source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/ViewCellsManager.h @ 2394

Revision 2394, 36.3 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 "SimpleRay.h"
6#include "VssRay.h"
7#include "Containers.h"
8#include "ViewCell.h"
9
10#define TEST_PACKETS 0
11
12namespace GtpVisibilityPreprocessor {
13
14class ViewCell;
15class Intersectable;
16class RenderSimulator;
17class Renderer;
18class Mesh;
19struct Triangle3;
20class SimulationStatistics;
21class BspTree;
22class KdTree;
23class VspOspTree;
24class VspBspTree;
25class KdNode;
26class KdLeaf;
27class AxisAlignedBox3;
28class BspLeaf;
29class ViewCellsStatistics;
30class Exporter;
31class Beam;
32class Preprocessor;
33class ViewCellsTree;
34class MergeCandidate;
35class BoundingBoxConverter;
36class VspTree;
37class OspTree;
38class VspNode;
39class HierarchyManager;
40class BvHierarchy;
41class ViewCellsTree;
42class ViewCell;
43class MixtureDistribution;
44struct AxisAlignedPlane;
45struct BspRay;
46class BspTree;
47
48
49
50struct PvsFilterStatistics
51{
52        PvsFilterStatistics():
53        mAvgFilterRadius(0.0f), mLocalFilterCount(0), mGlobalFilterCount(0) {}
54       
55        float mAvgFilterRadius;
56        int mLocalFilterCount;
57        int mGlobalFilterCount;
58};
59
60/** Probably Visible Set
61*/
62class PrVs
63{
64public:
65        /// root of view cells tree
66        ViewCell *mViewCell;
67
68        // input parameter is the render budget for the PrVs
69        float mRenderBudget;
70
71        // some characteristic values could be stored as well
72};
73
74
75class LocalMergeNode
76{
77public:
78        virtual ~LocalMergeNode() {};
79        virtual bool IsLeaf() const = 0;
80};
81
82typedef pair<ViewCell *, SimpleRayContainer> ViewCellPoints;
83
84/**     Manages different higher order operations on the view cells.
85*/
86class ViewCellsManager
87{
88public:
89
90        struct PerViewCellStat
91        {
92                float pvsSize;
93                float relPvsIncrease;
94        };
95
96        struct SamplesStatistics
97        {
98                int mRays;
99                int mViewCells;
100                int mContributingRays;
101                int mPvsContributions;
102                void Reset()
103                {
104                        mRays = 0;
105                        mViewCells = 0;
106                        mContributingRays = 0;
107                        mPvsContributions = 0;
108                };
109        };
110
111        struct PvsStatistics
112        {
113                float minPvs;
114                float maxPvs;
115                float avgPvs;
116                float renderCost;
117                float avgPvsEntries;
118
119                float avgFilteredPvs;
120                float avgFilteredPvsEntries;
121
122                float avgFilterContribution;
123                float avgFilterRadius;
124                float avgFilterRatio;
125                float avgRelPvsIncrease;
126                float devRelPvsIncrease;
127                int viewcells;
128
129                float mem;
130                float renderCostRatio;
131        };
132 
133        /// view cell container types
134        enum {BSP, KD, VSP_KD, VSP_BSP, VSP_OSP};
135 
136        /// render cost evaluation type
137        enum {PER_OBJECT, PER_TRIANGLE};
138
139        friend class X3dViewCellsParseHandlers;
140
141        /** Default constructor.
142        */
143        ViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree);
144
145        virtual ~ViewCellsManager();
146
147        /** Constructs view cells container taking a preprocessor
148                @returns the output rays (if not null)
149        */
150        int Construct(Preprocessor *preprocessor, VssRayContainer *outRays = NULL);
151
152        /** Constructs view cell container with a given number of samples.
153        */
154        virtual int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
155                                                                         const VssRayContainer &rays) = 0;
156
157        /** Computes sample contributions of the rays to the view cells PVS.
158       
159                @param rays bundle of rays used to find intersections with view cells and
160                adding the contribution
161                @param addRays true if rays should be added to the PVSs of the viewcells they
162                intersect
163                @param storeViewCells true if view cells should be stored in the ray
164        */
165        virtual float ComputeSampleContributions(const VssRayContainer &rays,
166                                                     const bool addContributions,
167                                                                                         const bool storeViewCells,
168                                                                                         const bool useHitObject = false);
169
170        /** Computes sample contribution of a simgle ray to the view cells PVS.
171                @param ray finds intersections with view cells and holds the contribution
172                @param addSample if sample should be added to the pvs
173                 
174                @returns number of sample contributions
175        */
176        virtual float ComputeSampleContribution(VssRay &ray,
177                                                                                        const bool addContributions,
178                                                                                        const bool storeViewCells,
179                                                                                        const bool useHitObject = false);
180
181        /** Compute sample contribution only for current view cell.
182        */
183        virtual float ComputeSampleContribution(VssRay &ray,
184                                                                                        const bool addContributions,
185                                                                                        ViewCell *currentViewCell,
186                                                                                        const bool useHitObject = false);
187
188        /** Prints out statistics of the view cells.
