source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/ViewCellsManager.cpp @ 1621

Revision 1621, 143.3 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)
Line 
1#include "ViewCellsManager.h"
2#include "RenderSimulator.h"
3#include "Mesh.h"
4#include "Triangle3.h"
5#include "ViewCell.h"
6#include "Environment.h"
7#include "X3dParser.h"
8#include "ViewCellBsp.h"
9#include "KdTree.h"
10#include "HierarchyManager.h"
11#include "Exporter.h"
12#include "VspBspTree.h"
13#include "ViewCellsParser.h"
14#include "Beam.h"
15#include "VssPreprocessor.h"
16#include "RssPreprocessor.h"
17#include "BoundingBoxConverter.h"
18#include "GlRenderer.h"
19#include "ResourceManager.h"
20#include "IntersectableWrapper.h"
21#include "VspTree.h"
22#include "OspTree.h"
23#include "BvHierarchy.h"
24#include "SamplingStrategy.h"
25#include "SceneGraph.h"
26
27
28// should not count origin object for sampling because it disturbs heuristics
29#define SAMPLE_ORIGIN_OBJECTS 0
30
31// $$JB HACK
32#define USE_KD_PVS 1
33#define KD_PVS_AREA 1e-3f
34
35namespace GtpVisibilityPreprocessor {
36
37
38// HACK
39const static bool SAMPLE_AFTER_SUBDIVISION = true;
40const static bool CLAMP_TO_BOX = true;
41
42template <typename T> class myless
43{
44public:
45        //bool operator() (HierarchyNode *v1, HierarchyNode *v2) const
46        bool operator() (T v1, T v2) const
47        {
48                return (v1->GetMergeCost() < v2->GetMergeCost());
49        }
50};
51
52
53ViewCellsManager::ViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree):
54mRenderer(NULL),
55mInitialSamples(0),
56mConstructionSamples(0),
57mPostProcessSamples(0),
58mVisualizationSamples(0),
59mTotalAreaValid(false),
60mTotalArea(0.0f),
61mViewCellsFinished(false),
62mMaxPvsSize(9999999),
63mMinPvsSize(0), // one means only empty view cells are invalid
64mMaxPvsRatio(1.0),
65mViewCellPvsIsUpdated(false),
66mPreprocessor(NULL),
67mViewCellsTree(viewCellsTree),
68mUsePredefinedViewCells(false)
69{
70        mViewSpaceBox.Initialize();
71        ParseEnvironment();
72
73        mViewCellsTree->SetViewCellsManager(this);
74        //mViewCellsTree = new ViewCellsTree(this);
75}
76
77
78void ViewCellsManager::ParseEnvironment()
79{
80        // visualization stuff
81        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.Visualization.exportRays", mExportRays);
82        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.Visualization.exportGeometry", mExportGeometry);
83        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("ViewCells.maxPvsRatio", mMaxPvsRatio);
84       
85        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.processOnlyValidViewCells", mOnlyValidViewCells);
86
87        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.Construction.samples", mConstructionSamples);
88        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.PostProcess.samples", mPostProcessSamples);
89        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.PostProcess.useRaysForMerge", mUseRaysForMerge);
90
91        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.Visualization.samples", mVisualizationSamples);
92
93        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.Construction.samplesPerPass", mSamplesPerPass);
94        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.exportToFile", mExportViewCells);
95       
96        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.active", mNumActiveViewCells);
97        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.PostProcess.compress", mCompressViewCells);
98        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.Visualization.useClipPlane", mUseClipPlaneForViz);
99        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.PostProcess.merge", mMergeViewCells);
100        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.evaluateViewCells", mEvaluateViewCells);
101        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.showVisualization", mShowVisualization);
102        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.Filter.maxSize", mMaxFilterSize);
103        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("ViewCells.Filter.width", mFilterWidth);
104        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.renderCostEvaluationType", mRenderCostEvaluationType);
105
106        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.exportBboxesForPvs", mExportBboxesForPvs);
107        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.exportPvs", mExportPvs);
108       
109        char buf[100];
110        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("ViewCells.samplingType", buf);
111
112       
113        // sampling type for view cells construction samples
114        if (strcmp(buf, "box") == 0)
115        {
116                mSamplingType = SamplingStrategy::SPATIAL_BOX_BASED_DISTRIBUTION;
117        }
118        else if (strcmp(buf, "directional") == 0)
119        {
120                mSamplingType = SamplingStrategy::DIRECTION_BASED_DISTRIBUTION;
121        }
122        else if (strcmp(buf, "object_directional") == 0)
123        {
124                mSamplingType = SamplingStrategy::OBJECT_DIRECTION_BASED_DISTRIBUTION;
125        }
126        /*else if (strcmp(buf, "interior") == 0)
127        {
128                mSamplingType = Preprocessor::OBJECTS_INTERIOR_DISTRIBUTION;
129        }*/
130        else
131        {
132                Debug << "error! wrong sampling type" << endl;
133                exit(0);
134        }
135
136        // sampling type for evaluation samples
137        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("ViewCells.Evaluation.samplingType", buf);
138       
139        if (strcmp(buf, "box") == 0)
140        {
141                mEvaluationSamplingType = SamplingStrategy::SPATIAL_BOX_BASED_DISTRIBUTION;
142        }
143        else if (strcmp(buf, "directional") == 0)
144        {
145                mEvaluationSamplingType = SamplingStrategy::DIRECTION_BASED_DISTRIBUTION;
146        }
147        else if (strcmp(buf, "object_directional") == 0)
148        {
149                mEvaluationSamplingType = SamplingStrategy::OBJECT_DIRECTION_BASED_DISTRIBUTION;
150        }
151        /*else if (strcmp(buf, "interior") == 0)
152        {
153                mEvaluationSamplingType = SamplingStrategy::OBJECTS_INTERIOR_DISTRIBUTION;
154        }*/
155        else
156        {
157                Debug << "error! wrong sampling type" << endl;
158                exit(0);
159        }
160
161        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("ViewCells.renderCostEvaluationType", buf);
162       
163        if (strcmp(buf, "perobject") == 0)
164        {
165                mRenderCostEvaluationType = ViewCellsManager::PER_OBJECT;
166        }
167        else if (strcmp(buf, "directional") == 0)
168        {
169                mRenderCostEvaluationType = ViewCellsManager::PER_TRIANGLE;
170        }
171        else
172        {
173                Debug << "error! wrong sampling type" << endl;
174                exit(0);
175        }
176
177    Environment::GetSingleton()->GetStringValue("ViewCells.Visualization.colorCode", buf);
178
179        if (strcmp(buf, "PVS") == 0)
180                mColorCode = 1;
181        else if (strcmp(buf, "MergedLeaves") == 0)
182                mColorCode = 2;
183        else if (strcmp(buf, "MergedTreeDiff") == 0)
184                mColorCode = 3;
185        else
186                mColorCode = 0;
187
188
189        Debug << "************ View Cells Manager options ***************" << endl;
190        Debug << "color code: " << mColorCode << endl;
191
192        Debug << "export rays: " << mExportRays << endl;
193        Debug << "export geometry: " << mExportGeometry << endl;
194        Debug << "max pvs ratio: " << mMaxPvsRatio << endl;
195       
196        Debug << "process only valid view cells: " << mOnlyValidViewCells << endl;
197        Debug << "construction samples: " << mConstructionSamples << endl;
198        Debug << "post process samples: " << mPostProcessSamples << endl;
199        Debug << "post process use rays for merge: " << mUseRaysForMerge << endl;
200        Debug << "visualization samples: " << mVisualizationSamples << endl;
201        Debug << "construction samples per pass: " << mSamplesPerPass << endl;
202        Debug << "export to file: " << mExportViewCells << endl;
203       
204        Debug << "active view cells: " << mNumActiveViewCells << endl;
205        Debug << "post process compress: " << mCompressViewCells << endl;
206        Debug << "visualization use clipPlane: " << mUseClipPlaneForViz << endl;
207        Debug << "post process merge: " << mMergeViewCells << endl;
208        Debug << "evaluate view cells: " << mEvaluateViewCells << endl;
209        Debug << "sampling type: " << mSamplingType << endl;
210        Debug << "render cost evaluation type: " << mRenderCostEvaluationType << endl;
211        Debug << "evaluation sampling type: " << mEvaluationSamplingType << endl;
212        Debug << "show visualization: " << mShowVisualization << endl;
213        Debug << "filter width: " << mFilterWidth << endl;
214        Debug << "sample after subdivision: " << SAMPLE_AFTER_SUBDIVISION << endl;
215
216        Debug << "export bounding boxes: " << mExportBboxesForPvs << endl;
217        Debug << "export pvs for view cells: " << mExportPvs << endl;
218        Debug << endl;
219}
220
221
222ViewCellsManager::~ViewCellsManager()
223{
224        // HACK: if view cells tree does not
225        // handle view cells, we have to do it here
226        // question: rather create view cells resource manager?
227        if (!ViewCellsTreeConstructed())
228        {
229                CLEAR_CONTAINER(mViewCells);
230        }
231}
232
233
234
235AxisAlignedBox3 ViewCellsManager::GetViewCellBox(ViewCell *vc)
236{
237  Mesh *m = vc->GetMesh();
238 
239  if (m)
240  {
241          m->ComputeBoundingBox();
242          return m->mBox;
243  }
244
245  AxisAlignedBox3 box;
246  box.Initialize();
247 
248  if (!vc->IsLeaf()) {
249        ViewCellInterior *vci = (ViewCellInterior *) vc;
250       
251        ViewCellContainer::iterator it = vci->mChildren.begin();
252        for (; it != vci->mChildren.end(); ++it) {
253          box.Include(GetViewCellBox(*it));
254        }
255  }
256 
257  return box;
258}
259
260
261int ViewCellsManager::CastPassSamples(const int samplesPerPass,
262                                                                          const int sampleType,
263                                                                          VssRayContainer &passSamples) const
264{
265        SimpleRayContainer simpleRays;
266        const long startTime = GetTime();
267
268        mPreprocessor->GenerateRays(samplesPerPass, sampleType, simpleRays);
269        Debug << "generated " << samplesPerPass << " samples in " << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
270
271        // shoot simple ray and add it to importance samples
272        mPreprocessor->CastRays(simpleRays, passSamples, true);
273        Debug << "cast " <<  samplesPerPass << " samples in " << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
274
275        return (int)passSamples.size();
276}
277
278
279/// helper function which destroys rays or copies them into the output ray container
280inline void disposeRays(VssRayContainer &rays, VssRayContainer *outRays)
281{
282        cout << "disposing samples ... ";
283        long startTime = GetTime();
284        int n = (int)rays.size();
285
286        if (outRays)
287        {
288                VssRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
289                for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
290                {
291                        outRays->push_back(*it);
292                }
293        }
294        else
295        {
296                VssRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
297                for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
298                {
299                        if (!(*it)->IsActive())
300                                delete (*it);
301                }
302        }
303
304        cout << "finished" << endl;
305        Debug << "disposed " << n << " samples in " << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
306}
307
308
309int ViewCellsManager::Construct(Preprocessor *preprocessor, VssRayContainer *outRays)
310{
311        int numSamples = 0;
312
313        SimpleRayContainer simpleRays;
314        VssRayContainer initialSamples;
315
316        // store pointer to preprocessor for further use during construction
317        mPreprocessor = preprocessor;
318       
319
320        ///////////////////////////////////////////////////////
321        //-- Initial sampling for the construction of the view cell hierarchy.
322        //-- We use uniform sampling / box based sampling.
323       
324        long startTime = GetTime();
325        cout << "view cell construction: casting " << mInitialSamples << " initial samples ... ";
326
327        // cast initial samples
328        CastPassSamples(mInitialSamples, mSamplingType, initialSamples);
329
330        cout << "finished in " << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
331
332        // construct view cells
333        ConstructSubdivision(preprocessor->mObjects, initialSamples);
334
335        // initial samples count for overall samples ...
336        numSamples += mInitialSamples;
337
338        // rays can be passed or deleted
339        disposeRays(initialSamples, outRays);
340
341        cout << "time needed for initial construction: "
342                 << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
343
344        Debug << "time needed for initial construction: "
345                  << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
346
347        // collect view cells and compute statistics
348        ResetViewCells();
349
350
351        ///////////////////
352        //-- Initial hierarchy construction finished.
353        //-- We can do some stats and visualization
354       
355        if (0)
356        {
357                //-- export initial view cell partition
358                Debug << "\nView cells after initial sampling:\n" << mCurrentViewCellsStats << endl;
359
360                const string filename("viewcells.wrl");
361                Exporter *exporter = Exporter::GetExporter(filename.c_str());
362       
363                if (exporter)
364                {
365                        cout << "exporting initial view cells (=leaves) to " << filename.c_str() << " ... ";
366
367                        if (mExportGeometry)
368                        {
369                                exporter->ExportGeometry(preprocessor->mObjects);
370                        }
371
372                        exporter->SetWireframe();
373                        ExportViewCellsForViz(exporter, NULL, GetClipPlane());
374
375                        delete exporter;
376                        cout << "finished" << endl;
377                }
378        }
379
380
381        //////////////////////
382        //-- Cast some more sampling after initial construction.
383        //-- The additional rays can be used to gain
384        //-- some more information before the bottom-up merge
385        //-- note: guided rays could be used for this task
386
387        // time spent after construction of the initial partition
388        startTime = GetTime();
389        const int n = mConstructionSamples; //+initialSamples;
390        // should we use directional samples?
391        bool dirSamples = (mSamplingType == SamplingStrategy::DIRECTION_BASED_DISTRIBUTION);
392
393        while (numSamples < n)
394        {
395                cout << "casting " << mSamplesPerPass << " samples of " << n << " ... ";
396                Debug << "casting " << mSamplesPerPass << " samples of " << n << " ... ";
397
398                VssRayContainer constructionSamples;
399
400                const int samplingType = mSamplingType;
401                        //dirSamples ? Preprocessor::DIRECTION_BASED_DISTRIBUTION :     Preprocessor::SPATIAL_BOX_BASED_DISTRIBUTION;
402
403                if (0) dirSamples = !dirSamples; // toggle sampling method
404
405                // cast new samples
406                numSamples += CastPassSamples(mSamplesPerPass,
407                                                                          samplingType,
408                                                                          constructionSamples);
409
410                cout << "finished" << endl;
411                cout << "computing sample contribution for " << (int)constructionSamples.size() << " samples ... ";
412
413                // computes sample contribution of cast rays TODO: leak?
414                if (SAMPLE_AFTER_SUBDIVISION)
415                        ComputeSampleContributions(constructionSamples, true, false);
416
417                cout << "finished" << endl;
418
419                disposeRays(constructionSamples, outRays);
420                cout << "total samples: " << numSamples << endl;
421        }
422
423       
424        if (0)
425        {
426                ///////////////
427                //-- Get stats after the additional sampling step
428                //-- and before the bottom-up merge step
429
430                EvaluateViewCellsStats();
431                Debug << "\noriginal view cell partition before post process:\n"
432                          << mCurrentViewCellsStats << endl;
433       
434                mRenderer->RenderScene();
435                SimulationStatistics ss;
436                dynamic_cast<RenderSimulator *>(mRenderer)->GetStatistics(ss);
437
438                Debug << ss << endl;
439        }
440
441        ////////////////////
442        //-- post processing of the initial construction
443        //-- We can bottom-up merge the view cells in this step
444        //-- We can additionally cast some post processing sample rays.
445        //-- These rays can be used to store the view cells with the rays
446
447        VssRayContainer postProcessSamples;
448        cout << "casting " << mPostProcessSamples << " post processing samples ... ";
449       
450        CastPassSamples(mPostProcessSamples, mSamplingType, postProcessSamples);
451
452        cout << "finished" << endl;
453        cout << "starting post processing and visualization" << endl;
454
455        // store view cells with rays for post processing?
456        const bool storeViewCells = true;
457
458        if (SAMPLE_AFTER_SUBDIVISION)
459                ComputeSampleContributions(postProcessSamples, true, storeViewCells);
460
461        PostProcess(preprocessor->mObjects, postProcessSamples);
462
463        const float secs = TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3f;
464        cout << "post processing (=merge) finished in " << secs << " secs" << endl;
465
466        Debug << "post processing time: " << secs << endl;
467        disposeRays(postProcessSamples, outRays);
468
469       
470        ////////////////
471        //-- Evaluation of the resulting view cell partition.
472        //-- We cast a number of new samples and measure the render cost
473
474        if (mEvaluateViewCells)
475        {
476                EvalViewCellPartition();
477        }
478       
479        /////////////////
480        //-- Finally, we do some visualization
481
482        if (mShowVisualization)
483        {
484                VssRayContainer visualizationSamples;
485
486                ////////
487                //-- visualization rays, e.g., to show some samples in the scene
488                CastPassSamples(mVisualizationSamples,
489                                            SamplingStrategy::DIRECTION_BASED_DISTRIBUTION,
490                                                visualizationSamples);
491
492                if (SAMPLE_AFTER_SUBDIVISION)
493                        ComputeSampleContributions(visualizationSamples, true, storeViewCells);
494
495                // various visualizations
496                Visualize(preprocessor->mObjects, visualizationSamples);
497
498                disposeRays(visualizationSamples, outRays);
499        }
500
501        // recalculate view cells
502        EvaluateViewCellsStats();
503
504        return numSamples;
505}
506
507
508AxisAlignedPlane *ViewCellsManager::GetClipPlane()
509{
510        return mUseClipPlaneForViz ? &mClipPlaneForViz : NULL;
511}
512
513
514void ViewCellsManager::EvalViewCellHistogram(const string filename,
515                                                                                         const int nViewCells)
516{
517        std::ofstream outstream;
518        outstream.open(filename.c_str());
519
520        ViewCellContainer viewCells;
521        mViewCellsTree->CollectBestViewCellSet(viewCells, nViewCells);
522
523        float maxRenderCost, minRenderCost;
524
525        // sort by render cost
526        sort(viewCells.begin(), viewCells.end(), ViewCell::SmallerRenderCost);
527
528        minRenderCost = viewCells.front()->GetRenderCost();
529        maxRenderCost = viewCells.back()->GetRenderCost();
530
531        Debug << "histogram min rc: " << minRenderCost << " max rc: " << maxRenderCost << endl;
532
533    int histoIntervals;
534        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("Preprocessor.histogram.intervals", histoIntervals);
535        const int intervals = min(histoIntervals, (int)viewCells.size());
536
537        int histoMaxVal;
538        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("Preprocessor.histogram.maxValue", histoMaxVal);
539        maxRenderCost = max((float)histoMaxVal, maxRenderCost);
540
541       
542        const float range = maxRenderCost - minRenderCost;
543        const float stepSize = range / (float)intervals;
544
545        float currentRenderCost = minRenderCost;//(int)ceil(minRenderCost);
546
547        const float totalRenderCost = mViewCellsTree->GetRoot()->GetRenderCost();
548        const float totalVol = GetViewSpaceBox().GetVolume();
549        //const float totalVol = mViewCellsTree->GetRoot()->GetVolume();
550
551        int j = 0;
552        int i = 0;
553       
554        ViewCellContainer::const_iterator it = viewCells.begin(), it_end = viewCells.end();             
555
556        // count for integral
557        float volSum = 0;
558        int smallerCostSum = 0;
559       
560        // note can skip computations for view cells already evaluated and delete them from vector ...
