source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/VspBspTree.cpp @ 728

Revision 728, 90.1 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)

added histogram (not tested)
last version before updating render cost evaluation

RevLine 
[478]1#include <stack>
2#include <time.h>
3#include <iomanip>
4
[463]5#include "Plane3.h"
6#include "VspBspTree.h"
7#include "Mesh.h"
8#include "common.h"
9#include "ViewCell.h"
10#include "Environment.h"
11#include "Polygon3.h"
12#include "Ray.h"
13#include "AxisAlignedBox3.h"
14#include "Exporter.h"
15#include "Plane3.h"
16#include "ViewCellBsp.h"
[478]17#include "ViewCellsManager.h"
[532]18#include "Beam.h"
[463]19
[639]20#define USE_FIXEDPOINT_T 0
[590]21
[639]22
[463]23//-- static members
[508]24
[463]25
[482]26int VspBspTree::sFrontId = 0;
[463]27int VspBspTree::sBackId = 0;
28int VspBspTree::sFrontAndBackId = 0;
29
[697]30typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
[463]31
[557]32
[579]33// pvs penalty can be different from pvs size
34inline float EvalPvsPenalty(const int pvs,
35                                                        const int lower,
36                                                        const int upper)
37{
38        // clamp to minmax values
39        if (pvs < lower)
40                return (float)lower;
41        if (pvs > upper)
42                return (float)upper;
[578]43
[579]44        return (float)pvs;
45}
[463]46
[557]47
[579]48
49
[601]50/******************************************************************************/
51/*                       class VspBspTree implementation                      */
52/******************************************************************************/
[579]53
54
[482]55VspBspTree::VspBspTree():
[463]56mRoot(NULL),
[547]57mUseAreaForPvs(false),
[478]58mCostNormalizer(Limits::Small),
59mViewCellsManager(NULL),
[497]60mOutOfBoundsCell(NULL),
[643]61mStoreRays(false),
[605]62mRenderCostWeight(0.5),
[610]63mUseRandomAxis(false),
[650]64mTimeStamp(1)
[463]65{
[486]66        bool randomize = false;
67        environment->GetBoolValue("VspBspTree.Construction.randomize", randomize);
68        if (randomize)
69                Randomize(); // initialise random generator for heuristics
[463]70
71        //-- termination criteria for autopartition
72        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxDepth", mTermMaxDepth);
73        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minPvs", mTermMinPvs);
74        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minRays", mTermMinRays);
[547]75        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minProbability", mTermMinProbability);
[463]76        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxRayContribution", mTermMaxRayContribution);
77        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minAccRayLenght", mTermMinAccRayLength);
[472]78        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxCostRatio", mTermMaxCostRatio);
79        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.missTolerance", mTermMissTolerance);
[564]80        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxViewCells", mMaxViewCells);
[666]81
[564]82        //-- max cost ratio for early tree termination
83        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxCostRatio", mTermMaxCostRatio);
[610]84
[654]85        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minGlobalCostRatio", mTermMinGlobalCostRatio);
86        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.globalCostMissTolerance", mTermGlobalCostMissTolerance);
[610]87
[654]88        // HACK//mTermMinPolygons = 25;
89
[463]90        //-- factors for bsp tree split plane heuristics
91        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Factor.pvs", mPvsFactor);
92        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.ct_div_ci", mCtDivCi);
93
[482]94
[463]95        //-- partition criteria
96        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxPolyCandidates", mMaxPolyCandidates);
97        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxRayCandidates", mMaxRayCandidates);
98        environment->GetIntValue("VspBspTree.splitPlaneStrategy", mSplitPlaneStrategy);
99
100        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.epsilon", mEpsilon);
101        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxTests", mMaxTests);
102
[564]103        // if only the driving axis is used for axis aligned split
[551]104        environment->GetBoolValue("VspBspTree.splitUseOnlyDrivingAxis", mOnlyDrivingAxis);
[580]105       
[508]106        //-- termination criteria for axis aligned split
107        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.maxRayContribution",
[665]108                                                                mTermMaxRayContriForAxisAligned);
[508]109        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.minRays",
[665]110                                                         mTermMinRaysForAxisAligned);
[487]111
[508]112        //environment->GetFloatValue("VspBspTree.maxTotalMemory", mMaxTotalMemory);
113        environment->GetFloatValue("VspBspTree.maxStaticMemory", mMaxMemory);
114
[580]115        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.renderCostWeight", mRenderCostWeight);
[607]116        environment->GetBoolValue("VspBspTree.usePolygonSplitIfAvailable", mUsePolygonSplitIfAvailable);
[547]117
[612]118        environment->GetBoolValue("VspBspTree.useCostHeuristics", mUseCostHeuristics);
[655]119        environment->GetBoolValue("VspBspTree.useSplitCostQueue", mUseSplitCostQueue);
[663]120        environment->GetBoolValue("VspBspTree.simulateOctree", mSimulateOctree);
[664]121        environment->GetBoolValue("VspBspTree.useRandomAxis", mUseRandomAxis);
[666]122        environment->GetBoolValue("VspBspTree.useBreathFirstSplits", mBreathFirstSplits);
[580]123
[679]124        environment->GetBoolValue("ViewCells.PostProcess.emptyViewCellsMerge", mEmptyViewCellsMergeAllowed);
[676]125       
[660]126        char subdivisionStatsLog[100];
[666]127        environment->GetStringValue("VspBspTree.subdivisionStats", subdivisionStatsLog);
[660]128        mSubdivisionStats.open(subdivisionStatsLog);
[612]129
[478]130        //-- debug output
[580]131
[473]132        Debug << "******* VSP BSP options ******** " << endl;
133    Debug << "max depth: " << mTermMaxDepth << endl;
134        Debug << "min PVS: " << mTermMinPvs << endl;
[547]135        Debug << "min probabiliy: " << mTermMinProbability << endl;
[473]136        Debug << "min rays: " << mTermMinRays << endl;
137        Debug << "max ray contri: " << mTermMaxRayContribution << endl;
138        Debug << "max cost ratio: " << mTermMaxCostRatio << endl;
139        Debug << "miss tolerance: " << mTermMissTolerance << endl;
140        Debug << "max view cells: " << mMaxViewCells << endl;
141        Debug << "max polygon candidates: " << mMaxPolyCandidates << endl;
[663]142        //Debug << "max plane candidates: " << mMaxRayCandidates << endl;
[486]143        Debug << "randomize: " << randomize << endl;
[582]144
[551]145        Debug << "using area for pvs: " << mUseAreaForPvs << endl;
[580]146        Debug << "render cost weight: " << mRenderCostWeight << endl;
[663]147        Debug << "min global cost ratio: " << mTermMinGlobalCostRatio << endl;
148        Debug << "global cost miss tolerance: " << mTermGlobalCostMissTolerance << endl;
149        Debug << "only driving axis: " << mOnlyDrivingAxis << endl;
150        Debug << "max memory: " << mMaxMemory << endl;
151        Debug << "use poly split if available: " << mUsePolygonSplitIfAvailable << endl;
152        Debug << "use cost heuristics: " << mUseCostHeuristics << endl;
153        Debug << "use split cost queue: " << mUseSplitCostQueue << endl;
154        Debug << "subdivision stats log: " << subdivisionStatsLog << endl;
[664]155        Debug << "use random axis: " << mUseRandomAxis << endl;
156        Debug << "breath first splits: " << mBreathFirstSplits << endl;
[682]157        Debug << "empty view cells merge: " << mEmptyViewCellsMergeAllowed << endl;
158
[665]159        Debug << "octree: " << mSimulateOctree << endl;
[663]160
[463]161        Debug << "Split plane strategy: ";
[564]162
[463]163        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
[474]164        {
[463]165                Debug << "random polygon ";
[474]166        }
[463]167        if (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED)
[472]168        {
[463]169                Debug << "axis aligned ";
[472]170        }
[665]171        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
[472]172        {
[474]173                mCostNormalizer += mLeastRaySplitsFactor;
[463]174                Debug << "least ray splits ";
[472]175        }
[463]176        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
[472]177        {
[474]178                mCostNormalizer += mBalancedRaysFactor;
[463]179                Debug << "balanced rays ";
[472]180        }
[463]181        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
[472]182        {
[474]183                mCostNormalizer += mPvsFactor;
[463]184                Debug << "pvs";
[665]185        }
[482]186
[489]187
[480]188        mSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
[463]189
190        Debug << endl;
191}
192
[580]193
[508]194BspViewCell *VspBspTree::GetOutOfBoundsCell()
195{
196        return mOutOfBoundsCell;
197}
[463]198
[508]199
[489]200BspViewCell *VspBspTree::GetOrCreateOutOfBoundsCell()
201{
202        if (!mOutOfBoundsCell)
[508]203        {
[489]204                mOutOfBoundsCell = new BspViewCell();
[508]205                mOutOfBoundsCell->SetId(-1);
[547]206                mOutOfBoundsCell->SetValid(false);
[508]207        }
[547]208
[489]209        return mOutOfBoundsCell;
210}
211
212
[482]213const BspTreeStatistics &VspBspTree::GetStatistics() const
[463]214{
[574]215        return mBspStats;
[463]216}
217
218
219VspBspTree::~VspBspTree()
220{
221        DEL_PTR(mRoot);
[480]222        DEL_PTR(mSplitCandidates);
[463]223}
224
[579]225
[482]226int VspBspTree::AddMeshToPolygons(Mesh *mesh,
227                                                                  PolygonContainer &polys,
[463]228                                                                  MeshInstance *parent)
229{
230        FaceContainer::const_iterator fi;
[482]231
[463]232        // copy the face data to polygons
233        for (fi = mesh->mFaces.begin(); fi != mesh->mFaces.end(); ++ fi)
234        {
235                Polygon3 *poly = new Polygon3((*fi), mesh);
[482]236
[463]237                if (poly->Valid(mEpsilon))
238                {
239                        poly->mParent = parent; // set parent intersectable
240                        polys.push_back(poly);
241                }
242                else
243                        DEL_PTR(poly);
244        }
245        return (int)mesh->mFaces.size();
246}
247
[580]248
[482]249int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ViewCellContainer &viewCells,
250                                                          PolygonContainer &polys,
[463]251                                                          int maxObjects)
252{
[482]253        int limit = (maxObjects > 0) ?
[463]254                Min((int)viewCells.size(), maxObjects) : (int)viewCells.size();
[482]255
[463]256        int polysSize = 0;
257
258        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
259        {
260                if (viewCells[i]->GetMesh()) // copy the mesh data to polygons
261                {
262                        mBox.Include(viewCells[i]->GetBox()); // add to BSP tree aabb
[482]263                        polysSize +=
264                                AddMeshToPolygons(viewCells[i]->GetMesh(),
265                                                                  polys,
[463]266                                                                  viewCells[i]);
267                }
268        }
269
270        return polysSize;
271}
272
[580]273
[482]274int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ObjectContainer &objects,
275                                                                 PolygonContainer &polys,
[463]276                                                                 int maxObjects)
277{
[482]278        int limit = (maxObjects > 0) ?