189        */
190        virtual void PrintStatistics(std::ostream &s) const;
191
192        /** Post processes view cells givemŽa number of rays.
193        */
194        virtual int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
195                                                        const VssRayContainer &rays) = 0;
196
197        /** Show visualization of the view cells.
198        */
199        virtual void Visualize(const ObjectContainer &objects,
200                                                   const VssRayContainer &sampleRays) = 0;
201
202        /** collect objects intersecting a given spatial box.
203        */
204        virtual void CollectObjects(const AxisAlignedBox3 &box, ObjectContainer &objects);
205
206        /** type of the view cell container.
207        */
208        virtual int GetType() const = 0;
209
210        /** Load the input viewcells. The input viewcells should be given as a collection
211                of meshes. Each mesh is assume to form a bounded polyhedron
212                defining the interior of the viewcell. The view cells manager
213                is responsible for building a hierarchy over these view cells.
214               
215                @param filename file to load
216                @return true on success
217        */
218        virtual bool LoadViewCellsGeometry(const string filename, const bool extrudeBaseTriangle);
219       
220        /** Merges two view cells.
221                @note the piercing rays of the front and back will be ordered   
222                @returns new view cell based on the merging.
223        */
224        ViewCellInterior *MergeViewCells(ViewCell *front, ViewCell *back) const;
225
226        /** Merges a container of view cells.
227                @returns new view cell based on the merging.
228        */
229        ViewCellInterior *MergeViewCells(ViewCellContainer &children) const;
230       
231        /** Generates view cell of the type specified by this manager
232        */
233        virtual ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const = 0;
234
235        /** Constructs view cell from base triangle.
236                The view cell is extruded along the normal vector.
237                @param the base triangle
238                @param the height of the newly created view cell
239        */
240        ViewCell *ExtrudeViewCell(const Triangle3 &baseTri, const float height) const;
241
242        virtual Intersectable *GetIntersectable(const VssRay &ray, const bool isTermination) const;
243
244        /** Sets maximal number of samples used for the
245                construction of the view cells.
246        */
247        void SetVisualizationSamples(const int visSamples);
248
249        /** Sets maximal number of samples used for the construction of the view cells.
250        */
251        void SetConstructionSamples(const int constructionSamples);
252
253        /** Sets maximal number of samples used for the visualization of the view cells.
254        */
255        void SetInitialSamples(const int initialSamples);
256
257        /** Sets maximal number of samples used for the post processing of the view cells.
258        */
259        void SetPostProcessSamples(const int postProcessingSamples);
260
261        /** See set.
262        */
263        int GetVisualizationSamples() const;
264
265        /** See set.
266        */
267        int GetConstructionSamples() const;
268
269        /** See set.
270        */
271        int GetPostProcessSamples() const;
272
273        /** Returns true if view cells are already constructed.
274        */
275        virtual bool ViewCellsConstructed() const = 0;
276
277        /** cast line segment to get a list of unique viewcells which are intersected
278                by this line segment
279        */
280        virtual int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
281                                                          const Vector3 &termination,
282                                                          ViewCellContainer &viewcells
283                                                          ) = 0;
284
285        /** Tests if this line segment intersects a particular view cell.
286        */
287        virtual bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
288                                                                           const Vector3 &termination,
289                                                                           ViewCell *viewCell) = 0;
290
291        /** Returns a stats about the global pvs.
292        */
293        virtual void GetPvsStatistics(PvsStatistics &stat);
294
295        virtual void GetPrVS(const Vector3 &viewPoint, PrVs &prvs, const float filterWidth);
296 
297        /** Get a viewcell containing the specified view point.
298                @param active if the active or elementary view cell should be returned.
299        */
300        virtual ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const = 0;
301 
302        ViewCell *GetViewCell(const int idx) const {return mViewCells[idx];}
303
304        virtual void PrintPvsStatistics(std::ostream &s);
305
306        /** Updates pvs of the view cell hierarchy if necessary.
307        */
308        void UpdatePvs();
309
310        /** Returns probability that view point lies in one view cell.
311        */
312        virtual float GetProbability(ViewCell *viewCell) = 0;
313
314        /** Returns render cost of a single view cell given the render cost of an object.
315        */
316        float GetRendercost(ViewCell *viewCell) const;
317
318        /** Returns reference to container of loaded / generated view cells.
319        */
320        ViewCellContainer &GetViewCells();
321
322        /** Helper function used to split ray sets uniformly
323                into one that is currently used and the other that
324                is saved for later processing.
325                @param sourceRays the input ray set
326                @param maxSize the maximal number of rays that will be used
327                @param usedRays returns the used ray set
328                @param savedRays if not null, returns the saved ray set
329        */
330        void GetRaySets(const VssRayContainer &sourceRays,
331                                        const int maxSize,
332                                        VssRayContainer &usedRays,
333                                        VssRayContainer *savedRays = NULL) const;
334       
335        /** Returns accumulated area of all view cells.
