source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/ViewCellsManager.h @ 2224

Revision 2224, 36.1 KB checked in by mattausch, 17 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
11namespace GtpVisibilityPreprocessor {
12
13class ViewCell;
14class Intersectable;
15class RenderSimulator;
16class Renderer;
17class Mesh;
18struct Triangle3;
19class SimulationStatistics;
20class BspTree;
21class KdTree;
22class VspOspTree;
23class VspBspTree;
24class KdNode;
25class KdLeaf;
26class AxisAlignedBox3;
27class BspLeaf;
28class ViewCellsStatistics;
29class Exporter;
30class Beam;
31class Preprocessor;
32class ViewCellsTree;
33class MergeCandidate;
34class BoundingBoxConverter;
35class VspTree;
36class OspTree;
37class VspNode;
38class HierarchyManager;
39class BvHierarchy;
40class ViewCellsTree;
41class ViewCell;
42class MixtureDistribution;
43struct AxisAlignedPlane;
44struct BspRay;
45class BspTree;
46
47
48
49struct PvsFilterStatistics
50{
51        PvsFilterStatistics():
52        mAvgFilterRadius(0.0f), mLocalFilterCount(0), mGlobalFilterCount(0) {}
53       
54        float mAvgFilterRadius;
55        int mLocalFilterCount;
56        int mGlobalFilterCount;
57};
58
59/** Probably Visible Set
60*/
61class PrVs
62{
63public:
64        /// root of view cells tree
65        ViewCell *mViewCell;
66
67        // input parameter is the render budget for the PrVs
68        float mRenderBudget;
69
70        // some characteristic values could be stored as well
71};
72
73
74class LocalMergeNode
75{
76public:
77        virtual ~LocalMergeNode() {};
78        virtual bool IsLeaf() const = 0;
79};
80
81typedef pair<ViewCell *, SimpleRayContainer> ViewCellPoints;
82
83/**     Manages different higher order operations on the view cells.
84*/
85class ViewCellsManager
86{
87public:
88
89        struct PerViewCellStat
90        {
91                float pvsSize;
92                float relPvsIncrease;
93        };
94
95        struct SamplesStatistics
96        {
97                int mRays;
98                int mViewCells;
99                int mContributingRays;
100                int mPvsContributions;
101                void Reset()
102                {
103                        mRays = 0;
104                        mViewCells = 0;
105                        mContributingRays = 0;
106                        mPvsContributions = 0;
107                };
108        };
109
110        struct PvsStatistics
111        {
112                float minPvs;
113                float maxPvs;
114                float avgPvs;
115                float renderCost;
116                float avgPvsEntries;
117
118                float avgFilteredPvs;
119                float avgFilteredPvsEntries;
120
121                float avgFilterContribution;
122                float avgFilterRadius;
123                float avgFilterRatio;
124                float avgRelPvsIncrease;
125                float devRelPvsIncrease;
126                int viewcells;
127
128                float mem;
129        };
130 
131        /// view cell container types
132        enum {BSP, KD, VSP_KD, VSP_BSP, VSP_OSP};
133 
134        /// render cost evaluation type
135        enum {PER_OBJECT, PER_TRIANGLE};
136
137        friend class X3dViewCellsParseHandlers;
138
139        /** Default constructor.
140        */
141        ViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree);
142
143        virtual ~ViewCellsManager();
144
145        /** Constructs view cells container taking a preprocessor
146                @returns the output rays (if not null)
147        */
148        int Construct(Preprocessor *preprocessor, VssRayContainer *outRays = NULL);
149
150        /** Constructs view cell container with a given number of samples.
151        */
152        virtual int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
153                                                                         const VssRayContainer &rays) = 0;
154
155        /** Computes sample contributions of the rays to the view cells PVS.
156       
157                @param rays bundle of rays used to find intersections with view cells and
158                adding the contribution
159                @param addRays true if rays should be added to the PVSs of the viewcells they
160                intersect
161                @param storeViewCells true if view cells should be stored in the ray
162        */
163        float ComputeSampleContributions(const VssRayContainer &rays,
164                                                                         const bool addContributions,
165                                                                         const bool storeViewCells,
166                                                                         const bool useHitObject = false);
167
168        /** Computes sample contribution of a simgle ray to the view cells PVS.
