer &rays,
1732                                                          const int pvs,
1733                                                          const float probability,
1734                                                          const BspNodeGeometry &cell) const
1735{
1736        float val = 0;
1737
1738        float sumBalancedRays = 0;
1739        float sumRaySplits = 0;
1740
1741        int frontPvs = 0;
1742        int backPvs = 0;
1743
1744        // probability that view point lies in child
1745        float pOverall = 0;
1746        float pFront = 0;
1747        float pBack = 0;
1748
1749        const bool pvsUseLen = false;
1750
1751       
1752        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1753        {
1754                // create unique ids for pvs heuristics
1755                GenerateUniqueIdsForPvs();
1756
1757                // construct child geometry with regard to the candidate split plane
1758                BspNodeGeometry geomFront;
1759                BspNodeGeometry geomBack;
1760
1761                const bool splitSuccessFull =
1762                        cell.SplitGeometry(geomFront,
1763                                                           geomBack,
1764                                                           candidatePlane,
1765                                                           mBbox,
1766                                                           mEpsilon);
1767
1768                if (mUseAreaForPvs)
1769                {
1770                        pFront = geomFront.GetArea();
1771                        pBack = geomBack.GetArea();
1772                }
1773                else
1774                {
1775                        pFront = geomFront.GetVolume();
1776                        pBack = pOverall - pFront;
1777                }
1778               
1779               
1780                // give penalty to unbalanced split
1781                if (1 &&
1782                        (!splitSuccessFull || (pFront <= 0) || (pBack <= 0) ||
1783                        !geomFront.Valid() || !geomBack.Valid()))
1784                {
1785                        //Debug << "error f: " << pFront << " b: " << pBack << endl;
1786                        return 99999.9f;
1787                }
1788
1789                pOverall = probability;
1790        }
1791                       
1792        bool useRand;
1793        int limit;
1794
1795        // choose test polyongs randomly if over threshold
1796        if ((int)rays.size() > mMaxTests)
1797        {
1798                useRand = true;
1799                limit = mMaxTests;
1800        }
1801        else
1802        {
1803                useRand = false;
1804                limit = (int)rays.size();
1805        }
1806
1807        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1808        {
1809                const int testIdx = useRand ? (int)RandomValue(0, (Real)(limit - 1)) : i;
1810       
1811                BoundedRay *bRay = rays[testIdx];
1812
1813                Ray *ray = bRay->mRay;
1814                const float minT = bRay->mMinT;
1815                const float maxT = bRay->mMaxT;
1816
1817                Vector3 entP, extP;
1818
1819                const int cf =
1820                        ray->ClassifyPlane(candidatePlane, minT, maxT, entP, extP);
1821
1822                if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
1823                {
1824                        sumBalancedRays += sBalancedRaysTable[cf];
1825                }
1826               
1827                if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
1828                {
1829                        sumRaySplits += sLeastRaySplitsTable[cf];
1830                }
1831
1832                if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1833                {
1834                        // in case the ray intersects an object
1835                        // assure that we only count the object
1836                        // once for the front and once for the back side of the plane
1837                       
1838                        // add the termination object
1839                        if (!ray->intersections.empty())
1840                                AddObjToPvs(ray->intersections[0].mObject, cf, frontPvs, backPvs);
1841                       
1842                        // add the source object
1843                        AddObjToPvs(ray->sourceObject.mObject, cf, frontPvs, backPvs);
1844                }
1845        }
1846
1847        const float raysSize = (float)rays.size() + Limits::Small;
1848
1849        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
1850                val += mLeastRaySplitsFactor * sumRaySplits / raysSize;
1851
1852        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
1853                val += mBalancedRaysFactor * fabs(sumBalancedRays) /  raysSize;
1854
1855        const float denom = pOverall * (float)pvs + Limits::Small;
1856
1857        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1858        {
1859                val += mPvsFactor * (frontPvs * pFront + (backPvs * pBack)) / denom;
1860        }
1861
1862       
1863#ifdef _DEBUG
1864        Debug << "totalpvs: " << pvs << " ptotal: " << pOverall
1865                  << " frontpvs: " << frontPvs << " pFront: " << pFront
1866                  << " backpvs: " << backPvs << " pBack: " << pBack << endl << endl;
1867#endif
1868       
1869        return val;
1870}
1871
1872void BspTree::AddObjToPvs(Intersectable *obj,
1873                                                  const int cf,
1874                                                  int &frontPvs,
1875                                                  int &backPvs) const
1876{
1877        if (!obj)
1878                return;
1879        // TODO: does this really belong to no pvs?
