source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/ViewCellsManager.h @ 1981

Revision 1981, 34.0 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)
Line 
1#ifndef _ViewCellsManager_H__
2#define _ViewCellsManager_H__
3
4#include "Ray.h"
5#include "VssRay.h"
6#include "Containers.h"
7#include "ViewCell.h"
8#include "ViewCellBsp.h"
9
10namespace GtpVisibilityPreprocessor {
11
12class ViewCell;
13class Intersectable;
14class RenderSimulator;
15class Renderer;
16class Mesh;
17struct Triangle3;
18class SimulationStatistics;
19class BspTree;
20class KdTree;
21class VspOspTree;
22class VspBspTree;
23class KdNode;
24class KdLeaf;
25class AxisAlignedBox3;
26class BspLeaf;
27class ViewCellsStatistics;
28class Exporter;
29class Beam;
30class Preprocessor;
31class ViewCellsTree;
32class MergeCandidate;
33class BoundingBoxConverter;
34class VspTree;
35class OspTree;
36class VspNode;
37class HierarchyManager;
38class BvHierarchy;
39class ViewCellsTree;
40class ViewCell;
41class MixtureDistribution;
42struct AxisAlignedPlane;
43struct BspRay;
44
45
46  struct PvsFilterStatistics {
47        PvsFilterStatistics():
48  mAvgFilterRadius(0.0f), mLocalFilterCount(0), mGlobalFilterCount(0) {}
49        float mAvgFilterRadius;
50        int mLocalFilterCount;
51        int mGlobalFilterCount;
52       
53  };
54 
55/** Probably Visible Set
56*/
57class PrVs
58{
59public:
60  /// root of view cells tree
61  ViewCell *mViewCell;
62
63  // input parameter is the render budget for the PrVs
64  float mRenderBudget;
65
66  // some characteristic values could be stored as well
67};
68
69
70class LocalMergeNode
71{
72public:
73        virtual ~LocalMergeNode() {};
74        virtual bool IsLeaf() const = 0;
75};
76
77
78/**     Manages different higher order operations on the view cells.
79*/
80class ViewCellsManager
81{
82public:
83
84  struct PerViewCellStat {
85        float pvsSize;
86        float relPvsIncrease;
87  };
88 
89  struct PvsStatistics
90        {
91          float minPvs;
92          float maxPvs;
93          float avgPvs;
94          float avgPvsEntries;
95         
96          float avgFilteredPvs;
97          float avgFilteredPvsEntries;
98
99          float avgFilterContribution;
100          float avgFilterRadius;
101          float avgFilterRatio;
102          float avgRelPvsIncrease;
103          float devRelPvsIncrease;
104          int viewcells;
105        };
106 
107        /// view cell container types
108        enum {BSP, KD, VSP_KD, VSP_BSP, VSP_OSP};
109 
110        /// render cost evaluation type
111        enum {PER_OBJECT, PER_TRIANGLE};
112
113        friend class X3dViewCellsParseHandlers;
114
115        /** Default constructor.
116        */
117        ViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree);
118
119        virtual ~ViewCellsManager();
120
121        /** Constructs view cells container taking a preprocessor
122                @returns the output rays (if not null)
123        */
124        int Construct(Preprocessor *preprocessor, VssRayContainer *outRays = NULL);
125
126        /** Constructs view cell container with a given number of samples.
127        */
128        virtual int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
129                                                                         const VssRayContainer &rays) = 0;
130
131        /** Computes sample contributions of the rays to the view cells PVS.
132       
133                @param rays bundle of rays used to find intersections with view cells and
134                adding the contribution
135                @param addRays true if rays should be added to the PVSs of the viewcells they
136                intersect
137                @param storeViewCells true if view cells should be stored in the ray
138        */
139        float ComputeSampleContributions(const VssRayContainer &rays,
140                                                                         const bool addContributions,
141                                                                         const bool storeViewCells);
142
143        /** Computes sample contribution of a simgle ray to the view cells PVS.
144                @param ray finds intersections with view cells and holds the contribution
145                @param addSample if sample should be added to the pvs
146                 
147                @returns number of sample contributions
148        */
149        virtual float ComputeSampleContribution(VssRay &ray,
150                                                                                        const bool addContributions,
151                                                                                        const bool storeViewCells);
152
153        /** Compute sample contribution only for current view cell.
154        */
155        virtual float ComputeSampleContribution(VssRay &ray,
156                                                                                        const bool addContributions,
157                                                                                        ViewCell *currentViewCell);
158
159        /** Prints out statistics of the view cells.