169                @param ray finds intersections with view cells and holds the contribution
170                @param addSample if sample should be added to the pvs
171                 
172                @returns number of sample contributions
173        */
174        virtual float ComputeSampleContribution(VssRay &ray,
175                                                                                        const bool addContributions,
176                                                                                        const bool storeViewCells,
177                                                                                        const bool useHitObject = false);
178
179        /** Compute sample contribution only for current view cell.
180        */
181        virtual float ComputeSampleContribution(VssRay &ray,
182                                                                                        const bool addContributions,
183                                                                                        ViewCell *currentViewCell,
184                                                                                        const bool useHitObject = false);
185
186        /** Prints out statistics of the view cells.
187        */
188        virtual void PrintStatistics(std::ostream &s) const;
189
190        /** Post processes view cells givemŽa number of rays.
191        */
192        virtual int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
193                                                        const VssRayContainer &rays) = 0;
194
195        /** Show visualization of the view cells.
196        */
197        virtual void Visualize(const ObjectContainer &objects,
198                                                   const VssRayContainer &sampleRays) = 0;
199
200        /** collect objects intersecting a given spatial box.
201        */
202        virtual void CollectObjects(const AxisAlignedBox3 &box, ObjectContainer &objects);
203
204        /** type of the view cell container.
205        */
206        virtual int GetType() const = 0;
207
208        /** Load the input viewcells. The input viewcells should be given as a collection
209                of meshes. Each mesh is assume to form a bounded polyhedron
210                defining the interior of the viewcell. The view cells manager
211                is responsible for building a hierarchy over these view cells.
212               
213                @param filename file to load
214                @return true on success
215        */
216        virtual bool LoadViewCellsGeometry(const string filename, const bool extrudeBaseTriangle);
217       
218        /** Merges two view cells.
219                @note the piercing rays of the front and back will be ordered   
220                @returns new view cell based on the merging.
221        */
222        ViewCellInterior *MergeViewCells(ViewCell *front, ViewCell *back) const;
223
224        /** Merges a container of view cells.
225                @returns new view cell based on the merging.
226        */
227        ViewCellInterior *MergeViewCells(ViewCellContainer &children) const;
228       
229        /** Generates view cell of the type specified by this manager
230        */
231        virtual ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const = 0;
232
233        /** Constructs view cell from base triangle.
234                The view cell is extruded along the normal vector.
235                @param the base triangle
236                @param the height of the newly created view cell
237        */
238        ViewCell *ExtrudeViewCell(const Triangle3 &baseTri, const float height) const;
239
240        virtual Intersectable *GetIntersectable(const VssRay &ray, const bool isTermination) const;
241
242        /** Sets maximal number of samples used for the
243                construction of the view cells.
244        */
245        void SetVisualizationSamples(const int visSamples);
246
247        /** Sets maximal number of samples used for the construction of the view cells.
248        */
249        void SetConstructionSamples(const int constructionSamples);
250
251        /** Sets maximal number of samples used for the visualization of the view cells.
252        */
253        void SetInitialSamples(const int initialSamples);
254
255        /** Sets maximal number of samples used for the post processing of the view cells.
256        */
257        void SetPostProcessSamples(const int postProcessingSamples);
258
259        /** See set.
260        */
261        int GetVisualizationSamples() const;
262
263        /** See set.
264        */
265        int GetConstructionSamples() const;
266
267        /** See set.
268        */
269        int GetPostProcessSamples() const;
270
271        /** Returns true if view cells are already constructed.
272        */
273        virtual bool ViewCellsConstructed() const = 0;
274
275        /** cast line segment to get a list of unique viewcells which are intersected
276                by this line segment
277        */
278        virtual int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
279                                                          const Vector3 &termination,
280                                                          ViewCellContainer &viewcells
281                                                          ) = 0;
282
283        /** Tests if this line segment intersects a particular view cell.
284        */
285        virtual bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
286                                                                           const Vector3 &termination,
287                                                                           ViewCell *viewCell) = 0;
288
289        /** Returns a stats about the global pvs.
