source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/VspBspTree.cpp @ 752

Revision 752, 91.3 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)

after rendering workshop submissioin
x3dparser can use def - use constructs
implemented improved evaluation (samples are only stored in leaves, only propagate pvs size)

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);
[735]122        environment->GetIntValue("VspBspTree.nodePriorityQueueType", mNodePriorityQueueType);
[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;
[735]156        Debug << "priority queue type: " << mNodePriorityQueueType << endl;
[682]157        Debug << "empty view cells merge: " << mEmptyViewCellsMergeAllowed << endl;
[665]158        Debug << "octree: " << mSimulateOctree << endl;
[663]159
[463]160        Debug << "Split plane strategy: ";
[564]161
[463]162        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
[474]163        {
[463]164                Debug << "random polygon ";
[474]165        }
[463]166        if (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED)
[472]167        {
[463]168                Debug << "axis aligned ";
[472]169        }
[665]170        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
[472]171        {
[474]172                mCostNormalizer += mLeastRaySplitsFactor;
[463]173                Debug << "least ray splits ";
[472]174        }
[463]175        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
[472]176        {
[474]177                mCostNormalizer += mBalancedRaysFactor;
[463]178                Debug << "balanced rays ";
[472]179        }
[463]180        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
[472]181        {
[474]182                mCostNormalizer += mPvsFactor;
[463]183                Debug << "pvs";
[665]184        }
[482]185
[489]186
[480]187        mSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
[463]188
189        Debug << endl;
190}
191
[580]192
[508]193BspViewCell *VspBspTree::GetOutOfBoundsCell()
194{
195        return mOutOfBoundsCell;
196}
[463]197
[508]198
[489]199BspViewCell *VspBspTree::GetOrCreateOutOfBoundsCell()
200{
201        if (!mOutOfBoundsCell)
[508]202        {
[489]203                mOutOfBoundsCell = new BspViewCell();
[508]204                mOutOfBoundsCell->SetId(-1);
[547]205                mOutOfBoundsCell->SetValid(false);
[508]206        }
[547]207
[489]208        return mOutOfBoundsCell;
209}
210
211
[482]212const BspTreeStatistics &VspBspTree::GetStatistics() const
[463]213{
[574]214        return mBspStats;
[463]215}
216
217
218VspBspTree::~VspBspTree()
219{
220        DEL_PTR(mRoot);
[480]221        DEL_PTR(mSplitCandidates);
[463]222}
223
[579]224
[482]225int VspBspTree::AddMeshToPolygons(Mesh *mesh,
226                                                                  PolygonContainer &polys,
[463]227                                                                  MeshInstance *parent)
228{
229        FaceContainer::const_iterator fi;
[482]230
[463]231        // copy the face data to polygons
232        for (fi = mesh->mFaces.begin(); fi != mesh->mFaces.end(); ++ fi)
233        {
234                Polygon3 *poly = new Polygon3((*fi), mesh);
[482]235
[463]236                if (poly->Valid(mEpsilon))
237                {
238                        poly->mParent = parent; // set parent intersectable
239                        polys.push_back(poly);
240                }
241                else
242                        DEL_PTR(poly);
243        }
244        return (int)mesh->mFaces.size();
245}
246
[580]247
[482]248int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ViewCellContainer &viewCells,
249                                                          PolygonContainer &polys,
[463]250                                                          int maxObjects)
251{
[482]252        int limit = (maxObjects > 0) ?
[463]253                Min((int)viewCells.size(), maxObjects) : (int)viewCells.size();
[482]254
[463]255        int polysSize = 0;
256
257        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
258        {
259                if (viewCells[i]->GetMesh()) // copy the mesh data to polygons
260                {
261                        mBox.Include(viewCells[i]->GetBox()); // add to BSP tree aabb
[482]262                        polysSize +=
263                                AddMeshToPolygons(viewCells[i]->GetMesh(),
264                                                                  polys,
[463]265                                                                  viewCells[i]);
266                }
267        }
268
269        return polysSize;
270}
271
[580]272
[482]273int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ObjectContainer &objects,
274                                                                 PolygonContainer &polys,
[463]275                                                                 int maxObjects)
276{
[482]277        int limit = (maxObjects > 0) ?
[463]278                Min((int)objects.size(), maxObjects) : (int)objects.size();
[482]279
[463]280        for (int i = 0; i < limit; ++i)
281        {
282                Intersectable *object = objects[i];//*it;
283                Mesh *mesh = NULL;
284
285                switch (object->Type()) // extract the meshes
286                {
287                case Intersectable::MESH_INSTANCE:
288                        mesh = dynamic_cast<MeshInstance *>(object)->GetMesh();
289                        break;
290                case Intersectable::VIEW_CELL:
291                        mesh = dynamic_cast<ViewCell *>(object)->GetMesh();
292                        break;
293                        // TODO: handle transformed mesh instances
294                default:
295                        Debug << "intersectable type not supported" << endl;
296                        break;
297                }
[482]298
[463]299        if (mesh) // copy the mesh data to polygons
300                {
301                        mBox.Include(object->GetBox()); // add to BSP tree aabb
[485]302                        AddMeshToPolygons(mesh, polys, NULL);
[463]303                }
304        }
305
306        return (int)polys.size();
307}
308
[580]309
[483]310void VspBspTree::Construct(const VssRayContainer &sampleRays,
311                                                   AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
[463]312{
[574]313        mBspStats.nodes = 1;
[463]314        mBox.Initialize();      // initialise BSP tree bounding box
[482]315
[484]316        if (forcedBoundingBox)
317                mBox = *forcedBoundingBox;
318       
[463]319        PolygonContainer polys;
320        RayInfoContainer *rays = new RayInfoContainer();
321
322        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
323
324        long startTime = GetTime();
325
[480]326        cout << "Extracting polygons from rays ... ";
[463]327
328        Intersectable::NewMail();
329
[511]330        int numObj = 0;
[542]331
[463]332        //-- extract polygons intersected by the rays
333        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
334        {
335                VssRay *ray = *rit;
[482]336
[484]337                if ((mBox.IsInside(ray->mTermination) || !forcedBoundingBox) &&
338                        ray->mTerminationObject &&
339                        !ray->mTerminationObject->Mailed())
[463]340                {
341                        ray->mTerminationObject->Mail();
342                        MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mTerminationObject);
343                        AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
[511]344                        ++ numObj;
[648]345
[484]346                        //-- compute bounding box
347                        if (!forcedBoundingBox)
348                                mBox.Include(ray->mTermination);
[463]349                }
350
[484]351                if ((mBox.IsInside(ray->mOrigin) || !forcedBoundingBox) &&
352                        ray->mOriginObject &&
353                        !ray->mOriginObject->Mailed())
[463]354                {
355                        ray->mOriginObject->Mail();
356                        MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mOriginObject);
357                        AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
[511]358                        ++ numObj;
359
[484]360                        //-- compute bounding box
361                        if (!forcedBoundingBox)
362                                mBox.Include(ray->mOrigin);
[463]363                }
364        }
[535]365       
[653]366        Debug << "maximal pvs (i.e., pvs still considered as valid) : "
367                  << mViewCellsManager->GetMaxPvsSize() << endl;
[580]368
[463]369        //-- store rays
370        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
371        {
372                VssRay *ray = *rit;
[482]373
[463]374                float minT, maxT;
375
[564]376                static Ray hray;
377                hray.Init(*ray);
[562]378
[483]379                // TODO: not very efficient to implictly cast between rays types
[564]380                if (mBox.GetRaySegment(hray, minT, maxT))
[463]381                {
382                        float len = ray->Length();
[482]383
384                        if (!len)
[463]385                                len = Limits::Small;
[482]386
[463]387                        rays->push_back(RayInfo(ray, minT / len, maxT / len));
388                }
389        }
390
[587]391        // normalize
[547]392        if (mUseAreaForPvs)
[587]393                mTermMinProbability *= mBox.SurfaceArea();
[547]394        else
395                mTermMinProbability *= mBox.GetVolume();
396
[648]397        // throw out unnecessary polygons
398        PreprocessPolygons(polys);
399
[574]400        mBspStats.polys = (int)polys.size();
[654]401        mGlobalCostMisses = 0;
402
[475]403        cout << "finished" << endl;
[463]404
[482]405        Debug << "\nPolygon extraction: " << (int)polys.size() << " polys extracted from "
[475]406                  << (int)sampleRays.size() << " rays in "
407                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << " secs" << endl << endl;
408
[655]409        // use split cost priority queue
410        if (mUseSplitCostQueue)
411        {
[654]412                ConstructWithSplitQueue(polys, rays);
[655]413        }
[654]414        else
[655]415        {
[654]416                Construct(polys, rays);
[655]417        }
[463]418
419        // clean up polygons
420        CLEAR_CONTAINER(polys);
421}
422
[508]423
[612]424// TODO: return memory usage in MB
[656]425float VspBspTree::GetMemUsage() const
[508]426{
[656]427        return (float)
428                 (sizeof(VspBspTree) +
429                  mBspStats.Leaves() * sizeof(BspLeaf) +
430                  mCreatedViewCells * sizeof(BspViewCell) +
431                  mBspStats.pvs * sizeof(ObjectPvsData) +
432                  mBspStats.Interior() * sizeof(BspInterior) +
433                  mBspStats.accumRays * sizeof(RayInfo)) / (1024.0f * 1024.0f);
[508]434}
435
436
437
[463]438void VspBspTree::Construct(const PolygonContainer &polys, RayInfoContainer *rays)
439{
[600]440        VspBspTraversalQueue tQueue;
[463]441
442        mRoot = new BspLeaf();
443
444        // constrruct root node geometry
445        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
446        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
447
[547]448        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
449
[482]450        VspBspTraversalData tData(mRoot,
451                                                          new PolygonContainer(polys),
[463]452                                                          0,
[482]453                                                          rays,
454                              ComputePvsSize(*rays),
[547]455                                                          prop,
[463]456                                                          geom);
[663]457
[664]458        EvalPriority(tData);
[663]459
460
[578]461        // first node is kd node, i.e. an axis aligned box
[710]462        if (1)
[578]463        tData.mIsKdNode = true;
464        else
465                tData.mIsKdNode = false;
[562]466
[600]467        tQueue.push(tData);
[463]468
[609]469
[605]470        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBox.GetVolume();
[607]471        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
472       
[601]473        mSubdivisionStats
[752]474                        << "#ViewCells\n1" <<  endl
475                        << "#RenderCostDecrease\n0" << endl
[607]476                        << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
477                        << "#AvgRenderCost\n" << mTotalPvsSize << endl;
[601]478
[600]479        Debug << "total cost: " << mTotalCost << endl;
480       
[601]481       
[574]482        mBspStats.Start();
[667]483        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
[463]484
[542]485        long startTime = GetTime();     
[664]486        int nLeaves = 500;
487        int nViewCells = 500;
[587]488
489        // used for intermediate time measurements and progress
[542]490        long interTime = GetTime();     
[547]491
[542]492        mOutOfMemory = false;
[482]493
[612]494        mCreatedViewCells = 0;
495       
[600]496        while (!tQueue.empty())
[463]497        {
[600]498                tData = tQueue.top();
499            tQueue.pop();               
[463]500
[508]501                if (0 && !mOutOfMemory)
502                {
503                        float mem = GetMemUsage();
[478]504
[508]505                        if (mem > mMaxMemory)
506                        {
507                                mOutOfMemory = true;
508                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
509                        }
510                }
511
[587]512                // subdivide leaf node
[600]513                BspNode *r = Subdivide(tQueue, tData);
[463]514
515                if (r == mRoot)
[482]516                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
[542]517                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
518
[654]519                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
[542]520                {
[612]521                        nLeaves += 500;
522
[574]523                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
[542]524                        Debug << "needed "
[587]525                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
[612]526                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
[542]527                        interTime = GetTime();
528                }
[612]529
[664]530                if (mCreatedViewCells >= nViewCells)
[612]531                {
532                        nViewCells += 500;
533
534                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
535                }
[463]536        }
537
[542]538        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
[463]539        cout << "finished\n";
540
[574]541        mBspStats.Stop();
[463]542}
543
[508]544
[653]545
[654]546void VspBspTree::ConstructWithSplitQueue(const PolygonContainer &polys,
[653]547                                                                                          RayInfoContainer *rays)
548{
549        VspBspSplitQueue tQueue;
550
551        mRoot = new BspLeaf();
552
553        // constrruct root node geometry
554        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
555        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
556
557        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
558
559        VspBspTraversalData tData(mRoot,
