source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/ViewCellsManager.h @ 2539

Revision 2539, 37.9 KB checked in by mattausch, 17 years ago (diff)

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