290        */
291        virtual void GetPvsStatistics(PvsStatistics &stat);
292
293        virtual void GetPrVS(const Vector3 &viewPoint, PrVs &prvs, const float filterWidth);
294 
295        /** Get a viewcell containing the specified view point.
296                @param active if the active or elementary view cell should be returned.
297        */
298        virtual ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const = 0;
299 
300        ViewCell *GetViewCell(const int idx) const {return mViewCells[idx];}
301
302        virtual void PrintPvsStatistics(std::ostream &s);
303
304        /** Updates pvs of the view cell hierarchy if necessary.
305        */
306        void UpdatePvs();
307
308        /** Returns probability that view point lies in one view cell.
309        */
310        virtual float GetProbability(ViewCell *viewCell) = 0;
311
312        /** Returns render cost of a single view cell given the render cost of an object.
313        */
314        float GetRendercost(ViewCell *viewCell) const;
315
316        /** Returns reference to container of loaded / generated view cells.
317        */
318        ViewCellContainer &GetViewCells();
319
320        /** Helper function used to split ray sets uniformly
321                into one that is currently used and the other that
322                is saved for later processing.
323                @param sourceRays the input ray set
324                @param maxSize the maximal number of rays that will be used
325                @param usedRays returns the used ray set
326                @param savedRays if not null, returns the saved ray set
327        */
328        void GetRaySets(const VssRayContainer &sourceRays,
329                                        const int maxSize,
330                                        VssRayContainer &usedRays,
331                                        VssRayContainer *savedRays = NULL) const;
332       
333        /** Returns accumulated area of all view cells.
334        */
335        float GetAccVcArea();
336
337        /** Returns area of one view cell.
338        */
339        virtual float GetArea(ViewCell *viewCell) const;
340
341        /** Returns volume of view cell.
342        */
343        virtual float GetVolume(ViewCell *viewCell) const;
344
345        /** Sets the current renderer mainly for view cells statistics.
346        */
347        void SetRenderer(Renderer *renderer);
348
349        /** Computes a (random) view point in the valid view space.
350                @returns true if valid view point was found
351        */
352        virtual bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const;
353 
354        virtual bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint, const Vector3 &params) const;
355
356        /** Returns true if this view point is in the valid view space.
357        */
358        virtual bool ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const;
359
360        /** Sets a view space boundary.
361        */
362        void SetViewSpaceBox(const AxisAlignedBox3 &box);
363
364        AxisAlignedBox3 GetViewSpaceBox() const;
365
366        /** Creates mesh for this view cell.
367        */
368        virtual void CreateMesh(ViewCell *vc) = NULL;
369
370        /** Writes view cells to disc.
371        */
372        virtual bool ExportViewCells(const string filename,
373                                                                 const bool exportPvs,
374                                                                 const ObjectContainer &objects);
375
376        /** Casts beam to collect view cells.
377        */
378        virtual int CastBeam(Beam &beam);
379
380        /** Checks if view cell is considered as valid.
381        */
382        virtual bool CheckValidity(ViewCell *vc,
383                                                           int minPvsSize,
384                                                           int maxPvsSize) const;
385
386
387        // resort pvss after a pass of the algorithm
388        void  SortViewCellPvs();
389
390        // map the ray intersection objects from triangles to high level objects...
391        void DeterminePvsObjects(VssRayContainer &rays,
392                                                         const bool useHitObjects = false);
393       
394        /** Sets validity of view cell
395        */
396        virtual void SetValidity(ViewCell *vc,
397                                                         int minPvsSize,
398                                                         int maxPvsSize) const;
399
400        /** sets validy of all viewcells
401        */
402        virtual void SetValidity(int minPvsSize,
403                                                         int maxPvsSize) const;
404
405
406        /** Set valid viewcells in the range of pvs. sorts the viewcells
407                according to the pvs and then pickups those in the ranges
408        */
409        void SetValidityPercentage(const float minValid, const float maxValid);
410
411        /** Returns number of valid view cells.
412        */
413    int CountValidViewcells() const;
414
415        /** Returns maximal allowed pvs size.
416        */
417        int GetMaxPvsSize() const;
418
419        /** Returns maximal allowed pvs size.