560                                                          new PolygonContainer(polys),
561                                                          0,
562                                                          rays,
563                              ComputePvsSize(*rays),
564                                                          prop,
565                                                          geom);
566
[663]567
[660]568        // compute first split candidate
[653]569        VspBspSplitCandidate splitCandidate;
570        EvalSplitCandidate(tData, splitCandidate);
571
572        tQueue.push(splitCandidate);
573
574        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBox.GetVolume();
575        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
576       
577        mSubdivisionStats
578                        << "#ViewCells\n1\n" <<  endl
579                        << "#RenderCostDecrease\n0\n" << endl
[752]580                        << "#SplitCandidateCost\n0\n" << endl
[653]581                        << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
582                        << "#AvgRenderCost\n" << mTotalPvsSize << endl;
583
584        Debug << "total cost: " << mTotalCost << endl;
585       
586       
587        mBspStats.Start();
[667]588        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
[653]589
590        long startTime = GetTime();     
[666]591        int nLeaves = 500;
592        int nViewCells = 500;
[653]593
594        // used for intermediate time measurements and progress
595        long interTime = GetTime();     
596
597        mOutOfMemory = false;
598
599        mCreatedViewCells = 0;
600       
601        while (!tQueue.empty())
602        {
603                splitCandidate = tQueue.top();
604            tQueue.pop();               
605
[654]606                // cost ratio of cost decrease / totalCost
607                float costRatio = splitCandidate.GetCost() / mTotalCost;
608
[655]609                //Debug << "cost ratio: " << costRatio << endl;
[654]610
611                if (costRatio < mTermMinGlobalCostRatio)
612                        ++ mGlobalCostMisses;
[655]613               
[653]614                if (0 && !mOutOfMemory)
615                {
616                        float mem = GetMemUsage();
617
618                        if (mem > mMaxMemory)
619                        {
620                                mOutOfMemory = true;
621                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
622                        }
623                }
624
625                // subdivide leaf node
626                BspNode *r = Subdivide(tQueue, splitCandidate);
627
628                if (r == mRoot)
629                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
630                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
631
[654]632                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
[653]633                {
634                        nLeaves += 500;
635
636                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
637                        Debug << "needed "
638                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
639                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
640                        interTime = GetTime();
641                }
642
643                if (mCreatedViewCells == nViewCells)
644                {
645                        nViewCells += 500;
646
647                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
648                }
649        }
650
651        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
652        cout << "finished\n";
653
654        mBspStats.Stop();
655}
656
657
[654]658bool VspBspTree::LocalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
[463]659{
[482]660        return
[463]661                (((int)data.mRays->size() <= mTermMinRays) ||
[473]662                 (data.mPvs <= mTermMinPvs)   ||
[547]663                 (data.mProbability <= mTermMinProbability) ||
[535]664                 (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution) ||
[463]665                 (data.mDepth >= mTermMaxDepth));
666}
667
[508]668
[654]669bool VspBspTree::GlobalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
670{
671        return
672                (mOutOfMemory
673                || (mBspStats.Leaves() >= mMaxViewCells)
674                || (mGlobalCostMisses >= mTermGlobalCostMissTolerance)
675                 );
676}
677
678
679
[600]680BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspTraversalQueue &tQueue,
[463]681                                                           VspBspTraversalData &tData)
682{
[473]683        BspNode *newNode = tData.mNode;
684
[654]685        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
[473]686        {
687                PolygonContainer coincident;
[482]688
[473]689                VspBspTraversalData tFrontData;
690                VspBspTraversalData tBackData;
[612]691
[473]692                // create new interior node and two leaf nodes
693                // or return leaf as it is (if maxCostRatio missed)
[653]694                int splitAxis;
695                bool splitFurther = true;
696                int maxCostMisses = tData.mMaxCostMisses;
697               
698                Plane3 splitPlane;
699                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
[726]700               
701                // choose next split plane
[653]702                if (!SelectPlane(splitPlane, leaf, tData, tFrontData, tBackData, splitAxis))
[473]703                {
[653]704                        ++ maxCostMisses;
705
706                        if (maxCostMisses > mTermMissTolerance)
707                        {
708                                // terminate branch because of max cost
709                                ++ mBspStats.maxCostNodes;
710                                splitFurther = false;
711                        }
712                }
713       
[726]714                // if this a valid split => subdivide this node further
[653]715                if (splitFurther) //-- continue subdivision
716                {
717                        newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
718
719                        if (splitAxis < 3)
720                                ++ mBspStats.splits[splitAxis];
721                        else
722                                ++ mBspStats.polySplits;
723
[710]724                        tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
[726]725                        tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
[663]726
[653]727                        // how often was max cost ratio missed in this branch?
728                        tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
729                        tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
730
[664]731                        EvalPriority(tFrontData);
732                        EvalPriority(tBackData);
[663]733
[726]734                        // evaluate subdivision stats
[600]735                        if (1)
736                        {
[611]737                                float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
738                                float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
739                                float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;;
[605]740
[670]741                float costDecr = (cFront + cBack - cData) / mBox.GetVolume();
[607]742
[600]743                                mTotalCost += costDecr;
[607]744                                mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
[600]745
746                                mSubdivisionStats
[605]747                                                << "#ViewCells\n" << mBspStats.Leaves() << endl
[600]748                                                << "#RenderCostDecrease\n" << -costDecr << endl
[607]749                                                << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
[650]750                                                << "#AvgRenderCost\n" << (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves() << endl;
[600]751                        }
752
[473]753                        // push the children on the stack
[600]754                        tQueue.push(tFrontData);
755                        tQueue.push(tBackData);
[473]756
757                        // delete old leaf node
[482]758                        DEL_PTR(tData.mNode);
[473]759                }
760        }
[482]761
[478]762        //-- terminate traversal and create new view cell
[473]763        if (newNode->IsLeaf())
[463]764        {
[473]765                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
[547]766                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
[489]767               
[463]768                leaf->SetViewCell(viewCell);
[487]769       
770                //-- update pvs
[556]771                int conSamp = 0;
772                float sampCon = 0.0f;
773                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
[487]774
[752]775                // update single pvs parameter
776                viewCell->mPvsSize = viewCell->GetPvs().GetSize();
777                viewCell->mPvsSizeValid = true;
778
779
[574]780                mBspStats.contributingSamples += conSamp;
781                mBspStats.sampleContributions +=(int) sampCon;
[487]782
783                //-- store additional info
[478]784                if (mStoreRays)
785                {
786                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
787                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
[639]788                        {
789                                (*it).mRay->Ref();                     
[478]790                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
[639]791                        }
[478]792                }
[612]793
[564]794                // should I check here?
[562]795                if (0 && !mViewCellsManager->CheckValidity(viewCell, 0, mViewCellsManager->GetMaxPvsSize()))
[547]796                {
797                        viewCell->SetValid(false);
798                        leaf->SetTreeValid(false);
799                        PropagateUpValidity(leaf);
[463]800
[574]801                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
[547]802                }
803               
[580]804        viewCell->mLeaf = leaf;
[547]805
806                if (mUseAreaForPvs)
807                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
808                else
809                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
810
811                leaf->mProbability = tData.mProbability;
812
[487]813                EvaluateLeafStats(tData);               
[463]814        }
[482]815
[473]816        //-- cleanup
[478]817        tData.Clear();
[463]818
[472]819        return newNode;
[463]820}
821
[726]822// subdivide using a split plane queue
[653]823BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspSplitQueue &tQueue,
824                                                           VspBspSplitCandidate &splitCandidate)
825{
826        VspBspTraversalData &tData = splitCandidate.mParentData;
827
828        BspNode *newNode = tData.mNode;
829
[654]830        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
[666]831        {       
[653]832                PolygonContainer coincident;
833
834                VspBspTraversalData tFrontData;
835                VspBspTraversalData tBackData;
836
837                //-- continue subdivision
[726]838               
[653]839                // create new interior node and two leaf node
840                const Plane3 splitPlane = splitCandidate.mSplitPlane;
[654]841                               
[653]842                newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
[666]843       
[660]844                const int splitAxis = splitCandidate.mSplitAxis;
845                const int maxCostMisses = splitCandidate.mMaxCostMisses;
846
[654]847                if (splitAxis < 3)
848                        ++ mBspStats.splits[splitAxis];
849                else
850                        ++ mBspStats.polySplits;
[653]851
[710]852                tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
[726]853                tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
854
[654]855                // how often was max cost ratio missed in this branch?
856                tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
857                tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
[664]858                       
[666]859               
[653]860                if (1)
861                {
862                        float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
863                        float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
[675]864                        float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;
[653]865
[675]866                       
[653]867                        float costDecr =
868                                (cFront + cBack - cData) / mBox.GetVolume();
869
870                        mTotalCost += costDecr;
871                        mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
872
873                        mSubdivisionStats
874                                        << "#ViewCells\n" << mBspStats.Leaves() << endl
[654]875                                        << "#RenderCostDecrease\n" << -costDecr << endl
[752]876                                        << "#SplitCandidateCost\n" << splitCandidate.GetCost() << endl
[653]877                                        << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl
878                                        << "#AvgRenderCost\n" << (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves() << endl;
879                }
880
[666]881       
[653]882                //-- push the new split candidates on the stack
883                VspBspSplitCandidate frontCandidate;
884                VspBspSplitCandidate backCandidate;
885
[654]886                EvalSplitCandidate(tFrontData, frontCandidate);
887                EvalSplitCandidate(tBackData, backCandidate);
888       
[653]889                tQueue.push(frontCandidate);
890                tQueue.push(backCandidate);
[666]891       
[653]892                // delete old leaf node
893                DEL_PTR(tData.mNode);
894        }
895
[654]896
[653]897        //-- terminate traversal and create new view cell
898        if (newNode->IsLeaf())
899        {
900                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
901                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
[710]902
903        leaf->SetViewCell(viewCell);
[653]904               
905                //-- update pvs
906                int conSamp = 0;
907                float sampCon = 0.0f;
908                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
909
[752]910                viewCell->mPvsSize = viewCell->GetPvs().GetSize();
911                viewCell->mPvsSizeValid = true;
912
[653]913                mBspStats.contributingSamples += conSamp;
914                mBspStats.sampleContributions +=(int) sampCon;
915
916                //-- store additional info
917                if (mStoreRays)
918                {
919                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
920                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
921                        {
922                                (*it).mRay->Ref();                     
923                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
924                        }
925                }
926
927                // should I check here?