1880        //if (cf == Ray::COINCIDENT) return;
1881
1882        // object belongs to both PVS
1883        const bool bothSides = (cf == Ray::FRONT_BACK) ||
1884                                                   (cf == Ray::BACK_FRONT) ||
1885                                                   (cf == Ray::COINCIDENT);
1886
1887        if ((cf == Ray::FRONT) || bothSides)
1888        {
1889                if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
1890                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
1891                {
1892                        ++ frontPvs;
1893
1894                        if (obj->mMailbox == sBackId)
1895                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;       
1896                        else
1897                                obj->mMailbox = sFrontId;                                                               
1898                }
1899        }
1900       
1901        if ((cf == Ray::BACK) || bothSides)
1902        {
1903                if ((obj->mMailbox != sBackId) &&
1904                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
1905                {
1906                        ++ backPvs;
1907
1908                        if (obj->mMailbox == sFrontId)
1909                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
1910                        else
1911                                obj->mMailbox = sBackId;                               
1912                }
1913        }
1914}
1915
1916
1917float BspTree::SplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
1918                                                          BspTraversalData &data) const
1919{
1920        float val = 0;
1921
1922        if (mSplitPlaneStrategy & VERTICAL_AXIS)
1923        {
1924                Vector3 tinyAxis(0,0,0); tinyAxis[mBbox.Size().TinyAxis()] = 1.0f;
1925                // we put a penalty on the dot product between the "tiny" vertical axis
1926                // and the split plane axis
1927                val += mVerticalSplitsFactor *
1928                           fabs(DotProd(candidatePlane.mNormal, tinyAxis));
1929        }
1930
1931        // the following criteria loop over all polygons to find the cost value
1932        if ((mSplitPlaneStrategy & BALANCED_POLYS)      ||
1933                (mSplitPlaneStrategy & LEAST_SPLITS)        ||
1934                (mSplitPlaneStrategy & LARGEST_POLY_AREA)   ||
1935                (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_VIEW_CELLS) ||
1936                (mSplitPlaneStrategy & BLOCKED_RAYS))
1937        {
1938                val += SplitPlaneCost(candidatePlane, *data.mPolygons);
1939        }
1940
1941        // the following criteria loop over all rays to find the cost value
1942        if ((mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)      ||
1943                (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)   ||
1944                (mSplitPlaneStrategy & PVS))
1945        {
1946                val += SplitPlaneCost(candidatePlane, *data.mRays, data.mPvs,
1947                                                          data.mProbability, *data.mGeometry);
1948        }
1949
1950        // return linear combination of the sums
1951        return val;
1952}
1953
1954void BspTree::CollectLeaves(vector<BspLeaf *> &leaves) const
1955{
1956        stack<BspNode *> nodeStack;
1957        nodeStack.push(mRoot);
1958 
1959        while (!nodeStack.empty())
1960        {
1961                BspNode *node = nodeStack.top();
1962   
1963                nodeStack.pop();
1964   
1965                if (node->IsLeaf())
1966                {
1967                        BspLeaf *leaf = (BspLeaf *)node;               
1968                        leaves.push_back(leaf);
1969                }
1970                else
1971                {
1972                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1973
1974                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1975                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1976                }
1977        }
1978}
1979
1980
1981AxisAlignedBox3 BspTree::GetBoundingBox() const
1982{
1983        return mBbox;
1984}
1985
1986
1987void BspTree::EvaluateLeafStats(const BspTraversalData &data)
1988{
1989        // the node became a leaf -> evaluate stats for leafs
1990        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(data.mNode);
1991
1992        // store maximal and minimal depth
1993        if (data.mDepth > mStat.maxDepth)
1994                mStat.maxDepth = data.mDepth;
1995
1996        if (data.mDepth < mStat.minDepth)
1997                mStat.minDepth = data.mDepth;
1998
1999        // accumulate depth to compute average depth
2000        mStat.accumDepth += data.mDepth;
2001        // accumulate rays to compute rays /  leaf
2002        mStat.accumRays += (int)data.mRays->size();
2003
2004        if (data.mDepth >= mTermMaxDepth)
2005                ++ mStat.maxDepthNodes;
2006
2007        if (data.mPvs < mTermMinPvs)
2008                ++ mStat.minPvsNodes;
2009
2010        if ((int)data.mRays->size() < mTermMinRays)
2011                ++ mStat.minRaysNodes;
2012
2013        if (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution)
2014                ++ mStat.maxRayContribNodes;
2015       
2016        if (data.mProbability <= mTermMinProbability)
2017                ++ mStat.minProbabilityNodes;
2018
2019#ifdef _DEBUG
2020        Debug << "BSP stats: "
2021                  << "Depth: " << data.mDepth << " (max: " << mTermMaxDepth << "), "
2022                  << "PVS: " << data.mPvs << " (min: " << mTermMinPvs << "), "
2023                  << "Probability: " << data.mProbability << " (min: " << mTermMinProbability << "), "
2024                  << "#polygons: " << (int)data.mPolygons->size() << " (max: " << mTermMinPolys << "), "
2025                  << "#rays: " << (int)data.mRays->size() << " (max: " << mTermMinRays << "), "
2026                  << "#pvs: " << leaf->GetViewCell()->GetPvs().CountObjectsInPvs() << "=, "
2027                  << "#avg ray contrib (pvs): " << (float)data.mPvs / (float)data.mRays->size() << endl;
2028#endif
2029}
2030
2031
2032int BspTree::_CastRay(Ray &ray)
2033{
2034        int hits = 0;
2035 
2036        stack<BspRayTraversalData> tStack;
2037 
2038        float maxt, mint;
2039
2040        if (!mBbox.GetRaySegment(ray, mint, maxt))
2041                return 0;
2042
2043        ViewCell::NewMail();
2044
2045        Vector3 entp = ray.Extrap(mint);
2046        Vector3 extp = ray.Extrap(maxt);
2047 
2048        BspNode *node = mRoot;
2049        BspNode *farChild = NULL;
2050       
2051        while (1)
2052        {
2053                if (!node->IsLeaf())
2054                {
2055                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2056                       
2057                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
2058                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
2059                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
2060
2061                        if (entSide < 0)
2062                        {
2063                                node = in->GetBack();
2064
2065                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
2066                                        continue;
2067                                       
2068                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
2069
2070                        } else if (entSide > 0)
2071                        {
2072                                node = in->GetFront();
2073
2074                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
2075                                        continue;
2076
2077                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray                   
2078                        }
2079                        else // ray and plane are coincident
2080                        {
2081                                // WHAT TO DO IN THIS CASE ?
2082                                //break;
2083                                node = in->GetFront();
2084                                continue;
2085                        }
2086
2087                        // push data for far child
2088                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
2089
2090                        // find intersection of ray segment with plane
2091                        float t;
2092                        extp = splitPlane.FindIntersection(ray.GetLoc(), extp, &t);
2093                        maxt *= t;
2094                       
2095                } else // reached leaf => intersection with view cell
2096                {
2097                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2098     
2099                        if (!leaf->mViewCell->Mailed())
2100                        {
2101                                //ray.bspIntersections.push_back(Ray::BspIntersection(maxt, leaf));
2102                                leaf->mViewCell->Mail();
2103                                ++ hits;
2104                        }
2105                       
2106                        //-- fetch the next far child from the stack
2107                        if (tStack.empty())
2108                                break;
2109     
2110                        entp = extp;
2111                        mint = maxt; // NOTE: need this?