561    while (1)
562        {
563                // count for histogram value
564                float volDif = 0;
565                int smallerCostDif = 0;
566
567                while ((i < (int)viewCells.size()) && (viewCells[i]->GetRenderCost() < currentRenderCost))
568                {
569                        volSum += viewCells[i]->GetVolume();
570                        volDif += viewCells[i]->GetVolume();
571
572                        ++ i;
573                        ++ smallerCostSum;
574                        ++ smallerCostDif;
575                }
576               
577                if ((i >= (int)viewCells.size()) || (currentRenderCost >= maxRenderCost))
578                        break;
579               
580                const float rcRatio = currentRenderCost / maxRenderCost;
581                const float volRatioSum = volSum / totalVol;
582                const float volRatioDif = volDif / totalVol;
583
584                outstream << "#Pass\n" << j ++ << endl;
585                outstream << "#RenderCostRatio\n" << rcRatio << endl;
586                outstream << "#WeightedCost\n" << currentRenderCost / totalVol << endl;
587                outstream << "#ViewCellsDif\n" << smallerCostDif << endl;
588                outstream << "#ViewCellsSum\n" << smallerCostSum << endl;       
589                outstream << "#VolumeDif\n" << volRatioDif << endl << endl;
590                outstream << "#VolumeSum\n" << volRatioSum << endl << endl;
591
592                // increase current render cost
593                currentRenderCost += stepSize;
594        }
595
596        outstream.close();
597}
598
599
600
601ViewCellsManager *ViewCellsManager::LoadViewCells(const string &filename,
602                                                                                                  ObjectContainer *objects,
603                                                                                                  const bool finalizeViewCells,
604                                                                                                  BoundingBoxConverter *bconverter)
605                                                                                                 
606{
607        ViewCellsParser parser;
608        ViewCellsManager *vm = NULL;
609
610        const long startTime = GetTime();
611        bool success = parser.ParseViewCellsFile(filename, &vm, objects, bconverter);
612
613        if (success)
614        {
615                //vm->ResetViewCells();
616//hack
617vm->mViewCells.clear();
618                        ViewCellContainer leaves;
619        vm->mViewCellsTree->CollectLeaves(vm->mViewCellsTree->GetRoot(), leaves);
620
621        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
622
623        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
624        {
625                vm->mViewCells.push_back(*it);
626        }
627                vm->mViewCellsFinished = true;
628                vm->mMaxPvsSize = (int)objects->size();
629
630                if (finalizeViewCells)
631                {
632                        // create the meshes and compute volumes
633                        vm->FinalizeViewCells(true);
634                        // vm->mViewCellsTree->AssignRandomColors();
635                }
636
637                Debug << (int)vm->mViewCells.size() << " view cells loaded in "
638                          << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
639        }
640        else
641        {
642                Debug << "Error: loading view cells failed!" << endl;
643                DEL_PTR(vm);
644        }
645
646        return vm;
647}
648
649
650bool VspBspViewCellsManager::ExportViewCells(const string filename,
651                                                                                         const bool exportPvs,
652                                                                                         const ObjectContainer &objects)
653{
654        if (!ViewCellsConstructed() || !ViewCellsTreeConstructed())
655        {
656                return false;
657        }
658
659        cout << "exporting view cells to xml ... ";
660
661        OUT_STREAM stream(filename.c_str());
662
663        // for output we need unique ids for each view cell
664        CreateUniqueViewCellIds();
665
666        stream << "<?xml version=\"1.0\" encoding=\"UTF-8\"?>"<<endl;
667        stream << "<VisibilitySolution>" << endl;
668
669        if (exportPvs)
670        {
671                //-- export bounding boxes
672                stream << "<BoundingBoxes>" << endl;
673#if USE_KD_PVS
674        KdIntersectableMap::const_iterator kit, kit_end = GetPreprocessor()->mKdTree->mKdIntersectables.end();
675
676                int id = 0;
677                for (kit = GetPreprocessor()->mKdTree->mKdIntersectables.begin(); kit != kit_end; ++ kit, ++ id)
678                {
679                        Intersectable *obj = (*kit).second;
680                        const AxisAlignedBox3 box = obj->GetBox();
681               
682                        obj->SetId(id);
683
684                        stream << "<BoundingBox" << " id=\"" << id << "\""
685                                   << " min=\"" << box.Min().x << " " << box.Min().y << " " << box.Min().z << "\""
686                                   << " max=\"" << box.Max().x << " " << box.Max().y << " " << box.Max().z << "\" />" << endl;
687                }
688#else
689        ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = objects.end();
690
691                for (oit = objects.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
692                {
693                        const AxisAlignedBox3 box = (*oit)->GetBox();
694
695                        ////////////
696                        //-- the bounding boxes
697                        stream << "<BoundingBox" << " id=\"" << (*oit)->GetId() << "\""
698                                   << " min=\"" << box.Min().x << " " << box.Min().y << " " << box.Min().z << "\""
699                                   << " max=\"" << box.Max().x << " " << box.Max().y << " " << box.Max().z << "\" />" << endl;
700                }
701#endif
702                stream << "</BoundingBoxes>" << endl;
703        }
704
705       
706        /////////////
707        //-- export the view cells and the pvs
708
709        const int numViewCells = mCurrentViewCellsStats.viewCells;
710        stream << "<ViewCells number=\"" << numViewCells << "\" >" << endl;
711
712        mViewCellsTree->Export(stream, exportPvs);
713
714        stream << "</ViewCells>" << endl;
715
716
717        //////////
718        //-- export the view space hierarchy
719       
720        stream << "<ViewSpaceHierarchy type=\"bsp\""
721                   << " min=\"" << mViewSpaceBox.Min().x << " " << mViewSpaceBox.Min().y << " " << mViewSpaceBox.Min().z << "\""
722                   << " max=\"" << mViewSpaceBox.Max().x << " " << mViewSpaceBox.Max().y << " " << mViewSpaceBox.Max().z << "\">" << endl;
723
724        mVspBspTree->Export(stream);
725        stream << "</ViewSpaceHierarchy>" << endl;
726
727        stream << "</VisibilitySolution>" << endl;
728
729        stream.close();
730        cout << "finished" << endl;
731
732        return true;
733}
734
735
736void ViewCellsManager::EvalViewCellHistogramForPvsSize(const string filename,
737                                                                                                           const int nViewCells)
738{
739        std::ofstream outstream;
740        outstream.open(filename.c_str());
741
742        ViewCellContainer viewCells;
743        mViewCellsTree->CollectBestViewCellSet(viewCells, nViewCells);
744
745        int maxPvs, maxVal, minVal;
746
747        // sort by pvs size
748        sort(viewCells.begin(), viewCells.end(), ViewCell::SmallerPvs);
749
750        maxPvs = mViewCellsTree->GetPvsSize(viewCells.back());
751        minVal = 0;
752
753        // hack: normalize pvs size
754        int histoMaxVal;
755        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("Preprocessor.histogram.maxValue", histoMaxVal);
756        maxVal = max(histoMaxVal, maxPvs);
757               
758        Debug << "histogram minpvssize: " << minVal << " maxpvssize: " << maxVal
759                << " real maxpvs " << maxPvs << endl;
760
761        int histoIntervals;
762        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("Preprocessor.histogram.intervals", histoIntervals);
763        const int intervals = min(histoIntervals, (int)viewCells.size());
764
765        const int range = maxVal - minVal;
766        int stepSize = range / intervals;
767
768        // set step size to avoid endless loop
769        if (!stepSize) stepSize = 1;
770       
771        Debug << "stepsize: " << stepSize << endl;
772       
773        const float totalRenderCost = mViewCellsTree->GetRoot()->GetRenderCost();
774        const float totalVol = GetViewSpaceBox().GetVolume();
775
776        int currentPvs = minVal;//(int)ceil(minRenderCost);
777       
778        int i = 0;
779        int j = 0;
780        float volSum = 0;
781        int smallerSum = 0;
782
783        ViewCellContainer::const_iterator it = viewCells.begin(), it_end = viewCells.end();             
784       
785        for (int j = 0; j < intervals; ++ j)
786        {
787                float volDif = 0;
788                int smallerDif = 0;
789
790                while ((i < (int)viewCells.size()) &&
791                           (mViewCellsTree->GetPvsSize(viewCells[i]) < currentPvs))
792                {
793                        volDif += viewCells[i]->GetVolume();
794                        volSum += viewCells[i]->GetVolume();
795
796                        ++ i;
797                        ++ smallerDif;
798                        ++ smallerSum;
799                }
800               
801                if (0 && (i < (int)viewCells.size()))
802                        Debug << "new pvs size increase: " << mViewCellsTree->GetPvsSize(viewCells[i])
803                        << " " << currentPvs << endl;
804       
805                const float volRatioDif = volDif / totalVol;
806                const float volRatioSum = volSum / totalVol;
807
808                outstream << "#Pass\n" << j << endl;
809                outstream << "#Pvs\n" << currentPvs << endl;
810                outstream << "#ViewCellsDif\n" << smallerDif << endl;
811                outstream << "#ViewCellsSum\n" << smallerSum << endl;   
812                outstream << "#VolumeDif\n" << volRatioDif << endl << endl;
813                outstream << "#VolumeSum\n" << volRatioSum << endl << endl;
814       
815                //if ((i >= (int)viewCells.size()) || (currentPvs >= maxPvs))   break;
816
817                //-- increase current pvs size to define next interval
818                currentPvs += stepSize;
819        }
820
821        outstream.close();
822}
823
824
825bool ViewCellsManager::GetExportPvs() const
826{
827        return mExportPvs;
828}
829
830
831bool ViewCellsManager::AddSampleToPvs(Intersectable *obj,
832                                                                          const Vector3 &hitPoint,
833                                                                          ViewCell *vc,
834                                                                          const float pdf,
835                                                                          float &contribution) const
836{
837        if (!obj) return false;
838
839        // potentially visible objects
840        return vc->AddPvsSample(obj, pdf, contribution);
841}
842
843
844void ViewCellsManager::ResetPvs()
845{
846        if (ViewCellsTreeConstructed())
847        {
848                mViewCellsTree->ResetPvs();
849        }
850        else
851        {
852                cout << "view cells tree not constructed" << endl;
853        }
854}
855
856
857void ViewCellsManager::EvalViewCellPartition()
858{
859        int samplesPerPass;
860        int numSamples;
861        int castSamples = 0;
862        char str[64];
863
864        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.Evaluation.samplesPerPass", samplesPerPass);
865        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.Evaluation.samples", numSamples);
866
867        char statsPrefix[100];
868        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("ViewCells.Evaluation.statsPrefix", statsPrefix);
869
870        Debug << "view cell evaluation samples per pass: " << samplesPerPass << endl;
871        Debug << "view cell evaluation samples: " << numSamples << endl;
872        Debug << "view cell stats prefix: " << statsPrefix << endl;
873
874        // should directional sampling be used?
875        bool dirSamples =
876                (mEvaluationSamplingType == SamplingStrategy::DIRECTION_BASED_DISTRIBUTION);
877
878        cout << "reseting pvs ... ";
879               
880        const bool startFromZero = true;
881
882        // reset pvs and start over from zero
883        if (startFromZero)
884        {
885                mViewCellsTree->ResetPvs();
886        }
887        else // start from current sampless
888        {
889                // statistics before casting more samples
890                cout << "compute new statistics ... ";
891                sprintf(str, "-%09d-eval.log", castSamples);
892                string fName = string(statsPrefix) + string(str);
893
894                mViewCellsTree->ExportStats(fName);
895                cout << "finished" << endl;
896        }
897
898        cout << "finished" << endl;
899    cout << "Evaluating view cell partition ... " << endl;
900
901        while (castSamples < numSamples)
902        {
903                VssRayContainer evaluationSamples;
904
905                const int samplingType = mEvaluationSamplingType;
906                /*      dirSamples ?
907                                                Preprocessor::DIRECTION_BASED_DISTRIBUTION :
908                                                Preprocessor::SPATIAL_BOX_BASED_DISTRIBUTION;
909                */
910                long startTime = GetTime();
911
912                //-- construction rays => we use uniform samples for this
913
914                cout << "casting " << samplesPerPass << " samples ... ";
915                Debug << "casting " << samplesPerPass << " samples ... ";
916
917                CastPassSamples(samplesPerPass, samplingType, evaluationSamples);
918               
919                castSamples += samplesPerPass;
920
921                Real timeDiff = TimeDiff(startTime, GetTime());
922                Debug << "finished in " << timeDiff * 1e-3 << " secs" << endl;
923                cout << "finished in " << timeDiff * 1e-3 << " secs" << endl;
924
925                cout << "computing sample contributions of " << (int)evaluationSamples.size()  << " samples ... ";
926                Debug << "computing sample contributions of " << (int)evaluationSamples.size()  << " samples ... ";
927
928                startTime = GetTime();
929
930                ComputeSampleContributions(evaluationSamples, true, false);
931
932                timeDiff = TimeDiff(startTime, GetTime());
933                cout << "finished in " << timeDiff * 1e-3 << " secs" << endl;
934                Debug << "finished in " << timeDiff * 1e-3 << " secs" << endl;
935
936                startTime = GetTime();
937                cout << "compute new statistics ... " << endl;
938       
939                ///////////////
940                //-- propagate pvs or pvs size information
941
942                ObjectPvs pvs;
943                UpdatePvsForEvaluation(mViewCellsTree->GetRoot(), pvs);
944
945                ///////////
946                //-- output stats
947                sprintf(str, "-%09d-eval.log", castSamples);
948                string fileName = string(statsPrefix) + string(str);
949
950                mViewCellsTree->ExportStats(fileName);
951
952                timeDiff = TimeDiff(startTime, GetTime());
953                cout << "finished in " << timeDiff * 1e-3 << " secs" << endl;
954                Debug << "statistis compted in " << timeDiff * 1e-3 << " secs" << endl;
955       
956                disposeRays(evaluationSamples, NULL);
957        }
958       
959
960        ////////////
961        //-- histogram
962
963        bool useHisto;
964        int histoStepSize;
965
966        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("ViewCells.Evaluation.histogram", useHisto);
967        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.Evaluation.histoStepSize", histoStepSize);
968
969        const int numLeaves = mViewCellsTree->GetNumInitialViewCells(mViewCellsTree->GetRoot());
970
971
972        if (useHisto)
973        {
974                // evaluate view cells in a histogram           
975                char s[64];
976
977                for (int pass = histoStepSize; pass <= numLeaves; pass += histoStepSize)
978                {
979                        string filename;
980
981                        cout << "computing histogram for " << pass << " view cells" << endl;
982#if 0
983                        //-- evaluate histogram for render cost
984                        sprintf(s, "-%09d-histo.log", pass);
985                        filename = string(statsPrefix) + string(s);
986
987                        EvalViewCellHistogram(filename, pass);
988
989#endif
990                        //////////////////////////////////////////
991            //-- evaluate histogram for pvs size
992
993                        cout << "computing pvs histogram for " << pass << " view cells" << endl;
994
995                        sprintf(s, "-%09d-histo-pvs.log", pass);
996                        filename = string(statsPrefix) + string(s);
997
998                        EvalViewCellHistogramForPvsSize(filename, pass);
999                }
1000        }
1001}
1002
1003
1004inline float EvalMergeCost(ViewCell *root, ViewCell *candidate)
1005{
1006        return root->GetPvs().GetPvsHomogenity(candidate->GetPvs());
1007}
1008
1009
1010/// Returns index of the best view cells of the neighborhood
1011int GetBestViewCellIdx(ViewCell *root, const ViewCellContainer &neighborhood)
1012{
1013        int bestViewCellIdx = 0;
1014
1015        float mergeCost = Limits::Infinity;
1016        int i = 0;
1017
1018        ViewCellContainer::const_iterator vit, vit_end = neighborhood.end();
1019
1020        for (vit = neighborhood.begin(); vit != vit_end; ++ vit, ++ i)
1021        {
1022                const float mc = EvalMergeCost(root, *vit);
1023               
1024                if (mc < mergeCost)
1025                {
1026                        mergeCost = mc;
1027                        bestViewCellIdx = i;
1028                }
1029        }
1030
1031        return bestViewCellIdx;
1032}
1033
1034
1035void ViewCellsManager::SetMaxFilterSize(const int size)
1036{
1037        mMaxFilterSize = size;
1038}
1039
1040
1041float ViewCellsManager::EvalRenderCost(Intersectable *obj) const
1042{
1043        switch (mRenderCostEvaluationType)
1044        {
1045        case PER_OBJECT:
1046                //cout << "perobject" << endl;
1047                return 1.0f;
1048       
1049        case PER_TRIANGLE:
1050                {//cout << "pertriangle" << endl;
1051                        // HACK
1052                        MeshInstance *mi = dynamic_cast<MeshInstance *>(obj);
1053
1054                        // HACK: assume meshes are triangles
1055                        if (mi->GetMesh())
1056                        {
1057                                return (float)mi->GetMesh()->mFaces.size();
1058                        }
1059                }
1060        default:
1061                cout << "default" << endl;
1062                return 1.0f;
1063        }
1064
1065        // should not come here
1066        return 0.0f;
1067}
1068
1069
1070ViewCell *ViewCellsManager::ConstructLocalMergeTree(ViewCell *currentViewCell,
1071                                                                                                        const ViewCellContainer &viewCells)
1072{
1073        ViewCell *root = currentViewCell;
1074        ViewCellContainer neighborhood = viewCells;
1075
1076        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = neighborhood.end();
1077
1078        const int n = min(mMaxFilterSize, (int)neighborhood.size());
1079       
1080        /////////////////
1081        //-- use priority queue to merge leaf pairs
1082       
1083        for (int nMergedViewCells = 0; nMergedViewCells < n; ++ nMergedViewCells)
1084        {
1085                const int bestViewCellIdx = GetBestViewCellIdx(root, neighborhood);
1086               
1087                ViewCell *bestViewCell = neighborhood[bestViewCellIdx];
1088       
1089                // remove from vector
1090                swap(neighborhood[bestViewCellIdx], neighborhood.back());
1091                neighborhood.pop_back();
1092       
1093                if (!bestViewCell || !root)
1094            cout << "warning!!" << endl;
1095               
1096                // create new root of the hierarchy
1097                root = MergeViewCells(root, bestViewCell);
1098        }
1099
1100        return root;   
1101}
1102
1103
1104struct SortableViewCellEntry {
1105
1106        SortableViewCellEntry() {}
1107        SortableViewCellEntry(const float v, ViewCell *cell):mValue(v), mViewCell(cell) {}
1108
1109        float mValue;
1110        ViewCell *mViewCell;
1111
1112        friend bool operator<(const SortableViewCellEntry &a, const SortableViewCellEntry &b) {
1113                return a.mValue < b.mValue;
1114        }
1115};
1116
1117
1118ViewCell * ViewCellsManager::ConstructLocalMergeTree2(ViewCell *currentViewCell,
1119                                                                                                          const ViewCellContainer &viewCells)
1120{
1121 
1122  vector<SortableViewCellEntry> neighborhood(viewCells.size());
1123  int i, j;
1124  for (i = 0, j = 0; i < viewCells.size(); i++) {
1125        if (viewCells[i] != currentViewCell)
1126          neighborhood[j++] = SortableViewCellEntry(
1127                                                                                                EvalMergeCost(currentViewCell, viewCells[i]),
1128                                                                                                viewCells[i]);
1129  }
1130  neighborhood.resize(j);
1131 
1132  sort(neighborhood.begin(), neighborhood.end());
1133 
1134  ViewCell *root = currentViewCell;
1135 
1136  vector<SortableViewCellEntry>::const_iterator it, it_end = neighborhood.end();
1137 
1138  const int n = min(mMaxFilterSize, (int)neighborhood.size());
1139  //-- use priority queue to merge leaf pairs
1140 
1141  //cout << "neighborhood: " << neighborhood.size() << endl;
1142  for (int nMergedViewCells = 0; nMergedViewCells < n; ++ nMergedViewCells)
1143  {
1144          ViewCell *bestViewCell = neighborhood[nMergedViewCells].mViewCell;
1145          //cout <<nMergedViewCells<<":"<<"homogenity=" <<neighborhood[nMergedViewCells].mValue<<endl;
1146          // create new root of the hierarchy
1147          root = MergeViewCells(root, bestViewCell);
1148          // set negative cost so that this view cell gets deleted
1149          root->SetMergeCost(-1.0f);
1150  }
1151 
1152  return root; 
1153}
1154
1155void
1156ViewCellsManager::DeleteLocalMergeTree(ViewCell *vc
1157                                                                           ) const
1158{
1159        if (!vc->IsLeaf() && vc->GetMergeCost() < 0.0f)
1160        {       
1161                ViewCellInterior *vci = (ViewCellInterior *) vc;
1162                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = vci->mChildren.end();
1163
1164        for (it = vci->mChildren.begin(); it != it_end; ++ it)
1165                        DeleteLocalMergeTree(*it);
1166               
1167                vci->mChildren.clear();
1168               
1169                delete vci;
1170  }
1171}
1172
1173
1174bool ViewCellsManager::CheckValidity(ViewCell *vc,
1175                                                                         int minPvsSize,
1176                                                                         int maxPvsSize) const
1177{
1178
1179        if ((vc->GetPvs().CountObjectsInPvs() > maxPvsSize) ||
1180                (vc->GetPvs().CountObjectsInPvs() < minPvsSize))
1181        {
1182                return false;
1183        }
1184
1185        return true;
1186}
1187
1188
1189int ViewCellsManager::ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
1190                                                                                          ViewCellContainer &viewCells) const
1191{
1192        return 0;
1193};
1194
1195
1196AxisAlignedBox3 ViewCellsManager::GetFilterBBox(const Vector3 &viewPoint,
1197                                                                                                const float width) const
1198{
1199  float w = Magnitude(mViewSpaceBox.Size())*width;
1200  Vector3 min = viewPoint - w * 0.5f;
1201  Vector3 max = viewPoint + w * 0.5f;
1202 
1203  return AxisAlignedBox3(min, max);
1204}
1205
1206
1207void ViewCellsManager::GetPrVS(const Vector3 &viewPoint,
1208                                                           PrVs &prvs,
1209                                                           const float filterWidth)
1210{
1211  ViewCell *currentViewCell = GetViewCell(viewPoint);
1212
1213  if (mMaxFilterSize < 1) {
1214        prvs.mViewCell = currentViewCell;
1215        return;
1216  }
1217 
1218  const AxisAlignedBox3 box = GetFilterBBox(viewPoint, filterWidth);
1219 
1220  if (currentViewCell)
1221        {
1222          ViewCellContainer viewCells;
1223          ComputeBoxIntersections(box, viewCells);
1224         
1225          ViewCell *root = ConstructLocalMergeTree2(currentViewCell, viewCells);
1226          prvs.mViewCell = root;
1227         
1228        }
1229  else
1230        {
1231          prvs.mViewCell = NULL;
1232          //prvs.mPvs = root->GetPvs();
1233        }
1234}
1235
1236
1237bool ViewCellsManager::ViewCellsTreeConstructed() const
1238{
1239    return (mViewCellsTree && mViewCellsTree->GetRoot());
1240}
1241
1242
1243void ViewCellsManager::SetValidity(ViewCell *vc,
1244                                                                   int minPvs,
1245                                                                   int maxPvs) const
1246{
1247        vc->SetValid(CheckValidity(vc, minPvs, maxPvs));
1248}
1249
1250
1251void
1252ViewCellsManager::SetValidity(
1253                                                          int minPvsSize,
1254                                                          int maxPvsSize) const
1255{
1256        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = mViewCells.end();
1257
1258
1259        for (it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it)
1260        {
1261                SetValidity(*it, minPvsSize, maxPvsSize);
1262        }
1263}
1264
1265void
1266ViewCellsManager::SetValidityPercentage(
1267                                                                                const float minValid,
1268                                                                                const float maxValid
1269                                                                                )
1270{
1271        sort(mViewCells.begin(), mViewCells.end(), ViewCell::SmallerPvs);
1272
1273        int start = (int)(mViewCells.size() * minValid);
1274        int end = (int)(mViewCells.size() * maxValid);
1275
1276        for (int i = 0; i < (int)mViewCells.size(); ++ i)
1277        {
1278                mViewCells[i]->SetValid(i >= start && i <= end);
1279        }
1280}
1281
1282
1283int ViewCellsManager::CountValidViewcells() const
1284{
1285        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = mViewCells.end();
1286        int valid = 0;
1287
1288        for (it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it)
1289        {       
1290                if ((*it)->GetValid())
1291                        ++ valid;
1292        }
1293
1294        return valid;
1295}
1296
1297
1298bool ViewCellsManager::LoadViewCellsGeometry(const string filename,
1299                                                                                         const bool extrudeBaseTriangles)
1300{
1301        /// we use predefined view cells from now on
1302        mUsePredefinedViewCells = true;
1303        X3dParser parser;
1304       
1305        if (extrudeBaseTriangles)
1306        {
1307                Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("ViewCells.height", parser.mViewCellHeight);
1308                const bool success = parser.ParseFile(filename, *this);
1309
1310                if (!success)
1311                        return false;
1312        }
1313        else
1314        {
1315                // hack: use standard mesh loading
1316                // create temporary scene graph for loading the view cells geometry
1317                // note: delete the meshes as they are created two times for transformed mesh instances.