928                viewCell->mLeaf = leaf;
929
930                if (mUseAreaForPvs)
931                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
932                else
933                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
934
[675]935        leaf->mProbability = tData.mProbability;
[653]936
937                EvaluateLeafStats(tData);               
938        }
939
940        //-- cleanup
941        tData.Clear();
942
943        return newNode;
944}
945
946
[664]947void VspBspTree::EvalPriority(VspBspTraversalData &tData) const
948{
[735]949    switch (mNodePriorityQueueType)
950        {
951        case BREATH_FIRST:
[734]952                tData.mPriority = (float)-tData.mDepth;
[735]953                break;
954        case DEPTH_FIRST:
[734]955                tData.mPriority = (float)tData.mDepth;
[735]956                break;
957        default:
[734]958                tData.mPriority = tData.mPvs * tData.mProbability;
[735]959                //Debug << "priority: " << tData.mPriority << endl;
960                break;
961        }
[664]962}
963
964
[652]965void VspBspTree::EvalSplitCandidate(VspBspTraversalData &tData,
966                                                                        VspBspSplitCandidate &splitData)
967{
968        VspBspTraversalData frontData;
969        VspBspTraversalData backData;
970
971        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
[654]972
973        // compute locally best split plane
[726]974    bool success = SelectPlane(splitData.mSplitPlane, leaf, tData,
[666]975                                                           frontData, backData, splitData.mSplitAxis);
[652]976
977        // TODO: reuse
978        DEL_PTR(frontData.mGeometry);
979        DEL_PTR(backData.mGeometry);
980       
[654]981        // compute global decrease in render cost
[652]982        splitData.mRenderCost = EvalRenderCostDecrease(splitData.mSplitPlane, tData);
983        splitData.mParentData = tData;
[660]984        splitData.mMaxCostMisses = success ? tData.mMaxCostMisses : tData.mMaxCostMisses + 1;
[652]985}
986
987
[653]988BspInterior *VspBspTree::SubdivideNode(const Plane3 &splitPlane,
989                                                                           VspBspTraversalData &tData,
990                                                                           VspBspTraversalData &frontData,
991                                                                           VspBspTraversalData &backData,
992                                                                           PolygonContainer &coincident)
[463]993{
994        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
[508]995       
[473]996        //-- the front and back traversal data is filled with the new values
997        frontData.mDepth = tData.mDepth + 1;
[508]998        frontData.mPolygons = new PolygonContainer();
[473]999        frontData.mRays = new RayInfoContainer();
[508]1000       
[473]1001        backData.mDepth = tData.mDepth + 1;
[508]1002        backData.mPolygons = new PolygonContainer();
[473]1003        backData.mRays = new RayInfoContainer();
[508]1004       
[653]1005
1006        //-- subdivide rays
[652]1007        SplitRays(splitPlane,
[482]1008                          *tData.mRays,
1009                          *frontData.mRays,
[463]1010                          *backData.mRays);
[482]1011
[463]1012
[472]1013        // compute pvs
[463]1014        frontData.mPvs = ComputePvsSize(*frontData.mRays);
1015        backData.mPvs = ComputePvsSize(*backData.mRays);
1016
[508]1017        // split front and back node geometry and compute area
[547]1018       
1019        // if geometry was not already computed
[602]1020        if (!frontData.mGeometry && !backData.mGeometry)
[463]1021        {
[547]1022                frontData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
1023                backData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
[482]1024
[547]1025                tData.mGeometry->SplitGeometry(*frontData.mGeometry,
1026                                                                           *backData.mGeometry,
[652]1027                                                                           splitPlane,
[547]1028                                                                           mBox,
[679]1029                                                                           //0.0f);
1030                                                                           mEpsilon);
[508]1031               
[547]1032                if (mUseAreaForPvs)
1033                {
1034                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetArea();
1035                        backData.mProbability = backData.mGeometry->GetArea();
[508]1036                }
[547]1037                else
1038                {
1039                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetVolume();
[654]1040                        backData.mProbability = tData.mProbability - frontData.mProbability;
[676]1041
[744]1042                        // should never come here: wrong volume !!!
[676]1043                        if (0)
1044                        {
[744]1045                                if (frontData.mProbability < -0.00001)
1046                                        Debug << "fatal error f: " << frontData.mProbability << endl;
1047                                if (backData.mProbability < -0.00001)
1048                                        Debug << "fatal error b: " << backData.mProbability << endl;
1049
1050                                // clamp because of precision issues
[676]1051                                if (frontData.mProbability < 0) frontData.mProbability = 0;
1052                                if (backData.mProbability < 0) backData.mProbability = 0;
1053                        }
[547]1054                }
[463]1055        }
[663]1056
[547]1057       
[652]1058    // subdivide polygons
1059        SplitPolygons(splitPlane,
1060                                  *tData.mPolygons,
1061                      *frontData.mPolygons,
1062                                  *backData.mPolygons,
1063                                  coincident);
[463]1064
[652]1065
1066
[653]1067        ///////////////////////////////////////
1068        // subdivide further
[652]1069
[711]1070        // store maximal and minimal depth
1071        if (tData.mDepth > mBspStats.maxDepth)
1072        {
1073                Debug << "max depth increases to " << tData.mDepth << " at " << mBspStats.Leaves() << " leaves" << endl;
1074                mBspStats.maxDepth = tData.mDepth;
1075        }
1076
[652]1077        mBspStats.nodes += 2;
1078
[711]1079   
[652]1080        BspInterior *interior = new BspInterior(splitPlane);
1081
1082#ifdef _DEBUG
1083        Debug << interior << endl;
1084#endif
1085
[711]1086
[463]1087        //-- create front and back leaf
1088
1089        BspInterior *parent = leaf->GetParent();
1090
1091        // replace a link from node's parent
[487]1092        if (parent)
[463]1093        {
1094                parent->ReplaceChildLink(leaf, interior);
1095                interior->SetParent(parent);
1096        }
1097        else // new root
1098        {
1099                mRoot = interior;
1100        }
1101
1102        // and setup child links
1103        interior->SetupChildLinks(new BspLeaf(interior), new BspLeaf(interior));
[482]1104
[463]1105        frontData.mNode = interior->GetFront();
1106        backData.mNode = interior->GetBack();
[473]1107
[650]1108        interior->mTimeStamp = mTimeStamp ++;
[652]1109       
[711]1110
[463]1111        //DEL_PTR(leaf);
1112        return interior;
1113}
1114
[508]1115
[463]1116void VspBspTree::AddToPvs(BspLeaf *leaf,
[482]1117                                                  const RayInfoContainer &rays,
[556]1118                                                  float &sampleContributions,
[463]1119                                                  int &contributingSamples)
1120{
[556]1121  sampleContributions = 0;
1122  contributingSamples = 0;
1123 
1124  RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1125 
1126  ViewCell *vc = leaf->GetViewCell();
1127 
1128  // add contributions from samples to the PVS
1129  for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
[463]1130        {
[556]1131          float sc = 0.0f;
1132          VssRay *ray = (*it).mRay;
1133          bool madeContrib = false;
1134          float contribution;
1135          if (ray->mTerminationObject) {
1136                if (vc->GetPvs().AddSample(ray->mTerminationObject, ray->mPdf, contribution))
1137                  madeContrib = true;
1138                sc += contribution;
1139          }
1140         
1141          if (ray->mOriginObject) {
1142                if (vc->GetPvs().AddSample(ray->mOriginObject, ray->mPdf, contribution))
1143                  madeContrib = true;
1144                sc += contribution;
1145          }
1146         
1147          sampleContributions += sc;
1148          if (madeContrib)
1149                  ++ contributingSamples;
1150               
1151          //leaf->mVssRays.push_back(ray);
[463]1152        }
1153}
1154
[580]1155
[710]1156void VspBspTree::SortSplitCandidates(const RayInfoContainer &rays,
1157                                                                         const int axis,
1158                                                                         float minBand,
1159                                                                         float maxBand)
[463]1160{
[480]1161        mSplitCandidates->clear();
[463]1162
[480]1163        int requestedSize = 2 * (int)(rays.size());
1164        // creates a sorted split candidates array
1165        if (mSplitCandidates->capacity() > 500000 &&
[711]1166                requestedSize < (int)(mSplitCandidates->capacity() / 10) )
[480]1167        {
[482]1168        delete mSplitCandidates;
[480]1169                mSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
1170        }
[463]1171
[480]1172        mSplitCandidates->reserve(requestedSize);
1173
[710]1174        float pos;
1175
1176        // float values => don't compare with exact values
1177        if (0)
1178        {
1179                minBand += Limits::Small;
1180                maxBand -= Limits::Small;
1181        }
1182
[480]1183        // insert all queries
[612]1184        for (RayInfoContainer::const_iterator ri = rays.begin(); ri < rays.end(); ++ ri)
[473]1185        {
[612]1186                const bool positive = (*ri).mRay->HasPosDir(axis);
[710]1187                               
1188                pos = (*ri).ExtrapOrigin(axis);
1189                // clamp to min / max band
1190                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1191               
1192                mSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMin : SortableEntry::ERayMax,
1193                        pos, (*ri).mRay));
[480]1194
[710]1195                pos = (*ri).ExtrapTermination(axis);
1196                // clamp to min / max band
1197                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1198
1199                mSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMax : SortableEntry::ERayMin,
1200                        pos, (*ri).mRay));
[473]1201        }
[480]1202
1203        stable_sort(mSplitCandidates->begin(), mSplitCandidates->end());
[463]1204}
1205
[580]1206
[480]1207float VspBspTree::BestCostRatioHeuristics(const RayInfoContainer &rays,
1208                                                                                  const AxisAlignedBox3 &box,
1209                                                                                  const int pvsSize,
[710]1210                                                                                  const int axis,
[480]1211                                          float &position)
[463]1212{
[710]1213        const float minBox = box.Min(axis);
1214        const float maxBox = box.Max(axis);
1215        const float sizeBox = maxBox - minBox;
[480]1216
[710]1217        const float minBand = minBox + 0.1f * sizeBox;
1218        const float maxBand = minBox + 0.9f * sizeBox;
1219
1220        SortSplitCandidates(rays, axis, minBand, maxBand);
1221
[463]1222        // go through the lists, count the number of objects left and right
1223        // and evaluate the following cost funcion:
[480]1224        // C = ct_div_ci  + (ql*rl + qr*rr)/queries
1225
[612]1226        int pvsl = 0, pvsr = pvsSize;
[480]1227
[612]1228        int pvsBack = pvsl;
1229        int pvsFront = pvsr;
1230
1231        float sum = (float)pvsSize * sizeBox;
[463]1232        float minSum = 1e20f;
1233
[710]1234        // if no border can be found, take mid split
1235        position = minBox + 0.5f * sizeBox;
1236
[480]1237        Intersectable::NewMail();
1238
[612]1239        RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = rays.end();
1240
1241        // set all object as belonging to the front pvs
1242        for(ri = rays.begin(); ri != ri_end; ++ ri)
[463]1243        {
[612]1244                Intersectable *oObject = (*ri).mRay->mOriginObject;
1245                Intersectable *tObject = (*ri).mRay->mTerminationObject;
1246
1247                if (oObject)
[463]1248                {
[612]1249                        if (!oObject->Mailed())
[482]1250                        {
[612]1251                                oObject->Mail();
1252                                oObject->mCounter = 1;
[482]1253                        }
[612]1254                        else
1255                        {
1256                                ++ oObject->mCounter;
1257                        }
[463]1258                }
[612]1259                if (tObject)
1260                {
1261                        if (!tObject->Mailed())
1262                        {
1263                                tObject->Mail();
1264                                tObject->mCounter = 1;
1265                        }
1266                        else
1267                        {
1268                                ++ tObject->mCounter;
1269                        }
1270                }
[480]1271        }
1272
1273        Intersectable::NewMail();
1274
[612]1275        vector<SortableEntry>::const_iterator ci, ci_end = mSplitCandidates->end();
1276
1277        for (ci = mSplitCandidates->begin(); ci < ci_end; ++ ci)
[480]1278        {
1279                VssRay *ray;
[612]1280                ray = (*ci).ray;
1281               
1282                Intersectable *oObject = ray->mOriginObject;
1283                Intersectable *tObject = ray->mTerminationObject;
1284               
[480]1285
1286                switch ((*ci).type)
[463]1287                {
[480]1288                        case SortableEntry::ERayMin:
1289                                {
[612]1290                                        if (oObject && !oObject->Mailed())
[480]1291                                        {
[612]1292                                                oObject->Mail();
1293                                                ++ pvsl;
[480]1294                                        }
[612]1295                                        if (tObject && !tObject->Mailed())
1296                                        {
1297                                                tObject->Mail();
1298                                                ++ pvsl;
1299                                        }
[480]1300                                        break;
1301                                }
1302                        case SortableEntry::ERayMax:
1303                                {
[612]1304                                        if (oObject)
1305                                        {
1306                                                if (-- oObject->mCounter == 0)
1307                                                        -- pvsr;
1308                                        }
[463]1309
[612]1310                                        if (tObject)
[480]1311                                        {
[612]1312                                                if (-- tObject->mCounter == 0)
1313                                                        -- pvsr;
[480]1314                                        }
1315
1316                                        break;
1317                                }
1318                }
1319
1320                // Note: sufficient to compare size of bounding boxes of front and back side?