2112
2113                        if (ray.GetType() == Ray::LINE_SEGMENT && mint > 1.0f)
2114                                break;
2115
2116                        BspRayTraversalData &s = tStack.top();
2117
2118                        node = s.mNode;
2119                        extp = s.mExitPoint;
2120                        maxt = s.mMaxT;
2121
2122                        tStack.pop();
2123                }
2124        }
2125
2126        return hits;
2127}
2128
2129
2130int BspTree::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
2131                                                         const Vector3 &termination,
2132                                                         ViewCellContainer &viewcells)
2133{
2134        int hits = 0;
2135        stack<BspRayTraversalData> tStack;
2136
2137        float mint = 0.0f, maxt = 1.0f;
2138
2139        //ViewCell::NewMail();
2140
2141        Vector3 entp = origin;
2142        Vector3 extp = termination;
2143
2144        BspNode *node = mRoot;
2145        BspNode *farChild = NULL;
2146
2147
2148        const float thresh = 1 ? 1e-6f : 0.0f;
2149
2150        while (1)
2151        {
2152                if (!node->IsLeaf()) 
2153                {
2154                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2155
2156                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
2157                       
2158                        const int entSide = splitPlane.Side(entp, thresh);
2159                        const int extSide = splitPlane.Side(extp, thresh);
2160
2161                        if (entSide < 0)
2162                        {
2163                                node = in->GetBack();
2164                               
2165                                // plane does not split ray => no far child
2166                                if (extSide <= 0)
2167                                        continue;
2168 
2169                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
2170                        }
2171                        else if (entSide > 0)
2172                        {
2173                                node = in->GetFront();
2174
2175                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
2176                                        continue;
2177
2178                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
2179                        }
2180                        else // one of the ray end points is on the plane
2181                        {       // NOTE: what to do if ray is coincident with plane?
2182                                if (extSide < 0)
2183                                        node = in->GetBack();
2184                                else //if (extSide > 0)
2185                                        node = in->GetFront();
2186                                //else break; // coincident => count no intersections
2187
2188                                continue; // no far child
2189                        }
2190
2191                        // push data for far child
2192                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
2193               
2194                        // find intersection of ray segment with plane
2195                        float t;
2196                        extp = splitPlane.FindIntersection(origin, extp, &t);
2197                        maxt *= t; 
2198                }
2199                else
2200                {
2201                        // reached leaf => intersection with view cell
2202                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2203               
2204                        if (!leaf->mViewCell->Mailed())
2205                        {
2206                                viewcells.push_back(leaf->mViewCell);
2207                                leaf->mViewCell->Mail();
2208                                ++ hits;
2209                        }
2210               
2211                        //-- fetch the next far child from the stack
2212                        if (tStack.empty())
2213                                break;
2214           
2215                        entp = extp;
2216                        mint = maxt; // NOTE: need this?
2217               
2218                        BspRayTraversalData &s = tStack.top();
2219               
2220                        node = s.mNode;
2221                        extp = s.mExitPoint;
2222                        maxt = s.mMaxT;
2223               
2224                        tStack.pop();
2225                }
2226        }
2227
2228        return hits;
2229}
2230
2231
2232void BspTree::CollectViewCells(ViewCellContainer &viewCells) const
2233{
2234        stack<BspNode *> nodeStack;
2235        nodeStack.push(mRoot);
2236
2237        ViewCell::NewMail();
2238
2239        while (!nodeStack.empty())
2240        {
2241                BspNode *node = nodeStack.top();
2242                nodeStack.pop();
2243
2244                if (node->IsLeaf())
2245                {
2246                        ViewCellLeaf *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->mViewCell;
2247
2248                        if (!viewCell->Mailed())
2249                        {
2250                                viewCell->Mail();
2251                                viewCells.push_back(viewCell);
2252                        }
2253                }
2254                else
2255                {
2256                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2257
2258                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2259                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2260                }
2261        }
2262}
2263
2264
2265BspTreeStatistics &BspTree::GetStat()
2266{
2267        return mStat;
2268}
2269
2270
2271float BspTree::AccumulatedRayLength(BoundedRayContainer &rays) const
2272{
2273        float len = 0;
2274
2275        BoundedRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2276
2277        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2278        {
2279                len += SqrDistance((*it)->mRay->Extrap((*it)->mMinT),
2280                                                   (*it)->mRay->Extrap((*it)->mMaxT));
2281        }
2282
2283        return len;
2284}
2285
2286
2287int BspTree::SplitRays(const Plane3 &plane,
2288                                           BoundedRayContainer &rays,
2289                                           BoundedRayContainer &frontRays,
2290                                           BoundedRayContainer &backRays)
2291{
2292        int splits = 0;
2293       
2294        while (!rays.empty())
2295        {
2296                BoundedRay *bRay = rays.back();
2297                Ray *ray = bRay->mRay;
2298                float minT = bRay->mMinT;
2299                float maxT = bRay->mMaxT;
2300
2301                rays.pop_back();
2302       
2303                Vector3 entP, extP;
2304
2305                const int cf =
2306                        ray->ClassifyPlane(plane, minT, maxT, entP, extP);
2307               
2308                // set id to ray classification
2309                ray->SetId(cf);
2310
2311                switch (cf)
2312                {
2313                case Ray::COINCIDENT: // TODO: should really discard ray?