1318                SceneGraphNode *root = new SceneGraphNode();
1319                const bool success = parser.ParseFile(filename, root, true);
1320               
1321                if (!success)
1322                {
1323                        DEL_PTR(root);
1324                        return false;
1325                }
1326
1327                ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = root->mGeometry.end();
1328               
1329                for (oit = root->mGeometry.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
1330                {
1331                        Mesh *mesh;
1332                        if ((*oit)->Type() == Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE)
1333                        {
1334                                TransformedMeshInstance *mit = dynamic_cast<TransformedMeshInstance *>(*oit);
1335                                mesh = MeshManager::GetSingleton()->CreateResource();
1336                                mit->GetTransformedMesh(*mesh);
1337                        }
1338                        else if ((*oit)->Type() == Intersectable::MESH_INSTANCE)
1339                        {
1340                                MeshInstance *mit = dynamic_cast<MeshInstance *>(*oit);
1341                                mesh = mit->GetMesh();
1342                        }
1343                        mesh->ComputeBoundingBox();
1344                        mViewCells.push_back(GenerateViewCell(mesh));
1345                }
1346
1347                DEL_PTR(root);
1348        }
1349
1350        // set view space box to bounding box of the view cells
1351        AxisAlignedBox3 bbox;
1352        bbox.Initialize();
1353        ViewCellContainer::iterator it = mViewCells.begin(), it_end = mViewCells.end();
1354
1355        for (; it != it_end; ++ it)
1356        {
1357                bbox.Include((*it)->GetMesh()->mBox);
1358        }
1359
1360        SetViewSpaceBox(bbox);
1361        cout << "view space box: " << bbox << endl;
1362        cout << "generated " << (int)mViewCells.size() << " view cells using the geometry " << filename << endl;
1363
1364        return true;
1365}
1366
1367
1368bool ViewCellsManager::GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const
1369{
1370        viewPoint = mViewSpaceBox.GetRandomPoint();
1371        return true;
1372}
1373
1374
1375float ViewCellsManager::GetViewSpaceVolume()
1376{
1377        return mViewSpaceBox.GetVolume() * (2.0f * sqr((float)M_PI));
1378}
1379
1380
1381bool ViewCellsManager::ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const
1382{
1383        if (!ViewCellsConstructed())
1384        {
1385                return mViewSpaceBox.IsInside(viewPoint);
1386        }
1387        else
1388        {
1389                if (!mViewSpaceBox.IsInside(viewPoint))
1390                        return false;
1391
1392                ViewCell *viewcell = GetViewCell(viewPoint);
1393
1394                if (!viewcell || !viewcell->GetValid())
1395                        return false;
1396        }
1397
1398        return true;
1399}
1400
1401
1402float ViewCellsManager::ComputeSampleContributions(const VssRayContainer &rays,
1403                                                                                                   const bool addRays,                                                                 
1404                                                                                                   const bool storeViewCells)
1405{
1406        // view cells not yet constructed
1407        if (!ViewCellsConstructed())
1408                return 0.0f;
1409       
1410        float sum = 0.0f;
1411        VssRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1412       
1413        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
1414        {
1415                sum += ComputeSampleContribution(*(*it), addRays, storeViewCells);
1416        }
1417
1418        return sum;
1419}
1420
1421
1422void ViewCellsManager::EvaluateViewCellsStats()
1423{
1424        mCurrentViewCellsStats.Reset();
1425        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = mViewCells.end();
1426
1427        for (it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it)
1428        {
1429                mViewCellsTree->UpdateViewCellsStats(*it, mCurrentViewCellsStats);
1430        }
1431}
1432
1433
1434void ViewCellsManager::EvaluateRenderStatistics(float &totalRenderCost,
1435                                                                                                float &expectedRenderCost,
1436                                                                                                float &deviation,
1437                                                                                                float &variance,
1438                                                                                                int &totalPvs,
1439                                                                                                float &avgRenderCost)
1440{
1441        ////////////
1442        //-- compute expected value
1443
1444        totalRenderCost = 0;
1445        totalPvs = 0;
1446
1447        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = mViewCells.end();
1448
1449        for (it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it)
1450        {
1451                ViewCell *vc = *it;
1452                totalRenderCost += vc->GetPvs().CountObjectsInPvs() * vc->GetVolume();
1453                totalPvs += (int)vc->GetPvs().CountObjectsInPvs();
1454        }
1455
1456        // normalize with view space box
1457        totalRenderCost /= mViewSpaceBox.GetVolume();
1458        expectedRenderCost = totalRenderCost / (float)mViewCells.size();
1459        avgRenderCost = totalPvs / (float)mViewCells.size();
1460
1461
1462        ///////////
1463        //-- compute standard defiation
1464
1465        variance = 0;
1466        deviation = 0;
1467
1468        for (it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it)
1469        {
1470                ViewCell *vc = *it;
1471
1472                float renderCost = vc->GetPvs().CountObjectsInPvs() * vc->GetVolume();
1473                float dev;
1474
1475                if (1)
1476                        dev = fabs(avgRenderCost - (float)vc->GetPvs().CountObjectsInPvs());
1477                else
1478                        dev = fabs(expectedRenderCost - renderCost);
1479
1480                deviation += dev;
1481                variance += dev * dev;
1482        }
1483
1484        variance /= (float)mViewCells.size();
1485        deviation /= (float)mViewCells.size();
1486}
1487
1488
1489float ViewCellsManager::GetArea(ViewCell *viewCell) const
1490{
1491        return viewCell->GetArea();
1492}
1493
1494
1495float ViewCellsManager::GetVolume(ViewCell *viewCell) const
1496{
1497        return viewCell->GetVolume();
1498}
1499
1500
1501ViewCell *ViewCellsManager::ExtrudeViewCell(const Triangle3 &baseTri,
1502                                                                                        const float height) const
1503{
1504        // one mesh per view cell
1505        Mesh *mesh = MeshManager::GetSingleton()->CreateResource();
1506
1507        ////////////
1508        //-- construct prism
1509
1510        // bottom
1511        mesh->mFaces.push_back(new Face(2,1,0));
1512        // top
1513    mesh->mFaces.push_back(new Face(3,4,5));
1514        // sides
1515        mesh->mFaces.push_back(new Face(1, 4, 3, 0));
1516        mesh->mFaces.push_back(new Face(2, 5, 4, 1));
1517        mesh->mFaces.push_back(new Face(3, 5, 2, 0));
1518
1519
1520        /////////////
1521        //-- extrude new vertices for top of prism
1522
1523        const Vector3 triNorm = baseTri.GetNormal();
1524        Triangle3 topTri;
1525
1526        // add base vertices and calculate top vertices
1527        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
1528        {
1529                mesh->mVertices.push_back(baseTri.mVertices[i]);
1530        }
1531
1532        // add top vertices
1533        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
1534        {
1535                mesh->mVertices.push_back(baseTri.mVertices[i] + height * triNorm);
1536        }
1537
1538        // do we have to preprocess this mesh (we don't want to trace view cells!)?
1539        mesh->ComputeBoundingBox();
1540       
1541        return GenerateViewCell(mesh);
1542}
1543
1544
1545void ViewCellsManager::FinalizeViewCells(const bool createMesh)
1546{
1547        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = mViewCells.end();
1548
1549        // volume and area of the view cells are recomputed and a view cell mesh is created
1550        for (it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it)
1551        {
1552                Finalize(*it, createMesh);
1553        }
1554
1555        mViewCellsTree->AssignRandomColors();
1556
1557        mTotalAreaValid = false;
1558}
1559
1560
1561void ViewCellsManager::Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh)
1562{
1563        // implemented in subclasses
1564}
1565
1566
1567/** fast way of merging 2 view cells.
1568*/
1569ViewCellInterior *ViewCellsManager::MergeViewCells(ViewCell *left, ViewCell *right) const
1570{
1571        // generate parent view cell
1572        ViewCellInterior *vc = new ViewCellInterior();
1573
1574        vc->GetPvs().Clear();
1575        vc->GetPvs() = left->GetPvs();
1576
1577        // merge pvs of right cell
1578        vc->GetPvs().Merge(right->GetPvs());
1579
1580        // set only links to child (not from child to parent, maybe not wished!!)
1581        vc->mChildren.push_back(left);
1582        vc->mChildren.push_back(right);
1583
1584        // update pvs size
1585        UpdateScalarPvsSize(vc, vc->GetPvs().CountObjectsInPvs(), vc->GetPvs().GetSize());
1586
1587        return vc;
1588}
1589
1590
1591ViewCellInterior *ViewCellsManager::MergeViewCells(ViewCellContainer &children) const
1592{
1593        ViewCellInterior *vc = new ViewCellInterior();
1594
1595        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = children.end();
1596
1597        for (it = children.begin(); it != it_end; ++ it)
1598        {
1599                // merge pvs
1600                vc->GetPvs().Merge((*it)->GetPvs());
1601                vc->mChildren.push_back(*it);
1602        }
1603
1604        return vc;
1605}
1606
1607
1608void ViewCellsManager::SetRenderer(Renderer *renderer)
1609{
1610        mRenderer = renderer;
1611}
1612
1613
1614ViewCellsTree *ViewCellsManager::GetViewCellsTree()
1615{
1616        return mViewCellsTree;
1617}
1618
1619
1620void ViewCellsManager::SetVisualizationSamples(const int visSamples)
1621{
1622        mVisualizationSamples = visSamples;
1623}
1624
1625
1626void ViewCellsManager::SetConstructionSamples(const int constructionSamples)
1627{
1628        mConstructionSamples = constructionSamples;
1629}
1630
1631
1632void ViewCellsManager::SetInitialSamples(const int initialSamples)
1633{
1634        mInitialSamples = initialSamples;
1635}
1636
1637
1638void ViewCellsManager::SetPostProcessSamples(const int postProcessSamples)
1639{
1640        mPostProcessSamples = postProcessSamples;
1641}
1642
1643
1644int ViewCellsManager::GetVisualizationSamples() const
1645{
1646        return mVisualizationSamples;
1647}
1648
1649
1650int ViewCellsManager::GetConstructionSamples() const
1651{
1652        return mConstructionSamples;
1653}
1654
1655
1656int ViewCellsManager::GetPostProcessSamples() const
1657{
1658        return mPostProcessSamples;
1659}
1660
1661
1662void ViewCellsManager::UpdatePvs()
1663{
1664        if (mViewCellPvsIsUpdated || !ViewCellsTreeConstructed())
1665                return;
1666
1667        mViewCellPvsIsUpdated = true;
1668
1669        ViewCellContainer leaves;
1670        mViewCellsTree->CollectLeaves(mViewCellsTree->GetRoot(), leaves);
1671
1672        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
1673
1674        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
1675        {
1676                mViewCellsTree->PropagatePvs(*it);
1677        }
1678}
1679
1680
1681void ViewCellsManager::GetPvsStatistics(PvsStatistics &stat)
1682{
1683  // update pvs of view cells tree if necessary
1684  UpdatePvs();
1685 
1686  ViewCellContainer::const_iterator it = mViewCells.begin();
1687 
1688  stat.viewcells = 0;
1689  stat.minPvs = 100000000;
1690  stat.maxPvs = 0;
1691  stat.avgPvs = 0.0f;
1692 
1693  for (; it != mViewCells.end(); ++ it)
1694        {
1695          ViewCell *viewcell = *it;
1696
1697          //      bool mCountKdPvs = false;
1698          const int pvsSize = mViewCellsTree->GetPvsSize(viewcell);
1699
1700
1701          if (pvsSize < stat.minPvs)
1702                stat.minPvs = pvsSize;
1703          if (pvsSize > stat.maxPvs)
1704                stat.maxPvs = pvsSize;
1705         
1706          stat.avgPvs += pvsSize;
1707         
1708          ++ stat.viewcells;
1709        }
1710 
1711  if (stat.viewcells)
1712        stat.avgPvs/=stat.viewcells;
1713}
1714
1715
1716void ViewCellsManager::PrintPvsStatistics(ostream &s)
1717{
1718  s<<"############# Viewcell PVS STAT ##################\n";
1719  PvsStatistics pvsStat;
1720  GetPvsStatistics(pvsStat);
1721  s<<"#AVG_PVS\n"<<pvsStat.avgPvs<<endl;
1722  s<<"#MAX_PVS\n"<<pvsStat.maxPvs<<endl;
1723  s<<"#MIN_PVS\n"<<pvsStat.minPvs<<endl;
1724}
1725
1726
1727int ViewCellsManager::CastBeam(Beam &beam)
1728{
1729        return 0;
1730}
1731
1732
1733ViewCellContainer &ViewCellsManager::GetViewCells()
1734{
1735        return mViewCells;
1736}
1737
1738
1739void ViewCellsManager::SetViewSpaceBox(const AxisAlignedBox3 &box)
1740{
1741        mViewSpaceBox = box;
1742       
1743        // hack: create clip plane relative to new view space box
1744        CreateClipPlane();
1745        // the total area of the view space has changed
1746        mTotalAreaValid = false;
1747}
1748
1749
1750void ViewCellsManager::CreateClipPlane()
1751{
1752        int axis = 0;
1753        float pos;
1754        bool orientation;
1755        Vector3 absPos;
1756
1757        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("ViewCells.Visualization.clipPlanePos", pos);
1758        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.Visualization.clipPlaneAxis", axis);
1759
1760        if (axis < 0)
1761        {
1762                axis = -axis;
1763                orientation = false;
1764                absPos = mViewSpaceBox.Max() -  mViewSpaceBox.Size() * pos;
1765        }
1766        else
1767        {
1768                orientation = true;
1769                absPos = mViewSpaceBox.Min() +  mViewSpaceBox.Size() * pos;
1770        }
1771
1772        mClipPlaneForViz = AxisAlignedPlane(axis, absPos[axis]);
1773        mClipPlaneForViz.mOrientation = orientation;
1774}
1775
1776
1777AxisAlignedBox3 ViewCellsManager::GetViewSpaceBox() const
1778{
1779        return mViewSpaceBox;
1780}
1781
1782
1783void ViewCellsManager::ResetViewCells()
1784{
1785        // recollect view cells
1786        mViewCells.clear();
1787        CollectViewCells();
1788       
1789        // stats are computed once more
1790        EvaluateViewCellsStats();
1791
1792        // has to be recomputed
1793        mTotalAreaValid = false;
1794}
1795
1796
1797int ViewCellsManager::GetMaxPvsSize() const
1798{
1799        return mMaxPvsSize;
1800}
1801
1802
1803void
1804ViewCellsManager::AddSampleContributions(const VssRayContainer &rays)
1805{
1806  if (!ViewCellsConstructed())
1807        return;
1808
1809  VssRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1810
1811  for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it) {
1812        AddSampleContributions(*(*it));
1813  }
1814}
1815
1816
1817int ViewCellsManager::GetMinPvsSize() const
1818{
1819        return mMinPvsSize;
1820}
1821
1822
1823
1824float ViewCellsManager::GetMaxPvsRatio() const
1825{
1826        return mMaxPvsRatio;
1827}
1828
1829
1830void
1831ViewCellsManager::AddSampleContributions(VssRay &ray)
1832{
1833  // assumes viewcells have been stored...
1834  ViewCellContainer *viewcells = &ray.mViewCells;
1835  ViewCellContainer::const_iterator it;
1836
1837  if (!ray.mTerminationObject)
1838        return;
1839 
1840#if USE_KD_PVS
1841  float area = GetPreprocessor()->mKdTree->GetBox().SurfaceArea()*KD_PVS_AREA;
1842  KdNode *node = GetPreprocessor()->mKdTree->GetNode(ray.mTermination, area);
1843  Intersectable *obj =
1844        GetPreprocessor()->mKdTree->
1845        GetOrCreateKdIntersectable(node);
1846#else
1847  Intersectable *obj = ray.mTerminationObject;
1848#endif
1849 
1850  for (it = viewcells->begin(); it != viewcells->end(); ++it) {
1851        ViewCell *viewcell = *it;
1852        if (viewcell->GetValid()) {
1853          // if ray not outside of view space
1854          viewcell->GetPvs().AddSample(obj, ray.mPdf);
1855        }
1856  }
1857}
1858
1859
1860float ViewCellsManager::ComputeSampleContribution(VssRay &ray,
1861                                                                                                  const bool addRays,
1862                                                                                                  const bool storeViewCells)
1863{
1864        ViewCellContainer viewcells;
1865
1866        ray.mPvsContribution = 0;
1867        ray.mRelativePvsContribution = 0.0f;
1868
1869        static Ray hray;
1870        hray.Init(ray);
1871        //hray.mFlags |= Ray::CULL_BACKFACES;
1872        //Ray hray(ray);
1873
1874        float tmin = 0, tmax = 1.0;
1875
1876        if (!GetViewSpaceBox().GetRaySegment(hray, tmin, tmax) || (tmin > tmax))
1877                return 0;
1878
1879        Vector3 origin = hray.Extrap(tmin);
1880        Vector3 termination = hray.Extrap(tmax);
1881
1882        ViewCell::NewMail();
1883
1884        // traverse the view space subdivision
1885        CastLineSegment(origin, termination, viewcells);
1886
1887        if (storeViewCells)
1888        {       // copy viewcells memory efficiently
1889                ray.mViewCells.reserve(viewcells.size());
1890                ray.mViewCells = viewcells;
1891        }
1892
1893#if USE_KD_PVS
1894        float area = GetPreprocessor()->mKdTree->GetBox().SurfaceArea()*KD_PVS_AREA;
1895        KdNode *node = GetPreprocessor()->mKdTree->GetNode(ray.mTermination, area);
1896        Intersectable *obj =
1897          GetPreprocessor()->mKdTree->
1898          GetOrCreateKdIntersectable(node);
1899#else
1900        Intersectable *obj = ray.mTerminationObject;
1901#endif
1902       
1903       
1904        ViewCellContainer::const_iterator it = viewcells.begin();
1905       
1906        for (; it != viewcells.end(); ++ it)
1907        {
1908                ViewCell *viewcell = *it;
1909               
1910                if (viewcell->GetValid()) // tests if view cell is in valid view space
1911                {
1912                        float contribution;
1913
1914                        if (ray.mTerminationObject)
1915                          {                     
1916                               
1917
1918                          if (viewcell->GetPvs().GetSampleContribution(obj,
1919                                                                                                                   ray.mPdf,
1920                                                                                                                   contribution))
1921                                {
1922                                  ++ ray.mPvsContribution;
1923                                  ray.mRelativePvsContribution += contribution;
1924                                }
1925                        }
1926                       
1927#if SAMPLE_ORIGIN_OBJECTS
1928
1929                        // for directional sampling it is important to count only contributions
1930                        // made in one direction!!!
1931                        // the other contributions of this sample will be counted for the oposite ray!