[463]279                Min((int)objects.size(), maxObjects) : (int)objects.size();
[482]280
[463]281        for (int i = 0; i < limit; ++i)
282        {
283                Intersectable *object = objects[i];//*it;
284                Mesh *mesh = NULL;
285
286                switch (object->Type()) // extract the meshes
287                {
288                case Intersectable::MESH_INSTANCE:
289                        mesh = dynamic_cast<MeshInstance *>(object)->GetMesh();
290                        break;
291                case Intersectable::VIEW_CELL:
292                        mesh = dynamic_cast<ViewCell *>(object)->GetMesh();
293                        break;
294                        // TODO: handle transformed mesh instances
295                default:
296                        Debug << "intersectable type not supported" << endl;
297                        break;
298                }
[482]299
[463]300        if (mesh) // copy the mesh data to polygons
301                {
302                        mBox.Include(object->GetBox()); // add to BSP tree aabb
[485]303                        AddMeshToPolygons(mesh, polys, NULL);
[463]304                }
305        }
306
307        return (int)polys.size();
308}
309
[580]310
[483]311void VspBspTree::Construct(const VssRayContainer &sampleRays,
312                                                   AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
[463]313{
[574]314        mBspStats.nodes = 1;
[463]315        mBox.Initialize();      // initialise BSP tree bounding box
[482]316
[484]317        if (forcedBoundingBox)
318                mBox = *forcedBoundingBox;
319       
[463]320        PolygonContainer polys;
321        RayInfoContainer *rays = new RayInfoContainer();
322
323        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
324
325        long startTime = GetTime();
326
[480]327        cout << "Extracting polygons from rays ... ";
[463]328
329        Intersectable::NewMail();
330
[511]331        int numObj = 0;
[542]332
[463]333        //-- extract polygons intersected by the rays
334        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
335        {
336                VssRay *ray = *rit;
[482]337
[484]338                if ((mBox.IsInside(ray->mTermination) || !forcedBoundingBox) &&
339                        ray->mTerminationObject &&
340                        !ray->mTerminationObject->Mailed())
[463]341                {
342                        ray->mTerminationObject->Mail();
343                        MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mTerminationObject);
344                        AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
[511]345                        ++ numObj;
[648]346
[484]347                        //-- compute bounding box
348                        if (!forcedBoundingBox)
349                                mBox.Include(ray->mTermination);
[463]350                }
351
[484]352                if ((mBox.IsInside(ray->mOrigin) || !forcedBoundingBox) &&
353                        ray->mOriginObject &&
354                        !ray->mOriginObject->Mailed())
[463]355                {
356                        ray->mOriginObject->Mail();
357                        MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mOriginObject);
358                        AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
[511]359                        ++ numObj;
360
[484]361                        //-- compute bounding box
362                        if (!forcedBoundingBox)
363                                mBox.Include(ray->mOrigin);
[463]364                }
365        }
[535]366       
[653]367        Debug << "maximal pvs (i.e., pvs still considered as valid) : "
368                  << mViewCellsManager->GetMaxPvsSize() << endl;
[580]369
[463]370        //-- store rays
371        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
372        {
373                VssRay *ray = *rit;
[482]374
[463]375                float minT, maxT;
376
[564]377                static Ray hray;
378                hray.Init(*ray);
[562]379
[483]380                // TODO: not very efficient to implictly cast between rays types
[564]381                if (mBox.GetRaySegment(hray, minT, maxT))
[463]382                {
383                        float len = ray->Length();
[482]384
385                        if (!len)
[463]386                                len = Limits::Small;
[482]387
[463]388                        rays->push_back(RayInfo(ray, minT / len, maxT / len));
389                }
390        }
391
[587]392        // normalize
[547]393        if (mUseAreaForPvs)
[587]394                mTermMinProbability *= mBox.SurfaceArea();
[547]395        else
396                mTermMinProbability *= mBox.GetVolume();
397
[648]398        // throw out unnecessary polygons
399        PreprocessPolygons(polys);
400
[574]401        mBspStats.polys = (int)polys.size();
[654]402        mGlobalCostMisses = 0;
403
[475]404        cout << "finished" << endl;
[463]405
[482]406        Debug << "\nPolygon extraction: " << (int)polys.size() << " polys extracted from "
[475]407                  << (int)sampleRays.size() << " rays in "
408                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << " secs" << endl << endl;
409
[655]410        // use split cost priority queue
411        if (mUseSplitCostQueue)
412        {
[654]413                ConstructWithSplitQueue(polys, rays);
[655]414        }
[654]415        else
[655]416        {
[654]417                Construct(polys, rays);
[655]418        }
[463]419
420        // clean up polygons
421        CLEAR_CONTAINER(polys);
422}
423
[508]424
[612]425// TODO: return memory usage in MB
[656]426float VspBspTree::GetMemUsage() const
[508]427{
[656]428        return (float)
429                 (sizeof(VspBspTree) +
430                  mBspStats.Leaves() * sizeof(BspLeaf) +
431                  mCreatedViewCells * sizeof(BspViewCell) +
432                  mBspStats.pvs * sizeof(ObjectPvsData) +
433                  mBspStats.Interior() * sizeof(BspInterior) +
434                  mBspStats.accumRays * sizeof(RayInfo)) / (1024.0f * 1024.0f);
[508]435}
436
437
438
[463]439void VspBspTree::Construct(const PolygonContainer &polys, RayInfoContainer *rays)
440{
[600]441        VspBspTraversalQueue tQueue;
[463]442
443        mRoot = new BspLeaf();
444
445        // constrruct root node geometry
446        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
447        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
448
[547]449        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
450
[482]451        VspBspTraversalData tData(mRoot,
452                                                          new PolygonContainer(polys),
[463]453                                                          0,
[482]454                                                          rays,
455                              ComputePvsSize(*rays),
[547]456                                                          prop,
[463]457                                                          geom);
[663]458
[664]459        EvalPriority(tData);
[663]460
461
[578]462        // first node is kd node, i.e. an axis aligned box
[710]463        if (1)
[578]464        tData.mIsKdNode = true;
465        else
466                tData.mIsKdNode = false;
[562]467
[600]468        tQueue.push(tData);
[463]469
[609]470
[605]471        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBox.GetVolume();
[607]472        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
473       
[601]474        mSubdivisionStats
[605]475                        << "#ViewCells\n1\n" <<  endl
[601]476                        << "#RenderCostDecrease\n0\n" << endl
[607]477                        << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
478                        << "#AvgRenderCost\n" << mTotalPvsSize << endl;
[601]479
[600]480        Debug << "total cost: " << mTotalCost << endl;
481       
[601]482       
[574]483        mBspStats.Start();
[667]484        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
[463]485
[542]486        long startTime = GetTime();     
[664]487        int nLeaves = 500;
488        int nViewCells = 500;
[587]489
490        // used for intermediate time measurements and progress
[542]491        long interTime = GetTime();     
[547]492
[542]493        mOutOfMemory = false;
[482]494
[612]495        mCreatedViewCells = 0;
496       
[600]497        while (!tQueue.empty())
[463]498        {
[600]499                tData = tQueue.top();
500            tQueue.pop();               
[463]501
[508]502                if (0 && !mOutOfMemory)
503                {
504                        float mem = GetMemUsage();
[478]505
[508]506                        if (mem > mMaxMemory)
507                        {
508                                mOutOfMemory = true;
509                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
510                        }
511                }
512
[587]513                // subdivide leaf node
[600]514                BspNode *r = Subdivide(tQueue, tData);
[463]515
516                if (r == mRoot)
[482]517                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
[542]518                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
519
[654]520                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
[542]521                {
[612]522                        nLeaves += 500;
523
[574]524                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
[542]525                        Debug << "needed "
[587]526                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
[612]527                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
[542]528                        interTime = GetTime();
529                }
[612]530
[664]531                if (mCreatedViewCells >= nViewCells)
[612]532                {
533                        nViewCells += 500;
534
535                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
536                }
[463]537        }
538
[542]539        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
[463]540        cout << "finished\n";
541
[574]542        mBspStats.Stop();
[463]543}
544
[508]545
[653]546
[654]547void VspBspTree::ConstructWithSplitQueue(const PolygonContainer &polys,
[653]548                                                                                          RayInfoContainer *rays)
549{
550        VspBspSplitQueue tQueue;
551
552        mRoot = new BspLeaf();
553
554        // constrruct root node geometry
555        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
556        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
557
558        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
559
560        VspBspTraversalData tData(mRoot,
561                                                          new PolygonContainer(polys),
562                                                          0,
563                                                          rays,
564                              ComputePvsSize(*rays),
565                                                          prop,
566                                                          geom);
567
[663]568
[660]569        // compute first split candidate
[653]570        VspBspSplitCandidate splitCandidate;
571        EvalSplitCandidate(tData, splitCandidate);
572
573        tQueue.push(splitCandidate);
574
575        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBox.GetVolume();
576        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
577       
578        mSubdivisionStats
579                        << "#ViewCells\n1\n" <<  endl
580                        << "#RenderCostDecrease\n0\n" << endl
[654]581                        << "#dummy\n0\n" << endl
[653]582                        << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
583                        << "#AvgRenderCost\n" << mTotalPvsSize << endl;
584
585        Debug << "total cost: " << mTotalCost << endl;
586       
587       
588        mBspStats.Start();
[667]589        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
[653]590
591        long startTime = GetTime();     
[666]592        int nLeaves = 500;
593        int nViewCells = 500;
[653]594
595        // used for intermediate time measurements and progress
596        long interTime = GetTime();     
597
598        mOutOfMemory = false;
599
600        mCreatedViewCells = 0;
601       
602        while (!tQueue.empty())
603        {
604                splitCandidate = tQueue.top();
605            tQueue.pop();               
606
[654]607                // cost ratio of cost decrease / totalCost
608                float costRatio = splitCandidate.GetCost() / mTotalCost;
609
[655]610                //Debug << "cost ratio: " << costRatio << endl;
[654]611
612                if (costRatio < mTermMinGlobalCostRatio)
613                        ++ mGlobalCostMisses;
[655]614               
[653]615                if (0 && !mOutOfMemory)
616                {
617                        float mem = GetMemUsage();
618
619                        if (mem > mMaxMemory)
620                        {
621                                mOutOfMemory = true;
622                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
623                        }
624                }
625
626                // subdivide leaf node
627                BspNode *r = Subdivide(tQueue, splitCandidate);
628
629                if (r == mRoot)
630                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
631                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
632
[654]633                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
[653]634                {
635                        nLeaves += 500;
636
637                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
638                        Debug << "needed "
639                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
640                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
641                        interTime = GetTime();
642                }
643
644                if (mCreatedViewCells == nViewCells)
645                {
646                        nViewCells += 500;
647
648                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
649                }
650        }
651
652        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
653        cout << "finished\n";
654
655        mBspStats.Stop();
656}
657
658
[654]659bool VspBspTree::LocalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
[463]660{
[482]661        return
[463]662                (((int)data.mRays->size() <= mTermMinRays) ||
[473]663                 (data.mPvs <= mTermMinPvs)   ||
[547]664                 (data.mProbability <= mTermMinProbability) ||
[535]665                 (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution) ||
[463]666                 (data.mDepth >= mTermMaxDepth));
667}
668
[508]669
[654]670bool VspBspTree::GlobalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
671{
672        return
673                (mOutOfMemory
674                || (mBspStats.Leaves() >= mMaxViewCells)
675                || (mGlobalCostMisses >= mTermGlobalCostMissTolerance)
676                 );
677}
678
679
680
[600]681BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspTraversalQueue &tQueue,
[463]682                                                           VspBspTraversalData &tData)
683{
[473]684        BspNode *newNode = tData.mNode;
685
[654]686        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
[473]687        {
688                PolygonContainer coincident;
[482]689
[473]690                VspBspTraversalData tFrontData;
691                VspBspTraversalData tBackData;
[612]692
[473]693                // create new interior node and two leaf nodes
694                // or return leaf as it is (if maxCostRatio missed)
[653]695                int splitAxis;
696                bool splitFurther = true;
697                int maxCostMisses = tData.mMaxCostMisses;
698               
699                Plane3 splitPlane;
700                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
[726]701               
702                // choose next split plane
[653]703                if (!SelectPlane(splitPlane, leaf, tData, tFrontData, tBackData, splitAxis))
[473]704                {
[653]705                        ++ maxCostMisses;
706
707                        if (maxCostMisses > mTermMissTolerance)
708                        {
709                                // terminate branch because of max cost
710                                ++ mBspStats.maxCostNodes;
711                                splitFurther = false;
712                        }
713                }
714       
[726]715                // if this a valid split => subdivide this node further
[653]716                if (splitFurther) //-- continue subdivision
717                {
718                        newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
719
720                        if (splitAxis < 3)
721                                ++ mBspStats.splits[splitAxis];
722                        else
723                                ++ mBspStats.polySplits;
724
[710]725                        tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
[726]726                        tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
[663]727
[653]728                        // how often was max cost ratio missed in this branch?
729                        tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
730                        tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
731
[664]732                        EvalPriority(tFrontData);
733                        EvalPriority(tBackData);
[663]734
[726]735                        // evaluate subdivision stats
[600]736                        if (1)
737                        {
[611]738                                float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
739                                float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
740                                float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;;
[605]741
[670]742                float costDecr = (cFront + cBack - cData) / mBox.GetVolume();
[607]743
[600]744                                mTotalCost += costDecr;
[607]745                                mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
[600]746
747                                mSubdivisionStats
[605]748                                                << "#ViewCells\n" << mBspStats.Leaves() << endl
[600]749                                                << "#RenderCostDecrease\n" << -costDecr << endl
[607]750                                                << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
[650]751                                                << "#AvgRenderCost\n" << (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves() << endl;
[600]752                        }
753
[473]754                        // push the children on the stack
[600]755                        tQueue.push(tFrontData);
756                        tQueue.push(tBackData);
[473]757
758                        // delete old leaf node
[482]759                        DEL_PTR(tData.mNode);
[473]760                }
761        }
[482]762
[478]763        //-- terminate traversal and create new view cell
[473]764        if (newNode->IsLeaf())
[463]765        {
[473]766                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
[547]767                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
[489]768               
[463]769                leaf->SetViewCell(viewCell);
[487]770       
771                //-- update pvs
[556]772                int conSamp = 0;
773                float sampCon = 0.0f;
774                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
[487]775
[574]776                mBspStats.contributingSamples += conSamp;
777                mBspStats.sampleContributions +=(int) sampCon;
[487]778
779                //-- store additional info
[478]780                if (mStoreRays)
781                {
782                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
783                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
[639]784                        {
785                                (*it).mRay->Ref();                     
[478]786                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
[639]787                        }
[478]788                }
[612]789
[564]790                // should I check here?
[562]791                if (0 && !mViewCellsManager->CheckValidity(viewCell, 0, mViewCellsManager->GetMaxPvsSize()))
[547]792                {
793                        viewCell->SetValid(false);
794                        leaf->SetTreeValid(false);
795                        PropagateUpValidity(leaf);
[463]796
[574]797                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
[547]798                }
799               
[580]800        viewCell->mLeaf = leaf;
[547]801
802                if (mUseAreaForPvs)
803                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
804                else
805                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
806
807                leaf->mProbability = tData.mProbability;
808
[487]809                EvaluateLeafStats(tData);               
[463]810        }
[482]811
[473]812        //-- cleanup
[478]813        tData.Clear();
[463]814
[472]815        return newNode;
[463]816}
817
[726]818// subdivide using a split plane queue
[653]819BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspSplitQueue &tQueue,
820                                                           VspBspSplitCandidate &splitCandidate)
821{
822        VspBspTraversalData &tData = splitCandidate.mParentData;
823
824        BspNode *newNode = tData.mNode;
825
[654]826        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
[666]827        {       
[653]828                PolygonContainer coincident;
829
830                VspBspTraversalData tFrontData;
831                VspBspTraversalData tBackData;
832
833                //-- continue subdivision
[726]834               
[653]835                // create new interior node and two leaf node
836                const Plane3 splitPlane = splitCandidate.mSplitPlane;
[654]837                               
[653]838                newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
[666]839       
[660]840                const int splitAxis = splitCandidate.mSplitAxis;
841                const int maxCostMisses = splitCandidate.mMaxCostMisses;
842
[654]843                if (splitAxis < 3)
844                        ++ mBspStats.splits[splitAxis];
845                else
846                        ++ mBspStats.polySplits;
[653]847
[710]848                tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
[726]849                tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
850
[654]851                // how often was max cost ratio missed in this branch?
852                tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
853                tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
[664]854                       
[666]855               
[653]856                if (1)
857                {
858                        float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
859                        float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
[675]860                        float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;
[653]861
[675]862                       
[653]863                        float costDecr =
864                                (cFront + cBack - cData) / mBox.GetVolume();
865
866                        mTotalCost += costDecr;
867                        mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
868
869                        mSubdivisionStats
870                                        << "#ViewCells\n" << mBspStats.Leaves() << endl
[654]871                                        << "#RenderCostDecrease\n" << -costDecr << endl
872                                        << "#dummy\n" << splitCandidate.GetCost() << endl
[653]873                                        << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
874                                        << "#AvgRenderCost\n" << (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves() << endl;
875                }
876
[666]877       
[653]878                //-- push the new split candidates on the stack
879                VspBspSplitCandidate frontCandidate;
880                VspBspSplitCandidate backCandidate;
881
[654]882                EvalSplitCandidate(tFrontData, frontCandidate);
883                EvalSplitCandidate(tBackData, backCandidate);
884       
[653]885                tQueue.push(frontCandidate);
886                tQueue.push(backCandidate);
[666]887       
[653]888                // delete old leaf node
889                DEL_PTR(tData.mNode);
890        }
891
[654]892
[653]893        //-- terminate traversal and create new view cell
894        if (newNode->IsLeaf())
895        {
896                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
897                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
[710]898
899        leaf->SetViewCell(viewCell);
[653]900               
901                //-- update pvs
902                int conSamp = 0;
903                float sampCon = 0.0f;
904                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
905
906                mBspStats.contributingSamples += conSamp;
907                mBspStats.sampleContributions +=(int) sampCon;
908
909                //-- store additional info
910                if (mStoreRays)
911                {
912                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
913                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
914                        {
915                                (*it).mRay->Ref();                     
916                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
917                        }
918                }
919
920                // should I check here?