2314                        frontRays.push_back(bRay);
2315                        break;
2316                case Ray::BACK:
2317                        backRays.push_back(bRay);
2318                        break;
2319                case Ray::FRONT:
2320                        frontRays.push_back(bRay);
2321                        break;
2322                case Ray::FRONT_BACK:
2323                        {
2324                                // find intersection of ray segment with plane
2325                                const float t = plane.FindT(ray->GetLoc(), extP);
2326                               
2327                                const float newT = t * maxT;
2328
2329                                frontRays.push_back(new BoundedRay(ray, minT, newT));
2330                                backRays.push_back(new BoundedRay(ray, newT, maxT));
2331
2332                                DEL_PTR(bRay);
2333                        }
2334                        break;
2335                case Ray::BACK_FRONT:
2336                        {
2337                                // find intersection of ray segment with plane
2338                                const float t = plane.FindT(ray->GetLoc(), extP);
2339                                const float newT = t * bRay->mMaxT;
2340
2341                                backRays.push_back(new BoundedRay(ray, minT, newT));
2342                                frontRays.push_back(new BoundedRay(ray, newT, maxT));
2343
2344                                DEL_PTR(bRay);
2345
2346                                ++ splits;
2347                        }
2348                        break;
2349                default:
2350                        Debug << "Should not come here 4" << endl;
2351                        break;
2352                }
2353        }
2354
2355        return splits;
2356}
2357
2358void BspTree::ExtractHalfSpaces(BspNode *n, vector<Plane3> &halfSpaces) const
2359{
2360        BspNode *lastNode;
2361
2362        do
2363        {
2364                lastNode = n;
2365
2366                // want to get planes defining geometry of this node => don't take
2367                // split plane of node itself
2368                n = n->GetParent();
2369
2370                if (n)
2371                {
2372                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(n);
2373                        Plane3 halfSpace = dynamic_cast<BspInterior *>(interior)->GetPlane();
2374
2375            if (interior->GetBack() != lastNode)
2376                                halfSpace.ReverseOrientation();
2377
2378                        halfSpaces.push_back(halfSpace);
2379                }
2380        }
2381        while (n);
2382}
2383
2384
2385void BspTree::ConstructGeometry(ViewCell *vc,
2386                                                                BspNodeGeometry &vcGeom) const
2387{
2388        // if false, cannot construct geometry for interior leaf
2389        if (!mViewCellsTree)
2390                return;
2391
2392        ViewCellContainer leaves;
2393        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
2394
2395        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2396
2397        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2398        {
2399                // per definition out of bounds cell has zero volume
2400                if (IsOutOfBounds(*it))
2401                        continue;
2402
2403                BspViewCell *bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it);
2404                vector<BspLeaf *>::const_iterator bit, bit_end = bspVc->mLeaves.end();
2405
2406                for (bit = bspVc->mLeaves.begin(); bit != bit_end; ++ bit)
2407                {
2408                        BspLeaf *l = *bit;
2409                        ConstructGeometry(l, vcGeom);
2410                }
2411        }
2412}
2413
2414
2415void BspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
2416                                                                BspNodeGeometry &geom) const
2417{
2418        vector<Plane3> halfSpaces;
2419        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2420
2421        PolygonContainer candidatePolys;
2422        vector<Plane3> candidatePlanes;
2423
2424        vector<Plane3>::const_iterator pit, pit_end = halfSpaces.end();
2425
2426        // bounded planes are added to the polygons
2427        for (pit = halfSpaces.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2428        {
2429                Polygon3 *p = GetBoundingBox().CrossSection(*pit);
2430
2431                if (p->Valid(mEpsilon))
2432                {
2433                        candidatePolys.push_back(p);
2434                        candidatePlanes.push_back(*pit);
2435                }
2436        }
2437
2438        // add faces of bounding box (also could be faces of the cell)
2439        for (int i = 0; i < 6; ++ i)
2440        {
2441                VertexContainer vertices;
2442
2443                for (int j = 0; j < 4; ++ j)
2444                        vertices.push_back(mBbox.GetFace(i).mVertices[j]);
2445
2446                Polygon3 *poly = new Polygon3(vertices);
2447
2448                candidatePolys.push_back(poly);
2449                candidatePlanes.push_back(poly->GetSupportingPlane());
2450        }
2451
2452        for (int i = 0; i < (int)candidatePolys.size(); ++ i)
2453        {
2454                // polygon is split by all other planes
2455                for (int j = 0; (j < (int)halfSpaces.size()) && candidatePolys[i]; ++ j)
2456                {
2457                        if (i == j) // polygon and plane are coincident
2458                                continue;
2459
2460                        VertexContainer splitPts;
2461                        Polygon3 *frontPoly, *backPoly;
2462
2463                        const int cf =
2464                                candidatePolys[i]->ClassifyPlane(halfSpaces[j],
2465                                                                                                 mEpsilon);
2466
2467                        switch (cf)
2468                        {
2469                                case Polygon3::SPLIT:
2470                                        frontPoly = new Polygon3();
2471                                        backPoly = new Polygon3();
2472
2473                                        candidatePolys[i]->Split(halfSpaces[j],
2474                                                                                         *frontPoly,
2475                                                                                         *backPoly,
2476                                                                                         mEpsilon);
2477
2478                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2479
2480                                        if (backPoly->Valid(mEpsilon))
2481                                                candidatePolys[i] = backPoly;
2482                                        else
2483                                                DEL_PTR(backPoly);
2484
2485                                        // outside, don't need this
2486                                        DEL_PTR(frontPoly);
2487                                        break;
2488                                // polygon outside of halfspace
2489                                case Polygon3::FRONT_SIDE:
2490                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2491                                        break;
2492                                // just take polygon as it is
2493                                case Polygon3::BACK_SIDE:
2494                                case Polygon3::COINCIDENT:
2495                                default:
2496                                        break;
2497                        }
2498                }
2499
2500                if (candidatePolys[i])
2501                {
2502                        geom.Add(candidatePolys[i], candidatePlanes[i]);
2503                }
2504        }
2505}
2506
2507
2508void BspTree::SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm)
2509{
2510        mViewCellsManager = vcm;
2511}
2512
2513
2514typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
2515
2516
2517int BspTree::FindNeighbors(BspNode *n,
2518                                                   vector<BspLeaf *> &neighbors,
2519                                                   const bool onlyUnmailed) const
2520{
2521        stack<bspNodePair> nodeStack;
2522       
2523        BspNodeGeometry nodeGeom;
2524        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
2525       
2526        // split planes from the root to this node
2527        // needed to verify that we found neighbor leaf
2528        // TODO: really needed?
2529        vector<Plane3> halfSpaces;
2530        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2531
2532
2533        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2534        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2535
2536        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2537
2538        while (!nodeStack.empty())
2539        {
2540                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2541                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2542       
2543                nodeStack.pop();
2544
2545                if (node->IsLeaf())
2546                {
2547                        // test if this leaf is in valid view space
2548                        if (node->TreeValid() &&
2549                                (node != n) &&
2550                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
2551                        {
2552                                bool isAdjacent = true;
2553
2554                                if (1)
2555                                {
2556                                        // test all planes of current node if still adjacent
2557                                        for (int i = 0; (i < halfSpaces.size()) && isAdjacent; ++ i)
2558                                        {
2559                                                const int cf =
2560                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
2561                                                                                                        halfSpaces[i],
2562                                                                                                        mEpsilon);
2563
2564                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
2565                                                {
2566                                                        isAdjacent = false;
2567                                                }
2568                                        }
2569                                }
2570                                else
2571                                {
2572                                        // TODO: why is this wrong??