160        */
161        virtual void PrintStatistics(ostream &s) const;
162
163        /** Post processes view cells givemŽa number of rays.
164        */
165        virtual int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
166                                                        const VssRayContainer &rays) = 0;
167
168        /** Show visualization of the view cells.
169        */
170        virtual void Visualize(const ObjectContainer &objects,
171                                                   const VssRayContainer &sampleRays) = 0;
172
173  /** collect objects intersecting a given spatial box */
174  virtual void CollectObjects(const AxisAlignedBox3 &box, ObjectContainer &objects);
175
176        /** type of the view cell container.
177        */
178        virtual int GetType() const = 0;
179
180        /** Load the input viewcells. The input viewcells should be given as a collection
181                of meshes. Each mesh is assume to form a bounded polyhedron
182                defining the interior of the viewcell. The view cells manager
183                is responsible for building a hierarchy over these view cells.
184               
185                @param filename file to load
186                @return true on success
187    */
188    virtual bool LoadViewCellsGeometry(const string filename, const bool extrudeBaseTriangle);
189       
190        /** Merges two view cells.
191                @note the piercing rays of the front and back will be ordered   
192                @returns new view cell based on the merging.
193        */
194        ViewCellInterior *MergeViewCells(ViewCell *front, ViewCell *back) const;
195
196        /** Merges a container of view cells.
197                @returns new view cell based on the merging.
198        */
199        ViewCellInterior *MergeViewCells(ViewCellContainer &children) const;
200       
201        /** Generates view cell of the type specified by this manager
202        */
203        virtual ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const = 0;
204
205        /** Constructs view cell from base triangle.
206                The view cell is extruded along the normal vector.
207                @param the base triangle
208                @param the height of the newly created view cell
209        */
210        ViewCell *ExtrudeViewCell(const Triangle3 &baseTri, const float height) const;
211
212
213  virtual Intersectable *
214  GetIntersectable(const VssRay &ray, const bool isTermination) const;
215
216        /** Sets maximal number of samples used for the
217                construction of the view cells.
218        */
219        void SetVisualizationSamples(const int visSamples);
220
221        /** Sets maximal number of samples used for the construction of the view cells.
222        */
223        void SetConstructionSamples(const int constructionSamples);
224
225        /** Sets maximal number of samples used for the visualization of the view cells.
226        */
227        void SetInitialSamples(const int initialSamples);
228
229        /** Sets maximal number of samples used for the post processing of the view cells.
230        */
231        void SetPostProcessSamples(const int postProcessingSamples);
232
233        /** See set.
234        */
235        int GetVisualizationSamples() const;
236
237        /** See set.
238        */
239        int GetConstructionSamples() const;
240
241        /** See set.
242        */
243        int GetPostProcessSamples() const;
244
245        /** Returns true if view cells are already constructed.
246        */
247        virtual bool ViewCellsConstructed() const = 0;
248
249        /** cast line segment to get a list of unique viewcells which are intersected
250                by this line segment
251        */
252        virtual int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
253                                                          const Vector3 &termination,
254                                                          ViewCellContainer &viewcells
255                                                          ) = 0;
256
257        /** Tests if this line segment intersects a particular view cell.
258        */
259        virtual bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
260                                                                           const Vector3 &termination,
261                                                                           ViewCell *viewCell) = 0;
262
263        /** Returns a stats about the global pvs.
264        */
265        virtual void GetPvsStatistics(PvsStatistics &stat);
266
267        virtual void GetPrVS(const Vector3 &viewPoint, PrVs &prvs, const float filterWidth);
268 
269        /** Get a viewcell containing the specified point
270                @param active if the active or elementary view cell should be returned.
271        */
272        virtual ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const = 0;
273 
274        virtual void PrintPvsStatistics(ostream &s);
275
276        /** Updates pvs of the view cell hierarchy if necessary.
277        */
278        void UpdatePvs();
279
280        /** Returns probability that view point lies in one view cell.
281        */
282        virtual float GetProbability(ViewCell *viewCell) = 0;
283
284        /** Returns render cost of a single view cell given the render cost of an object.
285        */
286        float GetRendercost(ViewCell *viewCell) const;
287
288        /** Returns reference to container of loaded / generated view cells.
289        */
290        ViewCellContainer &GetViewCells();
291
292        /** Helper function used to split ray sets uniformly
293                into one that is currently used and the other that
294                is saved for later processing.
295                @param sourceRays the input ray set
296                @param maxSize the maximal number of rays that will be used
297                @param usedRays returns the used ray set
298                @param savedRays if not null, returns the saved ray set
299        */
300        void GetRaySets(const VssRayContainer &sourceRays,
301                                        const int maxSize,
302                                        VssRayContainer &usedRays,
303                                        VssRayContainer *savedRays = NULL) const;
304       
305        /** Returns accumulated area of all view cells.