921                viewCell->mLeaf = leaf;
922
923                if (mUseAreaForPvs)
924                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
925                else
926                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
927
[675]928        leaf->mProbability = tData.mProbability;
[653]929
930                EvaluateLeafStats(tData);               
931        }
932
933        //-- cleanup
934        tData.Clear();
935
936        return newNode;
937}
938
939
[664]940void VspBspTree::EvalPriority(VspBspTraversalData &tData) const
941{
942    tData.mPriority = mBreathFirstSplits ?
943                (float)-tData.mDepth : tData.mPvs * tData.mProbability;
[670]944        //cout << "priority: " << tData.mPriority << endl;
[664]945}
946
947
[652]948void VspBspTree::EvalSplitCandidate(VspBspTraversalData &tData,
949                                                                        VspBspSplitCandidate &splitData)
950{
951        VspBspTraversalData frontData;
952        VspBspTraversalData backData;
953
954        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
[654]955
956        // compute locally best split plane
[726]957    bool success = SelectPlane(splitData.mSplitPlane, leaf, tData,
[666]958                                                           frontData, backData, splitData.mSplitAxis);
[652]959
960        // TODO: reuse
961        DEL_PTR(frontData.mGeometry);
962        DEL_PTR(backData.mGeometry);
963       
[654]964        // compute global decrease in render cost
[652]965        splitData.mRenderCost = EvalRenderCostDecrease(splitData.mSplitPlane, tData);
966        splitData.mParentData = tData;
[660]967        splitData.mMaxCostMisses = success ? tData.mMaxCostMisses : tData.mMaxCostMisses + 1;
[652]968}
969
970
[653]971BspInterior *VspBspTree::SubdivideNode(const Plane3 &splitPlane,
972                                                                           VspBspTraversalData &tData,
973                                                                           VspBspTraversalData &frontData,
974                                                                           VspBspTraversalData &backData,
975                                                                           PolygonContainer &coincident)
[463]976{
977        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
[508]978       
[473]979        //-- the front and back traversal data is filled with the new values
980        frontData.mDepth = tData.mDepth + 1;
[508]981        frontData.mPolygons = new PolygonContainer();
[473]982        frontData.mRays = new RayInfoContainer();
[508]983       
[473]984        backData.mDepth = tData.mDepth + 1;
[508]985        backData.mPolygons = new PolygonContainer();
[473]986        backData.mRays = new RayInfoContainer();
[508]987       
[653]988
989        //-- subdivide rays
[652]990        SplitRays(splitPlane,
[482]991                          *tData.mRays,
992                          *frontData.mRays,
[463]993                          *backData.mRays);
[482]994
[463]995
[472]996        // compute pvs
[463]997        frontData.mPvs = ComputePvsSize(*frontData.mRays);
998        backData.mPvs = ComputePvsSize(*backData.mRays);
999
[508]1000        // split front and back node geometry and compute area
[547]1001       
1002        // if geometry was not already computed
[602]1003        if (!frontData.mGeometry && !backData.mGeometry)
[463]1004        {
[547]1005                frontData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
1006                backData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
[482]1007
[547]1008                tData.mGeometry->SplitGeometry(*frontData.mGeometry,
1009                                                                           *backData.mGeometry,
[652]1010                                                                           splitPlane,
[547]1011                                                                           mBox,
[679]1012                                                                           //0.0f);
1013                                                                           mEpsilon);
[508]1014               
[547]1015                if (mUseAreaForPvs)
1016                {
1017                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetArea();
1018                        backData.mProbability = backData.mGeometry->GetArea();
[508]1019                }
[547]1020                else
1021                {
1022                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetVolume();
[654]1023                        backData.mProbability = tData.mProbability - frontData.mProbability;
[676]1024
1025                        if (frontData.mProbability < -0.00001)
[694]1026                                Debug << "fatal error f: " << frontData.mProbability << endl;
[676]1027                        if (backData.mProbability < -0.00001)
[694]1028                                Debug << "fatal error b: " << backData.mProbability << endl;
[676]1029
[675]1030                        // clamp because of precision issues
[676]1031                        if (0)
1032                        {
1033                                if (frontData.mProbability < 0) frontData.mProbability = 0;
1034                                if (backData.mProbability < 0) backData.mProbability = 0;
1035                        }
[547]1036                }
[463]1037        }
[663]1038
[547]1039       
[652]1040    // subdivide polygons
1041        SplitPolygons(splitPlane,
1042                                  *tData.mPolygons,
1043                      *frontData.mPolygons,
1044                                  *backData.mPolygons,
1045                                  coincident);
[463]1046
[652]1047
1048
[653]1049        ///////////////////////////////////////
1050        // subdivide further
[652]1051
[711]1052        // store maximal and minimal depth
1053        if (tData.mDepth > mBspStats.maxDepth)
1054        {
1055                Debug << "max depth increases to " << tData.mDepth << " at " << mBspStats.Leaves() << " leaves" << endl;
1056                mBspStats.maxDepth = tData.mDepth;
1057        }
1058
[652]1059        mBspStats.nodes += 2;
1060
[711]1061   
[652]1062        BspInterior *interior = new BspInterior(splitPlane);
1063
1064#ifdef _DEBUG
1065        Debug << interior << endl;
1066#endif
1067
[711]1068
[463]1069        //-- create front and back leaf
1070
1071        BspInterior *parent = leaf->GetParent();
1072
1073        // replace a link from node's parent
[487]1074        if (parent)
[463]1075        {
1076                parent->ReplaceChildLink(leaf, interior);
1077                interior->SetParent(parent);
1078        }
1079        else // new root
1080        {
1081                mRoot = interior;
1082        }
1083
1084        // and setup child links
1085        interior->SetupChildLinks(new BspLeaf(interior), new BspLeaf(interior));
[482]1086
[463]1087        frontData.mNode = interior->GetFront();
1088        backData.mNode = interior->GetBack();
[473]1089
[650]1090        interior->mTimeStamp = mTimeStamp ++;
[652]1091       
[711]1092
[463]1093        //DEL_PTR(leaf);
1094        return interior;
1095}
1096
[508]1097
[463]1098void VspBspTree::AddToPvs(BspLeaf *leaf,
[482]1099                                                  const RayInfoContainer &rays,
[556]1100                                                  float &sampleContributions,
[463]1101                                                  int &contributingSamples)
1102{
[556]1103  sampleContributions = 0;
1104  contributingSamples = 0;
1105 
1106  RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1107 
1108  ViewCell *vc = leaf->GetViewCell();
1109 
1110  // add contributions from samples to the PVS
1111  for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
[463]1112        {
[556]1113          float sc = 0.0f;
1114          VssRay *ray = (*it).mRay;
1115          bool madeContrib = false;
1116          float contribution;
1117          if (ray->mTerminationObject) {
1118                if (vc->GetPvs().AddSample(ray->mTerminationObject, ray->mPdf, contribution))
1119                  madeContrib = true;
1120                sc += contribution;
1121          }
1122         
1123          if (ray->mOriginObject) {
1124                if (vc->GetPvs().AddSample(ray->mOriginObject, ray->mPdf, contribution))
1125                  madeContrib = true;
1126                sc += contribution;
1127          }
1128         
1129          sampleContributions += sc;
1130          if (madeContrib)
1131                  ++ contributingSamples;
1132               
1133          //leaf->mVssRays.push_back(ray);
[463]1134        }
1135}
1136
[580]1137
[710]1138void VspBspTree::SortSplitCandidates(const RayInfoContainer &rays,
1139                                                                         const int axis,
1140                                                                         float minBand,
1141                                                                         float maxBand)
[463]1142{
[480]1143        mSplitCandidates->clear();
[463]1144
[480]1145        int requestedSize = 2 * (int)(rays.size());
1146        // creates a sorted split candidates array
1147        if (mSplitCandidates->capacity() > 500000 &&
[711]1148                requestedSize < (int)(mSplitCandidates->capacity() / 10) )
[480]1149        {
[482]1150        delete mSplitCandidates;
[480]1151                mSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
1152        }
[463]1153
[480]1154        mSplitCandidates->reserve(requestedSize);
1155
[710]1156        float pos;
1157
1158        // float values => don't compare with exact values
1159        if (0)
1160        {
1161                minBand += Limits::Small;
1162                maxBand -= Limits::Small;
1163        }
1164
[480]1165        // insert all queries
[612]1166        for (RayInfoContainer::const_iterator ri = rays.begin(); ri < rays.end(); ++ ri)
[473]1167        {
[612]1168                const bool positive = (*ri).mRay->HasPosDir(axis);
[710]1169                               
1170                pos = (*ri).ExtrapOrigin(axis);
1171                // clamp to min / max band
1172                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1173               
1174                mSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMin : SortableEntry::ERayMax,
1175                        pos, (*ri).mRay));
[480]1176
[710]1177                pos = (*ri).ExtrapTermination(axis);
1178                // clamp to min / max band
1179                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1180
1181                mSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMax : SortableEntry::ERayMin,
1182                        pos, (*ri).mRay));
[473]1183        }
[480]1184
1185        stable_sort(mSplitCandidates->begin(), mSplitCandidates->end());
[463]1186}
1187
[580]1188
[480]1189float VspBspTree::BestCostRatioHeuristics(const RayInfoContainer &rays,
1190                                                                                  const AxisAlignedBox3 &box,
1191                                                                                  const int pvsSize,
[710]1192                                                                                  const int axis,
[480]1193                                          float &position)
[463]1194{
[710]1195        const float minBox = box.Min(axis);
1196        const float maxBox = box.Max(axis);
1197        const float sizeBox = maxBox - minBox;
[480]1198
[710]1199        const float minBand = minBox + 0.1f * sizeBox;
1200        const float maxBand = minBox + 0.9f * sizeBox;
1201
1202        SortSplitCandidates(rays, axis, minBand, maxBand);
1203
[463]1204        // go through the lists, count the number of objects left and right
1205        // and evaluate the following cost funcion:
[480]1206        // C = ct_div_ci  + (ql*rl + qr*rr)/queries
1207
[612]1208        int pvsl = 0, pvsr = pvsSize;
[480]1209
[612]1210        int pvsBack = pvsl;
1211        int pvsFront = pvsr;
1212
1213        float sum = (float)pvsSize * sizeBox;
[463]1214        float minSum = 1e20f;
1215
[710]1216        // if no border can be found, take mid split
1217        position = minBox + 0.5f * sizeBox;
1218
[480]1219        Intersectable::NewMail();
1220
[612]1221        RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = rays.end();
1222
1223        // set all object as belonging to the front pvs
1224        for(ri = rays.begin(); ri != ri_end; ++ ri)
[463]1225        {
[612]1226                Intersectable *oObject = (*ri).mRay->mOriginObject;
1227                Intersectable *tObject = (*ri).mRay->mTerminationObject;
1228
1229                if (oObject)
[463]1230                {
[612]1231                        if (!oObject->Mailed())
[482]1232                        {
[612]1233                                oObject->Mail();
1234                                oObject->mCounter = 1;
[482]1235                        }
[612]1236                        else
1237                        {
1238                                ++ oObject->mCounter;
1239                        }
[463]1240                }
[612]1241                if (tObject)
1242                {
1243                        if (!tObject->Mailed())
1244                        {
1245                                tObject->Mail();
1246                                tObject->mCounter = 1;
1247                        }
1248                        else
1249                        {
1250                                ++ tObject->mCounter;
1251                        }
1252                }
[480]1253        }
1254
1255        Intersectable::NewMail();
1256
[612]1257        vector<SortableEntry>::const_iterator ci, ci_end = mSplitCandidates->end();
1258
1259        for (ci = mSplitCandidates->begin(); ci < ci_end; ++ ci)
[480]1260        {
1261                VssRay *ray;
[612]1262                ray = (*ci).ray;
1263               
1264                Intersectable *oObject = ray->mOriginObject;
1265                Intersectable *tObject = ray->mTerminationObject;
1266               
[480]1267
1268                switch ((*ci).type)
[463]1269                {
[480]1270                        case SortableEntry::ERayMin:
1271                                {
[612]1272                                        if (oObject && !oObject->Mailed())
[480]1273                                        {
[612]1274                                                oObject->Mail();
1275                                                ++ pvsl;
[480]1276                                        }
[612]1277                                        if (tObject && !tObject->Mailed())
1278                                        {
1279                                                tObject->Mail();
1280                                                ++ pvsl;
1281                                        }
[480]1282                                        break;
1283                                }
1284                        case SortableEntry::ERayMax:
1285                                {
[612]1286                                        if (oObject)
1287                                        {
1288                                                if (-- oObject->mCounter == 0)
1289                                                        -- pvsr;
1290                                        }
[463]1291
[612]1292                                        if (tObject)
[480]1293                                        {
[612]1294                                                if (-- tObject->mCounter == 0)
1295                                                        -- pvsr;
[480]1296                                        }
1297
1298                                        break;
1299                                }
1300                }
1301
1302                // Note: sufficient to compare size of bounding boxes of front and back side?