2573                                        // test all planes of current node if still adjacent
2574                                        for (int i = 0; (i < nodeGeom.Size()) && isAdjacent; ++ i)
2575                                        {
2576                                                Polygon3 *poly = nodeGeom.GetPolys()[i];
2577
2578                                                const int cf =
2579                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
2580                                                                                                        poly->GetSupportingPlane(),
2581                                                                                                        mEpsilon);
2582
2583                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
2584                                                {
2585                                                        isAdjacent = false;
2586                                                }
2587                                        }
2588                                }
2589                                // neighbor was found
2590                                if (isAdjacent)
2591                                {       
2592                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
2593                                }
2594                        }
2595                }
2596                else
2597                {
2598                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2599
2600                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
2601                                                                                                   interior->GetPlane(),
2602                                                                                                   mEpsilon);
2603                       
2604                        BspNode *front = interior->GetFront();
2605                        BspNode *back = interior->GetBack();
2606           
2607                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
2608                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
2609
2610                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
2611                                                                *bGeom,
2612                                                                interior->GetPlane(),
2613                                                                mBbox,
2614                                                                //0.0000001f);
2615                                                                mEpsilon);
2616               
2617                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
2618                        {
2619                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
2620                                DEL_PTR(fGeom);
2621                        }
2622                        else
2623                        {
2624                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
2625                                {
2626                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
2627                                        DEL_PTR(bGeom);
2628                                }
2629                                else
2630                                {       // random decision
2631                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
2632                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
2633                                }
2634                        }
2635                }
2636       
2637                DEL_PTR(geom);
2638        }
2639
2640        return (int)neighbors.size();
2641}
2642
2643
2644BspLeaf *BspTree::GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed)
2645{
2646        stack<BspNode *> nodeStack;
2647       
2648        nodeStack.push(mRoot);
2649
2650        int mask = rand();
2651       
2652        while (!nodeStack.empty())
2653        {
2654                BspNode *node = nodeStack.top();
2655                nodeStack.pop();
2656               
2657                if (node->IsLeaf())
2658                {
2659                        if ( (!onlyUnmailed || !node->Mailed()) )
2660                                return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2661                }
2662                else
2663                {
2664                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2665
2666                        // random decision
2667                        if (mask & 1)
2668                                nodeStack.push(interior->GetBack());
2669                        else
2670                                nodeStack.push(interior->GetFront());
2671
2672                        mask = mask >> 1;
2673                }
2674        }
2675       
2676        return NULL;
2677}
2678
2679
2680void BspTree::AddToPvs(BspLeaf *leaf,
2681                                           const BoundedRayContainer &rays,
2682                                           int &sampleContributions,
2683                                           int &contributingSamples)
2684{
2685        sampleContributions = 0;
2686        contributingSamples = 0;
2687
2688    BoundedRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2689
2690        ViewCellLeaf *vc = leaf->GetViewCell();
2691
2692        // add contributions from samples to the PVS
2693        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2694        {
2695                int contribution = 0;
2696                Ray *ray = (*it)->mRay;
2697                float relContribution;
2698                if (!ray->intersections.empty())
2699                  contribution += vc->GetPvs().AddSample(ray->intersections[0].mObject,
2700                                                                                                 1.0f,
2701                                                                                                 relContribution);
2702               
2703                if (ray->sourceObject.mObject)
2704                        contribution += vc->GetPvs().AddSample(ray->sourceObject.mObject,
2705                                                                                                   1.0f,
2706                                                                                                   relContribution);
2707               
2708                if (contribution)
2709                {
2710                        sampleContributions += contribution;
2711                        ++ contributingSamples;
2712                }
2713
2714                //if (ray->mFlags & Ray::STORE_BSP_INTERSECTIONS)
2715                //      ray->bspIntersections.push_back(Ray::BspIntersection((*it)->mMinT, this));
2716        }
2717}
2718
2719
2720int BspTree::ComputePvsSize(const BoundedRayContainer &rays) const
2721{
2722        int pvsSize = 0;
2723
2724        BoundedRayContainer::const_iterator rit, rit_end = rays.end();
2725
2726        Intersectable::NewMail();
2727
2728        for (rit = rays.begin(); rit != rays.end(); ++ rit)
2729        {
2730                Ray *ray = (*rit)->mRay;
2731               
2732                if (!ray->intersections.empty())
2733                {
2734                        if (!ray->intersections[0].mObject->Mailed())
2735                        {
2736                                ray->intersections[0].mObject->Mail();
2737                                ++ pvsSize;
2738                        }
2739                }
2740                if (ray->sourceObject.mObject)
2741                {
2742                        if (!ray->sourceObject.mObject->Mailed())
2743                        {
2744                                ray->sourceObject.mObject->Mail();
2745                                ++ pvsSize;
2746                        }
2747                }
2748        }
2749
2750        return pvsSize;
2751}
2752
2753
2754float BspTree::GetEpsilon() const
2755{
2756        return mEpsilon;
2757}
2758
2759
2760int BspTree::CollectMergeCandidates(const vector<BspLeaf *> leaves,
2761                                                                        vector<MergeCandidate> &candidates)
2762{
2763        BspLeaf::NewMail();
2764       
2765        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2766
2767        int numCandidates = 0;
2768
2769        // find merge candidates and push them into queue
2770        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2771        {
2772                BspLeaf *leaf = *it;