306        */
307        float GetAccVcArea();
308
309        /** Returns area of one view cell.
310        */
311        virtual float GetArea(ViewCell *viewCell) const;
312
313        /** Returns volume of view cell.
314        */
315        virtual float GetVolume(ViewCell *viewCell) const;
316
317        /** Sets the current renderer mainly for view cells statistics.
318        */
319        void SetRenderer(Renderer *renderer);
320
321        /** Computes a (random) view point in the valid view space.
322                @returns true if valid view point was found
323        */
324        virtual bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const;
325 
326  virtual bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint, const Vector3 &params) const;
327
328        /** Returns true if this view point is in the valid view space.
329        */
330        virtual bool ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const;
331
332        /** Sets a view space boundary.
333        */
334        void SetViewSpaceBox(const AxisAlignedBox3 &box);
335
336        AxisAlignedBox3 GetViewSpaceBox() const;
337
338        /** Creates mesh for this view cell.
339        */
340        virtual void CreateMesh(ViewCell *vc) = NULL;
341
342        /** Writes view cells to disc.
343        */
344        virtual bool ExportViewCells(const string filename,
345                                                                 const bool exportPvs,
346                                                                 const ObjectContainer &objects);
347
348        /** Casts beam to collect view cells.
349        */
350        virtual int CastBeam(Beam &beam);
351
352        /** Checks if view cell is considered as valid.
353        */
354        virtual bool CheckValidity(ViewCell *vc,
355                                                           int minPvsSize,
356                                                           int maxPvsSize) const;
357
358       
359        /** Sets validity of view cell
360        */
361        virtual void SetValidity(ViewCell *vc,
362                                                         int minPvsSize,
363                                                         int maxPvsSize) const;
364
365        /** sets validy of all viewcells
366        */
367        virtual void SetValidity(int minPvsSize,
368                                                         int maxPvsSize) const;
369
370
371        /** set valid viewcells in the range of pvs. sorts the viewcells
372          according to the pvs and then pickups those in the ranges
373          */
374        void SetValidityPercentage(const float minValid, const float maxValid);
375
376        /** Returns number of valid view cells.
377        */
378    int CountValidViewcells() const;
379
380        /** Returns maximal allowed pvs size.
381        */
382        int GetMaxPvsSize() const;
383
384        /** Returns maximal allowed pvs size.
385        */
386        int GetMinPvsSize() const;
387        /** Returns maximal ratio. i.e., currentPVs / maxPvs,
388                where pvs is still considered valid.
389        */
390        float GetMaxPvsRatio() const;
391        /** Exports view cell geometry.
392        */
393        virtual void ExportViewCellGeometry(
394                Exporter *exporter,
395                ViewCell *vc,
396                const AxisAlignedBox3 *box,
397                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL
398                ) const = 0;
399
400        /** Brings the view cells into their final state, computes meshes and volume.
401        */
402        virtual void FinalizeViewCells(const bool createMesh);
403
404        /** Evaluates statistics values on view cells.
405        */
406        void EvaluateRenderStatistics(float &totalRenderCost,
407                                                                  float &expectedRenderCost,
408                                                                  float &deviation,
409                                                                  float &variance,
410                                                                  float &totalPvs,
411                                                                  float &avgRenderCost);
412
413
414        /** Returns hierarchy of the view cells.
415        */
416        ViewCellsTree *GetViewCellsTree();
417
418        /** Collect candidates for the view cell merge.
419        */
420        virtual void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
421                                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
422
423        /** Collects n view cells and stores it as the active view cells.
424        */
425        void CollectViewCells(const int n);
426
427        /** Sets current view cells set to active,
428                i.e., the sampling is done in this view cell set.
429        */
430        void SetViewCellsActive();
431
432        /** Evaluates render cost statistics of current view cell hierarchy.
433        */
434        virtual void EvalViewCellPartition();
435
436        /** Sets maximal size of a view cell filter.
437        */
438        void SetMaxFilterSize(const int size);
439
440        /** Returns maximal filter size.
441        */
442        int GetMaxFilterSize() const;
443
444        /** Deletes interior nodes from the tree which have negative
445                merge cost set (local merge).
446        */ 
447        void DeleteLocalMergeTree(ViewCell *vc) const;
448 
449        /** Evaluautes histogram for a given number of view cells.
450        */
451        void EvalViewCellHistogram(const string filename, const int nViewCells);
452
453        /** Evaluautes histogram for a given number of view cells.