[710]1303                if (((*ci).value >= minBand) && ((*ci).value <= maxBand))
[480]1304                {
[612]1305                        sum = pvsl * ((*ci).value - minBox) + pvsr * (maxBox - (*ci).value);
[480]1306
1307                        //  cout<<"pos="<<(*ci).value<<"\t q=("<<ql<<","<<qr<<")\t r=("<<rl<<","<<rr<<")"<<endl;
1308                        // cout<<"cost= "<<sum<<endl;
1309
1310                        if (sum < minSum)
[463]1311                        {
1312                                minSum = sum;
1313                                position = (*ci).value;
[710]1314                               
[612]1315                                pvsBack = pvsl;
1316                                pvsFront = pvsr;
[463]1317                        }
1318                }
1319        }
[710]1320       
1321        //Debug << "pos: " << position << " sizebox: " << sizeBox << " pvs: " << pvsSize << endl;
[463]1322
[612]1323        // -- compute cost
1324        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1325        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1326
1327        const float pOverall = sizeBox;
1328
1329        const float pBack = position - minBox;
1330        const float pFront = maxBox - position;
1331       
1332        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty(pvsSize, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1333    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1334        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1335       
1336        const float oldRenderCost = penaltyOld * pOverall;
1337        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
1338
1339        float ratio = mPvsFactor * newRenderCost / (oldRenderCost + Limits::Small);
1340
[480]1341        //Debug << "costRatio=" << ratio << " pos=" << position << " t=" << (position - minBox) / (maxBox - minBox)
1342        //     <<"\t q=(" << queriesBack << "," << queriesFront << ")\t r=(" << raysBack << "," << raysFront << ")" << endl;
1343
1344        return ratio;
[463]1345}
1346
[480]1347
[482]1348float VspBspTree::SelectAxisAlignedPlane(Plane3 &plane,
[491]1349                                                                                 const VspBspTraversalData &tData,
[495]1350                                                                                 int &axis,
[508]1351                                                                                 BspNodeGeometry **frontGeom,
1352                                                                                 BspNodeGeometry **backGeom,
[547]1353                                                                                 float &pFront,
1354                                                                                 float &pBack,
[710]1355                                                                                 const bool isKdNode)
[463]1356{
[508]1357        float nPosition[3];
1358        float nCostRatio[3];
[547]1359        float nProbFront[3];
1360        float nProbBack[3];
[508]1361
1362        BspNodeGeometry *nFrontGeom[3];
1363        BspNodeGeometry *nBackGeom[3];
1364
[612]1365        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
1366        {
1367                nFrontGeom[i] = NULL;
1368                nBackGeom[i] = NULL;
1369        }
1370
[508]1371        int bestAxis = -1;
1372
[545]1373        // create bounding box of node geometry
[463]1374        AxisAlignedBox3 box;
[710]1375               
[562]1376        //TODO: for kd split geometry already is box => only take minmax vertices
[551]1377        if (1)
[509]1378        {
[710]1379                tData.mGeometry->GetBoundingBox(box);
[509]1380        }
1381        else
1382        {
[710]1383                box.Initialize();
[509]1384                RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = tData.mRays->end();
[480]1385
[509]1386                for(ri = tData.mRays->begin(); ri < ri_end; ++ ri)
1387                        box.Include((*ri).ExtrapTermination());
1388        }
[663]1389
1390        int sAxis = 0;
1391
[664]1392        bool useSpecialAxis = mOnlyDrivingAxis || mUseRandomAxis || mSimulateOctree;
[663]1393
[664]1394        // use some kind of specialised fixed axis
1395        if (mOnlyDrivingAxis)
1396                sAxis = box.Size().DrivingAxis();
[663]1397        else if (mUseRandomAxis)
1398                sAxis = Random(3);
[664]1399        else if (mSimulateOctree)
[726]1400                sAxis = (tData.mAxis + 1) % 3;
[664]1401               
[670]1402        //Debug << "use special axis: " << useSpecialAxis << endl;
1403        //Debug << "axis: " << sAxis << " drivingaxis: " << box.Size().DrivingAxis();
[663]1404
[495]1405        for (axis = 0; axis < 3; ++ axis)
[480]1406        {
[663]1407                if (!useSpecialAxis || (axis == sAxis))
[463]1408                {
[612]1409                        if (!mUseCostHeuristics)
[480]1410                        {
1411                                nPosition[axis] = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
[543]1412                                Vector3 normal(0,0,0); normal[axis] = 1.0f;
[547]1413
1414                                // allows faster split because we have axis aligned kd tree boxes
[710]1415                                if (0 && isKdNode)
[542]1416                                {
1417                                        nCostRatio[axis] = EvalAxisAlignedSplitCost(tData,
1418                                                                                                                                box,
1419                                                                                                                                axis,
[547]1420                                                                                                                                nPosition[axis],
1421                                                                                                                                nProbFront[axis],
1422                                                                                                                                nProbBack[axis]);
[542]1423                                       
[543]1424                                        Vector3 pos;
[542]1425                                       
[710]1426                                        // create back geometry from box
[543]1427                                        pos = box.Max(); pos[axis] = nPosition[axis];
[547]1428                                        AxisAlignedBox3 bBox(box.Min(), pos);
[710]1429                                        PolygonContainer fPolys;
1430                                        bBox.ExtractPolys(fPolys);
1431
1432                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry(fPolys);
1433       
1434                                        // create front geometry from box
[542]1435                                        pos = box.Min(); pos[axis] = nPosition[axis];
[547]1436                                        AxisAlignedBox3 fBox(pos, box.Max());
[710]1437
1438                                        PolygonContainer bPolys;
1439                                        fBox.ExtractPolys(bPolys);
1440                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry(bPolys);
[542]1441                                }
1442                                else
1443                                {
[710]1444                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1445                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1446
[573]1447                                        nCostRatio[axis] =
1448                                                EvalSplitPlaneCost(Plane3(normal, nPosition[axis]),
1449                                                                                   tData, *nFrontGeom[axis], *nBackGeom[axis],
1450                                                                                   nProbFront[axis], nProbBack[axis]);
[542]1451                                }
[480]1452                        }
[481]1453                        else
1454                        {
[482]1455                                nCostRatio[axis] =
[481]1456                                        BestCostRatioHeuristics(*tData.mRays,
1457                                                                                    box,
1458                                                                                        tData.mPvs,
1459                                                                                        axis,
1460                                                                                        nPosition[axis]);
1461                        }
1462
[480]1463                        if (bestAxis == -1)
1464                        {
1465                                bestAxis = axis;
1466                        }
1467                        else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
1468                        {
1469                                bestAxis = axis;
1470                        }
1471
[463]1472                }
1473        }
1474
[495]1475        //-- assign values
1476        axis = bestAxis;
[547]1477        pFront = nProbFront[bestAxis];
1478        pBack = nProbBack[bestAxis];
[495]1479
[508]1480        // assign best split nodes geometry
1481        *frontGeom = nFrontGeom[bestAxis];
1482        *backGeom = nBackGeom[bestAxis];
[542]1483
[508]1484        // and delete other geometry
[612]1485        DEL_PTR(nFrontGeom[(bestAxis + 1) % 3]);
1486        DEL_PTR(nBackGeom[(bestAxis + 2) % 3]);
[495]1487
[508]1488        //-- split plane
1489    Vector3 normal(0,0,0); normal[bestAxis] = 1;
[480]1490        plane = Plane3(normal, nPosition[bestAxis]);
[508]1491
[480]1492        return nCostRatio[bestAxis];
[463]1493}
1494
[480]1495
[508]1496bool VspBspTree::SelectPlane(Plane3 &bestPlane,
1497                                                         BspLeaf *leaf,
[652]1498                                                         VspBspTraversalData &data,                                                     
[508]1499                                                         VspBspTraversalData &frontData,
[612]1500                                                         VspBspTraversalData &backData,
1501                                                         int &splitAxis)
[491]1502{
[508]1503        // simplest strategy: just take next polygon
1504        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
[491]1505        {
[508]1506        if (!data.mPolygons->empty())
1507                {
1508                        const int randIdx =
1509                                (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mPolygons->size() - 1));
1510                        Polygon3 *nextPoly = (*data.mPolygons)[randIdx];
[491]1511
[508]1512                        bestPlane = nextPoly->GetSupportingPlane();
1513                        return true;
1514                }
[491]1515        }
1516
[508]1517        //-- use heuristics to find appropriate plane
[491]1518
[508]1519        // intermediate plane
1520        Plane3 plane;
1521        float lowestCost = MAX_FLOAT;
[517]1522       
1523        // decides if the first few splits should be only axisAligned
[508]1524        const bool onlyAxisAligned  =
1525                (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED) &&
1526                ((int)data.mRays->size() > mTermMinRaysForAxisAligned) &&
1527                ((int)data.GetAvgRayContribution() < mTermMaxRayContriForAxisAligned);
1528       
1529        const int limit = onlyAxisAligned ? 0 :
1530                Min((int)data.mPolygons->size(), mMaxPolyCandidates);
[491]1531
[508]1532        float candidateCost;
[491]1533
[508]1534        int maxIdx = (int)data.mPolygons->size();
[491]1535
[508]1536        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
[491]1537        {
[562]1538                // the already taken candidates are stored behind maxIdx
1539                // => assure that no index is taken twice
[508]1540                const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)(-- maxIdx));
1541                Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[candidateIdx];
[491]1542
[508]1543                // swap candidate to the end to avoid testing same plane
1544                std::swap((*data.mPolygons)[maxIdx], (*data.mPolygons)[candidateIdx]);
1545                //Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (int)polys.size() - 1)];
[491]1546
[508]1547                // evaluate current candidate
1548                BspNodeGeometry fGeom, bGeom;
1549                float fArea, bArea;
1550                plane = poly->GetSupportingPlane();
[573]1551                candidateCost = EvalSplitPlaneCost(plane, data, fGeom, bGeom, fArea, bArea);
[491]1552               
[508]1553                if (candidateCost < lowestCost)
[491]1554                {
[508]1555                        bestPlane = plane;
1556                        lowestCost = candidateCost;
[491]1557                }
1558        }
1559
[508]1560        //-- evaluate axis aligned splits
1561        int axis;
1562        BspNodeGeometry *fGeom, *bGeom;
[547]1563        float pFront, pBack;
[491]1564
[653]1565        candidateCost = 99999999.0f;
[491]1566
[653]1567        // option: axis aligned split only if no polygon available
1568        if (!mUsePolygonSplitIfAvailable || data.mPolygons->empty())
1569        {
1570                candidateCost = SelectAxisAlignedPlane(plane,
1571                                                                                           data,
1572                                                                                           axis,
1573                                                                                           &fGeom,
1574                                                                                           &bGeom,
1575                                                                                           pFront,
1576                                                                                           pBack,
1577                                                                                           data.mIsKdNode);     
1578        }
1579
[612]1580        splitAxis = 3;
[562]1581
[508]1582        if (candidateCost < lowestCost)
1583        {       
1584                bestPlane = plane;
1585                lowestCost = candidateCost;
[612]1586                splitAxis = axis;
[653]1587       
[542]1588                // assign already computed values
1589                // we can do this because we always save the
[562]1590                // computed values from the axis aligned splits         
[653]1591
[612]1592                if (fGeom && bGeom)
1593                {
1594                        frontData.mGeometry = fGeom;
1595                        backData.mGeometry = bGeom;
[547]1596       
[612]1597                        frontData.mProbability = pFront;
1598                        backData.mProbability = pBack;
1599                }
[508]1600        }
1601        else
[463]1602        {
[508]1603                DEL_PTR(fGeom);
1604                DEL_PTR(bGeom);
[463]1605        }
[678]1606   
1607
[679]1608//      if (lowestCost > 10)
1609//              Debug << "warning!! lowest cost: " << lowestCost << endl;
[653]1610       
[679]1611#ifdef _DEBUG
[508]1612        Debug << "plane lowest cost: " << lowestCost << endl;
[679]1613#endif
[508]1614
1615        if (lowestCost > mTermMaxCostRatio)
[611]1616        {
[508]1617                return false;
[611]1618        }
[508]1619
1620        return true;
[463]1621}
1622
[480]1623
[473]1624Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1625{
[473]1626        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
[482]1627
[473]1628        const Vector3 minPt = rays[candidateIdx].ExtrapOrigin();
1629        const Vector3 maxPt = rays[candidateIdx].ExtrapTermination();
1630
1631        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1632        const Vector3 normal = Normalize(rays[candidateIdx].mRay->GetDir());
1633
1634        return Plane3(normal, pt);
1635}
1636
[480]1637
[473]1638Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane2(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1639{
[473]1640        Vector3 pt[3];
[482]1641
[473]1642        int idx[3];
1643        int cmaxT = 0;
1644        int cminT = 0;
1645        bool chooseMin = false;
1646
1647        for (int j = 0; j < 3; ++ j)
1648        {
1649                idx[j] = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() * 2 - 1));
[482]1650
[473]1651                if (idx[j] >= (int)rays.size())
1652                {
1653                        idx[j] -= (int)rays.size();
[482]1654
[473]1655                        chooseMin = (cminT < 2);
1656                }
1657                else
1658                        chooseMin = (cmaxT < 2);
1659
1660                RayInfo rayInf = rays[idx[j]];
1661                pt[j] = chooseMin ? rayInf.ExtrapOrigin() : rayInf.ExtrapTermination();
[482]1662        }
[473]1663
1664        return Plane3(pt[0], pt[1], pt[2]);
1665}
1666
[580]1667
[473]1668Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane3(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1669{
[473]1670        Vector3 pt[3];
[482]1671
[473]1672        int idx1 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1673        int idx2 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1674
1675        // check if rays different
1676        if (idx1 == idx2)
1677                idx2 = (idx2 + 1) % (int)rays.size();
1678
1679        const RayInfo ray1 = rays[idx1];
1680        const RayInfo ray2 = rays[idx2];
1681
1682        // normal vector of the plane parallel to both lines
1683        const Vector3 norm = Normalize(CrossProd(ray1.mRay->GetDir(), ray2.mRay->GetDir()));
1684
1685        // vector from line 1 to line 2
[479]1686        const Vector3 vd = ray2.ExtrapOrigin() - ray1.ExtrapOrigin();
[482]1687
[473]1688        // project vector on normal to get distance
1689        const float dist = DotProd(vd, norm);
1690
1691        // point on plane lies halfway between the two planes
1692        const Vector3 planePt = ray1.ExtrapOrigin() + norm * dist * 0.5;
1693
1694        return Plane3(norm, planePt);
1695}
1696
[495]1697
[463]1698inline void VspBspTree::GenerateUniqueIdsForPvs()
1699{
[580]1700        Intersectable::NewMail(); sBackId = Intersectable::sMailId;
1701        Intersectable::NewMail(); sFrontId = Intersectable::sMailId;
1702        Intersectable::NewMail(); sFrontAndBackId = Intersectable::sMailId;
[463]1703}
1704
[495]1705
[652]1706float VspBspTree::EvalRenderCostDecrease(const Plane3 &candidatePlane,
1707                                                                                 const VspBspTraversalData &data) const
1708{
1709        int pvsFront = 0;
1710        int pvsBack = 0;
[654]1711        int totalPvs = 0;
[652]1712
1713        // probability that view point lies in back / front node
1714        float pOverall = data.mProbability;
1715        float pFront = 0;
1716        float pBack = 0;
1717
1718
1719        // create unique ids for pvs heuristics
1720        GenerateUniqueIdsForPvs();
1721       
1722        for (int i = 0; i < data.mRays->size(); ++ i)
1723        {
1724                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[i];
1725
1726                float t;
1727                VssRay *ray = rayInf.mRay;
1728                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
1729
1730                // find front and back pvs for origing and termination object
1731                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1732                AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1733        }
1734
1735
1736        BspNodeGeometry geomFront;
1737        BspNodeGeometry geomBack;
1738
1739        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
1740        data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
1741                                                                  geomBack,
1742                                                                  candidatePlane,
1743                                                                  mBox,
[679]1744                                                                  //0.0f);
1745                                                                  mEpsilon);
[652]1746
1747        if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
1748        {
1749                pFront = geomFront.GetVolume();
1750                pBack = pOverall - pFront;
[675]1751
[679]1752                if ((pFront < 0.0) || (pBack < 0.0))
[676]1753                {
1754                        Debug << "vol f " << pFront << " b " << pBack << " p " << pOverall << endl;
1755                        Debug << "real vol f " << pFront << " b " << geomBack.GetVolume() << " p " << pOverall << endl;
[678]1756                        Debug << "polys f " << geomFront.Size() << " b " << geomBack.Size() << " data " << data.mGeometry->Size() << endl;
[676]1757                }
1758
[675]1759                // clamp because of possible precision issues
[676]1760                if (0)
1761                {
1762                        if (pFront < 0) pFront = 0;
1763                        if (pBack < 0) pBack = 0;
1764                }
[652]1765        }
1766        else
1767        {
1768                pFront = geomFront.GetArea();
1769                pBack = geomBack.GetArea();
1770        }
1771       
1772
1773        // -- pvs rendering heuristics
1774        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1775        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1776
1777        // only render cost heuristics or combined with standard deviation
1778        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty(totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1779    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1780        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1781                       
1782        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
1783        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
1784
[654]1785        //Debug << "decrease: " << oldRenderCost - newRenderCost << endl;
1786        return (oldRenderCost - newRenderCost) / mBox.GetVolume();
[652]1787}
1788
1789
[573]1790float VspBspTree::EvalSplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
1791                                                                         const VspBspTraversalData &data,
1792                                                                         BspNodeGeometry &geomFront,
1793                                                                         BspNodeGeometry &geomBack,
1794                                                                         float &pFront,
1795                                                                         float &pBack) const
[463]1796{
[472]1797        float cost = 0;
[463]1798
[652]1799        int totalPvs = 0;
[508]1800        int pvsFront = 0;
1801        int pvsBack = 0;
[652]1802       
[508]1803        // probability that view point lies in back / front node
[463]1804        float pOverall = 0;
[547]1805        pFront = 0;
1806        pBack = 0;
[463]1807
[508]1808
[463]1809        int limit;
1810        bool useRand;
1811
[652]1812        // create unique ids for pvs heuristics
1813        GenerateUniqueIdsForPvs();
1814
[491]1815        // choose test rays randomly if too much
[463]1816        if ((int)data.mRays->size() > mMaxTests)
1817        {
1818                useRand = true;
1819                limit = mMaxTests;
1820        }
1821        else
1822        {
1823                useRand = false;
1824                limit = (int)data.mRays->size();
1825        }
[508]1826       
[463]1827        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1828        {
[508]1829                const int testIdx = useRand ?