336        */
337        float GetAccVcArea();
338
339        /** Returns area of one view cell.
340        */
341        virtual float GetArea(ViewCell *viewCell) const;
342
343        /** Returns volume of view cell.
344        */
345        virtual float GetVolume(ViewCell *viewCell) const;
346
347        /** Sets the current renderer mainly for view cells statistics.
348        */
349        void SetRenderer(Renderer *renderer);
350
351        /** Computes a (random) view point in the valid view space.
352                @returns true if valid view point was found
353        */
354        virtual bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const;
355 
356        virtual bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint, const Vector3 &params) const;
357
358        /** Returns true if this view point is in the valid view space.
359        */
360        virtual bool ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const;
361
362        /** Sets a view space boundary.
363        */
364        void SetViewSpaceBox(const AxisAlignedBox3 &box);
365
366        AxisAlignedBox3 GetViewSpaceBox() const;
367
368        /** Creates mesh for this view cell.
369        */
370        virtual void CreateMesh(ViewCell *vc) = NULL;
371
372        /** Writes view cells to disc.
373        */
374        virtual bool ExportViewCells(const string filename,
375                                                                 const bool exportPvs,
376                                                                 const ObjectContainer &objects);
377
378        /** Casts beam to collect view cells.
379        */
380        virtual int CastBeam(Beam &beam);
381
382        /** Checks if view cell is considered as valid.
383        */
384        virtual bool CheckValidity(ViewCell *vc,
385                                                           int minPvsSize,
386                                                           int maxPvsSize) const;
387
388
389        // resort pvss after a pass of the algorithm
390        void  SortViewCellPvs();
391
392        // map the ray intersection objects from triangles to high level objects...
393        void DeterminePvsObjects(VssRayContainer &rays,
394                                                         const bool useHitObjects = false);
395       
396        /** Sets validity of view cell
397        */
398        virtual void SetValidity(ViewCell *vc,
399                                                         int minPvsSize,
400                                                         int maxPvsSize) const;
401
402        /** sets validy of all viewcells
403        */
404        virtual void SetValidity(int minPvsSize,
405                                                         int maxPvsSize) const;
406
407
408        /** Set valid viewcells in the range of pvs. sorts the viewcells
409                according to the pvs and then pickups those in the ranges
410        */
411        void SetValidityPercentage(const float minValid, const float maxValid);
412
413        /** Returns number of valid view cells.
414        */
415    int CountValidViewcells() const;
416
417        /** Returns maximal allowed pvs size.
418        */
419        int GetMaxPvsSize() const;
420
421        /** Returns maximal allowed pvs size.
422        */
423        int GetMinPvsSize() const;
424
425        /** Returns maximal ratio. i.e., currentPVs / maxPvs,
426                where pvs is still considered valid.
427        */
428        float GetMaxPvsRatio() const;
429
430        /** Exports view cell geometry.
431        */
432        virtual void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
433                                                                                ViewCell *vc,
434                                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
435                                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL
436                                                                                ) const = 0;
437
438        /** Brings the view cells into their final state, computes meshes and volume.
439        */
440        virtual void FinalizeViewCells(const bool createMesh);
441
442        /** Evaluates statistics values on view cells.
443        */
444        void EvaluateRenderStatistics(float &totalRenderCost,
445                                                                  float &expectedRenderCost,
446                                                                  float &deviation,
447                                                                  float &variance,
448                                                                  float &totalPvs,
449                                                                  float &avgRenderCost);
450
451        /** Returns hierarchy of the view cells.
452        */
453        ViewCellsTree *GetViewCellsTree();
454
455        /** Collect candidates for the view cell merge.
456        */
457        virtual void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
458                                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
459
460        /** Collects n view cells and stores it as the active view cells.
461        */
462        void CollectViewCells(const int n);
463
464        /** Sets current view cells set to active,
465                i.e., the sampling is done in this view cell set.
466        */
467        void SetViewCellsActive();
468
469        /** Evaluates render cost statistics of current view cell hierarchy.
470        */
471        virtual void EvalViewCellPartition();
472
473        /** Sets maximal size of a view cell filter.
474        */
475        void SetMaxFilterSize(const int size);
476
477        /** Returns maximal filter size.
478        */
479        int GetMaxFilterSize() const;
480
481        /** Deletes interior nodes from the tree which have negative
482                merge cost set (local merge).
483        */ 
484        void DeleteLocalMergeTree(ViewCell *vc) const;
485 
486        /** Evaluautes histogram for a given number of view cells.
487        */
488        void EvalViewCellHistogram(const string filename, const int nViewCells);
489
490        /** Evaluautes histogram for a given number of view cells.
491        */
492        void EvalViewCellHistogramForPvsSize(const string filename,
493                                                                                 const int nViewCells);
494
495        void EvalViewCellHistogramForPvsSize(const string filename,
496                                                                                 ViewCellContainer &viewCells);
497
498        float ComputeRenderCost(const int tri, const int obj); //const
499
500        /** Sets pvs size of view cell as a scalar. Used when storing pvs only in the leaves
501                of the hierarchy.