454        */
455        void EvalViewCellHistogramForPvsSize(const string filename, const int nViewCells);
456
457        void EvalViewCellHistogramForPvsSize(const string filename,
458                                                                                 ViewCellContainer &viewCells);
459
460        /** Evaluates the render cost of a view cell.
461        */
462        static float EvalRenderCost(Intersectable *obj);
463   
464        /** Sets pvs size of view cell as a scalar. Used when storing pvs only in the leaves
465                of the hierarchy.
466        */
467        void UpdateScalarPvsSize(ViewCell *vc, const float pvsCost, const int entriesInPvs) const;
468
469        /** Returns bounding box of a view cell.
470        */
471        AxisAlignedBox3 GetViewCellBox(ViewCell *vc);
472
473        /** Exports bounding boxes of objects to file.
474        */
475        bool ExportBoundingBoxes(const string filename, const ObjectContainer &objects) const;
476   
477        /** Load the bounding boxes into the container.
478        */
479        bool LoadBoundingBoxes(const string filename, IndexedBoundingBoxContainer &boxes) const;
480
481        /** Returns true if pvs should be exported together with the view cells.
482        */
483        bool GetExportPvs() const;
484
485        /** Efficiently merges the view cells in the container.
486        */
487        void MergeViewCellsRecursivly(ObjectPvs &pvs,
488                                                                  const ViewCellContainer &viewCells) const;
489
490        virtual void CompressViewCells();
491
492        /////////////////////////////
493        // static members
494       
495        /** Loads view cells from file. The view cells manager is created with
496                respect to the loaded view cells.
497
498                @param filename the filename of the view cells
499                @param objects the scene objects
500                @param finalizeViewCells if the view cells should be post processed, i.e.
501                        a mesh is created representing the geometry
502                @param bconverter a conversion routine working with the similarities of bounding
503                        boxes: if there is a certain similarity of overlap between
504                        bounding boxes, two tested
505                candidate objects are considered to be the same objects
506                @returns the view cells manager if loading was successful, false otherwise
507        */
508        static ViewCellsManager *LoadViewCells(const string &filename,
509                                                                                   ObjectContainer *objects,
510                                                                                   bool finalizeViewCells = false,
511                                                                                   BoundingBoxConverter *bconverter = NULL);
512
513
514        ////////////////////////////////////////////////////////7
515        // visiblity filter options
516
517        // TODO: write own visibiltiy filter class
518  void ApplyFilter(KdTree *kdTree,
519                                   const float viewSpaceFilterSize,
520                                   const float spatialFilterSize);
521
522  // new adaptive version of the filter
523  PvsFilterStatistics
524  ApplyFilter2(ViewCell *viewCell,
525                           const bool useViewSpaceFilter,
526                           const float filterSize,
527                           ObjectPvs &pvs,
528                           vector<AxisAlignedBox3> *filteredBoxes = NULL);
529
530        void ApplySpatialFilter(KdTree *kdTree,
531                                                        const float spatialFilterSize,
532                                                        ObjectPvs &pvs);
533
534         void ApplyFilter(ViewCell *viewCell,
535                                          KdTree *kdTree,
536                                          const float viewSpaceFilterSize,
537                                          const float spatialFilterSize,
538                                          ObjectPvs &pvs);
539
540        float GetFilterWidth();
541
542        float GetAbsFilterWidth();
543
544        /** Returns the bounding box of filter width.
545        */
546        AxisAlignedBox3 GetFilterBBox(const Vector3 &viewPoint, const float width) const;
547
548        //////////////////////////////////////////////////////////////////
549
550        /** If true, the kd nodes are stored instead of the object pvs.
551        */
552        void SetStoreKdPvs(const bool storeKdPvs);
553
554        /** Returns true if the kd nodes are stored instead of the object pvs.
555        **/
556        bool GetStoreKdPVs() const;
557
558        /** Exports single view cells for visualization.