1932
1933                        if (ray.mOriginObject &&
1934                                viewcell->GetPvs().GetSampleContribution(ray.mOriginObject,
1935                                                                                                                 ray.mPdf,
1936                                                                                                                 contribution))
1937                        {
1938                                ++ ray.mPvsContribution;
1939                                ray.mRelativePvsContribution += contribution;
1940                        }
1941#endif
1942                }
1943        }
1944
1945        // if true, the sampled entities are stored in the pvs
1946        if (addRays)
1947        {
1948                for (it = viewcells.begin(); it != viewcells.end(); ++ it)
1949                {
1950                        ViewCell *viewcell = *it;
1951           
1952                        if (viewcell->GetValid())
1953                        {
1954                                // if view point is valid, add new object to the pvs
1955                                if (ray.mTerminationObject)
1956                                {
1957                                        viewcell->GetPvs().AddSample(obj, ray.mPdf);
1958                                }                               
1959#if SAMPLE_ORIGIN_OBJECTS
1960                                 if (ray.mOriginObject)
1961                                 {
1962                                         viewcell->GetPvs().AddSample(ray.mOriginObject, ray.mPdf);
1963                                 }
1964#endif
1965                        }
1966                }
1967        }
1968
1969        return ray.mRelativePvsContribution;
1970}
1971
1972
1973void ViewCellsManager::GetRaySets(const VssRayContainer &sourceRays,
1974                                                                  const int maxSize,
1975                                                                  VssRayContainer &usedRays,
1976                                                                  VssRayContainer *savedRays) const
1977{
1978        const int limit = min(maxSize, (int)sourceRays.size());
1979        const float prop = (float)limit / ((float)sourceRays.size() + Limits::Small);
1980
1981        VssRayContainer::const_iterator it, it_end = sourceRays.end();
1982        for (it = sourceRays.begin(); it != it_end; ++ it)
1983        {
1984                if (Random(1.0f) < prop)
1985                        usedRays.push_back(*it);
1986                else if (savedRays)
1987                        savedRays->push_back(*it);
1988        }
1989}
1990
1991
1992float ViewCellsManager::GetRendercost(ViewCell *viewCell) const
1993{
1994        return (float)mViewCellsTree->GetPvsSize(viewCell);
1995}
1996
1997
1998float ViewCellsManager::GetAccVcArea()
1999{
2000        // if already computed
2001        if (mTotalAreaValid)
2002        {
2003                return mTotalArea;
2004        }
2005
2006        mTotalArea = 0;
2007        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = mViewCells.end();
2008
2009        for (it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it)
2010        {
2011                //Debug << "area: " << GetArea(*it);
2012        mTotalArea += GetArea(*it);
2013        }
2014
2015        mTotalAreaValid = true;
2016
2017        return mTotalArea;
2018}
2019
2020
2021void ViewCellsManager::PrintStatistics(ostream &s) const
2022{
2023        s << mCurrentViewCellsStats << endl;
2024}
2025
2026
2027void ViewCellsManager::CreateUniqueViewCellIds()
2028{
2029        if (ViewCellsTreeConstructed())
2030        {
2031                mViewCellsTree->CreateUniqueViewCellsIds();
2032        }
2033        else // no view cells tree, handle view cells "myself"
2034        {
2035                int i = 0;
2036                ViewCellContainer::const_iterator vit, vit_end = mViewCells.end();
2037                for (vit = mViewCells.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
2038                {
2039                        if ((*vit)->GetId() != OUT_OF_BOUNDS_ID)
2040                        {
2041                                mViewCells[i]->SetId(i ++);
2042                        }
2043                }
2044        }
2045}
2046
2047
2048void ViewCellsManager::ExportViewCellsForViz(Exporter *exporter,
2049                                                                                         const AxisAlignedBox3 *sceneBox,
2050                                                                                         const AxisAlignedPlane *clipPlane,
2051                                                                                         const bool colorCode
2052                                                                                         ) const
2053{
2054        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = mViewCells.end();
2055
2056        for (it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it)
2057        {
2058                if (!mOnlyValidViewCells || (*it)->GetValid())
2059                {
2060                        ExportColor(exporter, *it, colorCode); 
2061                        ExportViewCellGeometry(exporter, *it, sceneBox, clipPlane);
2062                }
2063        }
2064}
2065
2066
2067void ViewCellsManager::CreateViewCellMeshes()
2068{
2069        // convert to meshes
2070        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = mViewCells.end();
2071
2072        for (it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it)
2073        {
2074                if (!(*it)->GetMesh())
2075                {
2076                        CreateMesh(*it);
2077                }
2078        }
2079}
2080
2081
2082bool ViewCellsManager::ExportViewCells(const string filename,
2083                                                                           const bool exportPvs,
2084                                                                           const ObjectContainer &objects)
2085{
2086        return false;
2087}
2088
2089
2090void ViewCellsManager::CollectViewCells(const int n)
2091{
2092        mNumActiveViewCells = n;
2093        mViewCells.clear();
2094        // implemented in subclasses
2095        CollectViewCells();
2096}
2097
2098
2099void ViewCellsManager::SetViewCellsActive()
2100{
2101        // collect leaf view cells and set the pointers to the currently
2102        // active view cells
2103        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = mViewCells.end();
2104
2105        for (it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it)
2106        {
2107                ViewCellContainer leaves;
2108                mViewCellsTree->CollectLeaves(*it, leaves);
2109
2110                ViewCellContainer::const_iterator lit, lit_end = leaves.end();
2111                for (lit = mViewCells.begin(); lit != lit_end; ++ lit)
2112                {
2113                        dynamic_cast<ViewCellLeaf *>(*lit)->SetActiveViewCell(*it);
2114                }
2115        }
2116}
2117
2118
2119int ViewCellsManager::GetMaxFilterSize() const
2120{
2121        return mMaxFilterSize; 
2122}
2123
2124
2125static const bool USE_ASCII = true;
2126
2127
2128bool ViewCellsManager::ExportBoundingBoxes(const string filename,
2129                                                                                   const ObjectContainer &objects) const
2130{
2131        ObjectContainer::const_iterator it, it_end = objects.end();
2132       
2133        if (USE_ASCII)
2134        {
2135                ofstream boxesOut(filename.c_str());
2136                if (!boxesOut.is_open())
2137                        return false;
2138
2139                for (it = objects.begin(); it != it_end; ++ it)
2140                {
2141                        MeshInstance *mi = dynamic_cast<MeshInstance *>(*it);
2142                        const AxisAlignedBox3 box = mi->GetBox();
2143
2144                        boxesOut << mi->GetId() << " "
2145                                         << box.Min().x << " "
2146                                         << box.Min().y << " "
2147                                         << box.Min().z << " "
2148                                         << box.Max().x << " "
2149                                         << box.Max().y << " "
2150                     << box.Max().z << endl;   
2151                }
2152
2153                boxesOut.close();
2154        }
2155        else
2156        {
2157                ofstream boxesOut(filename.c_str(), ios::binary);
2158
2159                if (!boxesOut.is_open())
2160                        return false;
2161
2162                for (it = objects.begin(); it != it_end; ++ it)
2163                {       
2164                        MeshInstance *mi = dynamic_cast<MeshInstance *>(*it);
2165                        const AxisAlignedBox3 box = mi->GetBox();
2166                        Vector3 bmin = box.Min();
2167                        Vector3 bmax = box.Max();
2168                        int id = mi->GetId();
2169
2170                        boxesOut.write(reinterpret_cast<char *>(&id), sizeof(int));
2171                        boxesOut.write(reinterpret_cast<char *>(&bmin), sizeof(Vector3));
2172                        boxesOut.write(reinterpret_cast<char *>(&bmax), sizeof(Vector3));
2173                }
2174               
2175                boxesOut.close();
2176        }
2177
2178        return true;
2179}
2180
2181
2182bool ViewCellsManager::LoadBoundingBoxes(const string filename,
2183                                                                                 IndexedBoundingBoxContainer &boxes) const
2184{
2185        Vector3 bmin, bmax;
2186        int id;
2187
2188        if (USE_ASCII)
2189        {
2190                ifstream boxesIn(filename.c_str());
2191               
2192                if (!boxesIn.is_open())
2193                {
2194                        cout << "failed to open file " << filename << endl;
2195                        return false;
2196                }
2197
2198                string buf;
2199                while (!(getline(boxesIn, buf)).eof())
2200                {
2201                        sscanf(buf.c_str(), "%d %f %f %f %f %f %f",
2202                                   &id, &bmin.x, &bmin.y, &bmin.z,
2203                                   &bmax.x, &bmax.y, &bmax.z);
2204               
2205                        AxisAlignedBox3 box(bmin, bmax);
2206                        //      MeshInstance *mi = new MeshInstance();
2207                        // HACK: set bounding box to new box
2208                        //mi->mBox = box;
2209
2210                        boxes.push_back(IndexedBoundingBox(id, box));
2211                }
2212
2213                boxesIn.close();
2214        }
2215        else
2216        {
2217                ifstream boxesIn(filename.c_str(), ios::binary);
2218
2219                if (!boxesIn.is_open())
2220                        return false;
2221
2222                while (1)
2223                {
2224                        boxesIn.read(reinterpret_cast<char *>(&id), sizeof(Vector3));
2225                        boxesIn.read(reinterpret_cast<char *>(&bmin), sizeof(Vector3));
2226                        boxesIn.read(reinterpret_cast<char *>(&bmax), sizeof(Vector3));
2227                       
2228                        if (boxesIn.eof())
2229                                break;
2230
2231                       
2232                        AxisAlignedBox3 box(bmin, bmax);
2233                        MeshInstance *mi = new MeshInstance(NULL);
2234
2235                        // HACK: set bounding box to new box
2236                        //mi->mBox = box;
2237                        //boxes.push_back(mi);
2238                        boxes.push_back(IndexedBoundingBox(id, box));
2239                }
2240
2241                boxesIn.close();
2242        }
2243
2244        return true;
2245}
2246
2247
2248float ViewCellsManager::GetFilterWidth()
2249{
2250        return mFilterWidth;
2251}
2252
2253
2254float ViewCellsManager::GetAbsFilterWidth()
2255{
2256        return Magnitude(mViewSpaceBox.Size()) * mFilterWidth;
2257}
2258
2259
2260void ViewCellsManager::UpdateScalarPvsSize(ViewCell *vc,
2261                                                                                   const int pvsSize,
2262                                                                                   const int entriesInPvs) const
2263{
2264        vc->mPvsSize = pvsSize;
2265        vc->mEntriesInPvs = entriesInPvs;
2266
2267        vc->mPvsSizeValid = true;
2268}
2269
2270
2271void
2272ViewCellsManager::ApplyFilter(ViewCell *viewCell,
2273                                                          KdTree *kdTree,
2274                                                          const float viewSpaceFilterSize,
2275                                                          const float spatialFilterSize,
2276                                                          ObjectPvs &pvs
2277                                                          )
2278{
2279  // extend the pvs of the viewcell by pvs of its neighbors
2280  // and apply spatial filter by including all neighbors of the objects
2281  // in the pvs
2282
2283  // get all viewcells intersecting the viewSpaceFilterBox
2284  // and compute the pvs union
2285 
2286  //Vector3 center = viewCell->GetBox().Center();
2287  //  Vector3 center = m->mBox.Center();
2288 
2289  //  AxisAlignedBox3 box(center - Vector3(viewSpaceFilterSize/2),
2290  //                                      center + Vector3(viewSpaceFilterSize/2));
2291        if (!ViewCellsConstructed())
2292                return;
2293
2294        if (viewSpaceFilterSize >= 0.0f) {
2295
2296  const bool usePrVS = false;
2297
2298  if (!usePrVS) {
2299        AxisAlignedBox3 box = GetViewCellBox(viewCell);
2300        box.Enlarge(Vector3(viewSpaceFilterSize/2));
2301       
2302        ViewCellContainer viewCells;
2303        ComputeBoxIntersections(box, viewCells);
2304       
2305  //  cout<<"box="<<box<<endl;
2306        ViewCellContainer::const_iterator it = viewCells.begin(), it_end = viewCells.end();
2307       
2308        int i;
2309        for (i=0; it != it_end; ++ it, ++ i) {
2310                //cout<<"v"<<i<<" pvs="<<(*it)->GetPvs().mEntries.size()<<endl;
2311          pvs.Merge((*it)->GetPvs());
2312        }
2313  } else {
2314        PrVs prvs;
2315        AxisAlignedBox3 box = GetViewCellBox(viewCell);
2316
2317        //  mViewCellsManager->SetMaxFilterSize(1);
2318        GetPrVS(box.Center(), prvs, viewSpaceFilterSize);
2319        pvs = prvs.mViewCell->GetPvs();
2320        DeleteLocalMergeTree(prvs.mViewCell);
2321  }
2322  } else
2323        pvs = viewCell->GetPvs();
2324   
2325  if (spatialFilterSize >=0.0f)
2326        ApplySpatialFilter(kdTree, spatialFilterSize, pvs);
2327 
2328}
2329
2330
2331
2332void
2333ViewCellsManager::ApplyFilter(KdTree *kdTree,
2334                                                          const float relViewSpaceFilterSize,
2335                                                          const float relSpatialFilterSize
2336                                                          )
2337{
2338
2339        if (!ViewCellsConstructed())
2340                return;
2341
2342  ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = mViewCells.end();
2343
2344  ObjectPvs *newPvs;
2345  newPvs = new ObjectPvs[mViewCells.size()];
2346
2347  float viewSpaceFilterSize = Magnitude(mViewSpaceBox.Size())*relViewSpaceFilterSize;
2348  float spatialFilterSize = Magnitude(kdTree->GetBox().Size())*relSpatialFilterSize;
2349 
2350  int i;
2351  for (i=0, it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it, ++ i) {
2352        ApplyFilter(*it,
2353                                kdTree,
2354                                viewSpaceFilterSize,
2355                                spatialFilterSize,
2356                                newPvs[i]
2357                                );
2358  }
2359
2360  // now replace all pvss
2361  for (i = 0, it = mViewCells.begin(); it != it_end; ++ it, ++ i) {
2362           
2363        ObjectPvs &pvs = (*it)->GetPvs();
2364        pvs.Clear();
2365        pvs = newPvs[i];
2366        newPvs[i].Clear();
2367  }
2368 
2369  delete [] newPvs;
2370}
2371
2372
2373
2374
2375void
2376ViewCellsManager::ApplySpatialFilter(
2377                                                                         KdTree *kdTree,
2378                                                                         const float spatialFilterSize,
2379                                                                         ObjectPvs &pvs
2380                                                                         )
2381{
2382  // now compute a new Pvs by including also objects intersecting the
2383  // extended boxes of visible objects
2384  Intersectable::NewMail();
2385 
2386 ObjectPvsMap::const_iterator oi;
2387 
2388  for (oi = pvs.mEntries.begin(); oi != pvs.mEntries.end(); ++ oi)
2389  {
2390          Intersectable *object = (*oi).first;
2391      object->Mail();
2392  }
2393
2394  ObjectPvs nPvs;
2395  int nPvsSize = 0;
2396  // now go through the pvs again
2397  for (oi = pvs.mEntries.begin(); oi != pvs.mEntries.end(); ++oi) {
2398        Intersectable *object = (*oi).first;
2399
2400        //      Vector3 center = object->GetBox().Center();
2401        //      AxisAlignedBox3 box(center - Vector3(spatialFilterSize/2),
2402        //                                              center + Vector3(spatialFilterSize/2));
2403
2404        AxisAlignedBox3 box = object->GetBox();
2405        box.Enlarge(Vector3(spatialFilterSize/2));
2406
2407        ObjectContainer objects;
2408
2409        // $$ warning collect objects takes only unmailed ones!
2410        kdTree->CollectObjects(box, objects);
2411        //      cout<<"collected objects="<<objects.size()<<endl;
2412        ObjectContainer::const_iterator noi = objects.begin();
2413        for (; noi != objects.end(); ++ noi)
2414        {
2415                Intersectable *o = *noi;
2416                // $$ JB warning: pdfs are not correct at this point!     
2417                nPvs.AddSample(o, Limits::Small);
2418                nPvsSize ++;
2419        }
2420  }
2421  //  cout<<"nPvs size = "<<nPvsSize<<endl;
2422  pvs.Merge(nPvs);
2423}
2424
2425
2426void ViewCellsManager::ExportColor(Exporter *exporter,
2427                                                                   ViewCell *vc,
2428                                                                   bool colorCode) const
2429{
2430        const bool vcValid = CheckValidity(vc, mMinPvsSize, mMaxPvsSize);
2431
2432        float importance = 0;
2433        static Material m;
2434
2435        switch (mColorCode)
2436        {
2437        case 0: // Random
2438                {
2439                        if (vcValid)
2440                        {
2441                                m.mDiffuseColor.r = 0.5f + RandomValue(0.0f, 0.5f);
2442                                m.mDiffuseColor.g = 0.5f + RandomValue(0.0f, 0.5f);
2443                                m.mDiffuseColor.b = 0.5f + RandomValue(0.f, 0.5f);
2444                        }
2445                        else
2446                        {
2447                                m.mDiffuseColor.r = 0.0f;
2448                                m.mDiffuseColor.g = 1.0f;
2449                                m.mDiffuseColor.b = 0.0f;
2450                        }
2451
2452                        exporter->SetForcedMaterial(m);
2453                        return;
2454                }
2455               
2456        case 1: // pvs
2457                {
2458                        if (mCurrentViewCellsStats.maxPvs)
2459                        {
2460                                importance =
2461                                        (float)mViewCellsTree->GetPvsSize(vc) /
2462                                        (float)mCurrentViewCellsStats.maxPvs;
2463                        }
2464                }
2465                break;
2466        case 2: // merges
2467                {
2468            const int lSize = mViewCellsTree->GetNumInitialViewCells(vc);
2469                        importance = (float)lSize / (float)mCurrentViewCellsStats.maxLeaves;
2470                }
2471                break;
2472#if 0
2473        case 3: // merge tree differene
2474                {
2475                        importance = (float)GetMaxTreeDiff(vc) /
2476                                (float)(mVspBspTree->GetStatistics().maxDepth * 2);
2477
2478                }
2479                break;
2480#endif
2481        default:
2482                break;
2483        }
2484
2485        // special color code for invalid view cells
2486        m.mDiffuseColor.r = importance;
2487        m.mDiffuseColor.g = 1.0f - m.mDiffuseColor.r;
2488        m.mDiffuseColor.b = vcValid ? 1.0f : 0.0f;
2489
2490        //Debug << "importance: " << importance << endl;
2491        exporter->SetForcedMaterial(m);
2492}
2493
2494
2495void ViewCellsManager::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
2496                                                                                          vector<MergeCandidate> &candidates)
2497{
2498        // implemented in subclasses
2499}
2500
2501
2502void
2503ViewCellsManager::UpdatePvsForEvaluation()
2504{
2505  ObjectPvs objPvs;
2506  UpdatePvsForEvaluation(mViewCellsTree->GetRoot(), objPvs);
2507}
2508
2509void ViewCellsManager::UpdatePvsForEvaluation(ViewCell *root, ObjectPvs &pvs)
2510{
2511        // terminate traversal
2512        if (root->IsLeaf())
2513        {
2514                // we assume that pvs is explicitly stored in leaves
2515                pvs = root->GetPvs();
2516                UpdateScalarPvsSize(root, pvs.CountObjectsInPvs(), pvs.GetSize());
2517               
2518                return;
2519        }
2520       
2521        ////////////////
2522        //-- interior node => propagate pvs up the tree
2523
2524        ViewCellInterior *interior = dynamic_cast<ViewCellInterior *>(root);
2525
2526        // reset interior pvs
2527        interior->GetPvs().Clear();
2528        // reset recursive pvs
2529        pvs.Clear();
2530        vector<ObjectPvs> pvsList;
2531
2532        ViewCellContainer::const_iterator vit, vit_end = interior->mChildren.end();
2533
2534        for (vit = interior->mChildren.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
2535        {
2536                ObjectPvs objPvs;
2537               
2538                //////////////////
2539                //-- recursivly compute child pvss
2540
2541                UpdatePvsForEvaluation(*vit, objPvs);
2542
2543                // store pvs in vector
2544                pvsList.push_back(objPvs);
2545        }
2546
2547#if 1
2548        Intersectable::NewMail();
2549
2550        //-- faster way of computing pvs:
2551        //-- construct merged pvs by adding
2552        //-- and only those of the next pvs which were not mailed.
2553        //-- note: sumpdf is not correct!!
2554
2555        vector<ObjectPvs>::iterator oit = pvsList.begin();
2556
2557        for (vit = interior->mChildren.begin(); vit != vit_end; ++ vit, ++ oit)
2558        {
2559            ObjectPvsMap::iterator pit, pit_end = (*oit).mEntries.end();
2560       
2561                for (pit = (*oit).mEntries.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2562                {
2563                        Intersectable *intersect = (*pit).first;
2564
2565                        if (!intersect->Mailed())
2566                        {
2567                                pvs.AddSample(intersect, (*pit).second.mSumPdf);
2568                                intersect->Mail();
2569                        }
2570                }
2571        }
2572
2573        // store pvs in this node
2574        if (mViewCellsTree->ViewCellsStorage() == ViewCellsTree::PVS_IN_INTERIORS)
2575        {
2576                interior->SetPvs(pvs);
2577        }
2578       
2579        // set new pvs size
2580        UpdateScalarPvsSize(interior, pvs.CountObjectsInPvs(), pvs.GetSize());
2581       
2582#else
2583        // really merge cells: slow put sumPdf is correct
2584        viewCellInterior->GetPvs().Merge(backVc->GetPvs());
2585        viewCellInterior->GetPvs().Merge(frontVc->GetPvs());
2586#endif
2587}
2588
2589
2590
2591/*******************************************************************/
2592/*               BspViewCellsManager implementation                */
2593/*******************************************************************/
2594
2595
2596BspViewCellsManager::BspViewCellsManager(ViewCellsTree *vcTree, BspTree *bspTree):
2597ViewCellsManager(vcTree), mBspTree(bspTree)
2598{
2599        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("BspTree.Construction.samples", mInitialSamples);
2600        mBspTree->SetViewCellsManager(this);
2601        mBspTree->SetViewCellsTree(mViewCellsTree);
2602}
2603
2604
2605bool BspViewCellsManager::ViewCellsConstructed() const
2606{
2607        return mBspTree->GetRoot() != NULL;
2608}
2609
2610
2611ViewCell *BspViewCellsManager::GenerateViewCell(Mesh *mesh) const
2612{
2613        return new BspViewCell(mesh);
2614}
2615
2616
2617int BspViewCellsManager::ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
2618                                                                                          const VssRayContainer &rays)
2619{
2620        // if view cells were already constructed, we can finish
2621        if (ViewCellsConstructed())
2622                return 0;
2623
2624        int sampleContributions = 0;
2625
2626        // construct view cells using the collected samples
2627        RayContainer constructionRays;
2628        VssRayContainer savedRays;
2629
2630        // choose a a number of rays based on the ratio of cast rays / requested rays
2631        const int limit = min(mInitialSamples, (int)rays.size());
2632        VssRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2633
2634        const float prop = (float)limit / ((float)rays.size() + Limits::Small);
2635
2636        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2637        {
2638                if (Random(1.0f) < prop)
2639                        constructionRays.push_back(new Ray(*(*it)));
2640                else
2641                        savedRays.push_back(*it);
2642        }
2643
2644    if (!mUsePredefinedViewCells)
2645        {
2646                // no view cells loaded
2647                mBspTree->Construct(objects, constructionRays, &mViewSpaceBox);
2648                // collect final view cells
2649                mBspTree->CollectViewCells(mViewCells);
2650        }
2651        else
2652        {       
2653                // use predefined view cells geometry =>
2654                // contruct bsp hierarchy over them
2655                mBspTree->Construct(mViewCells);
2656        }
2657
2658        // destroy rays created only for construction
2659        CLEAR_CONTAINER(constructionRays);
2660
2661        Debug << mBspTree->GetStatistics() << endl;
2662        Debug << "\nView cells after construction:\n" << mCurrentViewCellsStats << endl;
2663
2664        // recast rest of the rays
2665        if (SAMPLE_AFTER_SUBDIVISION)
2666                ComputeSampleContributions(savedRays, true, false);
2667
2668        // real meshes are contructed at this stage
2669        if (0)
2670        {
2671                cout << "finalizing view cells ... ";
2672                FinalizeViewCells(true);
2673                cout << "finished" << endl;     
2674        }
2675
2676        return sampleContributions;
2677}
2678
2679
2680void BspViewCellsManager::CollectViewCells()
2681{       
2682        if (!ViewCellsTreeConstructed())
2683        {       // view cells tree constructed 
2684                mBspTree->CollectViewCells(mViewCells);
2685        }
2686        else
2687        {       // we can use the view cells tree hierarchy to get the right set
2688                mViewCellsTree->CollectBestViewCellSet(mViewCells, mNumActiveViewCells);
2689        }
2690}
2691
2692
2693float BspViewCellsManager::GetProbability(ViewCell *viewCell)
2694{
2695        if (1)
2696                return GetVolume(viewCell) / GetViewSpaceBox().GetVolume();
2697        else
2698                // compute view cell area as subsititute for probability
2699                return GetArea(viewCell) / GetAccVcArea();
2700}
2701
2702
2703
2704int BspViewCellsManager::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
2705                                                                                 const Vector3 &termination,
2706                                                                                 ViewCellContainer &viewcells)
2707{
2708        return mBspTree->CastLineSegment(origin, termination, viewcells);
2709}
2710
2711
2712void ViewCellsManager::ExportMergedViewCells(const ObjectContainer &objects)
2713{
2714        // save color code
2715        const int savedColorCode = mColorCode;
2716
2717        // export merged view cells
2718        mColorCode = 0; // use random colors
2719
2720        Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("merged_view_cells.wrl");
2721
2722        cout << "exporting view cells after merge ... ";
2723
2724        if (exporter)
2725        {
2726                if (mExportGeometry)
2727                {
2728                        exporter->ExportGeometry(objects);
2729                }
2730
2731                exporter->SetFilled();
2732                ExportViewCellsForViz(exporter, NULL, GetClipPlane());
2733
2734                delete exporter;
2735        }
2736        cout << "finished" << endl;
2737
2738        // export merged view cells using pvs color coding
2739        mColorCode = 1;
2740
2741        exporter = Exporter::GetExporter("merged_view_cells_pvs.wrl");
2742        cout << "exporting view cells after merge (pvs size) ... ";     
2743
2744        if (exporter)
2745        {
2746                if (mExportGeometry)
2747                {
2748                        exporter->ExportGeometry(objects);
2749                }
2750
2751                exporter->SetFilled();
2752                ExportViewCellsForViz(exporter, NULL, GetClipPlane());
2753
2754                delete exporter;
2755        }
2756        cout << "finished" << endl;
2757       
2758        mColorCode = savedColorCode;
2759}
2760
2761
2762int BspViewCellsManager::PostProcess(const ObjectContainer &objects,
2763                                                                         const VssRayContainer &rays)
2764{
2765        if (!ViewCellsConstructed())
2766        {
2767                Debug << "view cells not constructed" << endl;
2768                return 0;
2769        }
2770       
2771        // view cells already finished before post processing step,
2772        // i.e., because they were loaded from disc
2773        if (mViewCellsFinished)
2774        {
2775                FinalizeViewCells(true);
2776                EvaluateViewCellsStats();
2777
2778                return 0;
2779        }
2780
2781        //////////////////
2782        //-- merge leaves of the view cell hierarchy   
2783       
2784        cout << "starting post processing using " << mPostProcessSamples << " samples ... ";
2785        long startTime = GetTime();
2786       
2787        VssRayContainer postProcessRays;
2788        GetRaySets(rays, mPostProcessSamples, postProcessRays);
2789
2790        if (mMergeViewCells)
2791        {
2792                cout << "constructing visibility based merge tree" << endl;
2793                mViewCellsTree->ConstructMergeTree(rays, objects);
2794        }
2795        else
2796        {
2797                cout << "constructing spatial merge tree" << endl;
2798                ViewCell *root;
2799                // the spatial merge tree is difficult to build for
2800                // this type of construction, as view cells cover several
2801                // leaves => create dummy tree which is only 2 levels deep
2802                if (mUsePredefinedViewCells)
2803                {
2804                        root = ConstructDummyMergeTree(mBspTree->GetRoot());
2805                }
2806                else
2807                {
2808                        // create spatial merge hierarchy
2809                        root = ConstructSpatialMergeTree(mBspTree->GetRoot());
2810                }
2811               
2812                mViewCellsTree->SetRoot(root);
2813
2814                // recompute pvs in the whole hierarchy
2815                ObjectPvs pvs;
2816                UpdatePvsForEvaluation(root, pvs);
2817        }
2818
2819        cout << "finished" << endl;
2820        cout << "merged view cells in "
2821                 << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
2822
2823        Debug << "Postprocessing: Merged view cells in "
2824                << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl << endl;
2825
2826       
2827        ////////////////////////
2828        //-- visualization and statistics after merge
2829
2830        if (1)
2831        {
2832                char mstats[100];
2833                Environment::GetSingleton()->GetStringValue("ViewCells.mergeStats", mstats);
2834                mViewCellsTree->ExportStats(mstats);
2835        }
2836
2837        // recompute view cells and stats
2838        ResetViewCells();
2839        Debug << "\nView cells after merge:\n" << mCurrentViewCellsStats << endl;
2840
2841        //  visualization of the view cells
2842        if (1) ExportMergedViewCells(objects);
2843
2844        // compute final meshes and volume / area
2845        if (1) FinalizeViewCells(true);
2846
2847        // write view cells to disc
2848        if (1 && mExportViewCells)
2849        {
2850                char filename[100];
2851                Environment::GetSingleton()->GetStringValue("ViewCells.filename", filename);
2852                ExportViewCells(filename, mExportPvs, objects);
2853        }
2854       
2855        return 0;
2856}
2857
2858
2859BspViewCellsManager::~BspViewCellsManager()
2860{
2861}
2862
2863
2864int BspViewCellsManager::GetType() const
2865{
2866        return BSP;
2867}
2868
2869
2870void BspViewCellsManager::Visualize(const ObjectContainer &objects,
2871                                                                        const VssRayContainer &sampleRays)
2872{
2873        if (!ViewCellsConstructed())
2874                return;
2875       
2876        const int savedColorCode = mColorCode;
2877       