2773               
2774                // the same leaves must not be part of two merge candidates
2775                leaf->Mail();
2776                vector<BspLeaf *> neighbors;
2777                FindNeighbors(leaf, neighbors, true);
2778
2779                vector<BspLeaf *>::const_iterator nit, nit_end = neighbors.end();
2780
2781                // TODO: test if at least one ray goes from one leaf to the other
2782                for (nit = neighbors.begin(); nit != nit_end; ++ nit)
2783                {
2784                        if ((*nit)->GetViewCell() != leaf->GetViewCell())
2785                        {
2786                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), (*nit)->GetViewCell());
2787                                candidates.push_back(mc);
2788
2789                                ++ numCandidates;
2790                                if ((numCandidates % 1000) == 0)
2791                                {
2792                                        cout << "collected " << numCandidates << " merge candidates" << endl;
2793                                }
2794                        }
2795                }
2796        }
2797
2798        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
2799        Debug << "leaves in queue: " << numCandidates << endl;
2800       
2801
2802        return (int)leaves.size();
2803}
2804
2805
2806int BspTree::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
2807                                                                        vector<MergeCandidate> &candidates)
2808{
2809        ViewCell::NewMail();
2810        long startTime = GetTime();
2811       
2812        map<BspLeaf *, vector<BspLeaf*> > neighborMap;
2813        ViewCellContainer::const_iterator iit;
2814
2815        int numLeaves = 0;
2816       
2817        BspLeaf::NewMail();
2818
2819        for (int i = 0; i < (int)rays.size(); ++ i)
2820        { 
2821                VssRay *ray = rays[i];
2822       
2823                // traverse leaves stored in the rays and compare and
2824                // merge consecutive leaves (i.e., the neighbors in the tree)
2825                if (ray->mViewCells.size() < 2)
2826                        continue;
2827
2828                iit = ray->mViewCells.begin();
2829                BspViewCell *bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*(iit ++));
2830                BspLeaf *leaf = bspVc->mLeaves[0];
2831               
2832                // traverse intersections
2833                // consecutive leaves are neighbors => add them to queue
2834                for (; iit != ray->mViewCells.end(); ++ iit)
2835                {
2836                        // next pair
2837                        BspLeaf *prevLeaf = leaf;
2838                        bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*iit);
2839            leaf = bspVc->mLeaves[0];
2840
2841                        // view space not valid or same view cell
2842                        if (!leaf->TreeValid() || !prevLeaf->TreeValid() ||
2843                                (leaf->GetViewCell() == prevLeaf->GetViewCell()))
2844                                continue;
2845
2846                vector<BspLeaf *> &neighbors = neighborMap[leaf];
2847                       
2848                        bool found = false;
2849
2850                        // both leaves inserted in queue already =>
2851                        // look if double pair already exists
2852                        if (leaf->Mailed() && prevLeaf->Mailed())
2853                        {
2854                                vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = neighbors.end();
2855                               
2856                for (it = neighbors.begin(); !found && (it != it_end); ++ it)
2857                                        if (*it == prevLeaf)
2858                                                found = true; // already in queue
2859                        }
2860               
2861                        if (!found)
2862                        {
2863                                // this pair is not in map yet
2864                                // => insert into the neighbor map and the queue
2865                                neighbors.push_back(prevLeaf);
2866                                neighborMap[prevLeaf].push_back(leaf);
2867
2868                                leaf->Mail();
2869                                prevLeaf->Mail();
2870               
2871                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), prevLeaf->GetViewCell());
2872                               
2873                                candidates.push_back(mc);
2874
2875                                if (((int)candidates.size() % 1000) == 0)
2876                                {
2877                                        cout << "collected " << (int)candidates.size() << " merge candidates" << endl;
2878                                }
2879                        }
2880        }
2881        }
2882
2883        Debug << "neighbormap size: " << (int)neighborMap.size() << endl;
2884        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
2885        Debug << "leaves in queue: " << numLeaves << endl;
2886
2887#if 0
2888        //////////
2889        //-- collect the leaves which haven't been found by ray casting
2890        cout << "finding additional merge candidates using geometry" << endl;
2891        vector<BspLeaf *> leaves;
2892        CollectLeaves(leaves, true);
2893        Debug << "found " << (int)leaves.size() << " new leaves" << endl << endl;
2894        CollectMergeCandidates(leaves, candidates);
2895#endif
2896
2897        return numLeaves;
2898}
2899
2900
2901
2902/***************************************************************/
2903/*              BspNodeGeometry Implementation                 */
2904/***************************************************************/
2905
2906
2907BspNodeGeometry::BspNodeGeometry(const BspNodeGeometry &rhs)
2908{
2909        mPolys.reserve(rhs.mPolys.size());
2910        mPlanes.reserve(rhs.mPolys.size());
2911
2912        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = rhs.mPolys.end();
2913
2914        int i = 0;
2915
2916        for (it = rhs.mPolys.begin(); it != it_end; ++ it, ++i)
2917        {
2918                Polygon3 *poly = *it;
2919                Add(new Polygon3(*poly), rhs.mPlanes[i]);
2920        }
2921}
2922
2923
2924BspNodeGeometry& BspNodeGeometry::operator=(const BspNodeGeometry& g)
2925{
2926    if (this == &g)
2927                return *this;
2928 
2929        CLEAR_CONTAINER(mPolys);
2930
2931        mPolys.reserve(g.mPolys.size());
2932        mPlanes.reserve(g.mPolys.size());
2933
2934        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = g.mPolys.end();
2935
2936        int i = 0;
2937
2938        for (it = g.mPolys.begin(); it != it_end; ++ it, ++ i)
2939        {
2940                Polygon3 *poly = *it;
2941                Add(new Polygon3(*poly), g.mPlanes[i]);
2942        }
2943
2944        return *this;
2945}
2946
2947
2948BspNodeGeometry::BspNodeGeometry(const PolygonContainer &polys)
2949{
2950        mPolys = polys;
2951        mPlanes.reserve(polys.size());
2952       
2953        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
2954
2955        for (it = polys.begin(); it != it_end; ++ it)
2956        {
2957                Polygon3 *poly = *it;
2958                mPlanes.push_back(poly->GetSupportingPlane());
2959        }
2960}
2961
2962
2963BspNodeGeometry::~BspNodeGeometry()
2964{
2965        CLEAR_CONTAINER(mPolys);
2966}
2967
2968
2969int BspNodeGeometry::Size() const
2970{
2971        return (int)mPolys.size();
2972}
2973
2974
2975const PolygonContainer &BspNodeGeometry::GetPolys()
2976{
2977        return mPolys;
2978}
2979
2980
2981void BspNodeGeometry::Add(Polygon3 *p, const Plane3 &plane)
2982{
2983    mPolys.push_back(p);
2984        mPlanes.push_back(plane);
2985}
2986
2987
2988float BspNodeGeometry::GetArea() const
2989{
2990        return Polygon3::GetArea(mPolys);
2991}
2992
2993
2994float BspNodeGeometry::GetVolume() const
2995{
2996        //-- compute volume using tetrahedralization of the geometry
2997        //   and adding the volume of the single tetrahedrons
2998        float volume = 0;
2999        const float f = 1.0f / 6.0f;
3000
3001        PolygonContainer::const_iterator pit, pit_end = mPolys.end();
3002
3003        // note: can take arbitrary point, e.g., the origin. However,
3004        // we rather take the center of mass to prevents precision errors