502        */
503        void UpdateScalarPvsSize(ViewCell *vc,
504                                                         const float pvsCost,
505                                                         const int entriesInPvs) const;
506
507        /** Returns bounding box of a view cell.
508        */
509        AxisAlignedBox3 GetViewCellBox(ViewCell *vc);
510
511        /** Exports bounding boxes of objects to file.
512        */
513        bool ExportBoundingBoxes(const string filename,
514                                                         const ObjectContainer &objects) const;
515   
516        /** Load the bounding boxes into the container.
517        */
518        bool LoadBoundingBoxes(const string filename,
519                                                  IndexedBoundingBoxContainer &boxes) const;
520
521        /** Returns true if pvs should be exported together with the view cells.
522        */
523        bool GetExportPvs() const;
524
525        /** Efficiently merges the view cells in the container.
526        */
527        void MergeViewCellsRecursivly(ObjectPvs &pvs,
528                                                                  const ViewCellContainer &viewCells) const;
529
530        /** Compress the view cells.
531        */
532        virtual void CompressViewCells();
533
534        ViewCell *GetViewCellById(const int id);
535
536        /** Returns number of view cells.
537        */
538        int GetNumViewCells() const;
539
540        bool GenerateRandomViewCells(ViewCellContainer &viewCells,
541                                                                 const int numViewCells);
542
543        bool GenerateRandomViewCells(vector<ViewCellPoints *> &viewCells,
544                                                                 const int nViewCells,
545                                                                 const int nViewPoints);
546
547
548        bool GenerateViewPoints(ViewCell *viewCell,
549                                                        const int numViewPoints,
550                                                        SimpleRayContainer &viewPoints);
551
552        bool ImportRandomViewCells(const string &filename,
553                                                           vector<ViewCellPoints *> &viewCells);
554
555        bool ImportRandomViewCells(const string &filename);
556
557        bool ExportRandomViewCells(const string &filename,
558                                                           const vector<ViewCellPoints *> &viewCells);
559
560        bool ExportRandomViewCells(const string &filename);
561
562        bool GenerateViewPoint(ViewCell *viewCell, SimpleRay &ray);
563
564        bool IsValidViewSpace(ViewCell *vc);
565
566
567        //////////////
568        // static members
569       
570        /** Loads view cells from file. The view cells manager is created with
571                respect to the loaded view cells.
572
573                @param filename the filename of the view cells
574                @param objects the scene objects
575                @param finalizeViewCells if the view cells should be post processed, i.e.,
576                           a mesh is created representing the geometry
577                @param bconverter a conversion routine working with the similarities of bounding
578                           boxes: if there is a certain similarity of overlap between
579                           bounding boxes, two tested candidate objects are considered
580                           to be the same objects
581                @returns the view cells manager if loading was successful, false otherwise
582        */
583        static ViewCellsManager *LoadViewCells(const string &filename,
584                                                                                   ObjectContainer &pvsObjects,
585                                                                                   ObjectContainer &preprocessorObjects,
586                                                                                   bool finalizeViewCells = false,
587                                                                                   BoundingBoxConverter *bconverter = NULL);
588
589        static ViewCellsManager *LoadViewCells(const string &filename,
590                                                                                   ObjectContainer &pvsObjects,
591                                                                                   bool finalizeViewCells = false,
592                                                                                   BoundingBoxConverter *bconverter = NULL);
593
594        ///////////////////////
595        // visiblity filter options
596
597        // TODO: write own visibiltiy filter class
598        void ApplyFilter(KdTree *kdTree,
599                                         const float viewSpaceFilterSize,
600                                         const float spatialFilterSize);
601
602        // new adaptive version of the filter
603        PvsFilterStatistics ApplyFilter2(ViewCell *viewCell,
604                                                                         const bool useViewSpaceFilter,
605                                                                         const float filterSize,
606                                                                         ObjectPvs &pvs,
607                                                                         vector<AxisAlignedBox3> *filteredBoxes = NULL);
608
609        void ApplySpatialFilter(KdTree *kdTree,
610                                                        const float spatialFilterSize,
611                                                        ObjectPvs &pvs);
612
613         void ApplyFilter(ViewCell *viewCell,
614                                          KdTree *kdTree,
615                                          const float viewSpaceFilterSize,
616                                          const float spatialFilterSize,
617                                          ObjectPvs &pvs);
618
619        float GetFilterWidth();
620
621        float GetAbsFilterWidth();
622
623        /** Returns the bounding box of filter width.
624        */
625        AxisAlignedBox3 GetFilterBBox(const Vector3 &viewPoint,
626                                                                  const float width) const;
627
628
629
630        //////////////////////////////////////////////////////////////////
631
632
633        /** If true, the kd nodes are stored instead of the object pvs.