1830                        (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mRays->size() - 1)) : i;
[463]1831                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[testIdx];
1832
1833                float t;
[508]1834                VssRay *ray = rayInf.mRay;
[463]1835                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
1836
[652]1837                // find front and back pvs for origing and termination object
1838                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1839                AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1840        }
[508]1841
[652]1842        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
[679]1843        bool splitSuccessFull = data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
1844                                                                                                                  geomBack,
1845                                                                                                                  candidatePlane,
1846                                                                                                                  mBox,
1847                                                                                                                  //0.0f);
1848                                                                                                                  mEpsilon);
[675]1849
[652]1850        pOverall = data.mProbability;
[463]1851
[652]1852        if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
1853        {
1854                pFront = geomFront.GetVolume();
1855                pBack = pOverall - pFront;
[675]1856               
[711]1857                // precision issues possible for unbalanced split => don't take this split!
[685]1858                if (1 &&
[682]1859                        (!splitSuccessFull || (pFront <= 0) || (pBack <= 0) ||
1860                        !geomFront.Valid() || !geomBack.Valid()))
[676]1861                {
[682]1862                        Debug << "error f: " << pFront << " b: " << pBack << endl;
[711]1863                        return 99999.9f;
[676]1864                }
[463]1865        }
[652]1866        else
[542]1867        {
[652]1868                pFront = geomFront.GetArea();
1869                pBack = geomBack.GetArea();
[542]1870        }
[652]1871       
[542]1872
[580]1873        // -- pvs rendering heuristics
[652]1874        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1875        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
[580]1876
[652]1877        // only render cost heuristics or combined with standard deviation
1878        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty(totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1879    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1880        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
[579]1881                       
[652]1882        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
1883        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
[579]1884
[652]1885        float oldCost, newCost;
[580]1886
[652]1887        // only render cost
1888        if (1)
1889        {
1890                oldCost = oldRenderCost;
1891                newCost = newRenderCost;
1892        }
1893        else // also considering standard deviation
1894        {
1895                // standard deviation is difference of back and front pvs
1896                const float expectedCost = 0.5f * (penaltyFront + penaltyBack);
[580]1897
[652]1898                const float newDeviation = 0.5f *
1899                        fabs(penaltyFront - expectedCost) + fabs(penaltyBack - expectedCost);
[580]1900
[652]1901                const float oldDeviation = penaltyOld;
[580]1902
[652]1903                newCost = mRenderCostWeight * newRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * newDeviation;
1904                oldCost = mRenderCostWeight * oldRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * oldDeviation;
1905        }
[580]1906
[652]1907        cost += mPvsFactor * newCost / (oldCost + Limits::Small);
[607]1908               
[463]1909
1910#ifdef _DEBUG
[474]1911        Debug << "totalpvs: " << data.mPvs << " ptotal: " << pOverall
[508]1912                  << " frontpvs: " << pvsFront << " pFront: " << pFront
1913                  << " backpvs: " << pvsBack << " pBack: " << pBack << endl << endl;
[600]1914        Debug << "cost: " << cost << endl;
[463]1915#endif
[482]1916
[652]1917        return cost;
[463]1918}
1919
[508]1920
[697]1921int VspBspTree::ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
1922                                                                                ViewCellContainer &viewCells) const
1923{
1924        stack<bspNodePair> nodeStack;
1925        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
1926
1927        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
1928
1929        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
1930 
1931        ViewCell::NewMail();
1932
1933        while (!nodeStack.empty())
1934        {
1935                BspNode *node = nodeStack.top().first;
1936                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
1937                nodeStack.pop();
1938
1939                const int side = geom->ComputeIntersection(box);
1940               
1941                switch (side)
1942                {
1943                case -1:
1944                        // node geometry is contained in box
1945                        CollectViewCells(node, true, viewCells, true);
1946                        break;
1947
1948                case 0:
1949                        if (node->IsLeaf())
1950                        {
1951                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
1952                       
1953                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
1954                                {
1955                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
1956                                        viewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
1957                                }
1958                        }
1959                        else
1960                        {
1961                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1962                       
1963                                BspNode *first = interior->GetFront();
1964                                BspNode *second = interior->GetBack();
1965           
1966                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
1967                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
1968
1969                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
1970                                                                        *secondGeom,
1971                                                                        interior->GetPlane(),
1972                                                                        mBox,
1973                                                                        //0.0000001f);
1974                                                                        mEpsilon);
1975
1976                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
1977                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
1978                        }
1979                       
1980                        break;
1981                default:
1982                        // default: cull
1983                        break;
1984                }
1985               
1986                DEL_PTR(geom);
1987               
1988        }
1989
1990        return (int)viewCells.size();
1991}
1992
1993
[580]1994float VspBspTree::EvalAxisAlignedSplitCost(const VspBspTraversalData &data,
1995                                                                                   const AxisAlignedBox3 &box,
1996                                                                                   const int axis,
1997                                                                                   const float &position,                                                                                 
1998                                                                                   float &pFront,
1999                                                                                   float &pBack) const
2000{
2001        int pvsTotal = 0;
2002        int pvsFront = 0;
2003        int pvsBack = 0;
2004       
2005        // create unique ids for pvs heuristics
2006        GenerateUniqueIdsForPvs();
2007
2008        const int pvsSize = data.mPvs;
[726]2009
[580]2010        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = data.mRays->end();
2011
2012        // this is the main ray classification loop!
2013        for(rit = data.mRays->begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2014        {
2015                //if (!(*rit).mRay->IsActive()) continue;
2016
2017                // determine the side of this ray with respect to the plane
2018                float t;
2019                const int side = (*rit).ComputeRayIntersection(axis, position, t);
2020       
2021                AddObjToPvs((*rit).mRay->mTerminationObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2022                AddObjToPvs((*rit).mRay->mOriginObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2023        }
2024
2025        //-- pvs heuristics
2026        float pOverall;
2027
2028        //-- compute heurstics
2029        //   we take simplified computation for mid split
2030               
2031        pOverall = data.mProbability;
2032
2033        if (!mUseAreaForPvs)
2034        {   // volume
2035                pBack = pFront = pOverall * 0.5f;
2036               
2037#if 0
2038                // box length substitute for probability
2039                const float minBox = box.Min(axis);
2040                const float maxBox = box.Max(axis);
2041
2042                pBack = position - minBox;
2043                pFront = maxBox - position;
2044                pOverall = maxBox - minBox;
2045#endif
2046        }
2047        else //-- area substitute for probability
2048        {
2049                const int axis2 = (axis + 1) % 3;
2050                const int axis3 = (axis + 2) % 3;
2051
2052                const float faceArea =
2053                        (box.Max(axis2) - box.Min(axis2)) *
2054                        (box.Max(axis3) - box.Min(axis3));
2055
2056                pBack = pFront = pOverall * 0.5f + faceArea;
2057        }
2058
2059#ifdef _DEBUG
2060        Debug << axis << " " << pvsSize << " " << pvsBack << " " << pvsFront << endl;
2061        Debug << pFront << " " << pBack << " " << pOverall << endl;
2062#endif
2063
2064       
2065        const float newCost = pvsBack * pBack + pvsFront * pFront;
2066        const float oldCost = (float)pvsSize * pOverall + Limits::Small;
2067
2068        return  (mCtDivCi + newCost) / oldCost;
2069}
2070
2071
[463]2072void VspBspTree::AddObjToPvs(Intersectable *obj,
2073                                                         const int cf,
2074                                                         int &frontPvs,
[508]2075                                                         int &backPvs,
2076                                                         int &totalPvs) const
[463]2077{
2078        if (!obj)
2079                return;
[728]2080
[654]2081        // new object
[508]2082        if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
2083                (obj->mMailbox != sBackId) &&
2084                (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2085        {
2086                ++ totalPvs;
2087        }
2088
[463]2089        // TODO: does this really belong to no pvs?
2090        //if (cf == Ray::COINCIDENT) return;
2091
2092        // object belongs to both PVS
2093        if (cf >= 0)
2094        {
[482]2095                if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
[463]2096                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2097                {
2098                        ++ frontPvs;
[508]2099               
[463]2100                        if (obj->mMailbox == sBackId)
[482]2101                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
[463]2102                        else
[482]2103                                obj->mMailbox = sFrontId;
[463]2104                }
2105        }
[482]2106
[463]2107        if (cf <= 0)
2108        {
2109                if ((obj->mMailbox != sBackId) &&
2110                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2111                {
2112                        ++ backPvs;
[508]2113               
[463]2114                        if (obj->mMailbox == sFrontId)
[482]2115                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
[463]2116                        else
[482]2117                                obj->mMailbox = sBackId;
[463]2118                }
2119        }
2120}
2121
[491]2122
[503]2123void VspBspTree::CollectLeaves(vector<BspLeaf *> &leaves,
2124                                                           const bool onlyUnmailed,
2125                                                           const int maxPvsSize) const
[463]2126{
2127        stack<BspNode *> nodeStack;
2128        nodeStack.push(mRoot);
[482]2129
2130        while (!nodeStack.empty())
[463]2131        {
2132                BspNode *node = nodeStack.top();
2133                nodeStack.pop();
[489]2134               
[482]2135                if (node->IsLeaf())
[463]2136                {
[490]2137                        // test if this leaf is in valid view space
[503]2138                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2139                        if (leaf->TreeValid() &&
[508]2140                                (!onlyUnmailed || !leaf->Mailed()) &&
[503]2141                                ((maxPvsSize < 0) || (leaf->GetViewCell()->GetPvs().GetSize() <= maxPvsSize)))
[490]2142                        {
2143                                leaves.push_back(leaf);
2144                        }
[482]2145                }
2146                else
[463]2147                {
2148                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2149
2150                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2151                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2152                }
2153        }
2154}
2155
[489]2156
[463]2157AxisAlignedBox3 VspBspTree::GetBoundingBox() const
2158{
2159        return mBox;
2160}
2161
[489]2162
[463]2163BspNode *VspBspTree::GetRoot() const
2164{
2165        return mRoot;
2166}
2167
[489]2168
[463]2169void VspBspTree::EvaluateLeafStats(const VspBspTraversalData &data)
2170{
2171        // the node became a leaf -> evaluate stats for leafs
2172        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(data.mNode);
2173
2174
[574]2175        if (data.mPvs > mBspStats.maxPvs)
[711]2176        {
[574]2177                mBspStats.maxPvs = data.mPvs;
[711]2178        }
2179
[656]2180        mBspStats.pvs += data.mPvs;
2181
[574]2182        if (data.mDepth < mBspStats.minDepth)
[711]2183        {
[574]2184                mBspStats.minDepth = data.mDepth;
[711]2185        }
[656]2186       
[463]2187        if (data.mDepth >= mTermMaxDepth)
[711]2188        {
[574]2189                ++ mBspStats.maxDepthNodes;
[711]2190        }
[611]2191
[508]2192        // accumulate rays to compute rays /  leaf
[574]2193        mBspStats.accumRays += (int)data.mRays->size();
[463]2194
[437]2195        if (data.mPvs < mTermMinPvs)
[574]2196                ++ mBspStats.minPvsNodes;
[437]2197
2198        if ((int)data.mRays->size() < mTermMinRays)
[574]2199                ++ mBspStats.minRaysNodes;
[437]2200
2201        if (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution)
[574]2202                ++ mBspStats.maxRayContribNodes;
[482]2203
[547]2204        if (data.mProbability <= mTermMinProbability)
[574]2205                ++ mBspStats.minProbabilityNodes;
[508]2206       
[474]2207        // accumulate depth to compute average depth
[574]2208        mBspStats.accumDepth += data.mDepth;
[463]2209
[612]2210        ++ mCreatedViewCells;
[656]2211
[463]2212#ifdef _DEBUG
2213        Debug << "BSP stats: "
2214                  << "Depth: " << data.mDepth << " (max: " << mTermMaxDepth << "), "
2215                  << "PVS: " << data.mPvs << " (min: " << mTermMinPvs << "), "
[587]2216          //              << "Area: " << data.mProbability << " (min: " << mTermMinProbability << "), "
[482]2217                  << "#rays: " << (int)data.mRays->size() << " (max: " << mTermMinRays << "), "
[463]2218                  << "#pvs: " << leaf->GetViewCell()->GetPvs().GetSize() << "=, "
2219                  << "#avg ray contrib (pvs): " << (float)data.mPvs / (float)data.mRays->size() << endl;
2220#endif
2221}
2222
[612]2223
[463]2224int VspBspTree::CastRay(Ray &ray)
2225{
2226        int hits = 0;
[482]2227
[600]2228        stack<BspRayTraversalData> tQueue;
[482]2229
[463]2230        float maxt, mint;
2231
2232        if (!mBox.GetRaySegment(ray, mint, maxt))
2233                return 0;
2234
2235        Intersectable::NewMail();
[600]2236        ViewCell::NewMail();
[463]2237        Vector3 entp = ray.Extrap(mint);
2238        Vector3 extp = ray.Extrap(maxt);
[482]2239
[463]2240        BspNode *node = mRoot;
2241        BspNode *farChild = NULL;
[482]2242
[463]2243        while (1)
2244        {
[482]2245                if (!node->IsLeaf())
[463]2246                {
2247                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2248
2249                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
2250                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
2251                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
2252
2253                        if (entSide < 0)
2254                        {
2255                                node = in->GetBack();
2256
2257                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
2258                                        continue;
[482]2259
[463]2260                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
2261
2262                        } else if (entSide > 0)
2263                        {
2264                                node = in->GetFront();
2265
2266                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
2267                                        continue;
2268
[482]2269                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
[463]2270                        }
2271                        else // ray and plane are coincident
2272                        {
2273                                // WHAT TO DO IN THIS CASE ?