[710]1321                if (((*ci).value >= minBand) && ((*ci).value <= maxBand))
[480]1322                {
[612]1323                        sum = pvsl * ((*ci).value - minBox) + pvsr * (maxBox - (*ci).value);
[480]1324
1325                        //  cout<<"pos="<<(*ci).value<<"\t q=("<<ql<<","<<qr<<")\t r=("<<rl<<","<<rr<<")"<<endl;
1326                        // cout<<"cost= "<<sum<<endl;
1327
1328                        if (sum < minSum)
[463]1329                        {
1330                                minSum = sum;
1331                                position = (*ci).value;
[710]1332                               
[612]1333                                pvsBack = pvsl;
1334                                pvsFront = pvsr;
[463]1335                        }
1336                }
1337        }
[710]1338       
1339        //Debug << "pos: " << position << " sizebox: " << sizeBox << " pvs: " << pvsSize << endl;
[463]1340
[612]1341        // -- compute cost
1342        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1343        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1344
1345        const float pOverall = sizeBox;
1346
1347        const float pBack = position - minBox;
1348        const float pFront = maxBox - position;
1349       
1350        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty(pvsSize, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1351    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1352        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1353       
1354        const float oldRenderCost = penaltyOld * pOverall;
1355        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
1356
1357        float ratio = mPvsFactor * newRenderCost / (oldRenderCost + Limits::Small);
1358
[480]1359        //Debug << "costRatio=" << ratio << " pos=" << position << " t=" << (position - minBox) / (maxBox - minBox)
1360        //     <<"\t q=(" << queriesBack << "," << queriesFront << ")\t r=(" << raysBack << "," << raysFront << ")" << endl;
1361
1362        return ratio;
[463]1363}
1364
[480]1365
[482]1366float VspBspTree::SelectAxisAlignedPlane(Plane3 &plane,
[491]1367                                                                                 const VspBspTraversalData &tData,
[495]1368                                                                                 int &axis,
[508]1369                                                                                 BspNodeGeometry **frontGeom,
1370                                                                                 BspNodeGeometry **backGeom,
[547]1371                                                                                 float &pFront,
1372                                                                                 float &pBack,
[710]1373                                                                                 const bool isKdNode)
[463]1374{
[508]1375        float nPosition[3];
1376        float nCostRatio[3];
[547]1377        float nProbFront[3];
1378        float nProbBack[3];
[508]1379
1380        BspNodeGeometry *nFrontGeom[3];
1381        BspNodeGeometry *nBackGeom[3];
1382
[612]1383        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
1384        {
1385                nFrontGeom[i] = NULL;
1386                nBackGeom[i] = NULL;
1387        }
1388
[508]1389        int bestAxis = -1;
1390
[545]1391        // create bounding box of node geometry
[463]1392        AxisAlignedBox3 box;
[710]1393               
[562]1394        //TODO: for kd split geometry already is box => only take minmax vertices
[551]1395        if (1)
[509]1396        {
[710]1397                tData.mGeometry->GetBoundingBox(box);
[509]1398        }
1399        else
1400        {
[710]1401                box.Initialize();
[509]1402                RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = tData.mRays->end();
[480]1403
[509]1404                for(ri = tData.mRays->begin(); ri < ri_end; ++ ri)
1405                        box.Include((*ri).ExtrapTermination());
1406        }
[663]1407
1408        int sAxis = 0;
1409
[664]1410        bool useSpecialAxis = mOnlyDrivingAxis || mUseRandomAxis || mSimulateOctree;
[663]1411
[664]1412        // use some kind of specialised fixed axis
1413        if (mOnlyDrivingAxis)
1414                sAxis = box.Size().DrivingAxis();
[663]1415        else if (mUseRandomAxis)
1416                sAxis = Random(3);
[664]1417        else if (mSimulateOctree)
[726]1418                sAxis = (tData.mAxis + 1) % 3;
[664]1419               
[670]1420        //Debug << "use special axis: " << useSpecialAxis << endl;
1421        //Debug << "axis: " << sAxis << " drivingaxis: " << box.Size().DrivingAxis();
[663]1422
[495]1423        for (axis = 0; axis < 3; ++ axis)
[480]1424        {
[663]1425                if (!useSpecialAxis || (axis == sAxis))
[463]1426                {
[612]1427                        if (!mUseCostHeuristics)
[480]1428                        {
1429                                nPosition[axis] = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
[543]1430                                Vector3 normal(0,0,0); normal[axis] = 1.0f;
[547]1431
1432                                // allows faster split because we have axis aligned kd tree boxes
[710]1433                                if (0 && isKdNode)
[542]1434                                {
1435                                        nCostRatio[axis] = EvalAxisAlignedSplitCost(tData,
1436                                                                                                                                box,
1437                                                                                                                                axis,
[547]1438                                                                                                                                nPosition[axis],
1439                                                                                                                                nProbFront[axis],
1440                                                                                                                                nProbBack[axis]);
[542]1441                                       
[543]1442                                        Vector3 pos;
[542]1443                                       
[710]1444                                        // create back geometry from box
[543]1445                                        pos = box.Max(); pos[axis] = nPosition[axis];
[547]1446                                        AxisAlignedBox3 bBox(box.Min(), pos);
[710]1447                                        PolygonContainer fPolys;
1448                                        bBox.ExtractPolys(fPolys);
1449
1450                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry(fPolys);
1451       
1452                                        // create front geometry from box
[542]1453                                        pos = box.Min(); pos[axis] = nPosition[axis];
[547]1454                                        AxisAlignedBox3 fBox(pos, box.Max());
[710]1455
1456                                        PolygonContainer bPolys;
1457                                        fBox.ExtractPolys(bPolys);
1458                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry(bPolys);
[542]1459                                }
1460                                else
1461                                {
[710]1462                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1463                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1464
[573]1465                                        nCostRatio[axis] =
1466                                                EvalSplitPlaneCost(Plane3(normal, nPosition[axis]),
1467                                                                                   tData, *nFrontGeom[axis], *nBackGeom[axis],
1468                                                                                   nProbFront[axis], nProbBack[axis]);
[542]1469                                }
[480]1470                        }
[481]1471                        else
1472                        {
[482]1473                                nCostRatio[axis] =
[481]1474                                        BestCostRatioHeuristics(*tData.mRays,
1475                                                                                    box,
1476                                                                                        tData.mPvs,
1477                                                                                        axis,
1478                                                                                        nPosition[axis]);
1479                        }
1480
[480]1481                        if (bestAxis == -1)
1482                        {
1483                                bestAxis = axis;
1484                        }
1485                        else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
1486                        {
1487                                bestAxis = axis;
1488                        }
1489
[463]1490                }
1491        }
1492
[495]1493        //-- assign values
1494        axis = bestAxis;
[547]1495        pFront = nProbFront[bestAxis];
1496        pBack = nProbBack[bestAxis];
[495]1497
[508]1498        // assign best split nodes geometry
1499        *frontGeom = nFrontGeom[bestAxis];
1500        *backGeom = nBackGeom[bestAxis];
[542]1501
[508]1502        // and delete other geometry
[612]1503        DEL_PTR(nFrontGeom[(bestAxis + 1) % 3]);
1504        DEL_PTR(nBackGeom[(bestAxis + 2) % 3]);
[495]1505
[508]1506        //-- split plane
1507    Vector3 normal(0,0,0); normal[bestAxis] = 1;
[480]1508        plane = Plane3(normal, nPosition[bestAxis]);
[508]1509
[480]1510        return nCostRatio[bestAxis];
[463]1511}
1512
[480]1513
[508]1514bool VspBspTree::SelectPlane(Plane3 &bestPlane,
1515                                                         BspLeaf *leaf,
[652]1516                                                         VspBspTraversalData &data,                                                     
[508]1517                                                         VspBspTraversalData &frontData,
[612]1518                                                         VspBspTraversalData &backData,
1519                                                         int &splitAxis)
[491]1520{
[508]1521        // simplest strategy: just take next polygon
1522        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
[491]1523        {
[508]1524        if (!data.mPolygons->empty())
1525                {
1526                        const int randIdx =
1527                                (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mPolygons->size() - 1));
1528                        Polygon3 *nextPoly = (*data.mPolygons)[randIdx];
[491]1529
[508]1530                        bestPlane = nextPoly->GetSupportingPlane();
1531                        return true;
1532                }
[491]1533        }
1534
[508]1535        //-- use heuristics to find appropriate plane
[491]1536
[508]1537        // intermediate plane
1538        Plane3 plane;
1539        float lowestCost = MAX_FLOAT;
[517]1540       
1541        // decides if the first few splits should be only axisAligned
[508]1542        const bool onlyAxisAligned  =
1543                (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED) &&
1544                ((int)data.mRays->size() > mTermMinRaysForAxisAligned) &&
1545                ((int)data.GetAvgRayContribution() < mTermMaxRayContriForAxisAligned);
1546       
1547        const int limit = onlyAxisAligned ? 0 :
1548                Min((int)data.mPolygons->size(), mMaxPolyCandidates);
[491]1549
[508]1550        float candidateCost;
[491]1551
[508]1552        int maxIdx = (int)data.mPolygons->size();
[491]1553
[508]1554        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
[491]1555        {
[562]1556                // the already taken candidates are stored behind maxIdx
1557                // => assure that no index is taken twice
[508]1558                const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)(-- maxIdx));
1559                Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[candidateIdx];
[491]1560
[508]1561                // swap candidate to the end to avoid testing same plane
1562                std::swap((*data.mPolygons)[maxIdx], (*data.mPolygons)[candidateIdx]);
1563                //Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (int)polys.size() - 1)];
[491]1564
[508]1565                // evaluate current candidate
1566                BspNodeGeometry fGeom, bGeom;
1567                float fArea, bArea;
1568                plane = poly->GetSupportingPlane();
[573]1569                candidateCost = EvalSplitPlaneCost(plane, data, fGeom, bGeom, fArea, bArea);
[491]1570               
[508]1571                if (candidateCost < lowestCost)
[491]1572                {
[508]1573                        bestPlane = plane;
1574                        lowestCost = candidateCost;
[491]1575                }
1576        }
1577
[508]1578        //-- evaluate axis aligned splits
1579        int axis;
1580        BspNodeGeometry *fGeom, *bGeom;
[547]1581        float pFront, pBack;
[491]1582
[653]1583        candidateCost = 99999999.0f;
[491]1584
[653]1585        // option: axis aligned split only if no polygon available
1586        if (!mUsePolygonSplitIfAvailable || data.mPolygons->empty())
1587        {
1588                candidateCost = SelectAxisAlignedPlane(plane,
1589                                                                                           data,
1590                                                                                           axis,
1591                                                                                           &fGeom,
1592                                                                                           &bGeom,
1593                                                                                           pFront,
1594                                                                                           pBack,
1595                                                                                           data.mIsKdNode);     
1596        }
1597
[612]1598        splitAxis = 3;
[562]1599
[508]1600        if (candidateCost < lowestCost)
1601        {       
1602                bestPlane = plane;
1603                lowestCost = candidateCost;
[612]1604                splitAxis = axis;
[653]1605       
[542]1606                // assign already computed values
1607                // we can do this because we always save the
[562]1608                // computed values from the axis aligned splits         
[653]1609
[612]1610                if (fGeom && bGeom)
1611                {
1612                        frontData.mGeometry = fGeom;
1613                        backData.mGeometry = bGeom;
[547]1614       
[612]1615                        frontData.mProbability = pFront;
1616                        backData.mProbability = pBack;
1617                }
[508]1618        }
1619        else
[463]1620        {
[508]1621                DEL_PTR(fGeom);
1622                DEL_PTR(bGeom);
[463]1623        }
[678]1624   
1625
[679]1626//      if (lowestCost > 10)
1627//              Debug << "warning!! lowest cost: " << lowestCost << endl;
[653]1628       
[679]1629#ifdef _DEBUG
[508]1630        Debug << "plane lowest cost: " << lowestCost << endl;
[679]1631#endif
[508]1632
1633        if (lowestCost > mTermMaxCostRatio)
[611]1634        {
[508]1635                return false;
[611]1636        }
[508]1637
1638        return true;
[463]1639}
1640
[480]1641
[473]1642Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1643{
[473]1644        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
[482]1645
[473]1646        const Vector3 minPt = rays[candidateIdx].ExtrapOrigin();
1647        const Vector3 maxPt = rays[candidateIdx].ExtrapTermination();
1648
1649        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1650        const Vector3 normal = Normalize(rays[candidateIdx].mRay->GetDir());
1651
1652        return Plane3(normal, pt);
1653}
1654
[480]1655
[473]1656Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane2(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1657{
[473]1658        Vector3 pt[3];
[482]1659
[473]1660        int idx[3];
1661        int cmaxT = 0;
1662        int cminT = 0;
1663        bool chooseMin = false;
1664
1665        for (int j = 0; j < 3; ++ j)
1666        {
1667                idx[j] = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() * 2 - 1));
[482]1668
[473]1669                if (idx[j] >= (int)rays.size())