634        */
635        void SetStoreKdPvs(const bool storeKdPvs);
636
637        /** Returns true if the kd nodes are stored instead of the object pvs.
638        **/
639        bool GetStoreKdPVs() const;
640
641        /** Exports single view cells for visualization.
642                @param objects the scene objects
643                @param limit the maximal number of output view cells
644                @param sortViewCells if the view cells should be sorted by pvs size
645                @param exportPvs if the pvs should also be exported
646                @param exportRays if sample rays should be exported as well
647                @param maxRays maximum number of rays to export
648                @param prefix the prefix for the output file
649                @param visRays additional rays
650        */
651        virtual void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
652                                                                           const int maxViewCells,
653                                                                           const bool sortViewCells,
654                                                                           const bool exportPvs,
655                                                                           const bool exportRays,
656                                                                           const int maxRays,
657                                                                           const string &prefix,
658                                                                           VssRayContainer *visRays = NULL) = NULL;
659
660
661        void ResetPvs();
662
663        Preprocessor *GetPreprocessor() const {
664                return mPreprocessor;
665        }
666
667        void SetPreprocessor(Preprocessor *p) {
668                mPreprocessor = p;
669        }
670
671        vector<ViewCellPoints *> *GetViewCellPoints()
672        {
673                return &mViewCellPoints;
674        }
675
676        void UpdatePvsForEvaluation();
677
678protected:
679
680        void ComputeViewCellContribution(ViewCell *viewCell,
681                                                                         VssRay &ray,
682                                                                         Intersectable *obj,
683                                                                         const Vector3 &pt,
684                                                                         const bool addRays);
685
686        void MergeViewCellsRecursivly(ObjectPvs &pvs,
687                                                                  const ViewCellContainer &viewCells,
688                                                                  const int leftIdx,
689                                                                  const int rightIdx) const;
690
691        /** Intersects box with the tree and returns the number of intersected boxes.
692        @returns number of view cells found
693        */
694        virtual int ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
695                                                                                ViewCellContainer &viewCells) const;
696
697        /** Tests the visibility filter functionality.
698        */
699        virtual void TestFilter(const ObjectContainer &objects) {};
700
701        /** If the view cells tree was already constructed or not.
702        */
703        bool ViewCellsTreeConstructed() const;
704
705        /** Requests preprocessor to cast samplesPerPass samples of a specific type.
706        */
707        int CastPassSamples(const int samplesPerPass,
708                                                const vector<int> &strategies,
709                                                VssRayContainer &vssRays) const;
710
711        int CastEvaluationSamples(const int samplesPerPass,
712                                                          VssRayContainer &passSamples);// const;
713
714        /** Parse the options from the environment file.
715        */
716        void ParseEnvironment();
717
718        /** Creates unique view cell ids.
719        */
720        void CreateUniqueViewCellIds();
721
722        /** Finalizes, i.e., creates mesh, volume, area etc. for the view cell.
723        */
724        virtual void Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh);
725
726        /** Recollects view cells and resets statistics.
727        */
728        void ResetViewCells();
729
730        /** Sets this view cell to active.
731        */
732        void SetViewCellActive(ViewCell *vc) const;
733
734        /** Collects the view cells in the view cell container.
735        */
736        virtual void CollectViewCells() = 0;
737
738        /** Evaluates view cells statistics and stores it in
739        mViewCellsStatistics.
740        */
741        void EvaluateViewCellsStats();
742
743
744        ///////////////////////
745        //-- helper functions for view cell visualization
746
747        /** Exports the view cell partition.
748        */
749        void ExportViewCellsForViz(Exporter *exporter,
750                                                           const AxisAlignedBox3 *box,
751                                                           const bool colorCode,
752                                                           const AxisAlignedPlane *clipPlane) const;
753
754        /** Sets exporter color.
755        */
756        virtual void ExportColor(Exporter *exporter,
757                                                         ViewCell *vc,
758                                                         const int colorCode) const;
759
760        /** Creates meshes from the view cells.
761        */
762        void CreateViewCellMeshes();
763
764        /** Creates clip plane for visualization.
765        */
766        void CreateClipPlane();
767
768        AxisAlignedPlane *GetClipPlane();
769
770        void ExportMergedViewCells(const ObjectContainer &objects);
771
772
773        ///////////////////////
774
775        /** Returns volume of the view space.
776        */
777        virtual float GetViewSpaceVolume();
778
779        /** Prepares the view cells for sampling after loading them from disc.
780        */
781        virtual void PrepareLoadedViewCells() {};
782       
783        /** Constructs local view cell merge hierarchy.