2274                                //break;
2275                                node = in->GetFront();
2276                                continue;
2277                        }
2278
2279                        // push data for far child
[600]2280                        tQueue.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
[463]2281
2282                        // find intersection of ray segment with plane
2283                        float t;
2284                        extp = splitPlane.FindIntersection(ray.GetLoc(), extp, &t);
2285                        maxt *= t;
[482]2286
[463]2287                } else // reached leaf => intersection with view cell
2288                {
2289                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[482]2290
[463]2291                        if (!leaf->GetViewCell()->Mailed())
2292                        {
2293                                //ray.bspIntersections.push_back(Ray::VspBspIntersection(maxt, leaf));
2294                                leaf->GetViewCell()->Mail();
2295                                ++ hits;
2296                        }
[482]2297
[463]2298                        //-- fetch the next far child from the stack
[600]2299                        if (tQueue.empty())
[463]2300                                break;
[482]2301
[463]2302                        entp = extp;
2303                        mint = maxt; // NOTE: need this?
2304
2305                        if (ray.GetType() == Ray::LINE_SEGMENT && mint > 1.0f)
2306                                break;
2307
[600]2308                        BspRayTraversalData &s = tQueue.top();
[463]2309
2310                        node = s.mNode;
2311                        extp = s.mExitPoint;
2312                        maxt = s.mMaxT;
2313
[600]2314                        tQueue.pop();
[463]2315                }
2316        }
2317
2318        return hits;
2319}
2320
[532]2321
[547]2322void VspBspTree::CollectViewCells(ViewCellContainer &viewCells, bool onlyValid) const
[463]2323{
[532]2324        ViewCell::NewMail();
[551]2325       
2326        CollectViewCells(mRoot, onlyValid, viewCells, true);
[532]2327}
2328
2329
[574]2330void VspBspTree::CollapseViewCells()
[542]2331{
[590]2332// TODO
[728]2333#if HAS_TO_BE_REDONE
[542]2334        stack<BspNode *> nodeStack;
2335
2336        if (!mRoot)
2337                return;
2338
2339        nodeStack.push(mRoot);
2340       
2341        while (!nodeStack.empty())
2342        {
2343                BspNode *node = nodeStack.top();
2344                nodeStack.pop();
2345               
2346                if (node->IsLeaf())
[574]2347        {
2348                        BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
[542]2349
[574]2350                        if (!viewCell->GetValid())
[542]2351                        {
2352                                BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
[580]2353       
2354                                ViewCellContainer leaves;
[590]2355                                mViewCellsTree->CollectLeaves(viewCell, leaves);
[580]2356
2357                                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2358
2359                                for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
[542]2360                                {
[580]2361                                        BspLeaf *l = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
[574]2362                                        l->SetViewCell(GetOrCreateOutOfBoundsCell());
2363                                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
2364                                }
[542]2365
[574]2366                                // add to unbounded view cell
2367                                GetOrCreateOutOfBoundsCell()->GetPvs().AddPvs(viewCell->GetPvs());
2368                                DEL_PTR(viewCell);
2369                        }
2370                }
2371                else
2372                {
2373                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2374               
2375                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2376                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2377                }
2378        }
[542]2379
[574]2380        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
[590]2381#endif
[574]2382}
2383
2384
[639]2385void VspBspTree::CollectRays(VssRayContainer &rays)
2386{
2387        vector<BspLeaf *> leaves;
2388
2389        vector<BspLeaf *>::const_iterator lit, lit_end = leaves.end();
2390
2391        for (lit = leaves.begin(); lit != lit_end; ++ lit)
2392        {
2393                BspLeaf *leaf = *lit;
2394                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = leaf->mVssRays.end();
2395
2396                for (rit = leaf->mVssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2397                        rays.push_back(*rit);
2398        }
2399}
2400
2401
[574]2402void VspBspTree::ValidateTree()
2403{
2404        stack<BspNode *> nodeStack;
2405
2406        if (!mRoot)
2407                return;
2408
2409        nodeStack.push(mRoot);
2410       
2411        mBspStats.invalidLeaves = 0;
2412        while (!nodeStack.empty())
2413        {
2414                BspNode *node = nodeStack.top();
2415                nodeStack.pop();
2416               
2417                if (node->IsLeaf())
2418                {
2419                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2420
2421                        if (!leaf->GetViewCell()->GetValid())
2422                                ++ mBspStats.invalidLeaves;
2423
2424                        // validity flags don't match => repair
2425                        if (leaf->GetViewCell()->GetValid() != leaf->TreeValid())
2426                        {
2427                                leaf->SetTreeValid(leaf->GetViewCell()->GetValid());
2428                                PropagateUpValidity(leaf);
[542]2429                        }
2430                }
2431                else
2432                {
2433                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2434               
2435                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2436                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2437                }
2438        }
[562]2439
[574]2440        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
[542]2441}
2442
[547]2443
[574]2444
[547]2445void VspBspTree::CollectViewCells(BspNode *root,
2446                                                                  bool onlyValid,
[532]2447                                                                  ViewCellContainer &viewCells,
2448                                                                  bool onlyUnmailed) const
2449{
[498]2450        stack<BspNode *> nodeStack;
[463]2451
[538]2452        if (!root)
[508]2453                return;
[463]2454
[538]2455        nodeStack.push(root);
[498]2456       
2457        while (!nodeStack.empty())
2458        {
2459                BspNode *node = nodeStack.top();
2460                nodeStack.pop();
2461               
2462                if (node->IsLeaf())
2463                {
[564]2464                        if (!onlyValid || node->TreeValid())
[498]2465                        {
[727]2466                                ViewCell *leafVc = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2467
2468                                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leafVc);
[590]2469                                               
[532]2470                                if (!onlyUnmailed || !viewCell->Mailed())
[498]2471                                {
2472                                        viewCell->Mail();
2473                                        viewCells.push_back(viewCell);
2474                                }
2475                        }
2476                }
2477                else
2478                {
2479                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[508]2480               
[498]2481                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2482                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2483                }
2484        }
[590]2485
[463]2486}
2487
2488
[648]2489void VspBspTree::PreprocessPolygons(PolygonContainer &polys)
2490{
2491        // preprocess: throw out polygons coincident to the view space box (not needed)
2492        PolygonContainer boxPolys;
2493        mBox.ExtractPolys(boxPolys);
2494        vector<Plane3> boxPlanes;
2495
2496        PolygonContainer::iterator pit, pit_end = boxPolys.end();
2497
2498        // extract planes of box
2499        // TODO: can be done more elegantly than first extracting polygons
2500        // and take their planes
2501        for (pit = boxPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2502        {
2503                boxPlanes.push_back((*pit)->GetSupportingPlane());
2504        }
2505
2506        pit_end = polys.end();
2507
2508        for (pit = polys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2509        {
2510                vector<Plane3>::const_iterator bit, bit_end = boxPlanes.end();
2511               
2512                for (bit = boxPlanes.begin(); (bit != bit_end) && (*pit); ++ bit)
2513                {
2514                        const int cf = (*pit)->ClassifyPlane(*bit, mEpsilon);
2515
2516                        if (cf == Polygon3::COINCIDENT)
2517                        {
2518                                DEL_PTR(*pit);
2519                                //Debug << "coincident!!" << endl;
2520                        }
2521                }
2522        }
2523
2524        // remove deleted entries
2525        for (int i = 0; i < (int)polys.size(); ++ i)
2526        {
2527                while (!polys[i] && (i < (int)polys.size()))
2528                {
2529                        swap(polys[i], polys.back());
2530                        polys.pop_back();
2531                }
2532        }
2533}
2534
2535
[463]2536float VspBspTree::AccumulatedRayLength(const RayInfoContainer &rays) const
2537{
2538        float len = 0;
2539
2540        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2541
2542        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2543                len += (*it).SegmentLength();
2544
2545        return len;
2546}
2547
[479]2548
[463]2549int VspBspTree::SplitRays(const Plane3 &plane,
[482]2550                                                  RayInfoContainer &rays,
2551                                                  RayInfoContainer &frontRays,
[639]2552                                                  RayInfoContainer &backRays) const
[463]2553{
2554        int splits = 0;
2555
[574]2556        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2557
2558        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
[463]2559        {
[574]2560                RayInfo bRay = *it;
2561               
[463]2562                VssRay *ray = bRay.mRay;
[473]2563                float t;
[463]2564
[485]2565                // get classification and receive new t
[463]2566                const int cf = bRay.ComputeRayIntersection(plane, t);
[482]2567
[463]2568                switch (cf)
2569                {
2570                case -1:
2571                        backRays.push_back(bRay);
2572                        break;
2573                case 1:
2574                        frontRays.push_back(bRay);
2575                        break;
[482]2576                case 0:
2577                        {
[485]2578                                //-- split ray
[639]2579                                //   test if start point behind or in front of plane
[485]2580                                const int side = plane.Side(bRay.ExtrapOrigin());
2581
2582                                if (side <= 0)
2583                                {
2584                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2585                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2586                                }
2587                                else
2588                                {
2589                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2590                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2591                                }
[463]2592                        }
2593                        break;
2594                default:
[485]2595                        Debug << "Should not come here" << endl;
[463]2596                        break;
2597                }
2598        }
2599
2600        return splits;
2601}
2602
[479]2603
[463]2604void VspBspTree::ExtractHalfSpaces(BspNode *n, vector<Plane3> &halfSpaces) const
2605{
2606        BspNode *lastNode;
2607
2608        do
2609        {
2610                lastNode = n;
2611
2612                // want to get planes defining geometry of this node => don't take
2613                // split plane of node itself
2614                n = n->GetParent();
[482]2615
[463]2616                if (n)
2617                {
2618                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(n);
2619                        Plane3 halfSpace = dynamic_cast<BspInterior *>(interior)->GetPlane();
2620
[683]2621            if (interior->GetBack() != lastNode)
[463]2622                                halfSpace.ReverseOrientation();
2623
2624                        halfSpaces.push_back(halfSpace);
2625                }
2626        }
2627        while (n);
2628}
2629
[485]2630
[482]2631void VspBspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
[503]2632                                                                   BspNodeGeometry &geom) const
[463]2633{
[437]2634        vector<Plane3> halfSpaces;
2635        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2636
2637        PolygonContainer candidatePolys;
[678]2638        vector<Plane3> candidatePlanes;
[437]2639
[719]2640        vector<Plane3>::const_iterator pit, pit_end = halfSpaces.end();
2641
[683]2642        // bounded planes are added to the polygons
[719]2643        for (pit = halfSpaces.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
[437]2644        {
[719]2645                Polygon3 *p = GetBoundingBox().CrossSection(*pit);
[482]2646
[448]2647                if (p->Valid(mEpsilon))
[437]2648                {
[683]2649                        candidatePolys.push_back(p);
[719]2650                        candidatePlanes.push_back(*pit);
[437]2651                }
2652        }
2653
2654        // add faces of bounding box (also could be faces of the cell)
2655        for (int i = 0; i < 6; ++ i)
2656        {
2657                VertexContainer vertices;
[482]2658
[437]2659                for (int j = 0; j < 4; ++ j)
2660                        vertices.push_back(mBox.GetFace(i).mVertices[j]);
2661
[678]2662                Polygon3 *poly = new Polygon3(vertices);
2663
2664                candidatePolys.push_back(poly);
2665                candidatePlanes.push_back(poly->GetSupportingPlane());
[437]2666        }
2667
2668        for (int i = 0; i < (int)candidatePolys.size(); ++ i)
2669        {
2670                // polygon is split by all other planes
2671                for (int j = 0; (j < (int)halfSpaces.size()) && candidatePolys[i]; ++ j)
2672                {
2673                        if (i == j) // polygon and plane are coincident
2674                                continue;
2675
2676                        VertexContainer splitPts;
2677                        Polygon3 *frontPoly, *backPoly;
2678
[482]2679                        const int cf =
[448]2680                                candidatePolys[i]->ClassifyPlane(halfSpaces[j],
2681                                                                                                 mEpsilon);
[482]2682
[437]2683                        switch (cf)
2684                        {
2685                                case Polygon3::SPLIT:
2686                                        frontPoly = new Polygon3();
2687                                        backPoly = new Polygon3();
2688
[482]2689                                        candidatePolys[i]->Split(halfSpaces[j],
2690                                                                                         *frontPoly,
[448]2691                                                                                         *backPoly,
2692                                                                                         mEpsilon);
[437]2693
2694                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2695
[683]2696                                        if (backPoly->Valid(mEpsilon))
2697                                                candidatePolys[i] = backPoly;
[437]2698                                        else
[683]2699                                                DEL_PTR(backPoly);
[437]2700
[683]2701                                        // outside, don't need this
2702                                        DEL_PTR(frontPoly);
[437]2703                                        break;
[683]2704                                // polygon outside of halfspace
2705                                case Polygon3::FRONT_SIDE:
[437]2706                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2707                                        break;
2708                                // just take polygon as it is
[683]2709                                case Polygon3::BACK_SIDE:
[437]2710                                case Polygon3::COINCIDENT:
2711                                default:
2712                                        break;
2713                        }
2714                }
[482]2715
[437]2716                if (candidatePolys[i])
[678]2717                {
2718                        geom.Add(candidatePolys[i], candidatePlanes[i]);
2719                        //      geom.mPolys.push_back(candidates[i]);
2720                }
[437]2721        }
[463]2722}
2723
[485]2724
[582]2725void VspBspTree::ConstructGeometry(ViewCell *vc,
[503]2726                                                                   BspNodeGeometry &vcGeom) const
[589]2727{
[580]2728        ViewCellContainer leaves;
[590]2729       
2730        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
[463]2731
[580]2732        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2733
[463]2734        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
[580]2735        {
2736                BspLeaf *l = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
[590]2737               
[580]2738                ConstructGeometry(l, vcGeom);
2739        }
[463]2740}
2741
[485]2742
[482]2743int VspBspTree::FindNeighbors(BspNode *n, vector<BspLeaf *> &neighbors,
[562]2744                                                          const bool onlyUnmailed) const
[463]2745{
[551]2746        stack<bspNodePair> nodeStack;
2747       
2748        BspNodeGeometry nodeGeom;
2749        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
2750       
[500]2751        // split planes from the root to this node
2752        // needed to verify that we found neighbor leaf
[557]2753        // TODO: really needed?