2878        if (1) // export final view cells
2879        {
2880                mColorCode = 1; // hack color code
2881                Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("final_view_cells.wrl");
2882       
2883                cout << "exporting view cells after merge (pvs size) ... ";     
2884
2885                if (exporter)
2886                {
2887                        if (mExportGeometry)
2888                        {
2889                                exporter->ExportGeometry(objects);
2890                        }
2891
2892                        ExportViewCellsForViz(exporter, NULL, GetClipPlane());
2893                        delete exporter;
2894                }
2895                cout << "finished" << endl;
2896        }
2897
2898        // reset color code
2899        mColorCode = savedColorCode;
2900
2901
2902        //////////////////
2903        //-- visualization of the BSP splits
2904
2905        bool exportSplits = false;
2906        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("BspTree.Visualization.exportSplits", exportSplits);
2907
2908        if (exportSplits)
2909        {
2910                cout << "exporting splits ... ";
2911                ExportSplits(objects);
2912                cout << "finished" << endl;
2913        }
2914
2915        int leafOut;
2916        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.Visualization.maxOutput", leafOut);
2917        const int raysOut = 100;
2918        ExportSingleViewCells(objects, leafOut, false, true, false, raysOut, "");
2919}
2920
2921
2922void BspViewCellsManager::ExportSplits(const ObjectContainer &objects)
2923{
2924        Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("bsp_splits.x3d");
2925
2926        if (exporter)
2927        {
2928                //exporter->SetFilled();
2929                if (mExportGeometry)
2930                {
2931                        exporter->ExportGeometry(objects);
2932                }
2933
2934                Material m;
2935                m.mDiffuseColor = RgbColor(1, 0, 0);
2936                exporter->SetForcedMaterial(m);
2937                exporter->SetWireframe();
2938
2939                exporter->ExportBspSplits(*mBspTree, true);
2940
2941                // NOTE: take forced material, else big scenes cannot be viewed
2942                m.mDiffuseColor = RgbColor(0, 1, 0);
2943                exporter->SetForcedMaterial(m);
2944                //exporter->ResetForcedMaterial();
2945
2946                delete exporter;
2947        }
2948}
2949
2950
2951void BspViewCellsManager::ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
2952                                                                                                const int maxViewCells,
2953                                                                                                const bool sortViewCells,
2954                                                                                                const bool exportPvs,
2955                                                                                                const bool exportRays,
2956                                                                                                const int maxRays,
2957                                                                                                const string prefix,
2958                                                                                                VssRayContainer *visRays)
2959{
2960        if (sortViewCells)
2961        {       // sort view cells to visualize the largest view cells
2962                stable_sort(mViewCells.begin(), mViewCells.end(), ViewCell::LargerRenderCost);
2963        }
2964
2965        //////////
2966        //-- some view cells for output
2967
2968        ViewCell::NewMail();
2969        const int limit = min(maxViewCells, (int)mViewCells.size());
2970       
2971        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
2972        {
2973                const int idx = sortViewCells ? (int)RandomValue(0, (float)mViewCells.size() - 0.5f) : i;
2974                ViewCell *vc = mViewCells[idx];
2975
2976                if (vc->Mailed() || vc->GetId() == OUT_OF_BOUNDS_ID)
2977                        continue;
2978
2979                vc->Mail();
2980
2981                ObjectPvs pvs;
2982                mViewCellsTree->GetPvs(vc, pvs);
2983
2984                char s[64]; sprintf(s, "%sviewcell-%04d.wrl", prefix.c_str(), i);
2985                Exporter *exporter = Exporter::GetExporter(s);
2986               
2987                cout << "view cell " << idx << ": pvs size=" << (int)mViewCellsTree->GetPvsSize(vc) << endl;
2988
2989                if (exportRays)
2990                {
2991                        ////////////
2992                        //-- export rays piercing this view cell
2993
2994                        // use rays stored with the view cells
2995                        VssRayContainer vcRays, vcRays2, vcRays3;
2996            VssRayContainer collectRays;
2997
2998                        // collect initial view cells
2999                        ViewCellContainer leaves;
3000                        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
3001
3002                        ViewCellContainer::const_iterator vit, vit_end = leaves.end();
3003                for (vit = leaves.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
3004                        {       
3005                                // prepare some rays for output
3006                                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = (*vit)->mVssRays.end();
3007                                for (rit = (*vit)->mVssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
3008                                {
3009                                        collectRays.push_back(*rit);
3010                                }
3011                        }
3012
3013                        const int raysOut = min((int)collectRays.size(), maxRays);
3014
3015                        // prepare some rays for output
3016                        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = collectRays.end();
3017                        for (rit = collectRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
3018                        {
3019                                const float p = RandomValue(0.0f, (float)collectRays.size());
3020                                if (p < raysOut)
3021                                {
3022                                        if ((*rit)->mFlags & VssRay::BorderSample)
3023                                        {
3024                                                vcRays.push_back(*rit);
3025                                        }
3026                                        else if ((*rit)->mFlags & VssRay::ReverseSample)
3027                                                vcRays2.push_back(*rit);
3028                                        else
3029                                                vcRays3.push_back(*rit);
3030                                               
3031                                }
3032                        }
3033
3034                        exporter->ExportRays(vcRays, RgbColor(1, 0, 0));
3035                        exporter->ExportRays(vcRays2, RgbColor(0, 1, 0));
3036                        exporter->ExportRays(vcRays3, RgbColor(1, 1, 1));
3037                }
3038               
3039                ////////////////
3040                //-- export view cell geometry
3041
3042                exporter->SetWireframe();
3043
3044                Material m;//= RandomMaterial();
3045                m.mDiffuseColor = RgbColor(0, 1, 0);
3046                exporter->SetForcedMaterial(m);
3047
3048                ExportViewCellGeometry(exporter, vc, NULL, NULL);
3049                exporter->SetFilled();
3050
3051                if (exportPvs)
3052                {
3053                        Intersectable::NewMail();
3054                        ObjectPvsMap::const_iterator oit, oit_end = pvs.mEntries.end();
3055                       
3056                        // output PVS of view cell
3057                        for (oit = pvs.mEntries.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
3058                        {               
3059                                Intersectable *intersect = (*oit).first;
3060                               
3061                                if (!intersect->Mailed())
3062                                {
3063                                        intersect->Mail();
3064
3065                                        m = RandomMaterial();
3066                                        exporter->SetForcedMaterial(m);
3067                                        exporter->ExportIntersectable(intersect);
3068                                }
3069                        }
3070                        cout << endl;
3071                }
3072               
3073                DEL_PTR(exporter);
3074                cout << "finished" << endl;
3075        }
3076}
3077
3078
3079void BspViewCellsManager::TestSubdivision()
3080{
3081        ViewCellContainer leaves;
3082        mViewCellsTree->CollectLeaves(mViewCellsTree->GetRoot(), leaves);
3083
3084        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3085
3086        const float vol = mViewSpaceBox.GetVolume();
3087        float subdivVol = 0;
3088        float newVol = 0;
3089
3090        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3091        {
3092                BspNodeGeometry geom;
3093                mBspTree->ConstructGeometry(*it, geom);
3094
3095                const float lVol = geom.GetVolume();
3096                newVol += lVol;
3097                subdivVol += (*it)->GetVolume();
3098
3099                const float thres = 0.9f;
3100                if ((lVol < ((*it)->GetVolume() * thres)) ||
3101                        (lVol * thres > ((*it)->GetVolume())))
3102                        Debug << "warning: " << lVol << " " << (*it)->GetVolume() << endl;
3103        }
3104       
3105        Debug << "exact volume: " << vol << endl;
3106        Debug << "subdivision volume: " << subdivVol << endl;
3107        Debug << "new volume: " << newVol << endl;
3108}
3109
3110
3111void BspViewCellsManager::ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
3112                                                                                                 ViewCell *vc,
3113                                                                                                 const AxisAlignedBox3 *sceneBox,
3114                                                                                                 const AxisAlignedPlane *clipPlane
3115                                                                                                 ) const
3116{
3117        if (clipPlane)
3118        {
3119                const Plane3 plane = clipPlane->GetPlane();
3120
3121                ViewCellContainer leaves;
3122                mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
3123                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3124
3125                for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3126                {
3127                        BspNodeGeometry geom;
3128                        BspNodeGeometry front;
3129                        BspNodeGeometry back;
3130
3131                        mBspTree->ConstructGeometry(*it, geom);
3132
3133                        const float eps = 0.0001f;
3134                        const int cf = geom.Side(plane, eps);
3135
3136                        if (cf == -1)
3137                        {
3138                                exporter->ExportPolygons(geom.GetPolys());
3139                        }
3140                        else if (cf == 0)
3141                        {
3142                                geom.SplitGeometry(front,
3143                                                                   back,
3144                                                                   plane,
3145                                                                   mViewSpaceBox,
3146                                                                   eps);
3147
3148                                if (back.Valid())
3149                                {
3150                                        exporter->ExportPolygons(back.GetPolys());
3151                                }                       
3152                        }
3153                }
3154        }
3155        else
3156        {
3157                // export mesh if available
3158                // TODO: some bug here?
3159                if (1 && vc->GetMesh())
3160                {
3161                        exporter->ExportMesh(vc->GetMesh());
3162                }
3163                else
3164                {
3165                        BspNodeGeometry geom;
3166                        mBspTree->ConstructGeometry(vc, geom);
3167                        exporter->ExportPolygons(geom.GetPolys());
3168                }
3169        }
3170}
3171
3172
3173void BspViewCellsManager::CreateMesh(ViewCell *vc)
3174{
3175        // note: should previous mesh be deleted (via mesh manager?)
3176        BspNodeGeometry geom;
3177        mBspTree->ConstructGeometry(vc, geom);
3178
3179        Mesh *mesh = MeshManager::GetSingleton()->CreateResource();
3180
3181        IncludeNodeGeomInMesh(geom, *mesh);
3182        vc->SetMesh(mesh);
3183}
3184
3185
3186void BspViewCellsManager::Finalize(ViewCell *viewCell,
3187                                                                   const bool createMesh)
3188{
3189        float area = 0;
3190        float volume = 0;
3191
3192        ViewCellContainer leaves;
3193        mViewCellsTree->CollectLeaves(viewCell, leaves);
3194
3195        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3196
3197    for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3198        {
3199                BspNodeGeometry geom;
3200
3201                mBspTree->ConstructGeometry(*it, geom);
3202
3203                const float lVol = geom.GetVolume();
3204                const float lArea = geom.GetArea();
3205
3206                area += lArea;
3207                volume += lVol;
3208       
3209                CreateMesh(*it);
3210        }
3211
3212        viewCell->SetVolume(volume);
3213        viewCell->SetArea(area);
3214}
3215
3216
3217ViewCell *BspViewCellsManager::GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active) const
3218{
3219        if (!ViewCellsConstructed())
3220        {
3221                return NULL;
3222        }
3223        if (!mViewSpaceBox.IsInside(point))
3224        {
3225                return NULL;
3226        }
3227        return mBspTree->GetViewCell(point);
3228}
3229
3230
3231void BspViewCellsManager::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
3232                                                                                                 vector<MergeCandidate> &candidates)
3233{
3234        cout << "collecting merge candidates ... " << endl;
3235
3236        if (mUseRaysForMerge)
3237        {
3238                mBspTree->CollectMergeCandidates(rays, candidates);
3239        }
3240        else
3241        {
3242                vector<BspLeaf *> leaves;
3243                mBspTree->CollectLeaves(leaves);
3244                mBspTree->CollectMergeCandidates(leaves, candidates);
3245        }
3246
3247        cout << "fininshed collecting candidates" << endl;
3248}
3249
3250
3251
3252bool BspViewCellsManager::ExportViewCells(const string filename,
3253                                                                                  const bool exportPvs,
3254                                                                                  const ObjectContainer &objects)
3255{
3256        if (!ViewCellsConstructed() || !ViewCellsTreeConstructed())
3257        {
3258                return false;
3259        }
3260
3261        cout << "exporting view cells to xml ... ";
3262
3263        OUT_STREAM stream(filename.c_str());
3264
3265        // for output we need unique ids for each view cell
3266        CreateUniqueViewCellIds();
3267
3268        stream << "<?xml version=\"1.0\" encoding=\"UTF-8\"?>"<<endl;
3269        stream << "<VisibilitySolution>" << endl;
3270
3271        if (exportPvs)
3272        {
3273                //////////
3274                //-- export bounding boxes: they are used to identify the objects from the pvs and
3275                //-- assign them to the entities in the rendering engine
3276
3277                stream << "<BoundingBoxes>" << endl;
3278                ObjectContainer::const_iterator oit, oit_end = objects.end();
3279
3280                for (oit = objects.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
3281                {
3282                        const AxisAlignedBox3 box = (*oit)->GetBox();
3283                       
3284                        stream << "<BoundingBox" << " id=\"" << (*oit)->GetId() << "\""
3285                                   << " min=\"" << box.Min().x << " " << box.Min().y << " " << box.Min().z << "\""
3286                                   << " max=\"" << box.Max().x << " " << box.Max().y << " " << box.Max().z << "\" />" << endl;
3287                }
3288
3289                stream << "</BoundingBoxes>" << endl;
3290        }
3291
3292        ///////////
3293        //-- export the view cells and the pvs
3294
3295        const int numViewCells = mCurrentViewCellsStats.viewCells;
3296        stream << "<ViewCells number=\"" << numViewCells << "\" >" << endl;
3297
3298        mViewCellsTree->Export(stream, exportPvs);
3299       
3300        stream << "</ViewCells>" << endl;
3301
3302        /////////////
3303        //-- export the view space hierarchy
3304        stream << "<ViewSpaceHierarchy type=\"bsp\""
3305                   << " min=\"" << mViewSpaceBox.Min().x << " " << mViewSpaceBox.Min().y << " " << mViewSpaceBox.Min().z << "\""
3306                   << " max=\"" << mViewSpaceBox.Max().x << " " << mViewSpaceBox.Max().y << " " << mViewSpaceBox.Max().z << "\">" << endl;
3307
3308        mBspTree->Export(stream);
3309
3310        // end tags
3311        stream << "</ViewSpaceHierarchy>" << endl;
3312        stream << "</VisibilitySolution>" << endl;
3313
3314        stream.close();
3315        cout << "finished" << endl;
3316
3317        return true;
3318}
3319
3320
3321ViewCell *BspViewCellsManager::ConstructDummyMergeTree(BspNode *root)
3322{
3323        ViewCellInterior *vcRoot = new ViewCellInterior();
3324               
3325        // evaluate merge cost for priority traversal
3326        const float mergeCost = 1.0f / (float)root->mTimeStamp;
3327        vcRoot->SetMergeCost(mergeCost);
3328
3329        float volume = 0;
3330        vector<BspLeaf *> leaves;
3331        mBspTree->CollectLeaves(leaves);
3332        vector<BspLeaf *>::const_iterator lit, lit_end = leaves.end();
3333        ViewCell::NewMail();
3334
3335        for (lit = leaves.begin(); lit != lit_end; ++ lit)
3336        {
3337                BspLeaf *leaf = *lit;
3338                ViewCell *vc = leaf->GetViewCell();
3339
3340                if (!vc->Mailed())
3341                {
3342                        vc->Mail();
3343                        vc->SetMergeCost(0.0f);
3344                        vcRoot->SetupChildLink(vc);
3345
3346                        volume += vc->GetVolume();
3347                        volume += vc->GetVolume();     
3348                        vcRoot->SetVolume(volume);
3349                }
3350        }
3351       
3352        return vcRoot;
3353}
3354
3355
3356ViewCell *BspViewCellsManager::ConstructSpatialMergeTree(BspNode *root)
3357{
3358        // terminate recursion
3359        if (root->IsLeaf())
3360        {
3361                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(root);
3362                leaf->GetViewCell()->SetMergeCost(0.0f);
3363                return leaf->GetViewCell();
3364        }
3365       
3366        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(root);
3367        ViewCellInterior *viewCellInterior = new ViewCellInterior();
3368               
3369        // evaluate merge cost for priority traversal
3370        float mergeCost = 1.0f / (float)root->mTimeStamp;
3371        viewCellInterior->SetMergeCost(mergeCost);
3372
3373        float volume = 0;
3374       
3375        BspNode *front = interior->GetFront();
3376        BspNode *back = interior->GetBack();
3377
3378
3379        ////////////
3380        //-- recursivly compute child hierarchies
3381
3382        ViewCell *backVc = ConstructSpatialMergeTree(back);
3383        ViewCell *frontVc = ConstructSpatialMergeTree(front);
3384
3385        viewCellInterior->SetupChildLink(backVc);
3386        viewCellInterior->SetupChildLink(frontVc);
3387
3388        volume += backVc->GetVolume();
3389        volume += frontVc->GetVolume();
3390
3391        viewCellInterior->SetVolume(volume);
3392
3393        return viewCellInterior;
3394}
3395
3396
3397/************************************************************************/
3398/*                   KdViewCellsManager implementation                  */
3399/************************************************************************/
3400
3401
3402
3403KdViewCellsManager::KdViewCellsManager(ViewCellsTree *vcTree, KdTree *kdTree):
3404ViewCellsManager(vcTree), mKdTree(kdTree), mKdPvsDepth(100)
3405{
3406}
3407
3408
3409float KdViewCellsManager::GetProbability(ViewCell *viewCell)
3410{
3411        // compute view cell area / volume as subsititute for probability
3412        if (0)
3413                return GetArea(viewCell) / GetViewSpaceBox().SurfaceArea();
3414        else
3415                return GetVolume(viewCell) / GetViewSpaceBox().GetVolume();
3416}
3417
3418
3419
3420
3421void KdViewCellsManager::CollectViewCells()
3422{
3423        //mKdTree->CollectViewCells(mViewCells); TODO
3424}
3425
3426
3427int KdViewCellsManager::ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
3428                                                                  const VssRayContainer &rays)
3429{
3430        // if view cells already constructed
3431        if (ViewCellsConstructed())
3432                return 0;
3433
3434        mKdTree->Construct();
3435
3436        mTotalAreaValid = false;
3437        // create the view cells
3438        mKdTree->CreateAndCollectViewCells(mViewCells);
3439        // cast rays
3440        ComputeSampleContributions(rays, true, false);
3441
3442        EvaluateViewCellsStats();
3443        Debug << "\nView cells after construction:\n" << mCurrentViewCellsStats << endl;
3444
3445        return 0;
3446}
3447
3448
3449bool KdViewCellsManager::ViewCellsConstructed() const
3450{
3451        return mKdTree->GetRoot() != NULL;
3452}
3453
3454
3455int KdViewCellsManager::PostProcess(const ObjectContainer &objects,
3456                                                                        const VssRayContainer &rays)
3457{
3458        return 0;
3459}
3460
3461
3462void KdViewCellsManager::ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
3463                                                                                           const int maxViewCells,
3464                                                                                           const bool sortViewCells,
3465                                                                                           const bool exportPvs,
3466                                                                                           const bool exportRays,
3467                                                                                           const int maxRays,
3468                                                                                           const string prefix,
3469                                                                                           VssRayContainer *visRays)
3470{
3471        // TODO
3472}
3473
3474
3475void KdViewCellsManager::Visualize(const ObjectContainer &objects,
3476                                                                   const VssRayContainer &sampleRays)
3477{
3478        if (!ViewCellsConstructed())
3479                return;
3480
3481        // using view cells instead of the kd PVS of objects
3482        const bool useViewCells = true;
3483        bool exportRays = false;
3484
3485        int limit = min(mVisualizationSamples, (int)sampleRays.size());
3486        const int pvsOut = min((int)objects.size(), 10);
3487        VssRayContainer *rays = new VssRayContainer[pvsOut];
3488
3489        if (useViewCells)
3490        {
3491                const int leafOut = 10;
3492
3493                ViewCell::NewMail();
3494
3495                //-- some rays for output
3496                const int raysOut = min((int)sampleRays.size(), mVisualizationSamples);
3497                Debug << "visualization using " << raysOut << " samples" << endl;
3498
3499                //-- some random view cells and rays for output
3500                vector<KdLeaf *> kdLeaves;
3501
3502                for (int i = 0; i < leafOut; ++ i)
3503                        kdLeaves.push_back(dynamic_cast<KdLeaf *>(mKdTree->GetRandomLeaf()));
3504
3505                for (int i = 0; i < kdLeaves.size(); ++ i)
3506                {
3507                        KdLeaf *leaf = kdLeaves[i];
3508                        RayContainer vcRays;
3509
3510                        cout << "creating output for view cell " << i << " ... ";
3511#if 0
3512                        // check whether we can add the current ray to the output rays
3513                        for (int k = 0; k < raysOut; ++ k)
3514                        {
3515                                Ray *ray = sampleRays[k];
3516
3517                                for (int j = 0; j < (int)ray->bspIntersections.size(); ++ j)
3518                                {
3519                                        BspLeaf *leaf2 = ray->bspIntersections[j].mLeaf;
3520
3521                                        if (leaf->GetViewCell() == leaf2->GetViewCell())
3522                                        {
3523                                                vcRays.push_back(ray);
3524                                        }
3525                                }
3526                        }
3527#endif
3528                        Intersectable::NewMail();
3529
3530                        ViewCell *vc = leaf->mViewCell;
3531                        char str[64]; sprintf(str, "viewcell%04d.wrl", i);
3532
3533                        Exporter *exporter = Exporter::GetExporter(str);
3534                        exporter->SetFilled();
3535
3536                        exporter->SetWireframe();
3537                        //exporter->SetFilled();
3538
3539                        Material m;//= RandomMaterial();
3540                        m.mDiffuseColor = RgbColor(1, 1, 0);
3541                        exporter->SetForcedMaterial(m);
3542
3543                        AxisAlignedBox3 box = mKdTree->GetBox(leaf);
3544                        exporter->ExportBox(box);
3545
3546                        // export rays piercing this view cell
3547                        exporter->ExportRays(vcRays, 1000, RgbColor(0, 1, 0));
3548
3549                        m.mDiffuseColor = RgbColor(1, 0, 0);
3550                        exporter->SetForcedMaterial(m);
3551
3552                        // exporter->SetWireframe();
3553                        exporter->SetFilled();
3554
3555                        ObjectPvsMap::iterator it, it_end = vc->GetPvs().mEntries.end();
3556                        // -- output PVS of view cell
3557                        for (it = vc->GetPvs().mEntries.begin(); it != it_end; ++ it)
3558                        {
3559                                Intersectable *intersect = (*it).first;
3560                                if (!intersect->Mailed())
3561                                {
3562                                        exporter->ExportIntersectable(intersect);
3563                                        intersect->Mail();
3564                                }
3565                        }
3566
3567                        DEL_PTR(exporter);
3568                        cout << "finished" << endl;
3569                }
3570
3571                DEL_PTR(rays);
3572        }
3573        else // using kd PVS of objects
3574        {
3575                for (int i = 0; i < limit; ++ i)
3576                {
3577                        VssRay *ray = sampleRays[i];
3578
3579                        // check whether we can add this to the rays
3580                        for (int j = 0; j < pvsOut; j++)
3581                        {
3582                                if (objects[j] == ray->mTerminationObject)
3583                                {
3584                                        rays[j].push_back(ray);
3585                                }
3586                        }
3587                }
3588
3589                if (exportRays)
3590                {
3591                        Exporter *exporter = NULL;
3592                        exporter = Exporter::GetExporter("sample-rays.x3d");
3593                        exporter->SetWireframe();
3594                        exporter->ExportKdTree(*mKdTree);
3595
3596                        for (i = 0; i < pvsOut; i++)
3597                                exporter->ExportRays(rays[i], RgbColor(1, 0, 0));
3598
3599                        exporter->SetFilled();
3600                        delete exporter;
3601                }
3602
3603                for (int k=0; k < pvsOut; k++)
3604                {
3605                        Intersectable *object = objects[k];
3606                        char str[64]; sprintf(str, "viewcell%04d.wrl", i);
3607
3608                        Exporter *exporter = Exporter::GetExporter(str);
3609                        exporter->SetWireframe();
3610
3611                        KdPvsMap::iterator kit = object->mKdPvs.mEntries.begin();
3612                        Intersectable::NewMail();
3613
3614                        // avoid adding the object to the list
3615                        object->Mail();
3616                        ObjectContainer visibleObjects;
3617
3618                        for (; kit != object->mKdPvs.mEntries.end(); i++)
3619                        {
3620                                KdNode *node = (*kit).first;
3621                                exporter->ExportBox(mKdTree->GetBox(node));
3622
3623                                mKdTree->CollectObjects(node, visibleObjects);
3624                        }
3625
3626                        exporter->ExportRays(rays[k],  RgbColor(0, 1, 0));
3627                        exporter->SetFilled();
3628
3629                        for (int j = 0; j < visibleObjects.size(); j++)
3630                                exporter->ExportIntersectable(visibleObjects[j]);
3631
3632                        Material m;
3633                        m.mDiffuseColor = RgbColor(1, 0, 0);
3634                        exporter->SetForcedMaterial(m);
3635                        exporter->ExportIntersectable(object);
3636
3637                        delete exporter;
3638                }
3639        }
3640}
3641
3642
3643ViewCell *KdViewCellsManager::GenerateViewCell(Mesh *mesh) const
3644{
3645        return new KdViewCell(mesh);
3646}
3647
3648
3649void KdViewCellsManager::ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
3650                                                                                                ViewCell *vc,
3651                                                                                                const AxisAlignedBox3 *sceneBox,
3652                                                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane
3653                                                                                                ) const
3654{
3655        ViewCellContainer leaves;
3656        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
3657        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3658
3659        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3660        {
3661                KdViewCell *kdVc = dynamic_cast<KdViewCell *>(*it);
3662                exporter->ExportBox(mKdTree->GetBox(kdVc->mLeaves[0]));
3663        }
3664}
3665
3666
3667int KdViewCellsManager::GetType() const
3668{
3669        return ViewCellsManager::KD;
3670}
3671
3672
3673
3674KdNode *KdViewCellsManager::GetNodeForPvs(KdLeaf *leaf)
3675{
3676        KdNode *node = leaf;
3677
3678        while (node->mParent && node->mDepth > mKdPvsDepth)
3679                node = node->mParent;
3680
3681        return node;
3682}
3683
3684int KdViewCellsManager::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
3685                                                                                const Vector3 &termination,
3686                                                                                ViewCellContainer &viewcells)
3687{
3688        return mKdTree->CastLineSegment(origin, termination, viewcells);
3689}
3690
3691
3692void KdViewCellsManager::CreateMesh(ViewCell *vc)
3693{
3694        // TODO
3695}
3696
3697
3698
3699void KdViewCellsManager::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
3700                                                                                                vector<MergeCandidate> &candidates)
3701{
3702        // TODO
3703}
3704
3705
3706
3707/**************************************************************************/
3708/*                   VspBspViewCellsManager implementation                */
3709/**************************************************************************/
3710
3711
3712VspBspViewCellsManager::VspBspViewCellsManager(ViewCellsTree *vcTree, VspBspTree *vspBspTree):
3713ViewCellsManager(vcTree), mVspBspTree(vspBspTree)
3714{
3715        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Construction.samples", mInitialSamples);
3716        mVspBspTree->SetViewCellsManager(this);
3717        mVspBspTree->mViewCellsTree = mViewCellsTree;
3718}
3719
3720
3721VspBspViewCellsManager::~VspBspViewCellsManager()
3722{
3723}
3724
3725
3726float VspBspViewCellsManager::GetProbability(ViewCell *viewCell)
3727{
3728        if (0 && mVspBspTree->mUseAreaForPvs)
3729                return GetArea(viewCell) / GetAccVcArea();
3730        else
3731                return GetVolume(viewCell) / mViewSpaceBox.GetVolume();
3732}
3733
3734
3735void VspBspViewCellsManager::CollectViewCells()
3736{
3737        // view cells tree constructed?