3005        const Vector3 center = CenterOfMass();
3006
3007        for (pit = mPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
3008        {
3009                Polygon3 *poly = *pit;
3010                const Vector3 v0 = poly->mVertices[0] - center;
3011
3012                for (int i = 1; i < (int)poly->mVertices.size() - 1; ++ i)
3013                {
3014                        const Vector3 v1 = poly->mVertices[i] - center;
3015                        const Vector3 v2 = poly->mVertices[i + 1] - center;
3016
3017                        // more robust version using abs and the center of mass
3018                        volume += fabs (f * (DotProd(v0, CrossProd(v1, v2))));
3019                }
3020        }
3021
3022        return volume;
3023}
3024
3025
3026void BspNodeGeometry::GetBoundingBox(AxisAlignedBox3 &box) const
3027{
3028        box.Initialize();
3029        box.Include(mPolys);
3030}
3031
3032
3033int BspNodeGeometry::Side(const Plane3 &plane, const float eps) const
3034{
3035        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = mPolys.end();
3036
3037        bool onFrontSide = false;
3038        bool onBackSide = false;
3039
3040        for (it = mPolys.begin(); it != it_end; ++ it)
3041        {
3042        const int side = (*it)->Side(plane, eps);
3043
3044                if (side == -1)
3045                        onBackSide = true;
3046                else if (side == 1)
3047                        onFrontSide = true;
3048               
3049                if ((side == 0) || (onBackSide && onFrontSide))
3050                        return 0;
3051        }
3052
3053        if (onFrontSide)
3054                return 1;
3055
3056        return -1;
3057}
3058
3059
3060int BspNodeGeometry::ComputeIntersection(const AxisAlignedBox3 &box) const
3061{
3062        // 1: box does not intersect geometry
3063        // 0: box intersects geometry
3064        // -1: box contains geometry
3065
3066        AxisAlignedBox3 boundingBox;
3067        GetBoundingBox(boundingBox);
3068
3069        // no intersections with bounding box
3070        if (!Overlap(box, boundingBox))
3071        {
3072                return 1;
3073        }
3074
3075        // box cotains bounding box of geometry >=> contains geometry
3076        if (box.Includes(boundingBox))
3077                return -1;
3078
3079        int result = 0;
3080
3081        // test geometry planes for intersections
3082        vector<Plane3>::const_iterator it, it_end = mPlanes.end();
3083
3084        for (it = mPlanes.begin(); it != it_end; ++ it)
3085        {               
3086                const int side = box.Side(*it);
3087               
3088                // box does not intersects geometry
3089                if (side == 1)
3090                {
3091                        return 1;
3092                }
3093                //if (side == 0) result = 0;
3094  }
3095
3096  return result;
3097}
3098
3099
3100Vector3 BspNodeGeometry::CenterOfMass() const
3101{
3102        int n = 0;
3103
3104        Vector3 center(0,0,0);
3105
3106        PolygonContainer::const_iterator pit, pit_end = mPolys.end();
3107
3108        for (pit = mPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
3109        {
3110                Polygon3 *poly = *pit;
3111               
3112                VertexContainer::const_iterator vit, vit_end = poly->mVertices.end();
3113
3114                for(vit = poly->mVertices.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
3115                {
3116                        center += *vit;
3117                        ++ n;
3118                }
3119        }
3120
3121        //Debug << "center: " << center << " new " << center / (float)n << endl;
3122
3123        return center / (float)n;
3124}
3125
3126
3127bool BspNodeGeometry::Valid() const
3128{
3129        // geometry is degenerated
3130        if (mPolys.size() < 4)
3131                return false;
3132       
3133        return true;
3134}
3135
3136void IncludeNodeGeomInMesh(const BspNodeGeometry &geom, Mesh &mesh)
3137{
3138        // add single polygons to mesh
3139        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = geom.mPolys.end();
3140       
3141        for (it = geom.mPolys.begin(); it != geom.mPolys.end(); ++ it)
3142        {
3143                Polygon3 *poly = (*it);
3144                IncludePolyInMesh(*poly, mesh);
3145        }
3146}
3147
3148
3149bool BspNodeGeometry::SplitGeometry(BspNodeGeometry &front,
3150                                                                        BspNodeGeometry &back,
3151                                                                        const Plane3 &splitPlane,
3152                                                                        const AxisAlignedBox3 &box,
3153                                                                        const float epsilon) const
3154{       
3155        //-- trivial cases
3156        if (0)
3157        {
3158                const int cf = Side(splitPlane, epsilon);
3159
3160                if (cf == -1)
3161                {
3162                        back = *this;
3163                        return false;
3164                }
3165                else if (cf == 1)
3166                {
3167                        front = *this;
3168                        return false;
3169                }
3170        }
3171
3172        // get cross section of new polygon
3173        Polygon3 *planePoly = box.CrossSection(splitPlane);
3174       
3175        // split polygon with all other polygons
3176        planePoly = SplitPolygon(planePoly, epsilon);
3177
3178        bool splitsGeom = (planePoly != NULL);
3179
3180        //-- new polygon splits all other polygons
3181        for (int i = 0; i < (int)mPolys.size()/* && planePoly*/; ++ i)
3182        {
3183                /// don't use epsilon here to get exact split planes
3184                const int cf =
3185                        mPolys[i]->ClassifyPlane(splitPlane, epsilon);
3186                       
3187                switch (cf)
3188                {
3189                        case Polygon3::SPLIT:
3190                                {
3191                                        Polygon3 *poly = new Polygon3(mPolys[i]->mVertices);
3192
3193                                        Polygon3 *frontPoly = new Polygon3();
3194                                        Polygon3 *backPoly = new Polygon3();
3195                               
3196                                        poly->Split(splitPlane,
3197                                                                *frontPoly,
3198                                                                *backPoly,
3199                                                                epsilon);
3200
3201                                        DEL_PTR(poly);
3202
3203                                        if (frontPoly->Valid(epsilon))
3204                                        {
3205                                                front.Add(frontPoly, mPlanes[i]);
3206                                        }
3207                                        else
3208                                        {
3209                                                //Debug << "no f! " << endl;
3210                                                DEL_PTR(frontPoly);
3211                                        }
3212
3213                                        if (backPoly->Valid(epsilon))
3214                                        {
3215                                                back.Add(backPoly, mPlanes[i]);
3216                                        }
3217                                        else
3218                                        {
3219                                                //Debug << "no b! " << endl;
3220                                                DEL_PTR(backPoly);
3221                                        }
3222                                }
3223                               
3224                                break;
3225                        case Polygon3::BACK_SIDE:
3226                                back.Add(new Polygon3(mPolys[i]->mVertices), mPlanes[i]);
3227                                break;
3228                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
3229                                front.Add(new Polygon3(mPolys[i]->mVertices), mPlanes[i]);
3230                                break;
3231                        // only put into back container (split should have no effect ...)