559                @param objects the scene objects
560                @param limit the maximal number of output view cells
561                @param sortViewCells if the view cells should be sorted by pvs size
562                @param exportPvs if the pvs should also be exported
563                @param exportRays if sample rays should be exported as well
564                @param maxRays maximum number of rays to export
565                @param prefix the prefix for the output file
566                @param visRays additional rays
567        */
568        virtual void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
569                                                                           const int maxViewCells,
570                                                                           const bool sortViewCells,
571                                                                           const bool exportPvs,
572                                                                           const bool exportRays,
573                                                                           const int maxRays,
574                                                                           const string prefix,
575                                                                           VssRayContainer *visRays = NULL) = NULL;
576
577
578        void ViewCellsManager::ResetPvs();
579
580        Preprocessor *GetPreprocessor() const {
581                return mPreprocessor;
582        }
583
584        void SetPreprocessor(Preprocessor *p) {
585                mPreprocessor = p;
586        }
587
588        void UpdatePvsForEvaluation();
589
590protected:
591
592        void ComputeViewCellContribution(ViewCell *viewCell,
593                                                                         VssRay &ray,
594                                                                         Intersectable *obj,
595                                                                         const Vector3 &pt,
596                                                                         const bool addRays);
597
598        void MergeViewCellsRecursivly(ObjectPvs &pvs,
599                                                                  const ViewCellContainer &viewCells,
600                                                                  const int leftIdx,
601                                                                  const int rightIdx) const;
602
603        /** Intersects box with the tree and returns the number of intersected boxes.
604        @returns number of view cells found
605        */
606        virtual int ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
607                                                                                ViewCellContainer &viewCells) const;
608
609        /** Tests the visibility filter functionality.
610        */
611        virtual void TestFilter(const ObjectContainer &objects) {};
612
613        /** If the view cells tree was already constructed or not.
614        */
615        bool ViewCellsTreeConstructed() const;
616
617        /** Requests preprocessor to cast samplesPerPass samples of a specific type.
618        */
619        int CastPassSamples(const int samplesPerPass,
620                                                const vector<int> &strategies,
621                                                VssRayContainer &vssRays) const;
622
623        int CastPassSamples2(const int samplesPerPass,
624                                                 VssRayContainer &passSamples) const;
625
626        /** Parse the options from the environment file.
627        */
628        void ParseEnvironment();
629
630        /** Creates unique view cell ids.
631        */
632        void CreateUniqueViewCellIds();
633
634        /** Finalizes, i.e., creates mesh, volume, area etc. for the view cell.
635        */
636        virtual void Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh);
637
638        /** Recollects view cells and resets statistics.
639        */
640        void ResetViewCells();
641
642        /** Sets this view cell to active.
643        */
644        void SetViewCellActive(ViewCell *vc) const;
645
646        /** Collects the view cells in the view cell container.
647        */
648        virtual void CollectViewCells() = 0;
649
650        /** Evaluates view cells statistics and stores it in
651        mViewCellsStatistics.
652        */
653        void EvaluateViewCellsStats();
654
655
656        ///////////////////////
657        //-- helper functions for view cell visualization
658
659        /** Exports the view cell partition.
660        */
661        void ExportViewCellsForViz(Exporter *exporter,
662                                                           const AxisAlignedBox3 *box,
663                                                           const bool colorCode,
664                                                           const AxisAlignedPlane *clipPlane) const;
665
666        /** Sets exporter color.
667        */
668        virtual void ExportColor(Exporter *exporter,
669                                                         ViewCell *vc,
670                                                         const bool colorCode) const;
671
672        /** Creates meshes from the view cells.
673        */
674        void CreateViewCellMeshes();
675
676        /** Creates clip plane for visualization.
677        */
678        void CreateClipPlane();
679
680        AxisAlignedPlane *GetClipPlane();
681
682        void ExportMergedViewCells(const ObjectContainer &objects);
683
684        ///////////////////////
685
686        /** Returns volume of the view space.
687        */
688        virtual float GetViewSpaceVolume();
689        /** Prepares the view cells for sampling after loading them from disc.
690        */
691        virtual void PrepareLoadedViewCells() {};
692        /** Constructs local view cell merge hierarchy.
693        */
694        ViewCell *ConstructLocalMergeTree(ViewCell *currentViewCell,
695                const ViewCellContainer &viewCells);
696
697        /** Constructs local view cell merge hierarchy based solely on similarity with the
698        current viewcell
699        */
700        ViewCell *ConstructLocalMergeTree2(ViewCell *currentViewCell,
701                                                                           const ViewCellContainer &viewCells);
702 
703        /** Updates pvs of all view cells for statistical evaluation after some more sampling
704        */
705        void UpdatePvsForEvaluation(ViewCell *root, ObjectPvs &pvs);
706
707        virtual void ExportStats(const string &mergeStats);
708
709 
710        ////////////////////////////////////////////////
711
712        Preprocessor *mPreprocessor;
713       
714        /// if bounding boxes should be exported together with the view cells
715        bool mExportBboxesForPvs;
716       
717        /// the clip plane for visualization
718        AxisAlignedPlane mClipPlaneForViz;
719       
720        /// if the visualization is using the clip plane
721        bool mUseClipPlaneForViz;
722       
723        /// Renders the view cells.