1670                {
1671                        idx[j] -= (int)rays.size();
[482]1672
[473]1673                        chooseMin = (cminT < 2);
1674                }
1675                else
1676                        chooseMin = (cmaxT < 2);
1677
1678                RayInfo rayInf = rays[idx[j]];
1679                pt[j] = chooseMin ? rayInf.ExtrapOrigin() : rayInf.ExtrapTermination();
[482]1680        }
[473]1681
1682        return Plane3(pt[0], pt[1], pt[2]);
1683}
1684
[580]1685
[473]1686Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane3(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1687{
[473]1688        Vector3 pt[3];
[482]1689
[473]1690        int idx1 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1691        int idx2 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1692
1693        // check if rays different
1694        if (idx1 == idx2)
1695                idx2 = (idx2 + 1) % (int)rays.size();
1696
1697        const RayInfo ray1 = rays[idx1];
1698        const RayInfo ray2 = rays[idx2];
1699
1700        // normal vector of the plane parallel to both lines
1701        const Vector3 norm = Normalize(CrossProd(ray1.mRay->GetDir(), ray2.mRay->GetDir()));
1702
1703        // vector from line 1 to line 2
[479]1704        const Vector3 vd = ray2.ExtrapOrigin() - ray1.ExtrapOrigin();
[482]1705
[473]1706        // project vector on normal to get distance
1707        const float dist = DotProd(vd, norm);
1708
1709        // point on plane lies halfway between the two planes
1710        const Vector3 planePt = ray1.ExtrapOrigin() + norm * dist * 0.5;
1711
1712        return Plane3(norm, planePt);
1713}
1714
[495]1715
[463]1716inline void VspBspTree::GenerateUniqueIdsForPvs()
1717{
[580]1718        Intersectable::NewMail(); sBackId = Intersectable::sMailId;
1719        Intersectable::NewMail(); sFrontId = Intersectable::sMailId;
1720        Intersectable::NewMail(); sFrontAndBackId = Intersectable::sMailId;
[463]1721}
1722
[495]1723
[652]1724float VspBspTree::EvalRenderCostDecrease(const Plane3 &candidatePlane,
1725                                                                                 const VspBspTraversalData &data) const
1726{
[729]1727        float pvsFront = 0;
1728        float pvsBack = 0;
1729        float totalPvs = 0;
[652]1730
1731        // probability that view point lies in back / front node
1732        float pOverall = data.mProbability;
1733        float pFront = 0;
1734        float pBack = 0;
1735
1736
1737        // create unique ids for pvs heuristics
1738        GenerateUniqueIdsForPvs();
1739       
1740        for (int i = 0; i < data.mRays->size(); ++ i)
1741        {
1742                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[i];
1743
1744                float t;
1745                VssRay *ray = rayInf.mRay;
1746                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
1747
1748                // find front and back pvs for origing and termination object
1749                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1750                AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1751        }
1752
1753
1754        BspNodeGeometry geomFront;
1755        BspNodeGeometry geomBack;
1756
1757        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
1758        data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
1759                                                                  geomBack,
1760                                                                  candidatePlane,
1761                                                                  mBox,
[679]1762                                                                  //0.0f);
1763                                                                  mEpsilon);
[652]1764
1765        if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
1766        {
1767                pFront = geomFront.GetVolume();
1768                pBack = pOverall - pFront;
[675]1769
[729]1770                // something is wrong with the volume
[679]1771                if ((pFront < 0.0) || (pBack < 0.0))
[676]1772                {
[752]1773                        Debug << "ERROR in volume:\n"
1774                                  << "volume f :" << pFront << " b: " << pBack << " p: " << pOverall
1775                                  << ", real volume f: " << pFront << " b: " << geomBack.GetVolume()
1776                                  << ", #polygons f: " << geomFront.Size() << " b: " << geomBack.Size() << " p: " << data.mGeometry->Size() << endl;
[676]1777                }
[652]1778        }
1779        else
1780        {
1781                pFront = geomFront.GetArea();
1782                pBack = geomBack.GetArea();
1783        }
1784       
1785
1786        // -- pvs rendering heuristics
1787        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1788        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1789
1790        // only render cost heuristics or combined with standard deviation
1791        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty(totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1792    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1793        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1794                       
1795        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
1796        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
1797
[654]1798        //Debug << "decrease: " << oldRenderCost - newRenderCost << endl;
[752]1799        const float renderCostDecrease = (oldRenderCost - newRenderCost) / mBox.GetVolume();
1800       
1801
1802#if 1
1803        // take render cost of node into account
1804        const float normalizedOldRenderCost = oldRenderCost / mBox.GetVolume();
1805        //Debug << "rendercostdecr: " << 0.99f * renderCostDecrease << " old render cost: " << 0.01f * normalizedOldRenderCost << endl;
1806        //return 0.5f * renderCostDecrease + 0.5f * normalizedOldRenderCost;
1807        return 0.99f * renderCostDecrease + 0.01f * normalizedOldRenderCost;
1808#else
1809        return renderCostDecrease;
1810#endif
[652]1811}
1812
1813
[573]1814float VspBspTree::EvalSplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
1815                                                                         const VspBspTraversalData &data,
1816                                                                         BspNodeGeometry &geomFront,
1817                                                                         BspNodeGeometry &geomBack,
1818                                                                         float &pFront,
1819                                                                         float &pBack) const
[463]1820{
[472]1821        float cost = 0;
[463]1822
[729]1823        float totalPvs = 0;
1824        float pvsFront = 0;
1825        float pvsBack = 0;
[652]1826       
[508]1827        // probability that view point lies in back / front node
[463]1828        float pOverall = 0;
[547]1829        pFront = 0;
1830        pBack = 0;
[463]1831
[508]1832
[463]1833        int limit;
1834        bool useRand;
1835
[652]1836        // create unique ids for pvs heuristics
1837        GenerateUniqueIdsForPvs();
1838
[491]1839        // choose test rays randomly if too much
[463]1840        if ((int)data.mRays->size() > mMaxTests)
1841        {
1842                useRand = true;
1843                limit = mMaxTests;
1844        }
1845        else
1846        {
1847                useRand = false;
1848                limit = (int)data.mRays->size();
1849        }
[508]1850       
[463]1851        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1852        {
[508]1853                const int testIdx = useRand ?
1854                        (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mRays->size() - 1)) : i;
[463]1855                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[testIdx];
1856
1857                float t;
[508]1858                VssRay *ray = rayInf.mRay;
[463]1859                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
1860
[652]1861                // find front and back pvs for origing and termination object
1862                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1863                AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1864        }
[508]1865
[652]1866        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
[679]1867        bool splitSuccessFull = data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
1868                                                                                                                  geomBack,
1869                                                                                                                  candidatePlane,
1870                                                                                                                  mBox,
1871                                                                                                                  //0.0f);
1872                                                                                                                  mEpsilon);
[675]1873
[652]1874        pOverall = data.mProbability;
[463]1875
[652]1876        if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
1877        {
1878                pFront = geomFront.GetVolume();
1879                pBack = pOverall - pFront;
[675]1880               
[729]1881                // HACK: precision issues possible for unbalanced split => don't take this split!
[685]1882                if (1 &&
[682]1883                        (!splitSuccessFull || (pFront <= 0) || (pBack <= 0) ||
1884                        !geomFront.Valid() || !geomBack.Valid()))
[676]1885                {
[752]1886                        //Debug << "error f: " << pFront << " b: " << pBack << endl;
1887                        // high penalty for this split
[711]1888                        return 99999.9f;
[676]1889                }
[463]1890        }
[652]1891        else
[542]1892        {
[652]1893                pFront = geomFront.GetArea();
1894                pBack = geomBack.GetArea();
[542]1895        }
[652]1896       
[542]1897
[580]1898        // -- pvs rendering heuristics
[652]1899        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1900        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
[580]1901
[652]1902        // only render cost heuristics or combined with standard deviation
[752]1903        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty((int)totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1904    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty((int)pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1905        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty((int)pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
[579]1906                       
[652]1907        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
1908        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
[579]1909
[652]1910        float oldCost, newCost;
[580]1911
[652]1912        // only render cost
1913        if (1)
1914        {
1915                oldCost = oldRenderCost;
1916                newCost = newRenderCost;
1917        }
1918        else // also considering standard deviation
1919        {
1920                // standard deviation is difference of back and front pvs
1921                const float expectedCost = 0.5f * (penaltyFront + penaltyBack);
[580]1922
[652]1923                const float newDeviation = 0.5f *
1924                        fabs(penaltyFront - expectedCost) + fabs(penaltyBack - expectedCost);
[580]1925
[652]1926                const float oldDeviation = penaltyOld;
[580]1927
[652]1928                newCost = mRenderCostWeight * newRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * newDeviation;
1929                oldCost = mRenderCostWeight * oldRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * oldDeviation;
1930        }
[580]1931
[652]1932        cost += mPvsFactor * newCost / (oldCost + Limits::Small);
[607]1933               
[463]1934
1935#ifdef _DEBUG
[474]1936        Debug << "totalpvs: " << data.mPvs << " ptotal: " << pOverall
[508]1937                  << " frontpvs: " << pvsFront << " pFront: " << pFront
1938                  << " backpvs: " << pvsBack << " pBack: " << pBack << endl << endl;
[600]1939        Debug << "cost: " << cost << endl;
[463]1940#endif
[482]1941
[652]1942        return cost;
[463]1943}
1944
[508]1945
[697]1946int VspBspTree::ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
1947                                                                                ViewCellContainer &viewCells) const
1948{
1949        stack<bspNodePair> nodeStack;
1950        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
1951
1952        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
1953
1954        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
1955 
1956        ViewCell::NewMail();
1957
1958        while (!nodeStack.empty())
1959        {
1960                BspNode *node = nodeStack.top().first;
1961                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
1962                nodeStack.pop();
1963
1964                const int side = geom->ComputeIntersection(box);
1965               
1966                switch (side)
1967                {
1968                case -1:
1969                        // node geometry is contained in box
1970                        CollectViewCells(node, true, viewCells, true);
1971                        break;
1972
1973                case 0:
1974                        if (node->IsLeaf())
1975                        {
1976                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
1977                       
1978                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
1979                                {
1980                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
1981                                        viewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
1982                                }
1983                        }
1984                        else
1985                        {
1986                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1987                       
1988                                BspNode *first = interior->GetFront();
1989                                BspNode *second = interior->GetBack();
1990           
1991                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
1992                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
1993
1994                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
1995                                                                        *secondGeom,
1996                                                                        interior->GetPlane(),
1997                                                                        mBox,
1998                                                                        //0.0000001f);
1999                                                                        mEpsilon);
2000
2001                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
2002                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
2003                        }
2004                       
2005                        break;
2006                default:
2007                        // default: cull
2008                        break;
2009                }
2010               
2011                DEL_PTR(geom);
2012               
2013        }
2014
2015        return (int)viewCells.size();
2016}
2017
2018
[580]2019float VspBspTree::EvalAxisAlignedSplitCost(const VspBspTraversalData &data,
2020                                                                                   const AxisAlignedBox3 &box,
2021                                                                                   const int axis,
2022                                                                                   const float &position,                                                                                 
2023                                                                                   float &pFront,
2024                                                                                   float &pBack) const
2025{
[729]2026        float pvsTotal = 0;
2027        float pvsFront = 0;
2028        float pvsBack = 0;
[580]2029       
2030        // create unique ids for pvs heuristics
2031        GenerateUniqueIdsForPvs();
2032
2033        const int pvsSize = data.mPvs;
[726]2034
[580]2035        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = data.mRays->end();
2036
2037        // this is the main ray classification loop!