420        */
421        int GetMinPvsSize() const;
422
423        /** Returns maximal ratio. i.e., currentPVs / maxPvs,
424                where pvs is still considered valid.
425        */
426        float GetMaxPvsRatio() const;
427
428        /** Exports view cell geometry.
429        */
430        virtual void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
431                                                                                ViewCell *vc,
432                                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
433                                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL
434                                                                                ) const = 0;
435
436        /** Brings the view cells into their final state, computes meshes and volume.
437        */
438        virtual void FinalizeViewCells(const bool createMesh);
439
440        /** Evaluates statistics values on view cells.
441        */
442        void EvaluateRenderStatistics(float &totalRenderCost,
443                                                                  float &expectedRenderCost,
444                                                                  float &deviation,
445                                                                  float &variance,
446                                                                  float &totalPvs,
447                                                                  float &avgRenderCost);
448
449        /** Returns hierarchy of the view cells.
450        */
451        ViewCellsTree *GetViewCellsTree();
452
453        /** Collect candidates for the view cell merge.
454        */
455        virtual void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
456                                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
457
458        /** Collects n view cells and stores it as the active view cells.
459        */
460        void CollectViewCells(const int n);
461
462        /** Sets current view cells set to active,
463                i.e., the sampling is done in this view cell set.
464        */
465        void SetViewCellsActive();
466
467        /** Evaluates render cost statistics of current view cell hierarchy.
468        */
469        virtual void EvalViewCellPartition();
470
471        /** Sets maximal size of a view cell filter.
472        */
473        void SetMaxFilterSize(const int size);
474
475        /** Returns maximal filter size.
476        */
477        int GetMaxFilterSize() const;
478
479        /** Deletes interior nodes from the tree which have negative
480                merge cost set (local merge).
481        */ 
482        void DeleteLocalMergeTree(ViewCell *vc) const;
483 
484        /** Evaluautes histogram for a given number of view cells.
485        */
486        void EvalViewCellHistogram(const string filename, const int nViewCells);
487
488        /** Evaluautes histogram for a given number of view cells.
489        */
490        void EvalViewCellHistogramForPvsSize(const string filename,
491                                                                                 const int nViewCells);
492
493        void EvalViewCellHistogramForPvsSize(const string filename,
494                                                                                 ViewCellContainer &viewCells);
495
496        /** Evaluates the render cost of a view cell.
497        */
498        static float EvalRenderCost(Intersectable *obj);
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 bool 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        float mTotalAreaValid;
841        float mTotalArea;
842
843        int mMaxPvsSize;
844        int mMinPvsSize;
845        float mMaxPvsRatio;
846
847        int mSamplingType;
848        int mEvaluationSamplingType;
849        int mNumActiveViewCells;
850        bool mCompressViewCells;
851
852        vector<ViewCellPoints *> mViewCellPoints;
853
854        /// holds the current view cell statistics
855        ViewCellsStatistics mCurrentViewCellsStats;
856
857        /// the scene bounding box
858        AxisAlignedBox3 mViewSpaceBox;
859       
860        /// if view cells should be exported
861        bool mExportViewCells;
862
863        // if only valid view cells should be considered for processing
864        bool mOnlyValidViewCells;
865
866        /// if rays should be used to collect merge candidates
867        bool mUseRaysForMerge;
868
869        /// if there should be an additional merge step after the subdivision
870        bool mMergeViewCells;
871
872        /// the width of the box filter
873        float mFilterWidth;
874        /// Maximal size of the filter in terms of contributing view cells
875        int mMaxFilterSize;
876       
877        // only for debugging
878        VssRayContainer storedRays;
879
880        bool mUseKdPvs;
881        bool mUseKdPvsAfterFiltering;
882
883        MixtureDistribution *mMixtureDistribution;
884
885
886        //////////////////
887        //-- visualization options
888       
889        /// color code for view cells visualization
890        bool mShowVisualization;
891        int mColorCode;
892        bool mExportGeometry;
893        bool mExportRays;
894        bool mViewCellsFinished;
895        bool mEvaluateViewCells;
896
897        /// if pvs should be exported with view cells
898        bool mExportPvs;
899
900        static int sRenderCostEvaluationType;
901
902        /// if view cells geometry should be used from other sources
903        bool mUsePredefinedViewCells;
904
905 
906  vector<PerViewCellStat> mPerViewCellStat;
907  SamplesStatistics mSamplesStat;
908};
909
910
911/** Manages different higher order operations on the view cells.