724        Renderer *mRenderer;
725       
726        /// Loaded view cells
727        ViewCellContainer mViewCells;
728       
729        /// the view cell hierarchy (i.e., the logical description of view cells)
730        ViewCellsTree *mViewCellsTree;
731       
732        std::vector<int> mStrategies;
733
734        /** if the values in the view cell leaves and the interiors are up to date
735                this is meant for lazy storing of the pvs, where only a scalar indicating
736                pvs size is stored in interiors and not the pvs itself.
737        */
738        bool mViewCellPvsIsUpdated;
739
740        /// maximum number of samples for the view cell construction
741        int mConstructionSamples;
742        int mSamplesPerPass;
743        int mInitialSamples;
744        int mPostProcessSamples;
745        int mVisualizationSamples;
746
747        float mTotalAreaValid;
748        float mTotalArea;
749
750        int mMaxPvsSize;
751        int mMinPvsSize;
752        float mMaxPvsRatio;
753
754        int mSamplingType;
755        int mEvaluationSamplingType;
756        int mNumActiveViewCells;
757        bool mCompressViewCells;
758
759        /// holds the current view cell statistics
760        ViewCellsStatistics mCurrentViewCellsStats;
761        /// the scene bounding box
762        AxisAlignedBox3 mViewSpaceBox;
763       
764        /// if view cells should be exported
765        bool mExportViewCells;
766
767        // if only valid view cells should be considered for processing
768        bool mOnlyValidViewCells;
769
770        /// if rays should be used to collect merge candidates
771        bool mUseRaysForMerge;
772
773        /// if there should be an additional merge step after the subdivision
774        bool mMergeViewCells;
775
776        /// the width of the box filter
777        float mFilterWidth;
778        /// Maximal size of the filter in terms of contributing view cells
779        int mMaxFilterSize;
780       
781        // only for debugging
782        VssRayContainer storedRays;
783
784        bool mUseKdPvs;
785        bool mUseKdPvsAfterFiltering;
786
787        MixtureDistribution *mMixtureDistribution;
788
789        //////////////////
790        //-- visualization options
791       
792        /// color code for view cells visualization
793        bool mShowVisualization;
794        int mColorCode;
795        bool mExportGeometry;
796        bool mExportRays;
797        bool mViewCellsFinished;
798        bool mEvaluateViewCells;
799
800        /// if pvs should be exported with view cells
801        bool mExportPvs;
802
803        static int sRenderCostEvaluationType;
804
805        /// if view cells geometry should be used from other sources
806        bool mUsePredefinedViewCells;
807
808 
809  vector<PerViewCellStat> mPerViewCellStat;
810
811};
812
813
814/** Manages different higher order operations on the view cells.
815*/
816class BspViewCellsManager: public ViewCellsManager
817{
818
819public:
820        /** Constructor taking the bsp tree and the number of samples
821                used to construct the bsp tree.
822        */
823        BspViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree, BspTree *tree);
824
825        ~BspViewCellsManager();
826
827        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
828                                  const VssRayContainer &rays);
829
830        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
831                                        const VssRayContainer &rays);
832
833        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
834                                   const VssRayContainer &sampleRays);
835
836        int GetType() const;
837       
838        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const;
839
840        bool ViewCellsConstructed() const;
841
842        //void PrintStatistics(ostream &s) const;
843
844        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
845                                                const Vector3 &termination,
846                                                ViewCellContainer &viewcells);
847       
848        /** Returns the probability that the view point lies
849                in this view cells.
850        */
851        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
852
853        /** Get a viewcell containing the specified point.
854        */
855        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const;
856
857        /** Creates mesh for this view cell.
858        */
859        void CreateMesh(ViewCell *vc);
860
861        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
862                                                                ViewCell *vc,
863                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
864                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL
865                                                                ) const;
866       
867        void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
868                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
869
870        void Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh);
871
872        bool ExportViewCells(const string filename,
873                                                 const bool exportPvs,
874                                                 const ObjectContainer &objects);
875
876        /** Constructs merge hierarchy which corresponds to the spatial hierarchy.
877        */
878        ViewCell *ConstructSpatialMergeTree(BspNode *root);
879
880        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
881                                                           const int maxViewCells,
882                                                           const bool sortViewCells,
883                                                           const bool exportPvs,
884                                                           const bool exportRays,
885                                                           const int maxRays,
886                                                           const string prefix,
887                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
888
889        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
890                                                           const Vector3 &termination,
891                                                           ViewCell *viewCell);
892
893protected:
894
895        void CollectViewCells();
896       
897        /// the BSP tree.