2038        for(rit = data.mRays->begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2039        {
2040                //if (!(*rit).mRay->IsActive()) continue;
2041
2042                // determine the side of this ray with respect to the plane
2043                float t;
2044                const int side = (*rit).ComputeRayIntersection(axis, position, t);
2045       
2046                AddObjToPvs((*rit).mRay->mTerminationObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2047                AddObjToPvs((*rit).mRay->mOriginObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2048        }
2049
2050        //-- pvs heuristics
2051        float pOverall;
2052
2053        //-- compute heurstics
2054        //   we take simplified computation for mid split
2055               
2056        pOverall = data.mProbability;
2057
2058        if (!mUseAreaForPvs)
2059        {   // volume
2060                pBack = pFront = pOverall * 0.5f;
2061               
2062#if 0
2063                // box length substitute for probability
2064                const float minBox = box.Min(axis);
2065                const float maxBox = box.Max(axis);
2066
2067                pBack = position - minBox;
2068                pFront = maxBox - position;
2069                pOverall = maxBox - minBox;
2070#endif
2071        }
2072        else //-- area substitute for probability
2073        {
2074                const int axis2 = (axis + 1) % 3;
2075                const int axis3 = (axis + 2) % 3;
2076
2077                const float faceArea =
2078                        (box.Max(axis2) - box.Min(axis2)) *
2079                        (box.Max(axis3) - box.Min(axis3));
2080
2081                pBack = pFront = pOverall * 0.5f + faceArea;
2082        }
2083
2084#ifdef _DEBUG
2085        Debug << axis << " " << pvsSize << " " << pvsBack << " " << pvsFront << endl;
2086        Debug << pFront << " " << pBack << " " << pOverall << endl;
2087#endif
2088
2089       
2090        const float newCost = pvsBack * pBack + pvsFront * pFront;
2091        const float oldCost = (float)pvsSize * pOverall + Limits::Small;
2092
2093        return  (mCtDivCi + newCost) / oldCost;
2094}
2095
2096
[463]2097void VspBspTree::AddObjToPvs(Intersectable *obj,
2098                                                         const int cf,
[729]2099                                                         float &frontPvs,
2100                                                         float &backPvs,
2101                                                         float &totalPvs) const
[463]2102{
2103        if (!obj)
2104                return;
[728]2105
[744]2106        const float renderCost = mViewCellsManager->EvalRenderCost(obj);
2107
[654]2108        // new object
[508]2109        if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
2110                (obj->mMailbox != sBackId) &&
2111                (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2112        {
[744]2113                totalPvs += renderCost;
[508]2114        }
2115
[463]2116        // TODO: does this really belong to no pvs?
2117        //if (cf == Ray::COINCIDENT) return;
2118
2119        // object belongs to both PVS
2120        if (cf >= 0)
2121        {
[482]2122                if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
[463]2123                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2124                {
[744]2125                        frontPvs += renderCost;
[508]2126               
[463]2127                        if (obj->mMailbox == sBackId)
[482]2128                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
[463]2129                        else
[482]2130                                obj->mMailbox = sFrontId;
[463]2131                }
2132        }
[482]2133
[463]2134        if (cf <= 0)
2135        {
2136                if ((obj->mMailbox != sBackId) &&
2137                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2138                {
[744]2139                        backPvs += renderCost;
[508]2140               
[463]2141                        if (obj->mMailbox == sFrontId)
[482]2142                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
[463]2143                        else
[482]2144                                obj->mMailbox = sBackId;
[463]2145                }
2146        }
2147}
2148
[491]2149
[503]2150void VspBspTree::CollectLeaves(vector<BspLeaf *> &leaves,
2151                                                           const bool onlyUnmailed,
2152                                                           const int maxPvsSize) const
[463]2153{
2154        stack<BspNode *> nodeStack;
2155        nodeStack.push(mRoot);
[482]2156
2157        while (!nodeStack.empty())
[463]2158        {
2159                BspNode *node = nodeStack.top();
2160                nodeStack.pop();
[489]2161               
[482]2162                if (node->IsLeaf())
[463]2163                {
[490]2164                        // test if this leaf is in valid view space
[503]2165                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2166                        if (leaf->TreeValid() &&
[508]2167                                (!onlyUnmailed || !leaf->Mailed()) &&
[503]2168                                ((maxPvsSize < 0) || (leaf->GetViewCell()->GetPvs().GetSize() <= maxPvsSize)))
[490]2169                        {
2170                                leaves.push_back(leaf);
2171                        }
[482]2172                }
2173                else
[463]2174                {
2175                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2176
2177                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2178                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2179                }
2180        }
2181}
2182
[489]2183
[463]2184AxisAlignedBox3 VspBspTree::GetBoundingBox() const
2185{
2186        return mBox;
2187}
2188
[489]2189
[463]2190BspNode *VspBspTree::GetRoot() const
2191{
2192        return mRoot;
2193}
2194
[489]2195
[463]2196void VspBspTree::EvaluateLeafStats(const VspBspTraversalData &data)
2197{
2198        // the node became a leaf -> evaluate stats for leafs
2199        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(data.mNode);
2200
2201
[574]2202        if (data.mPvs > mBspStats.maxPvs)
[711]2203        {
[574]2204                mBspStats.maxPvs = data.mPvs;
[711]2205        }
2206
[656]2207        mBspStats.pvs += data.mPvs;
2208
[574]2209        if (data.mDepth < mBspStats.minDepth)
[711]2210        {
[574]2211                mBspStats.minDepth = data.mDepth;
[711]2212        }
[656]2213       
[463]2214        if (data.mDepth >= mTermMaxDepth)
[711]2215        {
[744]2216        ++ mBspStats.maxDepthNodes;
2217                //Debug << "new max depth: " << mBspStats.maxDepthNodes << endl;
[711]2218        }
[611]2219
[508]2220        // accumulate rays to compute rays /  leaf
[574]2221        mBspStats.accumRays += (int)data.mRays->size();
[463]2222
[437]2223        if (data.mPvs < mTermMinPvs)
[574]2224                ++ mBspStats.minPvsNodes;
[437]2225
2226        if ((int)data.mRays->size() < mTermMinRays)
[574]2227                ++ mBspStats.minRaysNodes;
[437]2228
2229        if (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution)
[574]2230                ++ mBspStats.maxRayContribNodes;
[482]2231
[547]2232        if (data.mProbability <= mTermMinProbability)
[574]2233                ++ mBspStats.minProbabilityNodes;
[508]2234       
[474]2235        // accumulate depth to compute average depth
[574]2236        mBspStats.accumDepth += data.mDepth;
[463]2237
[612]2238        ++ mCreatedViewCells;
[656]2239
[463]2240#ifdef _DEBUG
2241        Debug << "BSP stats: "
2242                  << "Depth: " << data.mDepth << " (max: " << mTermMaxDepth << "), "
2243                  << "PVS: " << data.mPvs << " (min: " << mTermMinPvs << "), "
[587]2244          //              << "Area: " << data.mProbability << " (min: " << mTermMinProbability << "), "
[482]2245                  << "#rays: " << (int)data.mRays->size() << " (max: " << mTermMinRays << "), "
[463]2246                  << "#pvs: " << leaf->GetViewCell()->GetPvs().GetSize() << "=, "
2247                  << "#avg ray contrib (pvs): " << (float)data.mPvs / (float)data.mRays->size() << endl;
2248#endif
2249}
2250
[612]2251
[463]2252int VspBspTree::CastRay(Ray &ray)
2253{
2254        int hits = 0;
[482]2255
[600]2256        stack<BspRayTraversalData> tQueue;
[482]2257
[463]2258        float maxt, mint;
2259
2260        if (!mBox.GetRaySegment(ray, mint, maxt))
2261                return 0;
2262
2263        Intersectable::NewMail();
[600]2264        ViewCell::NewMail();
[463]2265        Vector3 entp = ray.Extrap(mint);
2266        Vector3 extp = ray.Extrap(maxt);
[482]2267
[463]2268        BspNode *node = mRoot;
2269        BspNode *farChild = NULL;
[482]2270
[463]2271        while (1)
2272        {
[482]2273                if (!node->IsLeaf())
[463]2274                {
2275                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2276
2277                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
2278                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
2279                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
2280
2281                        if (entSide < 0)
2282                        {
2283                                node = in->GetBack();
2284
2285                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
2286                                        continue;
[482]2287
[463]2288                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
2289
2290                        } else if (entSide > 0)
2291                        {
2292                                node = in->GetFront();
2293
2294                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
2295                                        continue;
2296
[482]2297                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
[463]2298                        }
2299                        else // ray and plane are coincident
2300                        {
2301                                // WHAT TO DO IN THIS CASE ?
2302                                //break;
2303                                node = in->GetFront();
2304                                continue;
2305                        }
2306
2307                        // push data for far child
[600]2308                        tQueue.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
[463]2309
2310                        // find intersection of ray segment with plane
2311                        float t;
2312                        extp = splitPlane.FindIntersection(ray.GetLoc(), extp, &t);
2313                        maxt *= t;
[482]2314
[463]2315                } else // reached leaf => intersection with view cell
2316                {
2317                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[482]2318
[463]2319                        if (!leaf->GetViewCell()->Mailed())
2320                        {
2321                                //ray.bspIntersections.push_back(Ray::VspBspIntersection(maxt, leaf));
2322                                leaf->GetViewCell()->Mail();
2323                                ++ hits;
2324                        }
[482]2325
[463]2326                        //-- fetch the next far child from the stack
[600]2327                        if (tQueue.empty())
[463]2328                                break;
[482]2329
[463]2330                        entp = extp;
2331                        mint = maxt; // NOTE: need this?
2332
2333                        if (ray.GetType() == Ray::LINE_SEGMENT && mint > 1.0f)
2334                                break;
2335
[600]2336                        BspRayTraversalData &s = tQueue.top();
[463]2337
2338                        node = s.mNode;
2339                        extp = s.mExitPoint;
2340                        maxt = s.mMaxT;
2341
[600]2342                        tQueue.pop();
[463]2343                }
2344        }
2345
2346        return hits;
2347}
2348
[532]2349
[547]2350void VspBspTree::CollectViewCells(ViewCellContainer &viewCells, bool onlyValid) const
[463]2351{
[532]2352        ViewCell::NewMail();
[551]2353       
2354        CollectViewCells(mRoot, onlyValid, viewCells, true);
[532]2355}
2356
2357
[574]2358void VspBspTree::CollapseViewCells()
[542]2359{
[590]2360// TODO
[728]2361#if HAS_TO_BE_REDONE
[542]2362        stack<BspNode *> nodeStack;
2363
2364        if (!mRoot)
2365                return;
2366
2367        nodeStack.push(mRoot);
2368       
2369        while (!nodeStack.empty())
2370        {
2371                BspNode *node = nodeStack.top();
2372                nodeStack.pop();
2373               
2374                if (node->IsLeaf())
[574]2375        {
2376                        BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
[542]2377
[574]2378                        if (!viewCell->GetValid())
[542]2379                        {
2380                                BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
[580]2381       
2382                                ViewCellContainer leaves;
[590]2383                                mViewCellsTree->CollectLeaves(viewCell, leaves);
[580]2384
2385                                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2386
2387                                for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
[542]2388                                {
[580]2389                                        BspLeaf *l = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
[574]2390                                        l->SetViewCell(GetOrCreateOutOfBoundsCell());
2391                                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
2392                                }
[542]2393
[574]2394                                // add to unbounded view cell
2395                                GetOrCreateOutOfBoundsCell()->GetPvs().AddPvs(viewCell->GetPvs());
2396                                DEL_PTR(viewCell);
2397                        }
2398                }
2399                else
2400                {
2401                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2402               
2403                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2404                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2405                }
2406        }
[542]2407
[574]2408        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
[590]2409#endif
[574]2410}
2411
2412
[639]2413void VspBspTree::CollectRays(VssRayContainer &rays)
2414{
2415        vector<BspLeaf *> leaves;
2416
2417        vector<BspLeaf *>::const_iterator lit, lit_end = leaves.end();
2418
2419        for (lit = leaves.begin(); lit != lit_end; ++ lit)
2420        {
2421                BspLeaf *leaf = *lit;
2422                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = leaf->mVssRays.end();
2423
2424                for (rit = leaf->mVssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2425                        rays.push_back(*rit);
2426        }
2427}
2428
2429
[574]2430void VspBspTree::ValidateTree()
2431{
2432        stack<BspNode *> nodeStack;
2433
2434        if (!mRoot)
2435                return;
2436
2437        nodeStack.push(mRoot);
2438       
2439        mBspStats.invalidLeaves = 0;
2440        while (!nodeStack.empty())
2441        {
2442                BspNode *node = nodeStack.top();
2443                nodeStack.pop();
2444               
2445                if (node->IsLeaf())
2446                {
2447                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2448
2449                        if (!leaf->GetViewCell()->GetValid())
2450                                ++ mBspStats.invalidLeaves;
2451
2452                        // validity flags don't match => repair
2453                        if (leaf->GetViewCell()->GetValid() != leaf->TreeValid())
2454                        {
2455                                leaf->SetTreeValid(leaf->GetViewCell()->GetValid());
2456                                PropagateUpValidity(leaf);
[542]2457                        }
2458                }
2459                else
2460                {
2461                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2462               
2463                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2464                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2465                }
2466        }
[562]2467
[574]2468        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
[542]2469}
2470
[547]2471
[574]2472
[547]2473void VspBspTree::CollectViewCells(BspNode *root,
2474                                                                  bool onlyValid,
[532]2475                                                                  ViewCellContainer &viewCells,
2476                                                                  bool onlyUnmailed) const
2477{
[498]2478        stack<BspNode *> nodeStack;
[463]2479
[538]2480        if (!root)
[508]2481                return;
[463]2482
[538]2483        nodeStack.push(root);
[498]2484       
2485        while (!nodeStack.empty())
2486        {
2487                BspNode *node = nodeStack.top();
2488                nodeStack.pop();
2489               
2490                if (node->IsLeaf())
2491                {
[564]2492                        if (!onlyValid || node->TreeValid())
[498]2493                        {
[727]2494                                ViewCell *leafVc = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2495
2496                                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leafVc);
[590]2497                                               
[532]2498                                if (!onlyUnmailed || !viewCell->Mailed())
[498]2499                                {
2500                                        viewCell->Mail();
2501                                        viewCells.push_back(viewCell);
2502                                }
2503                        }
2504                }
2505                else
2506                {