784        */
785        ViewCell *ConstructLocalMergeTree(ViewCell *currentViewCell,
786                const ViewCellContainer &viewCells);
787
788        /** Constructs local view cell merge hierarchy based solely on similarity with the
789                current viewcell
790        */
791        ViewCell *ConstructLocalMergeTree2(ViewCell *currentViewCell,
792                                                                           const ViewCellContainer &viewCells);
793 
794        /** Updates pvs of all view cells for statistical evaluation after some more sampling
795        */
796        void UpdatePvsForEvaluation(ViewCell *root, ObjectPvs &pvs);
797
798        virtual void ExportStats(const string &mergeStats);
799
800
801        ////////////////////////////////////////////////
802
803
804        ofstream mStats;
805        Preprocessor *mPreprocessor;
806       
807        /// if bounding boxes should be exported together with the view cells
808        bool mExportBboxesForPvs;
809       
810        /// the clip plane for visualization
811        AxisAlignedPlane mClipPlaneForViz;
812       
813        /// if the visualization is using the clip plane
814        bool mUseClipPlaneForViz;
815       
816        /// Renders the view cells.
817        Renderer *mRenderer;
818       
819        /// Loaded view cells
820        ViewCellContainer mViewCells;
821       
822        /// the view cell hierarchy (i.e., the logical description of view cells)
823        ViewCellsTree *mViewCellsTree;
824       
825        std::vector<int> mStrategies;
826
827        /** if the values in the view cell leaves and the interiors are up to date
828                this is meant for lazy storing of the pvs, where only a scalar indicating
829                pvs size is stored in interiors and not the pvs itself.
830        */
831        bool mViewCellPvsIsUpdated;
832
833        /// maximum number of samples for the view cell construction
834        int mConstructionSamples;
835        int mSamplesPerPass;
836        int mInitialSamples;
837        int mPostProcessSamples;
838        int mVisualizationSamples;
839
840        int mEvaluationSamples;
841
842        float mTotalAreaValid;
843        float mTotalArea;
844
845        int mMaxPvsSize;
846        int mMinPvsSize;
847        float mMaxPvsRatio;
848
849        int mSamplingType;
850        int mEvaluationSamplingType;
851        int mNumActiveViewCells;
852        bool mCompressViewCells;
853
854        vector<ViewCellPoints *> mViewCellPoints;
855
856        /// holds the current view cell statistics
857        ViewCellsStatistics mCurrentViewCellsStats;
858
859        /// the scene bounding box
860        AxisAlignedBox3 mViewSpaceBox;
861       
862        /// if view cells should be exported
863        bool mExportViewCells;
864
865        // if only valid view cells should be considered for processing
866        bool mOnlyValidViewCells;
867
868        /// if rays should be used to collect merge candidates
869        bool mUseRaysForMerge;
870
871        /// if there should be an additional merge step after the subdivision
872        bool mMergeViewCells;
873
874        /// the width of the box filter
875        float mFilterWidth;
876        /// Maximal size of the filter in terms of contributing view cells
877        int mMaxFilterSize;
878       
879        // only for debugging
880        VssRayContainer storedRays;
881
882        bool mUseKdPvs;
883        bool mUseKdPvsAfterFiltering;
884
885        MixtureDistribution *mMixtureDistribution;
886
887
888        //////////////////
889        //-- visualization options
890       
891        /// color code for view cells visualization
892        bool mShowVisualization;
893        int mColorCode;
894        bool mExportGeometry;
895        bool mExportRays;
896        bool mViewCellsFinished;
897        bool mEvaluateViewCells;
898
899        /// if pvs should be exported with view cells
900        bool mExportPvs;
901
902        static int sRenderCostEvaluationType;
903
904        /// if view cells geometry should be used from other sources
905        bool mUsePredefinedViewCells;
906
907        float mTriangleWeight;
908        float mObjectWeight;
909
910        vector<PerViewCellStat> mPerViewCellStat;
911        SamplesStatistics mSamplesStat;
912};
913
914
915/** Manages different higher order operations on the view cells.
916*/
917class BspViewCellsManager: public ViewCellsManager
918{
919
920public:
921        /** Constructor taking the bsp tree and the number of samples
922                used to construct the bsp tree.
923        */
924        BspViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree, BspTree *tree);
925
926        ~BspViewCellsManager();
927
928        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
929                                  const VssRayContainer &rays);
930
931        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
932                                        const VssRayContainer &rays);
933
934        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
935                                   const VssRayContainer &sampleRays);
936
937        int GetType() const;
938       
939        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const;
940
941        bool ViewCellsConstructed() const;
942
943        //void PrintStatistics(ostream &s) const;
944
945        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
946                                                const Vector3 &termination,
947                                                ViewCellContainer &viewcells);
948       
949        /** Returns the probability that the view point lies
950                in this view cells.
951        */
952        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
953
954        /** Get a viewcell containing the specified point.
955        */
956        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const;
957
958        /** Creates mesh for this view cell.
959        */
960        void CreateMesh(ViewCell *vc);
961
962        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
963                                                                ViewCell *vc,
964                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
965                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL
966                                                                ) const;
967       
968        void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
969                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
970
971        void Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh);
972
973        bool ExportViewCells(const string filename,
974                                                 const bool exportPvs,
975                                                 const ObjectContainer &objects);
976
977        /** Constructs merge hierarchy which corresponds to the spatial hierarchy.