898        BspTree *mBspTree;
899        vector<BspRay *> mBspRays;
900
901private:
902
903        /** Constructs a spatial merge tree only 2 levels deep.
904        */
905        ViewCell *ConstructDummyMergeTree(BspNode *root);
906
907        /** Exports visualization of the BSP splits.
908        */
909        void ExportSplits(const ObjectContainer &objects);
910
911        /** test if subdivision is valid in terms of volume / area.
912        */
913        void TestSubdivision();
914};
915
916
917/**
918        Manages different higher order operations on the KD type view cells.
919*/
920class KdViewCellsManager: public ViewCellsManager
921{
922
923public:
924
925        KdViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree, KdTree *tree);
926
927        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
928                                                         const VssRayContainer &rays);
929
930        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
931                                                const Vector3 &termination,
932                                                ViewCellContainer &viewcells);
933
934        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
935                                        const VssRayContainer &rays);
936
937        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
938                                   const VssRayContainer &sampleRays);
939
940        int GetType() const;
941
942        bool ViewCellsConstructed() const;
943
944        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh) const;
945
946        /** Prints out statistics of this approach.
947        */
948        //  virtual void PrintStatistics(ostream &s) const;
949        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const
950        { return NULL; }
951
952        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
953       
954        void CreateMesh(ViewCell *vc);
955
956        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
957                                                                ViewCell *vc,
958                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
959                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL) const;
960
961
962        void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
963                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
964
965        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
966                                                           const int maxViewCells,
967                                                           const bool sortViewCells,
968                                                           const bool exportPvs,
969                                                           const bool exportRays,
970                                                           const int maxRays,
971                                                           const string prefix,
972                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
973
974        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
975                                                           const Vector3 &termination,
976                                                           ViewCell *viewCell);
977
978protected:
979
980        /** Collects view cells from a hierarchy.
981        */
982        void CollectViewCells();
983
984        KdNode *GetNodeForPvs(KdLeaf *leaf);
985
986        ////////////////////////////////////////
987
988        /// the BSP tree.
989        KdTree *mKdTree;
990
991        /// depth of the KD tree nodes with represent the view cells
992        int mKdPvsDepth;
993
994
995};
996
997
998/** Manages different higher order operations on the view cells.
999*/
1000class VspBspViewCellsManager: public ViewCellsManager
1001{
1002
1003public:
1004
1005        VspBspViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree, VspBspTree *tree);
1006        ~VspBspViewCellsManager();
1007
1008        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
1009                                                         const VssRayContainer &rays);
1010
1011        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
1012                                        const VssRayContainer &rays);
1013
1014        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
1015                                   const VssRayContainer &sampleRays);
1016
1017        int GetType() const;
1018       
1019        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const;
1020
1021        bool ViewCellsConstructed() const;
1022
1023       
1024        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
1025                                                const Vector3 &termination,
1026                                                ViewCellContainer &viewcells);
1027
1028        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
1029       
1030        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const;
1031
1032        bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const;
1033
1034        bool ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const;
1035
1036        void CreateMesh(ViewCell *vc);
1037
1038        bool ExportViewCells(const string filename,
1039                                                 const bool exportPvs,
1040                                                 const ObjectContainer &objects);
1041
1042        int CastBeam(Beam &beam);
1043       
1044        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
1045                                                                ViewCell *vc,
1046                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
1047                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL) const;
1048
1049
1050        void Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh);
1051
1052        void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
1053                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
1054
1055        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
1056                                                           const int maxViewCells,
1057                                                           const bool sortViewCells,
1058                                                           const bool exportPvs,
1059                                                           const bool exportRays,               
1060                                                           const int maxRays,
1061                                                           const string prefix,
1062                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
1063
1064       
1065        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
1066                                                           const Vector3 &termination,
1067                                                           ViewCell *viewCell);
1068
1069protected:
1070
1071        int ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
1072                                                                ViewCellContainer &viewCells) const;
1073       
1074        /** Merges view cells according to some criteria
1075        */
1076        void MergeViewCells(const VssRayContainer &rays,
1077                                                const ObjectContainer &objects);
1078       
1079        void RefineViewCells(const VssRayContainer &rays, const ObjectContainer &objects);
1080
1081        void CollectViewCells();
1082
1083        /** Returns maximal depth difference of view cell
1084                leaves in tree.
1085        */
1086        int GetMaxTreeDiff(ViewCell *vc) const;
1087
1088        /** Prepare view cells for use after loading them from disc.
1089        */
1090        void PrepareLoadedViewCells();
1091
1092        /** Constructs merge hierarchy which corresponds to the spatial hierarchy.