912*/
913class BspViewCellsManager: public ViewCellsManager
914{
915
916public:
917        /** Constructor taking the bsp tree and the number of samples
918                used to construct the bsp tree.
919        */
920        BspViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree, BspTree *tree);
921
922        ~BspViewCellsManager();
923
924        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
925                                  const VssRayContainer &rays);
926
927        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
928                                        const VssRayContainer &rays);
929
930        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
931                                   const VssRayContainer &sampleRays);
932
933        int GetType() const;
934       
935        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const;
936
937        bool ViewCellsConstructed() const;
938
939        //void PrintStatistics(ostream &s) const;
940
941        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
942                                                const Vector3 &termination,
943                                                ViewCellContainer &viewcells);
944       
945        /** Returns the probability that the view point lies
946                in this view cells.
947        */
948        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
949
950        /** Get a viewcell containing the specified point.
951        */
952        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const;
953
954        /** Creates mesh for this view cell.
955        */
956        void CreateMesh(ViewCell *vc);
957
958        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
959                                                                ViewCell *vc,
960                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
961                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL
962                                                                ) const;
963       
964        void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
965                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
966
967        void Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh);
968
969        bool ExportViewCells(const string filename,
970                                                 const bool exportPvs,
971                                                 const ObjectContainer &objects);
972
973        /** Constructs merge hierarchy which corresponds to the spatial hierarchy.
974        */
975        ViewCell *ConstructSpatialMergeTree(BspNode *root);
976
977        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
978                                                           const int maxViewCells,
979                                                           const bool sortViewCells,
980                                                           const bool exportPvs,
981                                                           const bool exportRays,
982                                                           const int maxRays,
983                                                           const string prefix,
984                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
985
986        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
987                                                           const Vector3 &termination,
988                                                           ViewCell *viewCell);
989
990protected:
991
992        void CollectViewCells();
993       
994        /// the BSP tree.
995        BspTree *mBspTree;
996        vector<BspRay *> mBspRays;
997
998private:
999
1000        /** Constructs a spatial merge tree only 2 levels deep.
1001        */
1002        ViewCell *ConstructDummyMergeTree(BspNode *root);
1003
1004        /** Exports visualization of the BSP splits.
1005        */
1006        void ExportSplits(const ObjectContainer &objects);
1007
1008        /** test if subdivision is valid in terms of volume / area.
1009        */
1010        void TestSubdivision();
1011};
1012
1013
1014/**
1015        Manages different higher order operations on the KD type view cells.
1016*/
1017class KdViewCellsManager: public ViewCellsManager
1018{
1019
1020public:
1021
1022        KdViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree, KdTree *tree);
1023
1024        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
1025                                                         const VssRayContainer &rays);
1026
1027        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
1028                                                const Vector3 &termination,
1029                                                ViewCellContainer &viewcells);
1030
1031        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
1032                                        const VssRayContainer &rays);
1033
1034        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
1035                                   const VssRayContainer &sampleRays);
1036
1037        int GetType() const;
1038
1039        bool ViewCellsConstructed() const;
1040
1041        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh) const;
1042
1043        /** Prints out statistics of this approach.
1044        */
1045        //  virtual void PrintStatistics(ostream &s) const;
1046        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const
1047        { return NULL; }
1048
1049        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
1050       
1051        void CreateMesh(ViewCell *vc);
1052
1053        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
1054                                                                ViewCell *vc,
1055                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
1056                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL) const;
1057
1058
1059        void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
1060                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
1061
1062        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
1063                                                           const int maxViewCells,
1064                                                           const bool sortViewCells,
1065                                                           const bool exportPvs,
1066                                                           const bool exportRays,
1067                                                           const int maxRays,
1068                                                           const string prefix,
1069                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
1070
1071        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
1072                                                           const Vector3 &termination,
1073                                                           ViewCell *viewCell);
1074
1075protected:
1076
1077        /** Collects view cells from a hierarchy.