978        */
979        ViewCell *ConstructSpatialMergeTree(BspNode *root);
980
981        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
982                                                           const int maxViewCells,
983                                                           const bool sortViewCells,
984                                                           const bool exportPvs,
985                                                           const bool exportRays,
986                                                           const int maxRays,
987                                                           const string &prefix,
988                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
989
990        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
991                                                           const Vector3 &termination,
992                                                           ViewCell *viewCell);
993
994protected:
995
996        void CollectViewCells();
997       
998        /// the BSP tree.
999        BspTree *mBspTree;
1000        vector<BspRay *> mBspRays;
1001
1002private:
1003
1004        /** Constructs a spatial merge tree only 2 levels deep.
1005        */
1006        ViewCell *ConstructDummyMergeTree(BspNode *root);
1007
1008        /** Exports visualization of the BSP splits.
1009        */
1010        void ExportSplits(const ObjectContainer &objects);
1011
1012        /** test if subdivision is valid in terms of volume / area.
1013        */
1014        void TestSubdivision();
1015};
1016
1017
1018/**
1019        Manages different higher order operations on the KD type view cells.
1020*/
1021class KdViewCellsManager: public ViewCellsManager
1022{
1023
1024public:
1025
1026        KdViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree, KdTree *tree);
1027
1028        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
1029                                                         const VssRayContainer &rays);
1030
1031        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
1032                                                const Vector3 &termination,
1033                                                ViewCellContainer &viewcells);
1034
1035        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
1036                                        const VssRayContainer &rays);
1037
1038        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
1039                                   const VssRayContainer &sampleRays);
1040
1041        int GetType() const;
1042
1043        bool ViewCellsConstructed() const;
1044
1045        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh) const;
1046
1047        /** Prints out statistics of this approach.
1048        */
1049        //  virtual void PrintStatistics(ostream &s) const;
1050        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const
1051        { return NULL; }
1052
1053        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
1054       
1055        void CreateMesh(ViewCell *vc);
1056
1057        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
1058                                                                ViewCell *vc,
1059                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
1060                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL) const;
1061
1062
1063        void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
1064                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
1065
1066        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
1067                                                           const int maxViewCells,
1068                                                           const bool sortViewCells,
1069                                                           const bool exportPvs,
1070                                                           const bool exportRays,
1071                                                           const int maxRays,
1072                                                           const string &prefix,
1073                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
1074
1075        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
1076                                                           const Vector3 &termination,
1077                                                           ViewCell *viewCell);
1078
1079protected:
1080
1081        /** Collects view cells from a hierarchy.
1082        */
1083        void CollectViewCells();
1084
1085        KdNode *GetNodeForPvs(KdLeaf *leaf);
1086
1087        ////////////////////////////////////////
1088
1089        /// the BSP tree.
1090        KdTree *mKdTree;
1091
1092        /// depth of the KD tree nodes with represent the view cells
1093        int mKdPvsDepth;
1094
1095
1096};
1097
1098
1099/** Manages different higher order operations on the view cells.
1100*/
1101class VspBspViewCellsManager: public ViewCellsManager
1102{
1103
1104public:
1105
1106        VspBspViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree, VspBspTree *tree);
1107        ~VspBspViewCellsManager();
1108
1109        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
1110                                                         const VssRayContainer &rays);
1111
1112        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
1113                                        const VssRayContainer &rays);
1114
1115        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
1116                                   const VssRayContainer &sampleRays);
1117
1118        int GetType() const;
1119       
1120        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const;
1121
1122        bool ViewCellsConstructed() const;
1123       
1124        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
1125                                                const Vector3 &termination,
1126                                                ViewCellContainer &viewcells);
1127
1128        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
1129       
1130        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const;
1131
1132        bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const;
1133
1134        bool ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const;
1135
1136        void CreateMesh(ViewCell *vc);
1137
1138        bool ExportViewCells(const string filename,
1139                                                 const bool exportPvs,
1140                                                 const ObjectContainer &objects);
1141
1142        int CastBeam(Beam &beam);
1143       
1144        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
1145                                                                ViewCell *vc,
1146                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
1147                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL) const;
1148
1149
1150        void Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh);
1151
1152        void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
1153                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
1154
1155        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
1156                                                           const int maxViewCells,
1157                                                           const bool sortViewCells,
1158                                                           const bool exportPvs,
1159                                                           const bool exportRays,               
1160                                                           const int maxRays,
1161                                                           const string &prefix,
1162                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
1163
1164       
1165        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
1166                                                           const Vector3 &termination,
1167                                                           ViewCell *viewCell);
1168
1169protected:
1170
1171        int ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
1172                                                                ViewCellContainer &viewCells) const;
1173       
1174        /** Merges view cells according to some criteria
1175        */
1176        void MergeViewCells(const VssRayContainer &rays,
1177                                                const ObjectContainer &objects);
1178       
1179        void RefineViewCells(const VssRayContainer &rays, const ObjectContainer &objects);
1180
1181        void CollectViewCells();
1182
1183        /** Returns maximal depth difference of view cell
1184                leaves in tree.