3738        if (!ViewCellsTreeConstructed())
3739        {
3740                mVspBspTree->CollectViewCells(mViewCells, false);
3741        }
3742        else
3743        {       
3744                // we can use the view cells tree hierarchy to get the right set
3745                mViewCellsTree->CollectBestViewCellSet(mViewCells, mNumActiveViewCells);
3746        }
3747}
3748
3749
3750void VspBspViewCellsManager::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
3751                                                                                                        vector<MergeCandidate> &candidates)
3752{       
3753        cout << "collecting merge candidates ... " << endl;
3754
3755        if (mUseRaysForMerge)
3756        {
3757                mVspBspTree->CollectMergeCandidates(rays, candidates);
3758        }
3759        else
3760        {
3761                vector<BspLeaf *> leaves;
3762                mVspBspTree->CollectLeaves(leaves);
3763       
3764                mVspBspTree->CollectMergeCandidates(leaves, candidates);
3765        }
3766
3767        cout << "fininshed collecting candidates" << endl;
3768}
3769
3770
3771bool VspBspViewCellsManager::ViewCellsConstructed() const
3772{
3773        return mVspBspTree->GetRoot() != NULL;
3774}
3775
3776
3777ViewCell *VspBspViewCellsManager::GenerateViewCell(Mesh *mesh) const
3778{
3779        return new BspViewCell(mesh);
3780}
3781
3782
3783int VspBspViewCellsManager::ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
3784                                                                                                 const VssRayContainer &rays)
3785{
3786        mMaxPvsSize = (int)(mMaxPvsRatio * (float)objects.size());
3787
3788        // if view cells were already constructed
3789        if (ViewCellsConstructed())
3790        {
3791                return 0;
3792        }
3793
3794        int sampleContributions = 0;
3795        VssRayContainer sampleRays;
3796
3797        const int limit = min(mInitialSamples, (int)rays.size());
3798
3799        Debug << "samples used for vsp bsp subdivision: " << mInitialSamples
3800                  << ", actual rays: " << (int)rays.size() << endl;
3801
3802        VssRayContainer savedRays;
3803
3804        if (SAMPLE_AFTER_SUBDIVISION)
3805        {
3806                VssRayContainer constructionRays;
3807               
3808                GetRaySets(rays, mInitialSamples, constructionRays, &savedRays);
3809
3810                Debug << "rays used for initial construction: " << (int)constructionRays.size() << endl;
3811                Debug << "rays saved for later use: " << (int)savedRays.size() << endl;
3812       
3813                mVspBspTree->Construct(constructionRays, &mViewSpaceBox);
3814        }
3815        else
3816        {
3817                Debug << "rays used for initial construction: " << (int)rays.size() << endl;
3818                mVspBspTree->Construct(rays, &mViewSpaceBox);
3819        }
3820
3821        // collapse invalid regions
3822        cout << "collapsing invalid tree regions ... ";
3823        long startTime = GetTime();
3824
3825        const int collapsedLeaves = mVspBspTree->CollapseTree();
3826        Debug << "collapsed in " << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3
3827                  << " seconds" << endl;
3828
3829    cout << "finished" << endl;
3830
3831        /////////////////
3832        //-- stats after construction
3833
3834        Debug << mVspBspTree->GetStatistics() << endl;
3835
3836        ResetViewCells();
3837        Debug << "\nView cells after construction:\n" << mCurrentViewCellsStats << endl;
3838
3839
3840        //////////////////////
3841        //-- recast the rest of the rays
3842
3843        startTime = GetTime();
3844
3845        cout << "Computing remaining ray contributions ... ";
3846
3847        if (SAMPLE_AFTER_SUBDIVISION)
3848                ComputeSampleContributions(savedRays, true, false);
3849
3850        cout << "finished" << endl;
3851
3852        Debug << "Computed remaining ray contribution in " << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3
3853                  << " secs" << endl;
3854
3855        cout << "construction finished" << endl;
3856
3857        if (0)
3858        {       ////////
3859                //-- real meshes are contructed at this stage
3860                cout << "finalizing view cells ... ";
3861                FinalizeViewCells(true);
3862                cout << "finished" << endl;
3863        }
3864
3865        return sampleContributions;
3866}
3867
3868
3869void VspBspViewCellsManager::MergeViewCells(const VssRayContainer &rays,
3870                                                                                        const ObjectContainer &objects)
3871{
3872    int vcSize = 0;
3873        int pvsSize = 0;
3874
3875        //-- merge view cells
3876        cout << "starting merge using " << mPostProcessSamples << " samples ... " << endl;
3877        long startTime = GetTime();
3878
3879
3880        if (mMergeViewCells)
3881        {
3882                // TODO: should be done BEFORE the ray casting
3883                // compute tree by merging the nodes based on cost heuristics
3884                mViewCellsTree->ConstructMergeTree(rays, objects);
3885        }
3886        else
3887        {
3888                // compute tree by merging the nodes of the spatial hierarchy
3889                ViewCell *root = ConstructSpatialMergeTree(mVspBspTree->GetRoot());
3890                mViewCellsTree->SetRoot(root);
3891
3892                // compute pvs
3893                ObjectPvs pvs;
3894                UpdatePvsForEvaluation(root, pvs);
3895        }
3896
3897        if (1)
3898        {
3899                char mstats[100];
3900                ObjectPvs pvs;
3901
3902                Environment::GetSingleton()->GetStringValue("ViewCells.mergeStats", mstats);
3903                mViewCellsTree->ExportStats(mstats);
3904        }
3905
3906        cout << "merged view cells in "
3907                 << TimeDiff(startTime, GetTime()) *1e-3 << " secs" << endl;
3908
3909        Debug << "Postprocessing: Merged view cells in "
3910                  << TimeDiff(startTime, GetTime()) *1e-3 << " secs" << endl << endl;
3911       
3912
3913        //////////////////
3914        //-- stats and visualizations
3915
3916        int savedColorCode = mColorCode;
3917       
3918        // get currently active view cell set
3919        ResetViewCells();
3920        Debug << "\nView cells after merge:\n" << mCurrentViewCellsStats << endl;
3921       
3922        if (mShowVisualization) // export merged view cells
3923        {
3924                mColorCode = 0;
3925                Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("merged_view_cells.wrl");
3926               
3927                cout << "exporting view cells after merge ... ";
3928
3929                if (exporter)
3930                {
3931                        if (0)
3932                                exporter->SetWireframe();
3933                        else
3934                                exporter->SetFilled();
3935
3936                        ExportViewCellsForViz(exporter, NULL, GetClipPlane());
3937
3938                        if (mExportGeometry)
3939                        {
3940                                Material m;
3941                                m.mDiffuseColor = RgbColor(0, 1, 0);
3942                                exporter->SetForcedMaterial(m);
3943                                exporter->SetFilled();
3944
3945                                exporter->ExportGeometry(objects);
3946                        }
3947
3948                        delete exporter;
3949                }
3950                cout << "finished" << endl;
3951        }
3952
3953        if (mShowVisualization)
3954        {
3955                // use pvs size for color coding
3956                mColorCode = 1;
3957                Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("merged_view_cells_pvs.wrl");
3958
3959                cout << "exporting view cells after merge (pvs size) ... ";     
3960
3961                if (exporter)
3962                {
3963                        exporter->SetFilled();
3964
3965                        ExportViewCellsForViz(exporter, NULL, GetClipPlane());
3966
3967                        if (mExportGeometry)
3968                        {
3969                                Material m;
3970                                m.mDiffuseColor = RgbColor(0, 1, 0);
3971                                exporter->SetForcedMaterial(m);
3972                                exporter->SetFilled();
3973
3974                                exporter->ExportGeometry(objects);
3975                        }
3976
3977                        delete exporter;
3978                }
3979                cout << "finished" << endl;
3980        }
3981
3982        mColorCode = savedColorCode;
3983}
3984
3985
3986void VspBspViewCellsManager::RefineViewCells(const VssRayContainer &rays,
3987                                                                                         const ObjectContainer &objects)
3988{
3989        mRenderer->RenderScene();
3990
3991        SimulationStatistics ss;
3992        dynamic_cast<RenderSimulator *>(mRenderer)->GetStatistics(ss);
3993    Debug << "render time before refine\n\n" << ss << endl;
3994
3995        const long startTime = GetTime();
3996        cout << "Refining the merged view cells ... ";
3997
3998        // refining the merged view cells
3999        const int refined = mViewCellsTree->RefineViewCells(rays, objects);
4000
4001        //-- stats and visualizations
4002        cout << "finished" << endl;
4003        cout << "refined " << refined << " view cells in "
4004                 << TimeDiff(startTime, GetTime()) *1e-3 << " secs" << endl;
4005
4006        Debug << "Postprocessing: refined " << refined << " view cells in "
4007                  << TimeDiff(startTime, GetTime()) *1e-3 << " secs" << endl << endl;
4008}
4009
4010
4011int VspBspViewCellsManager::PostProcess(const ObjectContainer &objects,
4012                                                                                const VssRayContainer &rays)
4013{
4014        if (!ViewCellsConstructed())
4015        {
4016                Debug << "postprocess error: no view cells constructed" << endl;
4017                return 0;
4018        }
4019
4020        // view cells already finished before post processing step
4021        // (i.e. because they were loaded)
4022        if (mViewCellsFinished)
4023        {
4024                FinalizeViewCells(true);
4025                EvaluateViewCellsStats();
4026
4027                return 0;
4028        }
4029
4030        // check if new view cells turned invalid
4031        int minPvs, maxPvs;
4032
4033        if (0)
4034        {
4035                minPvs = mMinPvsSize;
4036                maxPvs = mMaxPvsSize;
4037        }
4038        else
4039        {
4040                // problem matt: why did I start here from zero?
4041                minPvs = 0;
4042                maxPvs = mMaxPvsSize;
4043        }
4044
4045        Debug << "setting validity, min: " << minPvs << " max: " << maxPvs << endl;
4046        cout << "setting validity, min: " << minPvs << " max: " << maxPvs << endl;
4047       
4048        SetValidity(minPvs, maxPvs);
4049
4050        // update valid view space according to valid view cells
4051        if (0) mVspBspTree->ValidateTree();
4052
4053        // area has to be recomputed
4054        mTotalAreaValid = false;
4055        VssRayContainer postProcessRays;
4056        GetRaySets(rays, mPostProcessSamples, postProcessRays);
4057
4058        Debug << "post processing using " << (int)postProcessRays.size() << " samples" << endl;
4059
4060        // should maybe be done here to allow merge working
4061        // with area or volume and to correct the rendering statistics
4062        if (0) FinalizeViewCells(false);
4063               
4064        //////////
4065        //-- merge the individual view cells
4066        MergeViewCells(postProcessRays, objects);
4067       
4068        // refines the merged view cells
4069        if (0) RefineViewCells(postProcessRays, objects);
4070
4071
4072        ///////////
4073        //-- render simulation after merge + refine
4074
4075        cout << "\nview cells partition render time before compress" << endl << endl;;
4076        dynamic_cast<RenderSimulator *>(mRenderer)->RenderScene();
4077        SimulationStatistics ss;
4078        dynamic_cast<RenderSimulator *>(mRenderer)->GetStatistics(ss);
4079        cout << ss << endl;
4080       
4081
4082        ////////////
4083        //-- compression
4084//#if HAS_TO_BE_REDONE
4085        if (ViewCellsTreeConstructed() && mCompressViewCells)
4086        {
4087                int pvsEntries = mViewCellsTree->CountStoredPvsEntries(mViewCellsTree->GetRoot());
4088                Debug << "number of entries before compress: " << pvsEntries << endl;
4089
4090                mViewCellsTree->SetViewCellsStorage(ViewCellsTree::COMPRESSED);
4091
4092                pvsEntries = mViewCellsTree->CountStoredPvsEntries(mViewCellsTree->GetRoot());
4093                Debug << "number of entries after compress: " << pvsEntries << endl;
4094        }
4095//#endif
4096
4097        // collapse sibling leaves that share the same view cell
4098        if (0) mVspBspTree->CollapseTree();
4099
4100        // recompute view cell list and statistics
4101        ResetViewCells();
4102
4103        // compute final meshes and volume / area
4104        if (1) FinalizeViewCells(true);
4105
4106        // write view cells to disc
4107        if (1 && mExportViewCells)
4108        {
4109                char filename[100];
4110                Environment::GetSingleton()->GetStringValue("ViewCells.filename", filename);
4111                ExportViewCells(filename, mExportPvs, objects);
4112        }
4113
4114        return 0;
4115}
4116
4117
4118int VspBspViewCellsManager::GetType() const
4119{
4120        return VSP_BSP;
4121}
4122
4123
4124ViewCell *VspBspViewCellsManager::ConstructSpatialMergeTree(BspNode *root)
4125{
4126        // terminate recursion
4127        if (root->IsLeaf())
4128        {
4129                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(root);
4130                leaf->GetViewCell()->SetMergeCost(0.0f);
4131                return leaf->GetViewCell();
4132        }
4133       
4134       
4135        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(root);
4136        ViewCellInterior *viewCellInterior = new ViewCellInterior();
4137               
4138        // evaluate merge cost for priority traversal
4139        float mergeCost = 1.0f / (float)root->mTimeStamp;
4140        viewCellInterior->SetMergeCost(mergeCost);
4141
4142        float volume = 0;
4143       
4144        BspNode *front = interior->GetFront();
4145        BspNode *back = interior->GetBack();
4146
4147
4148        ObjectPvs frontPvs, backPvs;
4149
4150        //-- recursivly compute child hierarchies
4151        ViewCell *backVc = ConstructSpatialMergeTree(back);
4152        ViewCell *frontVc = ConstructSpatialMergeTree(front);
4153
4154
4155        viewCellInterior->SetupChildLink(backVc);
4156        viewCellInterior->SetupChildLink(frontVc);
4157
4158        volume += backVc->GetVolume();
4159        volume += frontVc->GetVolume();
4160
4161        viewCellInterior->SetVolume(volume);
4162
4163        return viewCellInterior;
4164}
4165
4166
4167bool VspBspViewCellsManager::GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const
4168{
4169        if (!ViewCellsConstructed())
4170                return ViewCellsManager::GetViewPoint(viewPoint);
4171
4172        // TODO: set reasonable limit
4173        const int limit = 20;
4174
4175        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
4176        {
4177                viewPoint = mViewSpaceBox.GetRandomPoint();
4178                if (mVspBspTree->ViewPointValid(viewPoint))
4179                {
4180                        return true;
4181                }
4182        }
4183
4184        Debug << "failed to find valid view point, taking " << viewPoint << endl;
4185        return false;
4186}
4187
4188
4189bool VspBspViewCellsManager::ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const
4190{
4191        // $$JB -> implemented in viewcellsmanager (slower, but allows dynamic
4192        // validy update in preprocessor for all managers)
4193        return ViewCellsManager::ViewPointValid(viewPoint);
4194
4195        //      return mViewSpaceBox.IsInside(viewPoint) &&
4196        //                 mVspBspTree->ViewPointValid(viewPoint);
4197}
4198
4199
4200void VspBspViewCellsManager::Visualize(const ObjectContainer &objects,
4201                                                                           const VssRayContainer &sampleRays)
4202{
4203        if (!ViewCellsConstructed())
4204                return;
4205
4206        VssRayContainer visRays;
4207        GetRaySets(sampleRays, mVisualizationSamples, visRays);
4208       
4209        if (1)
4210        {       
4211                //////////////////
4212                //-- export final view cell partition
4213
4214                Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("final_view_cells.wrl");
4215               
4216                if (exporter)
4217                {
4218                        cout << "exporting view cells after post process ... ";
4219                        if (0)
4220                        {       // export view space box
4221                                exporter->SetWireframe();
4222                                exporter->ExportBox(mViewSpaceBox);
4223                                exporter->SetFilled();
4224                        }
4225
4226                        Material m;
4227                        m.mDiffuseColor.r = 0.0f;
4228                        m.mDiffuseColor.g = 0.5f;
4229                        m.mDiffuseColor.b = 0.5f;
4230
4231            exporter->SetForcedMaterial(m);
4232
4233                        if (1 && mExportGeometry)
4234                        {
4235                                exporter->ExportGeometry(objects);
4236                        }
4237
4238                        if (0 && mExportRays)
4239                        {
4240                                exporter->ExportRays(visRays, RgbColor(1, 0, 0));
4241                        }
4242                        ExportViewCellsForViz(exporter, NULL, GetClipPlane());
4243
4244                        delete exporter;
4245                        cout << "finished" << endl;
4246                }
4247        }
4248
4249        ////////////////
4250        //-- visualization of the BSP splits
4251
4252        bool exportSplits = false;
4253        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.Visualization.exportSplits", exportSplits);
4254
4255        if (exportSplits)
4256        {
4257                cout << "exporting splits ... ";
4258                ExportSplits(objects, visRays);
4259                cout << "finished" << endl;
4260        }
4261
4262        ////////
4263        //-- export single view cells
4264       
4265        int leafOut;
4266        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.Visualization.maxOutput", leafOut);
4267        const int raysOut = 100;
4268       
4269        ExportSingleViewCells(objects, leafOut, false, true, false, raysOut, "");
4270}
4271
4272
4273void VspBspViewCellsManager::ExportSplits(const ObjectContainer &objects,
4274                                                                                  const VssRayContainer &rays)
4275{
4276        Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("bsp_splits.x3d");
4277
4278        if (exporter)
4279        {
4280                Material m;
4281                m.mDiffuseColor = RgbColor(1, 0, 0);
4282                exporter->SetForcedMaterial(m);
4283                exporter->SetWireframe();
4284
4285                exporter->ExportBspSplits(*mVspBspTree, true);
4286
4287                // take forced material, else big scenes cannot be viewed
4288                m.mDiffuseColor = RgbColor(0, 1, 0);
4289                exporter->SetForcedMaterial(m);
4290                exporter->SetFilled();
4291
4292                exporter->ResetForcedMaterial();
4293
4294                // export rays
4295                if (mExportRays)
4296                {
4297                        exporter->ExportRays(rays, RgbColor(1, 1, 0));
4298                }
4299
4300                if (mExportGeometry)
4301                {
4302                        exporter->ExportGeometry(objects);
4303                }
4304                delete exporter;
4305        }
4306}
4307
4308
4309void VspBspViewCellsManager::ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
4310                                                                                                   const int maxViewCells,
4311                                                                                                   const bool sortViewCells,
4312                                                                                                   const bool exportPvs,
4313                                                                                                   const bool exportRays,
4314                                                                                                   const int maxRays,
4315                                                                                                   const string prefix,
4316                                                                                                   VssRayContainer *visRays)
4317{       
4318        if (sortViewCells)
4319        {
4320                // sort view cells to visualize the largest view cells
4321                stable_sort(mViewCells.begin(), mViewCells.end(), ViewCell::LargerRenderCost);
4322        }
4323
4324        //////////
4325        //-- some view cells for output
4326
4327        ViewCell::NewMail();
4328        const int limit = min(maxViewCells, (int)mViewCells.size());
4329       
4330        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
4331        {
4332                cout << "creating output for view cell " << i << " ... ";