1093        */
1094        ViewCell *ConstructSpatialMergeTree(BspNode *root);
1095
1096        /// HACK for testing visibility filter functionality
1097        void TestFilter(const ObjectContainer &objects);
1098
1099        /** Visualization of the pvs difference to exact visubility using
1100                from point queries.
1101        */
1102        void VisualizeWithFromPointQueries();
1103
1104        /** Evaluate from point queries for the current scene.
1105        */
1106        void EvalFromPointQueries();
1107
1108        /** Exports visualization of the BSP splits.
1109        */
1110        void ExportSplits(const ObjectContainer &objects,
1111                                          const VssRayContainer &rays);
1112
1113
1114        /////////////////////////
1115
1116        /// the view space partition BSP tree.
1117        VspBspTree *mVspBspTree;
1118
1119
1120private:
1121
1122        /** test if subdivision is valid in terms of volume / area.
1123        */
1124        void TestSubdivision();
1125};
1126
1127#define TEST_EVALUATION 0
1128
1129/**
1130        Manages different higher order operations on the view cells.
1131*/
1132class VspOspViewCellsManager: public ViewCellsManager
1133{
1134        friend class ViewCellsParseHandlers;
1135
1136public:
1137
1138        VspOspViewCellsManager(ViewCellsTree *vcTree, const string &hierarchyType);
1139       
1140        ~VspOspViewCellsManager();
1141
1142        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
1143                                                         const VssRayContainer &rays);
1144
1145        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
1146                                        const VssRayContainer &rays);
1147
1148        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
1149                                   const VssRayContainer &sampleRays);
1150
1151        int GetType() const;
1152       
1153        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const;
1154
1155        virtual Intersectable *GetIntersectable(
1156                const VssRay &ray, const bool isTermination) const;
1157
1158        bool ViewCellsConstructed() const;
1159
1160       
1161        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
1162                                                const Vector3 &termination,
1163                                                ViewCellContainer &viewcells);
1164
1165        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
1166                                                           const Vector3 &termination,
1167                                                           ViewCell *viewCell);
1168
1169        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
1170       
1171        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const;
1172
1173        bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const;
1174
1175        bool ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const;
1176
1177        void CreateMesh(ViewCell *vc);
1178
1179        bool ExportViewCells(const string filename,
1180                                                 const bool exportPvs,
1181                                                 const ObjectContainer &objects);
1182
1183        int CastBeam(Beam &beam);
1184
1185        void Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh);
1186
1187        ViewCellsManager *LoadViewCells(const string &filename,
1188                                                                        ObjectContainer *objects,
1189                                                                        const bool finalizeViewCells,
1190                                                                        BoundingBoxConverter *bconverter);
1191
1192        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
1193                                                           const int maxViewCells,
1194                                                           const bool sortViewCells,
1195                                                           const bool exportPvs,
1196                                                           const bool exportRays,
1197                                                           const int maxRays,
1198                                                           const string prefix,
1199                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
1200       
1201        float UpdateObjectCosts();
1202
1203protected:
1204
1205        VspOspViewCellsManager(ViewCellsTree *vcTree, HierarchyManager *hm);
1206       
1207#if 1//TEST_EVALUATION
1208        virtual void EvalViewCellPartition();
1209#endif
1210
1211        /** Exports view cell geometry.
1212        */
1213        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
1214                                                                ViewCell *vc,
1215                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
1216                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL) const;
1217
1218        int ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
1219                                                                ViewCellContainer &viewCells) const;
1220       
1221        void CollectViewCells();
1222
1223        virtual void CompressViewCells();
1224
1225        /** Prepare view cells for use after loading them from disc.
1226        */
1227        void PrepareLoadedViewCells();
1228
1229        /** Constructs merge hierarchy which corresponds to the spatial hierarchy.
1230        */
1231        ViewCell *ConstructSpatialMergeTree(VspNode *root);
1232
1233        /** Exports visualization of the PVS.
1234        */
1235        void ExportPvs(const ObjectContainer &objects, const VssRayContainer &rays);
1236
1237        /** Returns a hierarchy manager of the given name.
1238        */
1239        static HierarchyManager *CreateHierarchyManager(const string &name);
1240
1241        //void ExportStats(const string &mergeStats);
1242
1243        /** collect objects intersecting a given spatial box
1244        */
1245        virtual void CollectObjects(const AxisAlignedBox3 &box, ObjectContainer &objects);
1246
1247
1248        /////////////////////////////////////////
1249
1250
1251        bool mCompressObjects;
1252
1253        HierarchyManager *mHierarchyManager;
1254};
1255
1256
1257}
1258
1259#endif
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.