3232                        case Polygon3::COINCIDENT:
3233                                //Debug << "error should not come here" << endl;
3234                                splitsGeom = false;
3235
3236                                if (DotProd(mPlanes[i].mNormal, splitPlane.mNormal > 0))
3237                                        back.Add(new Polygon3(mPolys[i]->mVertices), mPlanes[i]);
3238                                else
3239                    front.Add(new Polygon3(mPolys[i]->mVertices), mPlanes[i]);
3240                                break;
3241                        default:
3242                                break;
3243                }
3244        }
3245
3246        //-- finally add the new polygon to the child node geometries
3247        if (planePoly)
3248        {
3249        // add polygon with reverse orientation to front cell
3250                Plane3 reversePlane(splitPlane);
3251                reversePlane.ReverseOrientation();
3252
3253                // add polygon with normal pointing into positive half space to back cell
3254                back.Add(planePoly, splitPlane);
3255                //back.mPolys.push_back(planePoly);
3256
3257                Polygon3 *reversePoly = planePoly->CreateReversePolygon();
3258                front.Add(reversePoly, reversePlane);
3259                //Debug << "poly normal : " << reversePoly->GetSupportingPlane().mNormal << " split plane normal " << reversePlane.mNormal << endl;
3260        }
3261       
3262
3263        return splitsGeom;
3264}
3265
3266
3267Polygon3 *BspNodeGeometry::SplitPolygon(Polygon3 *planePoly,
3268                                                                                const float epsilon) const
3269{
3270        if (!planePoly->Valid(epsilon))
3271        {
3272                //Debug << "not valid!!" << endl;
3273                DEL_PTR(planePoly);
3274        }
3275        // polygon is split by all other planes
3276        for (int i = 0; (i < (int)mPolys.size()) && planePoly; ++ i)
3277        {
3278                //Plane3 plane = mPolys[i]->GetSupportingPlane();
3279                Plane3 plane = mPlanes[i];
3280
3281                /// don't use epsilon here to get exact split planes
3282                const int cf =
3283                        planePoly->ClassifyPlane(plane, epsilon);
3284                       
3285                // split new polygon with all previous planes
3286                switch (cf)
3287                {
3288                        case Polygon3::SPLIT:
3289                                {
3290                                        Polygon3 *frontPoly = new Polygon3();
3291                                        Polygon3 *backPoly = new Polygon3();
3292
3293                                        planePoly->Split(plane,
3294                                                                         *frontPoly,
3295                                                                         *backPoly,
3296                                                                         epsilon);
3297                                       
3298                                        // don't need anymore
3299                                        DEL_PTR(planePoly);
3300                                        DEL_PTR(frontPoly);
3301
3302                                        // back polygon is belonging to geometry
3303                                        if (backPoly->Valid(epsilon))
3304                                                planePoly = backPoly;
3305                                        else
3306                                                DEL_PTR(backPoly);
3307                                }
3308                                break;
3309                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
3310                                DEL_PTR(planePoly);
3311                break;
3312                        // polygon is taken as it is
3313                        case Polygon3::BACK_SIDE:
3314                        case Polygon3::COINCIDENT:
3315                        default:
3316                                break;
3317                }
3318        }
3319
3320        return planePoly;
3321}
3322
3323
3324ViewCell *BspTree::GetViewCell(const Vector3 &point)
3325{
3326        if (mRoot == NULL)
3327                return NULL;
3328
3329        stack<BspNode *> nodeStack;
3330        nodeStack.push(mRoot);
3331
3332        ViewCellLeaf *viewcell = NULL;
3333
3334        while (!nodeStack.empty())  {
3335                BspNode *node = nodeStack.top();
3336                nodeStack.pop();
3337
3338                if (node->IsLeaf())
3339                {
3340                        viewcell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->mViewCell;
3341                        break;
3342                }
3343                else
3344                {
3345
3346                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3347
3348                        // random decision
3349                        if (interior->GetPlane().Side(point) < 0)
3350                        {
3351                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3352                        }
3353                        else
3354                        {
3355                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3356                        }
3357                }
3358        }
3359
3360        return viewcell;
3361}
3362
3363
3364bool BspTree::Export(OUT_STREAM &stream)
3365{
3366        ExportNode(mRoot, stream);
3367        return true;
3368}
3369
3370
3371void BspTree::ExportNode(BspNode *node, OUT_STREAM &stream)
3372{
3373        if (node->IsLeaf())
3374        {
3375                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3376                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3377
3378                const int id = viewCell->GetId();
3379
3380                stream << "<Leaf viewCellId=\"" << id << "\" />" << endl;
3381        }
3382        else
3383        {
3384                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3385       
3386                Plane3 plane = interior->GetPlane();
3387                stream << "<Interior plane=\"" << plane.mNormal.x << " "
3388                           << plane.mNormal.y << " " << plane.mNormal.z << " "
3389                           << plane.mD << "\">" << endl;
3390
3391                ExportNode(interior->GetBack(), stream);
3392                ExportNode(interior->GetFront(), stream);
3393
3394                stream << "</Interior>" << endl;
3395        }
3396}
3397
3398
3399}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.