4333
4334                ViewCell *vc = sortViewCells ? // largest view cell pvs first?
4335                        mViewCells[(int)RandomValue(0, (float)mViewCells.size() - 0.5f)] : mViewCells[i];
4336
4337                if (vc->Mailed() || vc->GetId() == OUT_OF_BOUNDS_ID)
4338                        continue;
4339
4340                vc->Mail();
4341
4342                ObjectPvs pvs;
4343                mViewCellsTree->GetPvs(vc, pvs);
4344
4345                char s[64]; sprintf(s, "%sviewcell%04d.wrl", prefix.c_str(), i);
4346                Exporter *exporter = Exporter::GetExporter(s);
4347               
4348                const int pvsSize = (int)mViewCellsTree->GetPvsSize(vc);
4349                cout << "view cell " << vc->GetId() << ": pvs size=" << pvsSize << endl;
4350
4351                if (exportRays)
4352                {
4353                        ////////////
4354                        //-- export rays piercing this view cell
4355
4356                        // take rays stored with the view cells during subdivision
4357                        VssRayContainer vcRays;
4358            VssRayContainer collectRays;
4359
4360                        // collect initial view cells
4361                        ViewCellContainer leaves;
4362                        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
4363
4364                        ViewCellContainer::const_iterator vit, vit_end = leaves.end();
4365                for (vit = leaves.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
4366                        {       
4367                                BspLeaf *vcLeaf = dynamic_cast<BspViewCell *>(*vit)->mLeaves[0];
4368                                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = vcLeaf->mVssRays.end();
4369
4370                                for (rit = vcLeaf->mVssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
4371                                {
4372                                        collectRays.push_back(*rit);
4373                                }
4374                        }
4375
4376                        const int raysOut = min((int)collectRays.size(), maxRays);
4377               
4378                        // prepare some rays for output
4379                        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = collectRays.end();
4380                        for (rit = collectRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
4381                        {
4382                                const float p = RandomValue(0.0f, (float)collectRays.size());
4383                       
4384                                if (p < raysOut)
4385                                {
4386                                        vcRays.push_back(*rit);
4387                                }
4388                        }
4389
4390                        exporter->ExportRays(vcRays, RgbColor(1, 1, 1));
4391                }
4392               
4393                ////////////////
4394                //-- export view cell geometry
4395
4396                exporter->SetWireframe();
4397
4398                Material m;//= RandomMaterial();
4399                m.mDiffuseColor = RgbColor(0, 1, 0);
4400                exporter->SetForcedMaterial(m);
4401
4402                ExportViewCellGeometry(exporter, vc, NULL, NULL);
4403                exporter->SetFilled();
4404
4405                if (exportPvs)
4406                {
4407                        Intersectable::NewMail();
4408
4409                        ObjectPvsMap::const_iterator oit, oit_end = pvs.mEntries.end();
4410                        cout << endl;
4411                        // output PVS of view cell
4412                        for (oit = pvs.mEntries.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
4413                        {               
4414                                Intersectable *intersect = (*oit).first;
4415                               
4416                                if (!intersect->Mailed())
4417                                {
4418                                        intersect->Mail();
4419
4420                                        m = RandomMaterial();
4421                                        exporter->SetForcedMaterial(m);
4422                                        exporter->ExportIntersectable(intersect);
4423                                }
4424                        }
4425                        cout << endl;
4426                }
4427               
4428                DEL_PTR(exporter);
4429                cout << "finished" << endl;
4430        }
4431}
4432
4433
4434void VspBspViewCellsManager::TestFilter(const ObjectContainer &objects)
4435{
4436        Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("filter.x3d");
4437
4438        Vector3 bsize = mViewSpaceBox.Size();
4439        const Vector3 viewPoint(mViewSpaceBox.Center());
4440        float w = Magnitude(mViewSpaceBox.Size()) * mFilterWidth;
4441        const Vector3 width = Vector3(w);
4442       
4443        PrVs testPrVs;
4444       
4445        if (exporter)
4446        {
4447                ViewCellContainer viewCells;
4448       
4449        const AxisAlignedBox3 tbox = GetFilterBBox(viewPoint, mFilterWidth);
4450
4451                GetPrVS(viewPoint, testPrVs, GetFilterWidth());
4452
4453                exporter->SetWireframe();
4454
4455                exporter->SetForcedMaterial(RgbColor(1,1,1));
4456                exporter->ExportBox(tbox);
4457               
4458                exporter->SetFilled();
4459
4460                exporter->SetForcedMaterial(RgbColor(0,1,0));
4461                ExportViewCellGeometry(exporter, GetViewCell(viewPoint), NULL, NULL);
4462
4463                //exporter->ResetForcedMaterial();
4464                exporter->SetForcedMaterial(RgbColor(0,0,1));
4465                ExportViewCellGeometry(exporter, testPrVs.mViewCell, NULL, NULL);
4466
4467        exporter->SetForcedMaterial(RgbColor(1,0,0));
4468                exporter->ExportGeometry(objects);
4469
4470                delete exporter;
4471        }
4472}
4473
4474
4475int VspBspViewCellsManager::ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
4476                                                                                                        ViewCellContainer &viewCells) const
4477{
4478        return mVspBspTree->ComputeBoxIntersections(box, viewCells);
4479}
4480
4481
4482int VspBspViewCellsManager::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
4483                                                                                        const Vector3 &termination,
4484                                                                                        ViewCellContainer &viewcells)
4485{
4486        return mVspBspTree->CastLineSegment(origin, termination, viewcells);
4487}
4488
4489
4490void VspBspViewCellsManager::VisualizeWithFromPointQueries()
4491{
4492        int numSamples;
4493       
4494        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("RenderSampler.samples", numSamples);
4495        cout << "samples" << numSamples << endl;
4496
4497        vector<RenderCostSample> samples;
4498 
4499        if (!mPreprocessor->GetRenderer())
4500                return;
4501
4502        //start the view point queries
4503        long startTime = GetTime();
4504        cout << "starting sampling of render cost ... ";
4505       
4506        mPreprocessor->GetRenderer()->SampleRenderCost(numSamples, samples, true);
4507
4508        cout << "finished in " << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
4509
4510
4511        // for each sample:
4512        //    find view cells associated with the samples
4513        //    store the sample pvs with the pvs associated with the view cell
4514        //
4515        // for each view cell:
4516        //    compute difference point sampled pvs - view cell pvs
4517        //    export geometry with color coded pvs difference
4518       
4519    std::map<ViewCell *, ObjectPvs> sampleMap;
4520
4521        vector<RenderCostSample>::const_iterator rit, rit_end = samples.end();
4522
4523        for (rit = samples.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
4524        {
4525                RenderCostSample sample = *rit;
4526       
4527                ViewCell *vc = GetViewCell(sample.mPosition);
4528
4529                std::map<ViewCell *, ObjectPvs>::iterator it = sampleMap.find(vc);
4530
4531                if (it == sampleMap.end())
4532                {
4533                        sampleMap[vc] = sample.mPvs;
4534                }
4535                else
4536                {
4537                        (*it).second.Merge(sample.mPvs);
4538                }
4539        }
4540
4541        // visualize the view cells
4542        std::map<ViewCell *, ObjectPvs>::const_iterator vit, vit_end = sampleMap.end();
4543
4544        Material m;//= RandomMaterial();
4545
4546        for (vit = sampleMap.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
4547        {
4548                ViewCell *vc = (*vit).first;
4549               
4550                const int pvsVc = mViewCellsTree->GetPvsEntries(vc);
4551                const int pvsPtSamples = (*vit).second.GetSize();
4552
4553        m.mDiffuseColor.r = (float) (pvsVc - pvsPtSamples);
4554                m.mDiffuseColor.b = 1.0f;
4555                //exporter->SetForcedMaterial(m);
4556                //ExportViewCellGeometry(exporter, vc, mClipPlaneForViz);
4557
4558                /*      // counting the pvss
4559                for (rit = samples.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
4560                {
4561                        RenderCostSample sample = *rit;
4562                        ViewCell *vc = GetViewCell(sample.mPosition);
4563
4564                        AxisAlignedBox3 box(sample.mPosition - Vector3(1, 1, 1), sample.mPosition + Vector3(1, 1, 1));
4565                        Mesh *hMesh = CreateMeshFromBox(box);
4566
4567                        DEL_PTR(hMesh);
4568                }
4569                */
4570        }
4571}
4572
4573
4574void VspBspViewCellsManager::ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
4575                                                                                                        ViewCell *vc,
4576                                                                                                        const AxisAlignedBox3 *sceneBox,
4577                                                                                                        const AxisAlignedPlane *clipPlane
4578                                                                                                        ) const
4579{
4580        if (clipPlane)
4581        {
4582                const Plane3 plane = clipPlane->GetPlane();
4583
4584                ViewCellContainer leaves;
4585                mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
4586                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
4587
4588                for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
4589                {
4590                        BspNodeGeometry geom;
4591                        BspNodeGeometry front;
4592                        BspNodeGeometry back;
4593
4594                        mVspBspTree->ConstructGeometry(*it, geom);
4595
4596                        const float eps = 0.0001f;
4597                        const int cf = geom.Side(plane, eps);
4598
4599                        if (cf == -1)
4600                        {
4601                                exporter->ExportPolygons(geom.GetPolys());
4602                        }
4603                        else if (cf == 0)
4604                        {
4605                                geom.SplitGeometry(front,
4606                                                                   back,
4607                                                                   plane,
4608                                                                   mViewSpaceBox,
4609                                                                   eps);
4610
4611                                if (back.Valid())
4612                                {
4613                                        exporter->ExportPolygons(back.GetPolys());
4614                                }                       
4615                        }
4616                }
4617        }
4618        else
4619        {
4620                // export mesh if available
4621                // TODO: some bug here?
4622                if (1 && vc->GetMesh())
4623                {
4624                        exporter->ExportMesh(vc->GetMesh());
4625                }
4626                else
4627                {
4628                        BspNodeGeometry geom;
4629                        mVspBspTree->ConstructGeometry(vc, geom);
4630                        exporter->ExportPolygons(geom.GetPolys());
4631                }
4632        }
4633}
4634
4635
4636int VspBspViewCellsManager::GetMaxTreeDiff(ViewCell *vc) const
4637{
4638        ViewCellContainer leaves;
4639        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
4640
4641        int maxDist = 0;
4642       
4643        // compute max height difference
4644        for (int i = 0; i < (int)leaves.size(); ++ i)
4645        {
4646                for (int j = 0; j < (int)leaves.size(); ++ j)
4647                {
4648                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspViewCell *>(leaves[i])->mLeaves[0];
4649
4650                        if (i != j)
4651                        {
4652                                BspLeaf *leaf2 =dynamic_cast<BspViewCell *>(leaves[j])->mLeaves[0];
4653                                const int dist = mVspBspTree->TreeDistance(leaf, leaf2);
4654                               
4655                                if (dist > maxDist)
4656                                        maxDist = dist;
4657                        }
4658                }
4659        }
4660
4661        return maxDist;
4662}
4663
4664
4665ViewCell *VspBspViewCellsManager::GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active) const
4666{
4667        if (!ViewCellsConstructed())
4668                return NULL;
4669
4670        if (!mViewSpaceBox.IsInside(point))
4671          return NULL;
4672
4673        return mVspBspTree->GetViewCell(point, active);
4674}
4675
4676
4677void VspBspViewCellsManager::CreateMesh(ViewCell *vc)
4678{
4679        BspNodeGeometry geom;
4680        mVspBspTree->ConstructGeometry(vc, geom);
4681       
4682        Mesh *mesh = MeshManager::GetSingleton()->CreateResource();
4683        IncludeNodeGeomInMesh(geom, *mesh);
4684
4685        vc->SetMesh(mesh);
4686}
4687
4688
4689int VspBspViewCellsManager::CastBeam(Beam &beam)
4690{
4691        return mVspBspTree->CastBeam(beam);
4692}
4693
4694
4695void VspBspViewCellsManager::Finalize(ViewCell *viewCell,
4696                                                                          const bool createMesh)
4697{
4698        float area = 0;
4699        float volume = 0;
4700
4701        ViewCellContainer leaves;
4702        mViewCellsTree->CollectLeaves(viewCell, leaves);
4703
4704        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
4705
4706    for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
4707        {
4708                BspNodeGeometry geom;
4709                mVspBspTree->ConstructGeometry(*it, geom);
4710
4711                const float lVol = geom.GetVolume();
4712                const float lArea = geom.GetArea();
4713
4714                area += lArea;
4715                volume += lVol;
4716
4717                if (createMesh)
4718                        CreateMesh(*it);
4719        }
4720
4721        viewCell->SetVolume(volume);
4722        viewCell->SetArea(area);
4723}
4724
4725
4726void VspBspViewCellsManager::TestSubdivision()
4727{
4728        ViewCellContainer leaves;
4729        mViewCellsTree->CollectLeaves(mViewCellsTree->GetRoot(), leaves);
4730
4731        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
4732
4733        const float vol = mViewSpaceBox.GetVolume();
4734        float subdivVol = 0;
4735        float newVol = 0;
4736
4737        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
4738        {
4739                BspNodeGeometry geom;
4740                mVspBspTree->ConstructGeometry(*it, geom);
4741
4742                const float lVol = geom.GetVolume();
4743               
4744                newVol += lVol;
4745                subdivVol += (*it)->GetVolume();
4746               
4747                float thres = 0.9f;
4748                if ((lVol < ((*it)->GetVolume() * thres)) || (lVol * thres > ((*it)->GetVolume())))
4749                        Debug << "warning: " << lVol << " " << (*it)->GetVolume() << endl;
4750        }
4751       
4752        Debug << "exact volume: " << vol << endl;
4753        Debug << "subdivision volume: " << subdivVol << endl;
4754        Debug << "new volume: " << newVol << endl;
4755}
4756
4757
4758void VspBspViewCellsManager::PrepareLoadedViewCells()
4759{
4760        // TODO: do I still need this here?
4761        if (0)
4762                mVspBspTree->RepairViewCellsLeafLists();
4763}
4764
4765
4766
4767/**************************************************************************/
4768/*                   VspOspViewCellsManager implementation                */
4769/**************************************************************************/
4770
4771
4772VspOspViewCellsManager::VspOspViewCellsManager(ViewCellsTree *vcTree, HierarchyManager *hm)
4773: ViewCellsManager(vcTree), mHierarchyManager(hm)
4774{
4775        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspTree.Construction.samples", mInitialSamples);
4776
4777        mHierarchyManager->SetViewCellsManager(this);
4778        mHierarchyManager->SetViewCellsTree(mViewCellsTree);
4779}
4780
4781
4782VspOspViewCellsManager::~VspOspViewCellsManager()
4783{
4784}
4785
4786
4787float VspOspViewCellsManager::GetProbability(ViewCell *viewCell)
4788{
4789        return GetVolume(viewCell) / mViewSpaceBox.GetVolume();
4790}
4791
4792
4793void VspOspViewCellsManager::CollectViewCells()
4794{
4795        // view cells tree constructed
4796        if (!ViewCellsTreeConstructed())
4797        {
4798                mHierarchyManager->GetVspTree()->CollectViewCells(mViewCells, false);
4799        }
4800        else
4801        {       // we can use the view cells tree hierarchy to get the right set
4802                mViewCellsTree->CollectBestViewCellSet(mViewCells, mNumActiveViewCells);
4803        }
4804}
4805
4806
4807bool VspOspViewCellsManager::ViewCellsConstructed() const
4808{
4809        return mHierarchyManager->GetVspTree()->GetRoot() != NULL;
4810}
4811
4812
4813ViewCell *VspOspViewCellsManager::GenerateViewCell(Mesh *mesh) const
4814{
4815        return new VspViewCell(mesh);
4816}
4817
4818
4819int VspOspViewCellsManager::ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
4820                                                                                                 const VssRayContainer &rays)
4821{
4822        mMaxPvsSize = (int)(mMaxPvsRatio * (float)objects.size());
4823
4824        // skip rest if view cells were already constructed
4825        if (ViewCellsConstructed())
4826                return 0;
4827
4828        int sampleContributions = 0;
4829        VssRayContainer sampleRays;
4830
4831        int limit = min (mInitialSamples, (int)rays.size());
4832
4833        VssRayContainer constructionRays;
4834        VssRayContainer savedRays;
4835
4836        Debug << "samples used for vsp bsp subdivision: " << mInitialSamples
4837                  << ", actual rays: " << (int)rays.size() << endl;
4838
4839        GetRaySets(rays, mInitialSamples, constructionRays, &savedRays);
4840
4841        Debug << "initial rays used for construction: " << (int)constructionRays.size() << endl;
4842        Debug << "saved rays: " << (int)savedRays.size() << endl;
4843
4844        mHierarchyManager->Construct(constructionRays, objects, &mViewSpaceBox);
4845
4846#if TEST_EVALUATION
4847        VssRayContainer::const_iterator tit, tit_end = constructionRays.end();
4848        for (tit = constructionRays.begin(); tit != tit_end; ++ tit)
4849        {
4850                storedRays.push_back(new VssRay(*(*tit)));
4851        }
4852#endif
4853
4854        /////////////////////////
4855        //-- print satistics for subdivision and view cells
4856
4857        Debug << endl << endl << *mHierarchyManager << endl;
4858
4859        ResetViewCells();
4860        Debug << "\nView cells after construction:\n" << mCurrentViewCellsStats << endl;
4861
4862        //////////////
4863        //-- recast rest of rays
4864       
4865        const long startTime = GetTime();
4866        cout << "Computing remaining ray contributions ... ";
4867
4868        if (SAMPLE_AFTER_SUBDIVISION)
4869                ComputeSampleContributions(savedRays, true, false);
4870
4871        Debug << "finished computing remaining ray contribution in " << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3
4872                  << " secs" << endl;
4873
4874        if (0)
4875        {       // real meshes are constructed at this stage
4876                cout << "finalizing view cells ... ";
4877                FinalizeViewCells(true);
4878                cout << "finished" << endl;
4879        }
4880
4881        return sampleContributions;
4882}
4883
4884
4885int VspOspViewCellsManager::PostProcess(const ObjectContainer &objects,
4886                                                                                const VssRayContainer &rays)
4887{
4888        if (!ViewCellsConstructed())
4889        {
4890                Debug << "postprocess error: no view cells constructed" << endl;
4891                return 0;
4892        }
4893
4894        // if view cells were already constructed before post processing step
4895        // (e.g., because they were loaded), we are finished
4896        if (mViewCellsFinished)
4897        {
4898                FinalizeViewCells(true);
4899                EvaluateViewCellsStats();
4900
4901                return 0;
4902        }
4903
4904        // check if new view cells turned invalid
4905        int minPvs, maxPvs;
4906
4907        if (0)
4908        {
4909                minPvs = mMinPvsSize;
4910                maxPvs = mMaxPvsSize;
4911        }
4912        else
4913        {
4914                // problem matt: why did I start here from zero?