1078        */
1079        void CollectViewCells();
1080
1081        KdNode *GetNodeForPvs(KdLeaf *leaf);
1082
1083        ////////////////////////////////////////
1084
1085        /// the BSP tree.
1086        KdTree *mKdTree;
1087
1088        /// depth of the KD tree nodes with represent the view cells
1089        int mKdPvsDepth;
1090
1091
1092};
1093
1094
1095/** Manages different higher order operations on the view cells.
1096*/
1097class VspBspViewCellsManager: public ViewCellsManager
1098{
1099
1100public:
1101
1102        VspBspViewCellsManager(ViewCellsTree *viewCellsTree, VspBspTree *tree);
1103        ~VspBspViewCellsManager();
1104
1105        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
1106                                                         const VssRayContainer &rays);
1107
1108        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
1109                                        const VssRayContainer &rays);
1110
1111        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
1112                                   const VssRayContainer &sampleRays);
1113
1114        int GetType() const;
1115       
1116        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const;
1117
1118        bool ViewCellsConstructed() const;
1119       
1120        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
1121                                                const Vector3 &termination,
1122                                                ViewCellContainer &viewcells);
1123
1124        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
1125       
1126        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active = false) const;
1127
1128        bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const;
1129
1130        bool ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const;
1131
1132        void CreateMesh(ViewCell *vc);
1133
1134        bool ExportViewCells(const string filename,
1135                                                 const bool exportPvs,
1136                                                 const ObjectContainer &objects);
1137
1138        int CastBeam(Beam &beam);
1139       
1140        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
1141                                                                ViewCell *vc,
1142                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
1143                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL) const;
1144
1145
1146        void Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh);
1147
1148        void CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
1149                                                                vector<MergeCandidate> &candidates);
1150
1151        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
1152                                                           const int maxViewCells,
1153                                                           const bool sortViewCells,
1154                                                           const bool exportPvs,
1155                                                           const bool exportRays,               
1156                                                           const int maxRays,
1157                                                           const string prefix,
1158                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
1159
1160       
1161        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
1162                                                           const Vector3 &termination,
1163                                                           ViewCell *viewCell);
1164
1165protected:
1166
1167        int ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
1168                                                                ViewCellContainer &viewCells) const;
1169       
1170        /** Merges view cells according to some criteria
1171        */
1172        void MergeViewCells(const VssRayContainer &rays,
1173                                                const ObjectContainer &objects);
1174       
1175        void RefineViewCells(const VssRayContainer &rays, const ObjectContainer &objects);
1176
1177        void CollectViewCells();
1178
1179        /** Returns maximal depth difference of view cell
1180                leaves in tree.
1181        */
1182        int GetMaxTreeDiff(ViewCell *vc) const;
1183
1184        /** Prepare view cells for use after loading them from disc.
1185        */
1186        void PrepareLoadedViewCells();
1187
1188        /** Constructs merge hierarchy which corresponds to the spatial hierarchy.
1189        */
1190        ViewCell *ConstructSpatialMergeTree(BspNode *root);
1191
1192        /// HACK for testing visibility filter functionality
1193        void TestFilter(const ObjectContainer &objects);
1194
1195        /** Visualization of the pvs difference to exact visubility using
1196                from point queries.
1197        */
1198        void VisualizeWithFromPointQueries();
1199
1200        /** Evaluate from point queries for the current scene.
1201        */
1202        void EvalFromPointQueries();
1203
1204        /** Exports visualization of the BSP splits.
1205        */
1206        void ExportSplits(const ObjectContainer &objects,
1207                                          const VssRayContainer &rays);
1208
1209
1210        /////////////////////////
1211
1212        /// the view space partition BSP tree.
1213        VspBspTree *mVspBspTree;
1214
1215
1216private:
1217
1218        /** test if subdivision is valid in terms of volume / area.