1185        */
1186        int GetMaxTreeDiff(ViewCell *vc) const;
1187
1188        /** Prepare view cells for use after loading them from disc.
1189        */
1190        void PrepareLoadedViewCells();
1191
1192        /** Constructs merge hierarchy which corresponds to the spatial hierarchy.
1193        */
1194        ViewCell *ConstructSpatialMergeTree(BspNode *root);
1195
1196        /// HACK for testing visibility filter functionality
1197        void TestFilter(const ObjectContainer &objects);
1198
1199        /** Visualization of the pvs difference to exact visubility using
1200                from point queries.
1201        */
1202        void VisualizeWithFromPointQueries();
1203
1204        /** Evaluate from point queries for the current scene.
1205        */
1206        void EvalFromPointQueries();
1207
1208        /** Exports visualization of the BSP splits.
1209        */
1210        void ExportSplits(const ObjectContainer &objects,
1211                                          const VssRayContainer &rays);
1212
1213
1214        /////////////////////////
1215
1216        /// the view space partition BSP tree.
1217        VspBspTree *mVspBspTree;
1218
1219
1220private:
1221
1222        /** test if subdivision is valid in terms of volume / area.
1223        */
1224        void TestSubdivision();
1225};
1226
1227
1228
1229/**     Manages different higher order operations on the view cells.
1230*/
1231class VspOspViewCellsManager: public ViewCellsManager
1232{
1233        friend class ViewCellsParseHandlers;
1234
1235public:
1236
1237        VspOspViewCellsManager(ViewCellsTree *vcTree,
1238                                                   const string &hierarchyType);
1239       
1240        ~VspOspViewCellsManager();
1241
1242        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
1243                                                         const VssRayContainer &rays);
1244
1245        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
1246                                        const VssRayContainer &rays);
1247
1248        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
1249                                   const VssRayContainer &sampleRays);
1250
1251        int GetType() const;
1252       
1253        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const;
1254
1255        virtual Intersectable *GetIntersectable(
1256                const VssRay &ray, const bool isTermination) const;
1257
1258        bool ViewCellsConstructed() const;
1259
1260       
1261        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
1262                                                const Vector3 &termination,
1263                                                ViewCellContainer &viewcells);
1264
1265        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
1266                                                           const Vector3 &termination,
1267                                                           ViewCell *viewCell);
1268
1269        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
1270       
1271        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point,
1272                                                  const bool active = false) const;
1273
1274        bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const;
1275
1276        bool ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const;
1277
1278        void CreateMesh(ViewCell *vc);
1279
1280        bool ExportViewCells(const string filename,
1281                                                 const bool exportPvs,
1282                                                 const ObjectContainer &objects);
1283
1284        int CastBeam(Beam &beam);
1285
1286        void Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh);
1287
1288        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
1289                                                           const int maxViewCells,
1290                                                           const bool sortViewCells,
1291                                                           const bool exportPvs,
1292                                                           const bool exportRays,
1293                                                           const int maxRays,
1294                                                           const string &prefix,
1295                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
1296       
1297        float UpdateObjectCosts();
1298
1299        virtual void FinalizeViewCells(const bool createMesh);
1300
1301#if TEST_PACKETS
1302
1303        float ComputeSampleContributions(const VssRayContainer &rays,
1304                                             const bool addContributions,
1305                                                                         const bool storeViewCells,
1306                                                                         const bool useHitObjects = false);
1307#endif
1308
1309protected:
1310
1311        VspOspViewCellsManager(ViewCellsTree *vcTree, HierarchyManager *hm);
1312       
1313        virtual void EvalViewCellPartition();
1314
1315        /** Exports view cell geometry.
1316        */
1317        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
1318                                                                ViewCell *vc,
1319                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
1320                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL) const;
1321
1322        int ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
1323                                                                ViewCellContainer &viewCells) const;
1324       
1325        void CollectViewCells();
1326
1327        virtual void CompressViewCells();
1328
1329        /** Prepare view cells for use after loading them from disc.
1330        */
1331        void PrepareLoadedViewCells();
1332
1333        /** Constructs merge hierarchy which corresponds to the spatial hierarchy.
1334        */
1335        ViewCell *ConstructSpatialMergeTree(VspNode *root);
1336
1337        /** Exports visualization of the PVS.
1338        */
1339        void ExportPvs(const ObjectContainer &objects, const VssRayContainer &rays);
1340
1341        /** Returns a hierarchy manager of the given name.
1342        */
1343        static HierarchyManager *CreateHierarchyManager(const string &name);
1344
1345        /** collect objects intersecting a given spatial box
1346        */
1347        virtual void CollectObjects(const AxisAlignedBox3 &box, ObjectContainer &objects);
1348
1349
1350        /////////////////////////////////////////
1351
1352        bool mCompressObjects;
1353
1354        HierarchyManager *mHierarchyManager;
1355};
1356
1357
1358}
1359
1360#endif
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.