2507                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[508]2508               
[498]2509                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2510                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2511                }
2512        }
[590]2513
[463]2514}
2515
2516
[648]2517void VspBspTree::PreprocessPolygons(PolygonContainer &polys)
2518{
2519        // preprocess: throw out polygons coincident to the view space box (not needed)
2520        PolygonContainer boxPolys;
2521        mBox.ExtractPolys(boxPolys);
2522        vector<Plane3> boxPlanes;
2523
2524        PolygonContainer::iterator pit, pit_end = boxPolys.end();
2525
2526        // extract planes of box
2527        // TODO: can be done more elegantly than first extracting polygons
2528        // and take their planes
2529        for (pit = boxPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2530        {
2531                boxPlanes.push_back((*pit)->GetSupportingPlane());
2532        }
2533
2534        pit_end = polys.end();
2535
2536        for (pit = polys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2537        {
2538                vector<Plane3>::const_iterator bit, bit_end = boxPlanes.end();
2539               
2540                for (bit = boxPlanes.begin(); (bit != bit_end) && (*pit); ++ bit)
2541                {
2542                        const int cf = (*pit)->ClassifyPlane(*bit, mEpsilon);
2543
2544                        if (cf == Polygon3::COINCIDENT)
2545                        {
2546                                DEL_PTR(*pit);
2547                                //Debug << "coincident!!" << endl;
2548                        }
2549                }
2550        }
2551
2552        // remove deleted entries
2553        for (int i = 0; i < (int)polys.size(); ++ i)
2554        {
2555                while (!polys[i] && (i < (int)polys.size()))
2556                {
2557                        swap(polys[i], polys.back());
2558                        polys.pop_back();
2559                }
2560        }
2561}
2562
2563
[463]2564float VspBspTree::AccumulatedRayLength(const RayInfoContainer &rays) const
2565{
2566        float len = 0;
2567
2568        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2569
2570        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2571                len += (*it).SegmentLength();
2572
2573        return len;
2574}
2575
[479]2576
[463]2577int VspBspTree::SplitRays(const Plane3 &plane,
[482]2578                                                  RayInfoContainer &rays,
2579                                                  RayInfoContainer &frontRays,
[639]2580                                                  RayInfoContainer &backRays) const
[463]2581{
2582        int splits = 0;
2583
[574]2584        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2585
2586        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
[463]2587        {
[574]2588                RayInfo bRay = *it;
2589               
[463]2590                VssRay *ray = bRay.mRay;
[473]2591                float t;
[463]2592
[485]2593                // get classification and receive new t
[463]2594                const int cf = bRay.ComputeRayIntersection(plane, t);
[482]2595
[463]2596                switch (cf)
2597                {
2598                case -1:
2599                        backRays.push_back(bRay);
2600                        break;
2601                case 1:
2602                        frontRays.push_back(bRay);
2603                        break;
[482]2604                case 0:
2605                        {
[485]2606                                //-- split ray
[639]2607                                //   test if start point behind or in front of plane
[485]2608                                const int side = plane.Side(bRay.ExtrapOrigin());
2609
2610                                if (side <= 0)
2611                                {
2612                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2613                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2614                                }
2615                                else
2616                                {
2617                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2618                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2619                                }
[463]2620                        }
2621                        break;
2622                default:
[485]2623                        Debug << "Should not come here" << endl;
[463]2624                        break;
2625                }
2626        }
2627
2628        return splits;
2629}
2630
[479]2631
[463]2632void VspBspTree::ExtractHalfSpaces(BspNode *n, vector<Plane3> &halfSpaces) const
2633{
2634        BspNode *lastNode;
2635
2636        do
2637        {
2638                lastNode = n;
2639
2640                // want to get planes defining geometry of this node => don't take
2641                // split plane of node itself
2642                n = n->GetParent();
[482]2643
[463]2644                if (n)
2645                {
2646                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(n);
2647                        Plane3 halfSpace = dynamic_cast<BspInterior *>(interior)->GetPlane();
2648
[683]2649            if (interior->GetBack() != lastNode)
[463]2650                                halfSpace.ReverseOrientation();
2651
2652                        halfSpaces.push_back(halfSpace);
2653                }
2654        }
2655        while (n);
2656}
2657
[485]2658
[482]2659void VspBspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
[503]2660                                                                   BspNodeGeometry &geom) const
[463]2661{
[437]2662        vector<Plane3> halfSpaces;
2663        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2664
2665        PolygonContainer candidatePolys;
[678]2666        vector<Plane3> candidatePlanes;
[437]2667
[719]2668        vector<Plane3>::const_iterator pit, pit_end = halfSpaces.end();
2669
[683]2670        // bounded planes are added to the polygons
[719]2671        for (pit = halfSpaces.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
[437]2672        {
[719]2673                Polygon3 *p = GetBoundingBox().CrossSection(*pit);
[482]2674
[448]2675                if (p->Valid(mEpsilon))
[437]2676                {
[683]2677                        candidatePolys.push_back(p);
[719]2678                        candidatePlanes.push_back(*pit);
[437]2679                }
2680        }
2681
2682        // add faces of bounding box (also could be faces of the cell)
2683        for (int i = 0; i < 6; ++ i)
2684        {
2685                VertexContainer vertices;
[482]2686
[437]2687                for (int j = 0; j < 4; ++ j)
2688                        vertices.push_back(mBox.GetFace(i).mVertices[j]);
2689
[678]2690                Polygon3 *poly = new Polygon3(vertices);
2691
2692                candidatePolys.push_back(poly);
2693                candidatePlanes.push_back(poly->GetSupportingPlane());
[437]2694        }
2695
2696        for (int i = 0; i < (int)candidatePolys.size(); ++ i)
2697        {
2698                // polygon is split by all other planes
2699                for (int j = 0; (j < (int)halfSpaces.size()) && candidatePolys[i]; ++ j)
2700                {
2701                        if (i == j) // polygon and plane are coincident
2702                                continue;
2703
2704                        VertexContainer splitPts;
2705                        Polygon3 *frontPoly, *backPoly;
2706
[482]2707                        const int cf =
[448]2708                                candidatePolys[i]->ClassifyPlane(halfSpaces[j],
2709                                                                                                 mEpsilon);
[482]2710
[437]2711                        switch (cf)
2712                        {
2713                                case Polygon3::SPLIT:
2714                                        frontPoly = new Polygon3();
2715                                        backPoly = new Polygon3();
2716
[482]2717                                        candidatePolys[i]->Split(halfSpaces[j],
2718                                                                                         *frontPoly,
[448]2719                                                                                         *backPoly,
2720                                                                                         mEpsilon);
[437]2721
2722                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2723
[683]2724                                        if (backPoly->Valid(mEpsilon))
2725                                                candidatePolys[i] = backPoly;
[437]2726                                        else
[683]2727                                                DEL_PTR(backPoly);
[437]2728
[683]2729                                        // outside, don't need this
2730                                        DEL_PTR(frontPoly);
[437]2731                                        break;
[683]2732                                // polygon outside of halfspace
2733                                case Polygon3::FRONT_SIDE:
[437]2734                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2735                                        break;
2736                                // just take polygon as it is
[683]2737                                case Polygon3::BACK_SIDE:
[437]2738                                case Polygon3::COINCIDENT:
2739                                default:
2740                                        break;
2741                        }
2742                }
[482]2743
[437]2744                if (candidatePolys[i])
[678]2745                {
2746                        geom.Add(candidatePolys[i], candidatePlanes[i]);
2747                        //      geom.mPolys.push_back(candidates[i]);
2748                }
[437]2749        }
[463]2750}
2751
[485]2752
[582]2753void VspBspTree::ConstructGeometry(ViewCell *vc,
[503]2754                                                                   BspNodeGeometry &vcGeom) const
[589]2755{
[580]2756        ViewCellContainer leaves;
[590]2757       
2758        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
[463]2759
[580]2760        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2761
[463]2762        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
[580]2763        {
2764                BspLeaf *l = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
[590]2765               
[580]2766                ConstructGeometry(l, vcGeom);
2767        }
[463]2768}
2769
[485]2770
[482]2771int VspBspTree::FindNeighbors(BspNode *n, vector<BspLeaf *> &neighbors,
[562]2772                                                          const bool onlyUnmailed) const
[463]2773{
[551]2774        stack<bspNodePair> nodeStack;
2775       
2776        BspNodeGeometry nodeGeom;
2777        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
[752]2778        const float eps = 0.01f;
2779
[500]2780        // split planes from the root to this node
2781        // needed to verify that we found neighbor leaf
[557]2782        // TODO: really needed?
[463]2783        vector<Plane3> halfSpaces;
2784        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2785
[551]2786
2787        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2788        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2789
2790        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2791
[482]2792        while (!nodeStack.empty())
[463]2793        {
[551]2794                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2795                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
[562]2796       
[463]2797                nodeStack.pop();
2798
[557]2799                if (node->IsLeaf())
[562]2800                {
[557]2801                        // test if this leaf is in valid view space
2802                        if (node->TreeValid() &&
2803                                (node != n) &&
2804                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
2805                        {
2806                                bool isAdjacent = true;
[551]2807
[570]2808                                if (1)
[557]2809                                {
[562]2810                                        // test all planes of current node if still adjacent
2811                                        for (int i = 0; (i < halfSpaces.size()) && isAdjacent; ++ i)
2812                                        {
2813                                                const int cf =
[678]2814                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
[562]2815                                                                                                        halfSpaces[i],
[752]2816                                                                                                        eps);
[482]2817
[683]2818                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
[562]2819                                                {
2820                                                        isAdjacent = false;
2821                                                }
[557]2822                                        }
2823                                }
[562]2824                                else
[557]2825                                {
[562]2826                                        // TODO: why is this wrong??
2827                                        // test all planes of current node if still adjacent
[678]2828                                        for (int i = 0; (i < nodeGeom.Size()) && isAdjacent; ++ i)
[562]2829                                        {
[678]2830                                                Polygon3 *poly = nodeGeom.GetPolys()[i];
[555]2831
[562]2832                                                const int cf =
[678]2833                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
[562]2834                                                                                                        poly->GetSupportingPlane(),
[752]2835                                                                                                        eps);
[557]2836
[683]2837                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
[562]2838                                                {
2839                                                        isAdjacent = false;
2840                                                }
[557]2841                                        }
[570]2842                                }
[557]2843                                // neighbor was found
2844                                if (isAdjacent)
[562]2845                                {       
[551]2846                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
[562]2847                                }
[463]2848                        }
[562]2849                }
2850                else
2851                {
2852                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[482]2853
[678]2854                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
[562]2855                                                                                                   interior->GetPlane(),
[752]2856                                                                                                   eps);
[551]2857                       
[562]2858                        BspNode *front = interior->GetFront();
2859                        BspNode *back = interior->GetBack();
[551]2860           
[562]2861                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
2862                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
[463]2863
[562]2864                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
2865                                                                *bGeom,
2866                                                                interior->GetPlane(),
2867                                                                mBox,
[675]2868                                                                //0.0000001f);
[752]2869                                                                eps);
[551]2870               
[683]2871                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
[562]2872                        {
[683]2873                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
2874                                DEL_PTR(fGeom);
[562]2875                        }
2876                        else
2877                        {
[683]2878                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
[551]2879                                {
[683]2880                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
2881                                        DEL_PTR(bGeom);
[551]2882                                }
[482]2883                                else
[562]2884                                {       // random decision
2885                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
2886                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
[463]2887                                }
[551]2888                        }
[463]2889                }
[562]2890       
[551]2891                DEL_PTR(geom);
[463]2892        }
[482]2893
[463]2894        return (int)neighbors.size();
2895}
2896
[489]2897
[600]2898
[710]2899int VspBspTree::FindApproximateNeighbors(BspNode *n,
2900                                                                                 vector<BspLeaf *> &neighbors,
[600]2901                                                                                 const bool onlyUnmailed) const
2902{
2903        stack<bspNodePair> nodeStack;
2904       
2905        BspNodeGeometry nodeGeom;
2906        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
2907       
[752]2908        float eps = 0.01f;
[600]2909        // split planes from the root to this node
2910        // needed to verify that we found neighbor leaf
2911        // TODO: really needed?