[463]2754        vector<Plane3> halfSpaces;
2755        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2756
[551]2757
2758        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2759        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2760
2761        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2762
[482]2763        while (!nodeStack.empty())
[463]2764        {
[551]2765                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2766                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
[562]2767       
[463]2768                nodeStack.pop();
2769
[557]2770                if (node->IsLeaf())
[562]2771                {
[557]2772                        // test if this leaf is in valid view space
2773                        if (node->TreeValid() &&
2774                                (node != n) &&
2775                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
2776                        {
2777                                bool isAdjacent = true;
[551]2778
[570]2779                                if (1)
[557]2780                                {
[562]2781                                        // test all planes of current node if still adjacent
2782                                        for (int i = 0; (i < halfSpaces.size()) && isAdjacent; ++ i)
2783                                        {
2784                                                const int cf =
[678]2785                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
[562]2786                                                                                                        halfSpaces[i],
2787                                                                                                        mEpsilon);
[482]2788
[683]2789                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
[562]2790                                                {
2791                                                        isAdjacent = false;
2792                                                }
[557]2793                                        }
2794                                }
[562]2795                                else
[557]2796                                {
[562]2797                                        // TODO: why is this wrong??
2798                                        // test all planes of current node if still adjacent
[678]2799                                        for (int i = 0; (i < nodeGeom.Size()) && isAdjacent; ++ i)
[562]2800                                        {
[678]2801                                                Polygon3 *poly = nodeGeom.GetPolys()[i];
[555]2802
[562]2803                                                const int cf =
[678]2804                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
[562]2805                                                                                                        poly->GetSupportingPlane(),
2806                                                                                                        mEpsilon);
[557]2807
[683]2808                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
[562]2809                                                {
2810                                                        isAdjacent = false;
2811                                                }
[557]2812                                        }
[570]2813                                }
[557]2814                                // neighbor was found
2815                                if (isAdjacent)
[562]2816                                {       
[551]2817                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
[562]2818                                }
[463]2819                        }
[562]2820                }
2821                else
2822                {
2823                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[482]2824
[678]2825                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
[562]2826                                                                                                   interior->GetPlane(),
2827                                                                                                   mEpsilon);
[551]2828                       
[562]2829                        BspNode *front = interior->GetFront();
2830                        BspNode *back = interior->GetBack();
[551]2831           
[562]2832                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
2833                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
[463]2834
[562]2835                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
2836                                                                *bGeom,
2837                                                                interior->GetPlane(),
2838                                                                mBox,
[675]2839                                                                //0.0000001f);
[562]2840                                                                mEpsilon);
[551]2841               
[683]2842                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
[562]2843                        {
[683]2844                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
2845                                DEL_PTR(fGeom);
[562]2846                        }
2847                        else
2848                        {
[683]2849                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
[551]2850                                {
[683]2851                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
2852                                        DEL_PTR(bGeom);
[551]2853                                }
[482]2854                                else
[562]2855                                {       // random decision
2856                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
2857                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
[463]2858                                }
[551]2859                        }
[463]2860                }
[562]2861       
[551]2862                DEL_PTR(geom);
[463]2863        }
[482]2864
[463]2865        return (int)neighbors.size();
2866}
2867
[489]2868
[600]2869
[710]2870int VspBspTree::FindApproximateNeighbors(BspNode *n,
2871                                                                                 vector<BspLeaf *> &neighbors,
[600]2872                                                                                 const bool onlyUnmailed) const
2873{
2874        stack<bspNodePair> nodeStack;
2875       
2876        BspNodeGeometry nodeGeom;
2877        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
2878       
2879        // split planes from the root to this node
2880        // needed to verify that we found neighbor leaf
2881        // TODO: really needed?
2882        vector<Plane3> halfSpaces;
2883        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2884
2885
2886        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2887        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2888
2889        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2890
2891        while (!nodeStack.empty())
2892        {
2893                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2894                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2895       
2896                nodeStack.pop();
2897
2898                if (node->IsLeaf())
2899                {
2900                        // test if this leaf is in valid view space
2901                        if (node->TreeValid() &&
2902                                (node != n) &&
2903                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
2904                        {
2905                                bool isAdjacent = true;
2906
2907                                // neighbor was found
2908                                if (isAdjacent)
2909                                {       
2910                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
2911                                }
2912                        }
2913                }
2914                else
2915                {
2916                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2917
[678]2918                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
[600]2919                                                                                                   interior->GetPlane(),
2920                                                                                                   mEpsilon);
2921                       
2922                        BspNode *front = interior->GetFront();
2923                        BspNode *back = interior->GetBack();
2924           
2925                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
2926                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
2927
2928                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
2929                                                                *bGeom,
2930                                                                interior->GetPlane(),
2931                                                                mBox,
[675]2932                                                                //0.0000001f);
[600]2933                                                                mEpsilon);
2934               
[683]2935                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
[600]2936                        {
[683]2937                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
2938                                DEL_PTR(fGeom);
[710]2939                                }
[600]2940                        else
2941                        {
[683]2942                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
[600]2943                                {
[683]2944                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
2945                                        DEL_PTR(bGeom);
[600]2946                                }
2947                                else
2948                                {       // random decision
2949                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
2950                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
2951                                }
2952                        }
2953                }
2954       
2955                DEL_PTR(geom);
2956        }
2957
2958        return (int)neighbors.size();
2959}
2960
2961
2962
[463]2963BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const Plane3 &halfspace)
2964{
2965    stack<BspNode *> nodeStack;
2966        nodeStack.push(mRoot);
[482]2967
[463]2968        int mask = rand();
[482]2969
2970        while (!nodeStack.empty())
[463]2971        {
2972                BspNode *node = nodeStack.top();
2973                nodeStack.pop();
[482]2974
2975                if (node->IsLeaf())
[463]2976                {
2977                        return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[482]2978                }
2979                else
[463]2980                {
2981                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2982                        BspNode *next;
[503]2983                        BspNodeGeometry geom;
[482]2984
[463]2985                        // todo: not very efficient: constructs full cell everytime
[498]2986                        ConstructGeometry(interior, geom);
[463]2987
[503]2988                        const int cf =
[678]2989                                Polygon3::ClassifyPlane(geom.GetPolys(), halfspace, mEpsilon);
[463]2990
2991                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
2992                                next = interior->GetFront();
2993                        else
2994                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
2995                                        next = interior->GetFront();
[482]2996                        else
[463]2997                        {
2998                                // random decision
2999                                if (mask & 1)
3000                                        next = interior->GetBack();
3001                                else
3002                                        next = interior->GetFront();
3003                                mask = mask >> 1;
3004                        }
3005
3006                        nodeStack.push(next);
3007                }
3008        }
[482]3009
[463]3010        return NULL;
3011}
3012
[694]3013
[463]3014BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed)
3015{
3016        stack<BspNode *> nodeStack;
[482]3017
[463]3018        nodeStack.push(mRoot);
3019
3020        int mask = rand();
[482]3021
3022        while (!nodeStack.empty())
[463]3023        {
3024                BspNode *node = nodeStack.top();
3025                nodeStack.pop();
[482]3026
3027                if (node->IsLeaf())
[463]3028                {
3029                        if ( (!onlyUnmailed || !node->Mailed()) )
3030                                return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3031                }
[482]3032                else
[463]3033                {
3034                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3035
3036                        // random decision
3037                        if (mask & 1)
3038                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3039                        else
3040                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3041
3042                        mask = mask >> 1;
3043                }
3044        }
[482]3045
[463]3046        return NULL;
3047}
3048
[694]3049
[463]3050int VspBspTree::ComputePvsSize(const RayInfoContainer &rays) const
3051{
3052        int pvsSize = 0;
3053
3054        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = rays.end();
3055
3056        Intersectable::NewMail();
3057
3058        for (rit = rays.begin(); rit != rays.end(); ++ rit)
3059        {
3060                VssRay *ray = (*rit).mRay;
[482]3061
[463]3062                if (ray->mOriginObject)
3063                {
3064                        if (!ray->mOriginObject->Mailed())
3065                        {
3066                                ray->mOriginObject->Mail();
3067                                ++ pvsSize;
3068                        }
3069                }
3070                if (ray->mTerminationObject)
3071                {
3072                        if (!ray->mTerminationObject->Mailed())
3073                        {
3074                                ray->mTerminationObject->Mail();
3075                                ++ pvsSize;
3076                        }
3077                }
3078        }
3079
3080        return pvsSize;
3081}
3082
[694]3083
[463]3084float VspBspTree::GetEpsilon() const
3085{
3086        return mEpsilon;
3087}
3088
3089
3090int VspBspTree::SplitPolygons(const Plane3 &plane,
[482]3091                                                          PolygonContainer &polys,
3092                                                          PolygonContainer &frontPolys,
3093                                                          PolygonContainer &backPolys,
[463]3094                                                          PolygonContainer &coincident) const
3095{
3096        int splits = 0;
3097
[574]3098        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
3099
3100        for (it = polys.begin(); it != polys.end(); ++ it)     
[463]3101        {
[574]3102                Polygon3 *poly = *it;
[463]3103
3104                // classify polygon
3105                const int cf = poly->ClassifyPlane(plane, mEpsilon);
3106
3107                switch (cf)
3108                {
3109                        case Polygon3::COINCIDENT:
3110                                coincident.push_back(poly);
[482]3111                                break;
3112                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
[463]3113                                frontPolys.push_back(poly);
3114                                break;
3115                        case Polygon3::BACK_SIDE:
3116                                backPolys.push_back(poly);
3117                                break;
3118                        case Polygon3::SPLIT:
3119                                backPolys.push_back(poly);
3120                                frontPolys.push_back(poly);
3121                                ++ splits;
3122                                break;
3123                        default:
3124                Debug << "SHOULD NEVER COME HERE\n";
3125                                break;
3126                }
3127        }
3128
3129        return splits;
3130}
[466]3131
3132
[469]3133int VspBspTree::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
3134                                                                const Vector3 &termination,
3135                                                                vector<ViewCell *> &viewcells)
[466]3136{
[469]3137        int hits = 0;
[719]3138        stack<BspRayTraversalData> tStack;
[482]3139
[469]3140        float mint = 0.0f, maxt = 1.0f;
[482]3141
[469]3142        Intersectable::NewMail();
[600]3143        ViewCell::NewMail();
[482]3144
[469]3145        Vector3 entp = origin;
3146        Vector3 extp = termination;
[482]3147
[469]3148        BspNode *node = mRoot;
3149        BspNode *farChild = NULL;
[482]3150
[485]3151        float t;
[694]3152        const float thresh = 1e-6f; // matt: change this
3153       
[482]3154        while (1)
[469]3155        {
[482]3156                if (!node->IsLeaf())
[469]3157                {
3158                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[482]3159
[469]3160                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
[485]3161                       
[666]3162                        const int entSide = splitPlane.Side(entp, thresh);
3163                        const int extSide = splitPlane.Side(extp, thresh);
[482]3164
[485]3165                        if (entSide < 0)
[469]3166                        {
[666]3167                                node = in->GetBack();
3168                               
3169                                // plane does not split ray => no far child
3170                                if (extSide <= 0)
3171                                        continue;
3172 
3173                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
[485]3174                        }
3175                        else if (entSide > 0)
[469]3176                        {
[666]3177                                node = in->GetFront();
[482]3178
[666]3179                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
3180                                        continue;
[482]3181
3182                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
[469]3183                        }
[694]3184                        else // one of the ray end points is on the plane
[485]3185                        {       // NOTE: what to do if ray is coincident with plane?