4915                minPvs = 0;
4916                maxPvs = mMaxPvsSize;
4917        }
4918
4919        Debug << "setting validity, min: " << minPvs << " max: " << maxPvs << endl;
4920        cout << "setting validity, min: " << minPvs << " max: " << maxPvs << endl;
4921       
4922        SetValidity(minPvs, maxPvs);
4923
4924       
4925        // area is not up to date, has to be recomputed
4926        mTotalAreaValid = false;
4927        VssRayContainer postProcessRays;
4928        GetRaySets(rays, mPostProcessSamples, postProcessRays);
4929
4930        Debug << "post processing using " << (int)postProcessRays.size() << " samples" << endl;
4931
4932
4933        // should maybe be done here to allow merge working with area or volume
4934        // and to correct the rendering statistics
4935        if (0) FinalizeViewCells(false);
4936               
4937        // compute tree by merging the nodes of the spatial hierarchy
4938        ViewCell *root = ConstructSpatialMergeTree(mHierarchyManager->GetVspTree()->GetRoot());
4939        mViewCellsTree->SetRoot(root);
4940
4941
4942        //////////////////////////
4943        //-- update pvs in the whole hierarchy
4944        ObjectPvs pvs;
4945        UpdatePvsForEvaluation(root, pvs);
4946
4947
4948        //////////////////////
4949        //-- render simulation after merge + refine
4950
4951        cout << "\nview cells partition render time before compress" << endl << endl;
4952        dynamic_cast<RenderSimulator *>(mRenderer)->RenderScene();
4953        SimulationStatistics ss;
4954        dynamic_cast<RenderSimulator *>(mRenderer)->GetStatistics(ss);
4955        cout << ss << endl;
4956       
4957
4958        ///////////
4959        //-- compression
4960
4961        if (ViewCellsTreeConstructed() && mCompressViewCells)
4962        {
4963                int pvsEntries = mViewCellsTree->CountStoredPvsEntries(mViewCellsTree->GetRoot());
4964                Debug << "number of entries before compress: " << pvsEntries << endl;
4965
4966                mViewCellsTree->SetViewCellsStorage(ViewCellsTree::COMPRESSED);
4967
4968                pvsEntries = mViewCellsTree->CountStoredPvsEntries(mViewCellsTree->GetRoot());
4969                Debug << "number of entries after compress: " << pvsEntries << endl;
4970        }
4971
4972        /////////////
4973        //-- some tasks still to do on the view cells:
4974        //-- Compute meshes from view cell geometry, evaluate volume and / or area
4975        if (1) FinalizeViewCells(true);
4976
4977        // write out view cells (this moved to preprocessor)
4978        if (1 && mExportViewCells)
4979        {
4980                char filename[100];
4981                Environment::GetSingleton()->GetStringValue("ViewCells.filename", filename);
4982                ExportViewCells(filename, mExportPvs, objects);
4983        }
4984
4985        return 0;
4986}
4987
4988
4989int VspOspViewCellsManager::GetType() const
4990{
4991        return VSP_OSP;
4992}
4993
4994
4995ViewCell *VspOspViewCellsManager::ConstructSpatialMergeTree(VspNode *root)
4996{
4997        // terminate recursion
4998        if (root->IsLeaf())
4999        {
5000                VspLeaf *leaf = dynamic_cast<VspLeaf *>(root);
5001                leaf->GetViewCell()->SetMergeCost(0.0f);
5002                return leaf->GetViewCell();
5003        }
5004       
5005        VspInterior *interior = dynamic_cast<VspInterior *>(root);
5006        ViewCellInterior *viewCellInterior = new ViewCellInterior();
5007               
5008        // evaluate merge cost for priority traversal
5009        float mergeCost = 1.0f / (float)root->mTimeStamp;
5010        viewCellInterior->SetMergeCost(mergeCost);
5011
5012        float volume = 0;
5013       
5014        VspNode *front = interior->GetFront();
5015        VspNode *back = interior->GetBack();
5016
5017        ObjectPvs frontPvs, backPvs;
5018
5019        /////////
5020        //-- recursivly compute child hierarchies
5021
5022        ViewCell *backVc = ConstructSpatialMergeTree(back);
5023        ViewCell *frontVc = ConstructSpatialMergeTree(front);
5024
5025        viewCellInterior->SetupChildLink(backVc);
5026        viewCellInterior->SetupChildLink(frontVc);
5027
5028        volume += backVc->GetVolume();
5029        volume += frontVc->GetVolume();
5030
5031        viewCellInterior->SetVolume(volume);
5032
5033        return viewCellInterior;
5034}
5035
5036
5037bool VspOspViewCellsManager::GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const
5038{
5039        if (!ViewCellsConstructed())
5040                return ViewCellsManager::GetViewPoint(viewPoint);
5041
5042        // TODO: set reasonable limit
5043        const int limit = 20;
5044
5045        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
5046        {
5047                viewPoint = mViewSpaceBox.GetRandomPoint();
5048
5049                if (mHierarchyManager->GetVspTree()->ViewPointValid(viewPoint))
5050                {
5051                        return true;
5052                }
5053        }
5054
5055        Debug << "failed to find valid view point, taking " << viewPoint << endl;
5056        return false;
5057}
5058
5059
5060void VspOspViewCellsManager::ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
5061                                                                                                        ViewCell *vc,
5062                                                                                                        const AxisAlignedBox3 *sceneBox,
5063                                                                                                        const AxisAlignedPlane *clipPlane
5064                                                                                                        ) const
5065{
5066        ViewCellContainer leaves;
5067        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
5068        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
5069
5070        Plane3 plane;
5071        if (clipPlane)
5072        {
5073                // arbitrary plane definition
5074                plane = clipPlane->GetPlane();
5075        }
5076
5077        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
5078        {
5079                VspViewCell *vspVc = dynamic_cast<VspViewCell *>(*it);
5080                VspLeaf *l = vspVc->mLeaves[0];
5081
5082                const AxisAlignedBox3 box =
5083                        mHierarchyManager->GetVspTree()->GetBoundingBox(vspVc->mLeaves[0]);
5084               
5085                if (sceneBox && !Overlap(*sceneBox, box))
5086                        continue;
5087
5088                if (clipPlane)
5089                {
5090                        if (box.Side(plane) == -1)
5091                        {
5092                                exporter->ExportBox(box);
5093                        }
5094                        else if (box.Side(plane) == 0)
5095                        {
5096                                // intersection
5097                                AxisAlignedBox3 fbox, bbox;
5098                                box.Split(clipPlane->mAxis, clipPlane->mPosition, fbox, bbox);
5099                                exporter->ExportBox(bbox);
5100                        }
5101                }
5102                else
5103                {
5104                        exporter->ExportBox(box);
5105                }
5106        }
5107}
5108
5109
5110bool VspOspViewCellsManager::ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const
5111{
5112  // $$JB -> implemented in viewcellsmanager (slower, but allows dynamic
5113  // validy update in preprocessor for all managers)
5114  return ViewCellsManager::ViewPointValid(viewPoint);
5115
5116  //    return mViewSpaceBox.IsInside(viewPoint) &&
5117  //               mVspTree->ViewPointValid(viewPoint);
5118}
5119
5120
5121void VspOspViewCellsManager::Visualize(const ObjectContainer &objects,
5122                                                                           const VssRayContainer &sampleRays)
5123{
5124        if (!ViewCellsConstructed())
5125                return;
5126
5127        VssRayContainer visRays;
5128        GetRaySets(sampleRays, mVisualizationSamples, visRays);
5129
5130        if (1)
5131        {       
5132                ////////////
5133                //-- export final view cells
5134
5135                // hack color code (show pvs size)
5136                const int savedColorCode = mColorCode;
5137                mColorCode = 0;
5138       
5139                Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("final_view_cells.wrl");
5140               
5141                if (exporter)
5142                {
5143                        const long starttime = GetTime();
5144                        cout << "exporting final view cells (after initial construction + post process) ... ";
5145
5146                        // matt: hack for clamping scene
5147                        AxisAlignedBox3 bbox = mViewSpaceBox;
5148                        bbox.Scale(Vector3(0.5, 1, 0.5));
5149                        if (CLAMP_TO_BOX)
5150                        {       
5151                                exporter->SetWireframe();
5152                                exporter->ExportBox(bbox);
5153                                exporter->SetFilled();
5154                        }
5155                               
5156                        if (0 && mExportGeometry)
5157                        {
5158                                exporter->ExportGeometry(objects, true, CLAMP_TO_BOX ? &bbox : NULL);
5159                        }
5160                       
5161                        if (0 && mExportRays)
5162                        {       
5163                                exporter->ExportRays(visRays, RgbColor(0, 1, 0));
5164                        }
5165               
5166                        mHierarchyManager->ExportObjectSpaceHierarchy(exporter, objects, CLAMP_TO_BOX ? &bbox : NULL, false);
5167                        ExportViewCellsForViz(exporter, CLAMP_TO_BOX ? &bbox : NULL, GetClipPlane());
5168
5169                        delete exporter;
5170                        cout << "finished in " << TimeDiff(starttime, GetTime()) * 1e-3f << " secs" << endl;
5171                }
5172
5173                mColorCode = savedColorCode;
5174        }
5175
5176        if (1)
5177        {
5178                // export final object partition
5179                Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("final_object_partition.wrl");
5180
5181                if (exporter)
5182                {
5183                        const long starttime = GetTime();
5184                       
5185                        // matt: hack for making visualization smaller in size
5186                        AxisAlignedBox3 bbox = mHierarchyManager->GetObjectSpaceBox();
5187                        bbox.Scale(Vector3(0.5, 1, 0.5));
5188
5189                        cout << "exporting object space hierarchy ... ";
5190                        mHierarchyManager->ExportObjectSpaceHierarchy(exporter, objects, CLAMP_TO_BOX ? &bbox : NULL);
5191               
5192                        delete exporter;
5193                        cout << "finished in " << TimeDiff(starttime, GetTime()) * 1e-3f << " secs" << endl;
5194                }
5195        }
5196       
5197        // export some view cell
5198        int leafOut;
5199        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("ViewCells.Visualization.maxOutput", leafOut);
5200        const int raysOut = 100;
5201
5202        ExportSingleViewCells(objects, leafOut, false, true, false, raysOut, "");
5203}
5204
5205
5206void VspOspViewCellsManager::ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
5207                                                                                                   const int maxViewCells,
5208                                                                                                   const bool sortViewCells,
5209                                                                                                   const bool exportPvs,
5210                                                                                                   const bool exportRays,
5211                                                                                                   const int maxRays,
5212                                                                                                   const string prefix,
5213                                                                                                   VssRayContainer *visRays)
5214{
5215        if (sortViewCells)
5216        {
5217                // sort view cells to visualize the view cells with highest render cost
5218                stable_sort(mViewCells.begin(), mViewCells.end(), ViewCell::LargerRenderCost);
5219        }
5220
5221        ViewCell::NewMail();
5222        const int limit = min(maxViewCells, (int)mViewCells.size());
5223       
5224        cout << "\nExporting " << limit << " single view cells: " << endl;
5225       
5226        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
5227        {
5228                cout << "creating output for view cell " << i << " ... ";
5229               
5230                // largest view cell pvs first of random view cell
5231                ViewCell *vc = sortViewCells ?
5232                        mViewCells[i] : mViewCells[(int)RandomValue(0, (float)mViewCells.size() - 1)];
5233               
5234                if (vc->Mailed()) // already used
5235                        continue;
5236
5237                vc->Mail();
5238
5239                ObjectPvs pvs;
5240                mViewCellsTree->GetPvs(vc, pvs);
5241
5242                char s[64]; sprintf(s, "%sviewcell%04d.wrl", prefix.c_str(), i);
5243                Exporter *exporter = Exporter::GetExporter(s);
5244               
5245                cout << "view cell " << vc->GetId() << ": pvs size=" << (int)mViewCellsTree->GetPvsSize(vc) << endl;
5246
5247                if (exportPvs)
5248                {
5249                        Material m;
5250
5251                        Intersectable::NewMail();
5252                        ObjectPvsMap::const_iterator oit, oit_end = pvs.mEntries.end();
5253                       
5254                        // output PVS of view cell
5255                        for (oit = pvs.mEntries.begin(); oit != oit_end; ++ oit)
5256                        {               
5257                                Intersectable *intersect = (*oit).first;
5258                                if (!intersect->Mailed())
5259                                {
5260                                        m = RandomMaterial();
5261                                        exporter->SetForcedMaterial(m);
5262
5263                                        exporter->ExportIntersectable(intersect);
5264                                        intersect->Mail();
5265                                }
5266                        }
5267                }
5268
5269                if (exportRays)
5270                {
5271                        ////////////
5272                        //-- export the sample rays
5273
5274                        // output rays stored with the view cells during subdivision
5275                        VssRayContainer vcRays;
5276                        VssRayContainer collectRays;
5277
5278                        // collect intial view cells
5279                        ViewCellContainer leaves;
5280                        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
5281
5282                        ViewCellContainer::const_iterator vit, vit_end = leaves.end();
5283
5284                        for (vit = leaves.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
5285                        {
5286                                VspLeaf *vcLeaf = dynamic_cast<VspViewCell *>(*vit)->mLeaves[0];
5287                                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = vcLeaf->mVssRays.end();
5288
5289                                for (rit = vcLeaf->mVssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
5290                                {
5291                                        collectRays.push_back(*rit);
5292                                }
5293                        }
5294
5295                        const int raysOut = min((int)collectRays.size(), maxRays);
5296
5297                        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = collectRays.end();
5298
5299                        for (rit = collectRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
5300                        {
5301                                const float p = RandomValue(0.0f, (float)collectRays.size());
5302
5303                                if (p < raysOut)
5304                                        vcRays.push_back(*rit);
5305                        }
5306
5307                        exporter->ExportRays(vcRays, RgbColor(1, 1, 1));
5308                }
5309               
5310       
5311                /////////////////
5312                //-- export view cell geometry
5313
5314                exporter->SetWireframe();
5315
5316                Material m;
5317                m.mDiffuseColor = RgbColor(0, 1, 0);
5318                exporter->SetForcedMaterial(m);
5319
5320                ExportViewCellGeometry(exporter, vc, NULL, NULL);
5321                exporter->SetFilled();
5322
5323                DEL_PTR(exporter);
5324                cout << "finished" << endl;
5325        }
5326
5327        cout << endl;
5328}
5329
5330
5331int VspOspViewCellsManager::ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
5332                                                                                                        ViewCellContainer &viewCells) const
5333{
5334        return mHierarchyManager->GetVspTree()->ComputeBoxIntersections(box, viewCells);
5335}
5336
5337
5338int VspOspViewCellsManager::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
5339                                                                                        const Vector3 &termination,
5340                                                                                        ViewCellContainer &viewcells)
5341{
5342        return mHierarchyManager->GetVspTree()->CastLineSegment(origin, termination, viewcells);
5343}
5344
5345
5346bool VspOspViewCellsManager::ExportViewCells(const string filename,
5347                                                                                         const bool exportPvs,
5348                                                                                         const ObjectContainer &objects)
5349{
5350        if (!ViewCellsConstructed() || !ViewCellsTreeConstructed())
5351                return false;
5352
5353        const long starttime = GetTime();
5354        cout << "exporting view cells to xml ... ";
5355       
5356        OUT_STREAM stream(filename.c_str());
5357
5358        // for output we need unique ids for each view cell
5359        CreateUniqueViewCellIds();
5360
5361        stream << "<?xml version=\"1.0\" encoding=\"UTF-8\"?>"<<endl;
5362        stream << "<VisibilitySolution>" << endl;
5363
5364        if (exportPvs)
5365        {
5366        ///////////////
5367                //-- export bounding boxes
5368                //-- The bounding boxes are used to identify
5369                //-- the objects in the rendering engine
5370                mHierarchyManager->ExportBoundingBoxes(stream, objects);
5371        }
5372
5373        //////////////////////////
5374        //-- export the view cells and the pvs
5375
5376        const int numViewCells = mCurrentViewCellsStats.viewCells;
5377
5378        stream << "<ViewCells number=\"" << numViewCells << "\" >" << endl;
5379        mViewCellsTree->Export(stream, exportPvs);
5380        stream << "</ViewCells>" << endl;
5381
5382        //////////////////////
5383        //-- export the view space hierarchy
5384       
5385        stream << "<ViewSpaceHierarchy type=\"vsp\""
5386                   << " min=\"" << mViewSpaceBox.Min().x << " " << mViewSpaceBox.Min().y << " " << mViewSpaceBox.Min().z << "\""
5387                   << " max=\"" << mViewSpaceBox.Max().x << " " << mViewSpaceBox.Max().y << " " << mViewSpaceBox.Max().z << "\">" << endl;
5388
5389        mHierarchyManager->GetVspTree()->Export(stream);
5390        stream << "</ViewSpaceHierarchy>" << endl;
5391
5392        ////////////////////// 
5393        //-- export the object space partition
5394       
5395        mHierarchyManager->ExportObjectSpaceHierarchy(stream);
5396       
5397        stream << "</VisibilitySolution>" << endl;
5398        stream.close();
5399       
5400        cout << "finished in " << TimeDiff(starttime, GetTime()) * 1e-3 << " secs" << endl;
5401        return true;
5402}
5403
5404
5405
5406ViewCell *VspOspViewCellsManager::GetViewCell(const Vector3 &point,
5407                                                                                          const bool active) const
5408{
5409        if (!ViewCellsConstructed())
5410                return NULL;
5411
5412        if (!mViewSpaceBox.IsInside(point))
5413                return NULL;
5414
5415        return mHierarchyManager->GetVspTree()->GetViewCell(point, active);
5416}
5417
5418
5419void VspOspViewCellsManager::CreateMesh(ViewCell *vc)
5420{
5421        // matt: TODO
5422        Mesh *mesh = MeshManager::GetSingleton()->CreateResource();
5423
5424        ViewCellContainer leaves;
5425        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
5426
5427        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
5428
5429    for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
5430        {
5431                VspLeaf *leaf = dynamic_cast<VspViewCell *>(*it)->mLeaves[0];
5432                const AxisAlignedBox3 box = mHierarchyManager->GetVspTree()->GetBoundingBox(leaf);
5433        IncludeBoxInMesh(box, *mesh);
5434        }
5435
5436        vc->SetMesh(mesh);
5437}
5438
5439
5440int VspOspViewCellsManager::CastBeam(Beam &beam)
5441{
5442        // matt: TODO
5443        return 0;
5444}
5445
5446
5447void VspOspViewCellsManager::Finalize(ViewCell *viewCell,
5448                                                                          const bool createMesh)
5449{
5450        float area = 0;
5451        float volume = 0;
5452
5453        ViewCellContainer leaves;
5454        mViewCellsTree->CollectLeaves(viewCell, leaves);
5455
5456        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
5457
5458    for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
5459        {
5460                VspLeaf *leaf = dynamic_cast<VspViewCell *>(*it)->mLeaves[0];
5461               
5462                const AxisAlignedBox3 box = mHierarchyManager->GetVspTree()->GetBoundingBox(leaf);
5463
5464                const float lVol = box.GetVolume();
5465                const float lArea = box.SurfaceArea();
5466
5467                area += lArea;
5468                volume += lVol;
5469
5470        CreateMesh(*it);
5471        }
5472
5473        viewCell->SetVolume(volume);
5474        viewCell->SetArea(area);
5475}
5476       
5477
5478float VspOspViewCellsManager::ComputeSampleContribution(VssRay &ray,
5479                                                                                                                const bool addRays,
5480                                                                                                                const bool storeViewCells)
5481{
5482        ViewCellContainer viewcells;
5483
5484        ray.mPvsContribution = 0;
5485        ray.mRelativePvsContribution = 0.0f;
5486
5487        static Ray hray;
5488        hray.Init(ray);
5489        //hray.mFlags |= Ray::CULL_BACKFACES;
5490        //Ray hray(ray);
5491
5492        float tmin = 0, tmax = 1.0;
5493
5494        if (!GetViewSpaceBox().GetRaySegment(hray, tmin, tmax) || (tmin > tmax))
5495                return 0;
5496
5497        Vector3 origin = hray.Extrap(tmin);
5498        Vector3 termination = hray.Extrap(tmax);
5499
5500        ViewCell::NewMail();
5501
5502        // traverse the view space subdivision
5503        CastLineSegment(origin, termination, viewcells);
5504
5505        if (storeViewCells)
5506        {       
5507                // copy viewcells memory efficiently
5508                ray.mViewCells.reserve(viewcells.size());
5509                ray.mViewCells = viewcells;
5510        }
5511
5512        ViewCellContainer::const_iterator it = viewcells.begin();
5513
5514        for (; it != viewcells.end(); ++ it)
5515        {
5516                ViewCell *viewcell = *it;
5517               
5518                if (viewcell->GetValid())
5519                {       // if ray not outside of view space
5520                        float contribution;
5521
5522                        if (ray.mTerminationObject)
5523                        {
5524                          // todo: maybe not correct for kd node pvs
5525                          Intersectable *obj = mHierarchyManager->GetIntersectable(ray, true);
5526                         
5527                          if (viewcell->GetPvs().GetSampleContribution(obj,
5528                                                                                                                   ray.mPdf,
5529                                                                                                                   contribution))
5530                                {
5531                                  ++ ray.mPvsContribution;
5532                                }
5533                         
5534                          ray.mRelativePvsContribution += contribution;
5535                        }
5536                       
5537                        // for directional sampling it is important to count only contributions
5538                        // made in one direction!
5539                        // the other contributions of this sample will be counted for the opposite ray!
5540#if SAMPLE_ORIGIN_OBJECTS
5541                        if (ray.mOriginObject &&
5542                                viewcell->GetPvs().GetSampleContribution(ray.mOriginObject,
5543                                                                                                                 ray.mPdf,
5544                                                                                                                 contribution))
5545                        {
5546                                ++ ray.mPvsContribution;
5547                                ray.mRelativePvsContribution += contribution;
5548                        }
5549#endif
5550                }
5551        }
5552
5553        if (!addRays)
5554        {
5555                return ray.mRelativePvsContribution;
5556        }
5557
5558        // sampled objects are stored in the pvs
5559        for (it = viewcells.begin(); it != viewcells.end(); ++ it)
5560        {
5561                ViewCell *viewCell = *it;
5562
5563                if (!viewCell->GetValid())
5564                        break;
5565
5566                AddSampleToPvs(
5567                        ray.mTerminationObject,
5568                        ray.mTermination,
5569                        viewCell,
5570                        ray.mPdf,
5571                        ray.mRelativePvsContribution);
5572
5573#if SAMPLE_ORIGIN_OBJECTS
5574
5575                AddSampleToPvs(
5576                        ray.mOriginObject,
5577                        ray.mOrigin,
5578                        viewCell,
5579                        ray.mPdf,
5580                        ray.mRelativePvsContribution);
5581#endif                 
5582        }
5583
5584        return ray.mRelativePvsContribution;
5585}
5586
5587
5588bool VspOspViewCellsManager::AddSampleToPvs(Intersectable *obj,
5589                                                                                        const Vector3 &hitPoint,
5590                                                                                        ViewCell *vc,
5591                                                                                        const float pdf,
5592                                                                                        float &contribution) const
5593{
5594        // The hierarchy manager decides about the type of sample cast
5595        return mHierarchyManager->AddSampleToPvs(obj, hitPoint, vc, pdf, contribution);
5596}
5597
5598
5599void VspOspViewCellsManager::PrepareLoadedViewCells()
5600{
5601        // TODO
5602}
5603
5604
5605ViewCellsManager *VspOspViewCellsManager::LoadViewCells(const string &filename,
5606                                                                                                                ObjectContainer *objects,
5607                                                                                                                const bool finalizeViewCells,
5608                                                                                                                BoundingBoxConverter *bconverter)
5609                                                                                                 
5610{
5611        ViewCellsManager *vm =
5612                ViewCellsManager::LoadViewCells(filename, objects, finalizeViewCells, bconverter);
5613#if 0
5614        // insert scene objects in tree
5615        mOspTree->InsertObjects(mOspTree->GetRoot(), *objects);
5616#endif
5617        return vm;
5618}
5619
5620
5621#if TEST_EVALUATION
5622void VspOspViewCellsManager::EvalViewCellPartition()
5623{
5624        const int castSamples = (int)storedRays.size();
5625        char s[64];
5626        char statsPrefix[100];
5627
5628        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("ViewCells.Evaluation.statsPrefix", statsPrefix);
5629
5630        Debug << "view cell stats prefix: " << statsPrefix << endl;
5631
5632        // should directional sampling be used?
5633        const bool dirSamples = (mEvaluationSamplingType == SamplingStrategy::DIRECTION_BASED_DISTRIBUTION);
5634
5635        cout << "reseting pvs ... ";
5636        const bool startFromZero = true;
5637
5638        // reset pvs and start over from zero
5639        if (startFromZero)
5640        {
5641                mViewCellsTree->ResetPvs();
5642        }
5643        else
5644        {
5645                // start from current sampless
5646                // statistics before casting more samples
5647                cout << "compute new statistics ... ";
5648                sprintf(s, "-%09d-eval.log", castSamples);
5649                string fName = string(statsPrefix) + string(s);
5650
5651                mViewCellsTree->ExportStats(fName);
5652                cout << "finished" << endl;
5653        }
5654        cout << "finished" << endl;
5655
5656    cout << "Evaluating view cell partition ... " << endl;
5657
5658        VssRayContainer evaluationSamples = storedRays;
5659        const int samplingType = mEvaluationSamplingType;
5660       
5661        cout << "computing sample contributions of " << (int)evaluationSamples.size()  << " samples ... ";
5662       
5663        ComputeSampleContributions(evaluationSamples, true, false);
5664       
5665        cout << "finished" << endl;
5666       
5667        cout << "compute new statistics ... ";
5668       
5669        // propagate pvs or pvs size information
5670        ObjectPvs pvs;
5671        UpdatePvsForEvaluation(mViewCellsTree->GetRoot(), pvs);
5672
5673
5674        /////////////////////
5675        // $§temporary matt: test render cost
5676
5677        sprintf(s, "-%09d-eval.log", castSamples);
5678        string fileName = string(statsPrefix) + string(s);
5679
5680        ViewCellContainer leaves;
5681
5682        mViewCellsTree->CollectLeaves(mViewCellsTree->GetRoot(), leaves);
5683        float rc = 0;
5684
5685        ViewCellContainer::const_iterator vit, vit_end = leaves.end();
5686       
5687        for (vit = leaves.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
5688        {
5689                ViewCell *vc = *vit;
5690                int pvs = vc->GetPvs().CountObjectsInPvs();
5691                float vol = vc->GetVolume();
5692                rc += pvs * vol;
5693        }
5694
5695        Debug << "\nrendercost hack: " << rc / mViewSpaceBox.GetVolume() << endl;
5696        mViewCellsTree->ExportStats(fileName);
5697        cout << "finished" << endl;
5698
5699        vector<int> storageFunc;
5700        mViewCellsTree->GetStorageFunction(storageFunc);
5701
5702        vector<float> costFunc;
5703        mViewCellsTree->GetCostFunction(costFunc);
5704
5705        ofstream outstr("out.txt");
5706
5707        for (int i = 0; i < storageFunc.size(); ++ i)
5708                outstr << i << ": " << storageFunc[i] << endl;
5709outstr << endl;
5710        for (int i = 0; i < costFunc.size(); ++ i)
5711                outstr << i << ": " << costFunc[i] << endl;
5712        if (0)
5713        for (int i = 0; i <50; ++ i)
5714        {
5715                Vector3 point = GetViewSpaceBox().GetRandomPoint();
5716                ViewCell *vc = GetViewCell(point);
5717        }
5718        //RenderBvhNode(mHierarchyManager->mBvHierarchy->GetRoot());
5719
5720        disposeRays(evaluationSamples, NULL);
5721}
5722
5723#endif
5724}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.