1219        */
1220        void TestSubdivision();
1221};
1222
1223#define TEST_EVALUATION 0
1224
1225/**
1226        Manages different higher order operations on the view cells.
1227*/
1228class VspOspViewCellsManager: public ViewCellsManager
1229{
1230        friend class ViewCellsParseHandlers;
1231
1232public:
1233
1234        VspOspViewCellsManager(ViewCellsTree *vcTree,
1235                                                   const string &hierarchyType);
1236       
1237        ~VspOspViewCellsManager();
1238
1239        int ConstructSubdivision(const ObjectContainer &objects,
1240                                                         const VssRayContainer &rays);
1241
1242        int PostProcess(const ObjectContainer &objects,
1243                                        const VssRayContainer &rays);
1244
1245        void Visualize(const ObjectContainer &objects,
1246                                   const VssRayContainer &sampleRays);
1247
1248        int GetType() const;
1249       
1250        ViewCell *GenerateViewCell(Mesh *mesh = NULL) const;
1251
1252        virtual Intersectable *GetIntersectable(
1253                const VssRay &ray, const bool isTermination) const;
1254
1255        bool ViewCellsConstructed() const;
1256
1257       
1258        int CastLineSegment(const Vector3 &origin,
1259                                                const Vector3 &termination,
1260                                                ViewCellContainer &viewcells);
1261
1262        bool LineSegmentIntersects(const Vector3 &origin,
1263                                                           const Vector3 &termination,
1264                                                           ViewCell *viewCell);
1265
1266        float GetProbability(ViewCell *viewCell);
1267       
1268        ViewCell *GetViewCell(const Vector3 &point,
1269                                                  const bool active = false) const;
1270
1271        bool GetViewPoint(Vector3 &viewPoint) const;
1272
1273        bool ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const;
1274
1275        void CreateMesh(ViewCell *vc);
1276
1277        bool ExportViewCells(const string filename,
1278                                                 const bool exportPvs,
1279                                                 const ObjectContainer &objects);
1280
1281        int CastBeam(Beam &beam);
1282
1283        void Finalize(ViewCell *viewCell, const bool createMesh);
1284
1285        void ExportSingleViewCells(const ObjectContainer &objects,
1286                                                           const int maxViewCells,
1287                                                           const bool sortViewCells,
1288                                                           const bool exportPvs,
1289                                                           const bool exportRays,
1290                                                           const int maxRays,
1291                                                           const string prefix,
1292                                                           VssRayContainer *visRays = NULL);
1293       
1294        float UpdateObjectCosts();
1295
1296        virtual void FinalizeViewCells(const bool createMesh);
1297
1298protected:
1299
1300        VspOspViewCellsManager(ViewCellsTree *vcTree, HierarchyManager *hm);
1301       
1302#if 1//TEST_EVALUATION
1303        virtual void EvalViewCellPartition();
1304#endif
1305
1306        /** Exports view cell geometry.
1307        */
1308        void ExportViewCellGeometry(Exporter *exporter,
1309                                                                ViewCell *vc,
1310                                                                const AxisAlignedBox3 *box,
1311                                                                const AxisAlignedPlane *clipPlane = NULL) const;
1312
1313        int ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
1314                                                                ViewCellContainer &viewCells) const;
1315       
1316        void CollectViewCells();
1317
1318        virtual void CompressViewCells();
1319
1320        /** Prepare view cells for use after loading them from disc.
1321        */
1322        void PrepareLoadedViewCells();
1323
1324        /** Constructs merge hierarchy which corresponds to the spatial hierarchy.
1325        */
1326        ViewCell *ConstructSpatialMergeTree(VspNode *root);
1327
1328        /** Exports visualization of the PVS.
1329        */
1330        void ExportPvs(const ObjectContainer &objects, const VssRayContainer &rays);
1331
1332        /** Returns a hierarchy manager of the given name.
1333        */
1334        static HierarchyManager *CreateHierarchyManager(const string &name);
1335
1336        //void ExportStats(const string &mergeStats);
1337
1338        /** collect objects intersecting a given spatial box
1339        */
1340        virtual void CollectObjects(const AxisAlignedBox3 &box, ObjectContainer &objects);
1341
1342
1343        /////////////////////////////////////////
1344
1345        bool mCompressObjects;
1346
1347        HierarchyManager *mHierarchyManager;
1348};
1349
1350
1351}
1352
1353#endif
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.