3186                                if (extSide < 0)
3187                                        node = in->GetBack();
[694]3188                                else //if (extSide > 0)
[485]3189                                        node = in->GetFront();
[694]3190                                //else break; // coincident => count no intersections
3191
[485]3192                                continue; // no far child
[469]3193                        }
[482]3194
[469]3195                        // push data for far child
[719]3196                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp));
[482]3197
[469]3198                        // find intersection of ray segment with plane
3199                        extp = splitPlane.FindIntersection(origin, extp, &t);
[485]3200                }
3201                else
[469]3202                {
3203                        // reached leaf => intersection with view cell
3204                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[666]3205                        ViewCell *viewCell;
3206                       
[708]3207                        if (0)
3208                                viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3209                        else
3210                                viewCell = leaf->GetViewCell();
[482]3211
[590]3212                        if (!viewCell->Mailed())
[469]3213                        {
[590]3214                                viewcells.push_back(viewCell);
3215                                viewCell->Mail();
[469]3216                                ++ hits;
3217                        }
[482]3218
[469]3219                        //-- fetch the next far child from the stack
[719]3220                        if (tStack.empty())
[469]3221                                break;
[482]3222
[469]3223                        entp = extp;
[485]3224                       
[719]3225                        const BspRayTraversalData &s = tStack.top();
[482]3226
[469]3227                        node = s.mNode;
3228                        extp = s.mExitPoint;
[482]3229
[719]3230                        tStack.pop();
[469]3231                }
[466]3232        }
[487]3233
[469]3234        return hits;
[466]3235}
[478]3236
[576]3237
3238
3239
[485]3240int VspBspTree::TreeDistance(BspNode *n1, BspNode *n2) const
[482]3241{
3242        std::deque<BspNode *> path1;
3243        BspNode *p1 = n1;
[479]3244
[482]3245        // create path from node 1 to root
3246        while (p1)
3247        {
3248                if (p1 == n2) // second node on path
3249                        return (int)path1.size();
3250
3251                path1.push_front(p1);
3252                p1 = p1->GetParent();
3253        }
3254
3255        int depth = n2->GetDepth();
3256        int d = depth;
3257
3258        BspNode *p2 = n2;
3259
3260        // compare with same depth
3261        while (1)
3262        {
3263                if ((d < (int)path1.size()) && (p2 == path1[d]))
3264                        return (depth - d) + ((int)path1.size() - 1 - d);
3265
3266                -- d;
3267                p2 = p2->GetParent();
3268        }
3269
3270        return 0; // never come here
3271}
3272
[580]3273
[501]3274BspNode *VspBspTree::CollapseTree(BspNode *node, int &collapsed)
[479]3275{
[590]3276// TODO
[728]3277#if HAS_TO_BE_REDONE
[495]3278        if (node->IsLeaf())
[479]3279                return node;
3280
[492]3281        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3282
[501]3283        BspNode *front = CollapseTree(interior->GetFront(), collapsed);
3284        BspNode *back = CollapseTree(interior->GetBack(), collapsed);
[492]3285
[479]3286        if (front->IsLeaf() && back->IsLeaf())
3287        {
3288                BspLeaf *frontLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(front);
3289                BspLeaf *backLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(back);
3290
3291                //-- collapse tree
3292                if (frontLeaf->GetViewCell() == backLeaf->GetViewCell())
3293                {
3294                        BspViewCell *vc = frontLeaf->GetViewCell();
3295
3296                        BspLeaf *leaf = new BspLeaf(interior->GetParent(), vc);
[489]3297                        leaf->SetTreeValid(frontLeaf->TreeValid());
[482]3298
[479]3299                        // replace a link from node's parent
3300                        if (leaf->GetParent())
3301                                leaf->GetParent()->ReplaceChildLink(node, leaf);
[517]3302                        else
3303                                mRoot = leaf;
3304
[501]3305                        ++ collapsed;
[479]3306                        delete interior;
3307
3308                        return leaf;
3309                }
3310        }
[590]3311#endif
[495]3312        return node;
3313}
3314
3315
[501]3316int VspBspTree::CollapseTree()
[495]3317{
[501]3318        int collapsed = 0;
[580]3319        //TODO
[728]3320#if HAS_TO_BE_REDONE
[501]3321        (void)CollapseTree(mRoot, collapsed);
[517]3322
[485]3323        // revalidate leaves
[517]3324        RepairViewCellsLeafLists();
[580]3325#endif
[501]3326        return collapsed;
[479]3327}
3328
3329
[517]3330void VspBspTree::RepairViewCellsLeafLists()
[492]3331{
[590]3332// TODO
[728]3333#if HAS_TO_BE_REDONE
[479]3334        // list not valid anymore => clear
[492]3335        stack<BspNode *> nodeStack;
3336        nodeStack.push(mRoot);
3337
3338        ViewCell::NewMail();
3339
3340        while (!nodeStack.empty())
3341        {
3342                BspNode *node = nodeStack.top();
3343                nodeStack.pop();
3344
3345                if (node->IsLeaf())
3346                {
3347                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3348
3349                        BspViewCell *viewCell = leaf->GetViewCell();
[590]3350
[492]3351                        if (!viewCell->Mailed())
3352                        {
3353                                viewCell->mLeaves.clear();
3354                                viewCell->Mail();
3355                        }
[580]3356       
[492]3357                        viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
[590]3358
[492]3359                }
3360                else
3361                {
3362                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3363
3364                        nodeStack.push(interior->GetFront());
3365                        nodeStack.push(interior->GetBack());
3366                }
[479]3367        }
[590]3368// TODO
3369#endif
[479]3370}
3371
3372
[532]3373typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
3374
[535]3375
[532]3376int VspBspTree::CastBeam(Beam &beam)
3377{
3378    stack<bspNodePair> nodeStack;
3379        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3380        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3381
3382        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3383 
3384        ViewCell::NewMail();
3385
3386        while (!nodeStack.empty())
3387        {
3388                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3389                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3390                nodeStack.pop();
3391               
3392                AxisAlignedBox3 box;
[697]3393                geom->GetBoundingBox(box);
[532]3394
[535]3395                const int side = beam.ComputeIntersection(box);
[532]3396               
3397                switch (side)
3398                {
3399                case -1:
[547]3400                        CollectViewCells(node, true, beam.mViewCells, true);
[532]3401                        break;
3402                case 0:
[535]3403                       
[532]3404                        if (node->IsLeaf())
3405                        {
[535]3406                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3407                       
[532]3408                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
[535]3409                                {
3410                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
[532]3411                                        beam.mViewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
[535]3412                                }
[532]3413                        }
3414                        else
3415                        {
3416                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[535]3417                       
[538]3418                                BspNode *first = interior->GetFront();
3419                                BspNode *second = interior->GetBack();
[535]3420           
3421                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
3422                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
3423
[538]3424                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
3425                                                                        *secondGeom,
3426                                                                        interior->GetPlane(),
3427                                                                        mBox,
[675]3428                                                                        //0.0000001f);
[538]3429                                                                        mEpsilon);
[535]3430
[532]3431                                // decide on the order of the nodes
3432                                if (DotProd(beam.mPlanes[0].mNormal,
3433                                        interior->GetPlane().mNormal) > 0)
3434                                {
3435                                        swap(first, second);
[535]3436                                        swap(firstGeom, secondGeom);
[532]3437                                }
3438
[535]3439                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
3440                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
[532]3441                        }
[535]3442                       
[532]3443                        break;
[538]3444                default:
[532]3445                        // default: cull
[538]3446                        break;
[532]3447                }
[538]3448               
[532]3449                DEL_PTR(geom);
[535]3450               
[532]3451        }
3452
[538]3453        return (int)beam.mViewCells.size();
[532]3454}
3455
3456
[485]3457void VspBspTree::SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm)
[478]3458{
[485]3459        mViewCellsManager = vcm;
3460}
3461
3462
[580]3463int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const vector<BspLeaf *> leaves,
3464                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
[485]3465{
[478]3466        BspLeaf::NewMail();
[508]3467       
[478]3468        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3469
[580]3470        int numCandidates = 0;
[509]3471
[478]3472        // find merge candidates and push them into queue
3473        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3474        {
3475                BspLeaf *leaf = *it;
[485]3476               
3477                // the same leaves must not be part of two merge candidates
3478                leaf->Mail();
[650]3479               
[485]3480                vector<BspLeaf *> neighbors;
[710]3481               
3482                // appoximate neighbor search has slightl relaxed constraints
[694]3483                if (1)
[650]3484                        FindNeighbors(leaf, neighbors, true);
3485                else
3486                        FindApproximateNeighbors(leaf, neighbors, true);
[710]3487
[485]3488                vector<BspLeaf *>::const_iterator nit, nit_end = neighbors.end();
3489
3490                // TODO: test if at least one ray goes from one leaf to the other
3491                for (nit = neighbors.begin(); nit != nit_end; ++ nit)
[508]3492                {
3493                        if ((*nit)->GetViewCell() != leaf->GetViewCell())
[509]3494                        {
[580]3495                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), (*nit)->GetViewCell());
[564]3496
[676]3497                                // dont't merge view cells if they are empty and not front and back leaf of the same parent
3498                                // in the tree?
3499                                if (mEmptyViewCellsMergeAllowed ||
[710]3500                                        !leaf->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
3501                                        !(*nit)->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
[676]3502                    leaf->IsSibling(*nit))
3503                                {
3504                                        candidates.push_back(mc);
3505                                }
3506
[580]3507                                ++ numCandidates;
3508                                if ((numCandidates % 1000) == 0)
[566]3509                                {
[580]3510                                        cout << "collected " << numCandidates << " merge candidates" << endl;
[566]3511                                }
[509]3512                        }
[485]3513                }
3514        }
3515
[580]3516        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
3517        Debug << "leaves in queue: " << numCandidates << endl;
3518       
[508]3519
[485]3520        return (int)leaves.size();
3521}
3522
3523
[580]3524int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
3525                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
[485]3526{
[547]3527        ViewCell::NewMail();
[503]3528        long startTime = GetTime();
[574]3529       
[485]3530        map<BspLeaf *, vector<BspLeaf*> > neighborMap;
[574]3531        ViewCellContainer::const_iterator iit;
[485]3532
[503]3533        int numLeaves = 0;
[485]3534       
3535        BspLeaf::NewMail();
3536
[574]3537        for (int i = 0; i < (int)rays.size(); ++ i)
[485]3538        { 
[574]3539                VssRay *ray = rays[i];
[547]3540       
[485]3541                // traverse leaves stored in the rays and compare and
3542                // merge consecutive leaves (i.e., the neighbors in the tree)
[574]3543                if (ray->mViewCells.size() < 2)
[485]3544                        continue;
[580]3545//TODO viewcellhierarchy
[574]3546                iit = ray->mViewCells.begin();
3547                BspViewCell *bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*(iit ++));
[580]3548                BspLeaf *leaf = bspVc->mLeaf;
[485]3549               
3550                // traverse intersections
[489]3551                // consecutive leaves are neighbors => add them to queue
[574]3552                for (; iit != ray->mViewCells.end(); ++ iit)
[485]3553                {
[489]3554                        // next pair
3555                        BspLeaf *prevLeaf = leaf;
[574]3556                        bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*iit);
[580]3557            leaf = bspVc->mLeaf;
[489]3558
[508]3559                        // view space not valid or same view cell
3560                        if (!leaf->TreeValid() || !prevLeaf->TreeValid() ||
3561                                (leaf->GetViewCell() == prevLeaf->GetViewCell()))
[489]3562                                continue;
3563
[580]3564                vector<BspLeaf *> &neighbors = neighborMap[leaf];
[485]3565                       
3566                        bool found = false;
[478]3567
[485]3568                        // both leaves inserted in queue already =>
3569                        // look if double pair already exists
3570                        if (leaf->Mailed() && prevLeaf->Mailed())
[478]3571                        {
[485]3572                                vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = neighbors.end();
3573                               
3574                for (it = neighbors.begin(); !found && (it != it_end); ++ it)
3575                                        if (*it == prevLeaf)
3576                                                found = true; // already in queue
3577                        }
[547]3578               
[485]3579                        if (!found)
3580                        {
[564]3581                                // this pair is not in map yet
[485]3582                                // => insert into the neighbor map and the queue
3583                                neighbors.push_back(prevLeaf);
3584                                neighborMap[prevLeaf].push_back(leaf);
[478]3585
[485]3586                                leaf->Mail();
3587                                prevLeaf->Mail();
[547]3588               
[580]3589                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), prevLeaf->GetViewCell());
3590                               
3591                                candidates.push_back(mc);
[564]3592
[580]3593                                if (((int)candidates.size() % 1000) == 0)
[564]3594                                {
[580]3595                                        cout << "collected " << (int)candidates.size() << " merge candidates" << endl;
[564]3596                                }
[478]3597                        }
[485]3598        }
3599        }
[564]3600
[485]3601        Debug << "neighbormap size: " << (int)neighborMap.size() << endl;
[580]3602        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
[503]3603        Debug << "leaves in queue: " << numLeaves << endl;
[485]3604
[580]3605
[503]3606        //-- collect the leaves which haven't been found by ray casting
[542]3607        if (0)
3608        {
[551]3609                cout << "finding additional merge candidates using geometry" << endl;
[542]3610                vector<BspLeaf *> leaves;
[547]3611                CollectLeaves(leaves, true);
[542]3612                Debug << "found " << (int)leaves.size() << " new leaves" << endl << endl;
[580]3613                CollectMergeCandidates(leaves, candidates);
[542]3614        }
[503]3615
3616        return numLeaves;
[485]3617}
3618
3619
3620
3621
[508]3622ViewCell *VspBspTree::GetViewCell(const Vector3 &point)
[492]3623{
3624  if (mRoot == NULL)
3625        return NULL;
3626 
3627  stack<BspNode *> nodeStack;
3628  nodeStack.push(mRoot);
3629 
3630  ViewCell *viewcell = NULL;
3631 
3632  while (!nodeStack.empty())  {
3633        BspNode *node = nodeStack.top();
3634        nodeStack.pop();
3635       
3636        if (node->IsLeaf()) {
3637          viewcell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
3638          break;
3639        } else {
3640         
3641          BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3642               
3643          // random decision
3644          if (interior->GetPlane().Side(point) < 0)
3645                nodeStack.push(interior->GetBack());
3646          else
3647                nodeStack.push(interior->GetFront());
3648        }
3649  }
3650 
3651  return viewcell;
3652}
3653
3654
[487]3655bool VspBspTree::ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const
3656{
3657        BspNode *node = mRoot;
[485]3658
[487]3659        while (1)
3660        {
3661                // early exit
3662                if (node->TreeValid())
3663                        return true;
3664
3665                if (node->IsLeaf())
3666                        return false;
3667                       
3668                BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[490]3669                                       
3670                if (in->GetPlane().Side(viewPoint) <= 0)
[487]3671                {
3672                        node = in->GetBack();
3673                }
3674                else
3675                {
3676                        node = in->GetFront();
3677                }
3678        }
3679
3680        // should never come here
3681        return false;
3682}
3683
3684
3685void VspBspTree::PropagateUpValidity(BspNode *node)
3686{
[574]3687        const bool isValid = node->TreeValid();
3688
3689        // propagative up invalid flag until only invalid nodes exist over this node
3690        if (!isValid)
[487]3691        {
[574]3692                while (!node->IsRoot() && node->GetParent()->TreeValid())
3693                {
3694                        node = node->GetParent();
3695                        node->SetTreeValid(false);
3696                }
[487]3697        }
[574]3698        else
3699        {
3700                // propagative up valid flag until one of the subtrees is invalid
3701                while (!node->IsRoot() && !node->TreeValid())
3702                {
3703            node = node->GetParent();
3704                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3705                       
3706                        // the parent is valid iff both leaves are valid
3707                        node->SetTreeValid(interior->GetBack()->TreeValid() &&
3708                                                           interior->GetFront()->TreeValid());
3709                }
3710        }
[487]3711}
3712
[508]3713
3714bool VspBspTree::Export(ofstream &stream)
[503]3715{
[508]3716        ExportNode(mRoot, stream);
[487]3717
[503]3718        return true;
3719}
3720
3721
[508]3722void VspBspTree::ExportNode(BspNode *node, ofstream &stream)
3723{
3724        if (node->IsLeaf())
[503]3725        {
[508]3726                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[590]3727                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3728
[508]3729                int id = -1;
[590]3730                if (viewCell != mOutOfBoundsCell)
3731                        id = viewCell->GetId();
[503]3732
[508]3733                stream << "<Leaf viewCellId=\"" << id << "\" />" << endl;
[503]3734        }
[508]3735        else
[503]3736        {
[508]3737                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3738       
3739                Plane3 plane = interior->GetPlane();
3740                stream << "<Interior plane=\"" << plane.mNormal.x << " "
3741                           << plane.mNormal.y << " " << plane.mNormal.z << " "
3742                           << plane.mD << "\">" << endl;
[503]3743
[508]3744                ExportNode(interior->GetBack(), stream);
3745                ExportNode(interior->GetFront(), stream);
[503]3746
[508]3747                stream << "</Interior>" << endl;
[503]3748        }
3749}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.