2912        vector<Plane3> halfSpaces;
2913        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2914
2915
2916        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2917        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2918
2919        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2920
2921        while (!nodeStack.empty())
2922        {
2923                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2924                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2925       
2926                nodeStack.pop();
2927
2928                if (node->IsLeaf())
2929                {
2930                        // test if this leaf is in valid view space
2931                        if (node->TreeValid() &&
2932                                (node != n) &&
2933                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
2934                        {
2935                                bool isAdjacent = true;
2936
2937                                // neighbor was found
2938                                if (isAdjacent)
2939                                {       
2940                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
2941                                }
2942                        }
2943                }
2944                else
2945                {
2946                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2947
[678]2948                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
[600]2949                                                                                                   interior->GetPlane(),
[752]2950                                                                                                   eps);
[600]2951                       
2952                        BspNode *front = interior->GetFront();
2953                        BspNode *back = interior->GetBack();
2954           
2955                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
2956                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
2957
2958                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
2959                                                                *bGeom,
2960                                                                interior->GetPlane(),
2961                                                                mBox,
[675]2962                                                                //0.0000001f);
[752]2963                                                                eps);
[600]2964               
[683]2965                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
[600]2966                        {
[683]2967                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
2968                                DEL_PTR(fGeom);
[710]2969                                }
[600]2970                        else
2971                        {
[683]2972                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
[600]2973                                {
[683]2974                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
2975                                        DEL_PTR(bGeom);
[600]2976                                }
2977                                else
2978                                {       // random decision
2979                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
2980                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
2981                                }
2982                        }
2983                }
2984       
2985                DEL_PTR(geom);
2986        }
2987
2988        return (int)neighbors.size();
2989}
2990
2991
2992
[463]2993BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const Plane3 &halfspace)
2994{
2995    stack<BspNode *> nodeStack;
2996        nodeStack.push(mRoot);
[482]2997
[463]2998        int mask = rand();
[482]2999
3000        while (!nodeStack.empty())
[463]3001        {
3002                BspNode *node = nodeStack.top();
3003                nodeStack.pop();
[482]3004
3005                if (node->IsLeaf())
[463]3006                {
3007                        return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[482]3008                }
3009                else
[463]3010                {
3011                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3012                        BspNode *next;
[503]3013                        BspNodeGeometry geom;
[482]3014
[463]3015                        // todo: not very efficient: constructs full cell everytime
[498]3016                        ConstructGeometry(interior, geom);
[463]3017
[503]3018                        const int cf =
[678]3019                                Polygon3::ClassifyPlane(geom.GetPolys(), halfspace, mEpsilon);
[463]3020
3021                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3022                                next = interior->GetFront();
3023                        else
3024                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3025                                        next = interior->GetFront();
[482]3026                        else
[463]3027                        {
3028                                // random decision
3029                                if (mask & 1)
3030                                        next = interior->GetBack();
3031                                else
3032                                        next = interior->GetFront();
3033                                mask = mask >> 1;
3034                        }
3035
3036                        nodeStack.push(next);
3037                }
3038        }
[482]3039
[463]3040        return NULL;
3041}
3042
[694]3043
[463]3044BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed)
3045{
3046        stack<BspNode *> nodeStack;
[482]3047
[463]3048        nodeStack.push(mRoot);
3049
3050        int mask = rand();
[482]3051
3052        while (!nodeStack.empty())
[463]3053        {
3054                BspNode *node = nodeStack.top();
3055                nodeStack.pop();
[482]3056
3057                if (node->IsLeaf())
[463]3058                {
3059                        if ( (!onlyUnmailed || !node->Mailed()) )
3060                                return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3061                }
[482]3062                else
[463]3063                {
3064                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3065
3066                        // random decision
3067                        if (mask & 1)
3068                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3069                        else
3070                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3071
3072                        mask = mask >> 1;
3073                }
3074        }
[482]3075
[463]3076        return NULL;
3077}
3078
[694]3079
[463]3080int VspBspTree::ComputePvsSize(const RayInfoContainer &rays) const
3081{
3082        int pvsSize = 0;
3083
3084        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = rays.end();
3085
3086        Intersectable::NewMail();
3087
3088        for (rit = rays.begin(); rit != rays.end(); ++ rit)
3089        {
3090                VssRay *ray = (*rit).mRay;
[482]3091
[463]3092                if (ray->mOriginObject)
3093                {
3094                        if (!ray->mOriginObject->Mailed())
3095                        {
3096                                ray->mOriginObject->Mail();
3097                                ++ pvsSize;
3098                        }
3099                }
3100                if (ray->mTerminationObject)
3101                {
3102                        if (!ray->mTerminationObject->Mailed())
3103                        {
3104                                ray->mTerminationObject->Mail();
3105                                ++ pvsSize;
3106                        }
3107                }
3108        }
3109
3110        return pvsSize;
3111}
3112
[694]3113
[463]3114float VspBspTree::GetEpsilon() const
3115{
3116        return mEpsilon;
3117}
3118
3119
3120int VspBspTree::SplitPolygons(const Plane3 &plane,
[482]3121                                                          PolygonContainer &polys,
3122                                                          PolygonContainer &frontPolys,
3123                                                          PolygonContainer &backPolys,
[463]3124                                                          PolygonContainer &coincident) const
3125{
3126        int splits = 0;
3127
[574]3128        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
3129
3130        for (it = polys.begin(); it != polys.end(); ++ it)     
[463]3131        {
[574]3132                Polygon3 *poly = *it;
[463]3133
3134                // classify polygon
3135                const int cf = poly->ClassifyPlane(plane, mEpsilon);
3136
3137                switch (cf)
3138                {
3139                        case Polygon3::COINCIDENT:
3140                                coincident.push_back(poly);
[482]3141                                break;
3142                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
[463]3143                                frontPolys.push_back(poly);
3144                                break;
3145                        case Polygon3::BACK_SIDE:
3146                                backPolys.push_back(poly);
3147                                break;
3148                        case Polygon3::SPLIT:
3149                                backPolys.push_back(poly);
3150                                frontPolys.push_back(poly);
3151                                ++ splits;
3152                                break;
3153                        default:
3154                Debug << "SHOULD NEVER COME HERE\n";
3155                                break;
3156                }
3157        }
3158
3159        return splits;
3160}
[466]3161
3162
[469]3163int VspBspTree::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
3164                                                                const Vector3 &termination,
3165                                                                vector<ViewCell *> &viewcells)
[466]3166{
[469]3167        int hits = 0;
[719]3168        stack<BspRayTraversalData> tStack;
[482]3169
[469]3170        float mint = 0.0f, maxt = 1.0f;
[482]3171
[469]3172        Intersectable::NewMail();
[600]3173        ViewCell::NewMail();
[482]3174
[469]3175        Vector3 entp = origin;
3176        Vector3 extp = termination;
[482]3177
[469]3178        BspNode *node = mRoot;
3179        BspNode *farChild = NULL;
[482]3180
[485]3181        float t;
[752]3182        const float thresh = 1e-6f; // matt: change this to adjustable value
[694]3183       
[482]3184        while (1)
[469]3185        {
[482]3186                if (!node->IsLeaf())
[469]3187                {
3188                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[482]3189
[469]3190                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
[485]3191                       
[666]3192                        const int entSide = splitPlane.Side(entp, thresh);
3193                        const int extSide = splitPlane.Side(extp, thresh);
[482]3194
[485]3195                        if (entSide < 0)
[469]3196                        {
[666]3197                                node = in->GetBack();
3198                               
3199                                // plane does not split ray => no far child
3200                                if (extSide <= 0)
3201                                        continue;
3202 
3203                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
[485]3204                        }
3205                        else if (entSide > 0)
[469]3206                        {
[666]3207                                node = in->GetFront();
[482]3208
[666]3209                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
3210                                        continue;
[482]3211
3212                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
[469]3213                        }
[694]3214                        else // one of the ray end points is on the plane
[485]3215                        {       // NOTE: what to do if ray is coincident with plane?
3216                                if (extSide < 0)
3217                                        node = in->GetBack();
[694]3218                                else //if (extSide > 0)
[485]3219                                        node = in->GetFront();
[694]3220                                //else break; // coincident => count no intersections
3221
[485]3222                                continue; // no far child
[469]3223                        }
[482]3224
[469]3225                        // push data for far child
[719]3226                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp));
[482]3227
[469]3228                        // find intersection of ray segment with plane
3229                        extp = splitPlane.FindIntersection(origin, extp, &t);
[485]3230                }
3231                else
[469]3232                {
3233                        // reached leaf => intersection with view cell
3234                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[666]3235                        ViewCell *viewCell;
3236                       
[708]3237                        if (0)
3238                                viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3239                        else
3240                                viewCell = leaf->GetViewCell();
[482]3241
[590]3242                        if (!viewCell->Mailed())
[469]3243                        {
[590]3244                                viewcells.push_back(viewCell);
3245                                viewCell->Mail();
[469]3246                                ++ hits;
3247                        }
[482]3248
[469]3249                        //-- fetch the next far child from the stack
[719]3250                        if (tStack.empty())
[469]3251                                break;
[482]3252
[469]3253                        entp = extp;
[485]3254                       
[719]3255                        const BspRayTraversalData &s = tStack.top();
[482]3256
[469]3257                        node = s.mNode;
3258                        extp = s.mExitPoint;
[482]3259
[719]3260                        tStack.pop();
[469]3261                }
[466]3262        }
[487]3263
[469]3264        return hits;
[466]3265}
[478]3266
[576]3267
3268
3269
[485]3270int VspBspTree::TreeDistance(BspNode *n1, BspNode *n2) const
[482]3271{
3272        std::deque<BspNode *> path1;
3273        BspNode *p1 = n1;
[479]3274
[482]3275        // create path from node 1 to root
3276        while (p1)
3277        {
3278                if (p1 == n2) // second node on path
3279                        return (int)path1.size();
3280
3281                path1.push_front(p1);
3282                p1 = p1->GetParent();
3283        }
3284
3285        int depth = n2->GetDepth();
3286        int d = depth;
3287
3288        BspNode *p2 = n2;
3289
3290        // compare with same depth
3291        while (1)
3292        {
3293                if ((d < (int)path1.size()) && (p2 == path1[d]))
3294                        return (depth - d) + ((int)path1.size() - 1 - d);
3295
3296                -- d;
3297                p2 = p2->GetParent();
3298        }
3299
3300        return 0; // never come here
3301}
3302
[580]3303
[501]3304BspNode *VspBspTree::CollapseTree(BspNode *node, int &collapsed)
[479]3305{
[590]3306// TODO
[728]3307#if HAS_TO_BE_REDONE
[495]3308        if (node->IsLeaf())
[479]3309                return node;
3310
[492]3311        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3312
[501]3313        BspNode *front = CollapseTree(interior->GetFront(), collapsed);
3314        BspNode *back = CollapseTree(interior->GetBack(), collapsed);
[492]3315
[479]3316        if (front->IsLeaf() && back->IsLeaf())
3317        {
3318                BspLeaf *frontLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(front);
3319                BspLeaf *backLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(back);
3320
3321                //-- collapse tree
3322                if (frontLeaf->GetViewCell() == backLeaf->GetViewCell())
3323                {
3324                        BspViewCell *vc = frontLeaf->GetViewCell();
3325
3326                        BspLeaf *leaf = new BspLeaf(interior->GetParent(), vc);
[489]3327                        leaf->SetTreeValid(frontLeaf->TreeValid());
[482]3328
[479]3329                        // replace a link from node's parent
3330                        if (leaf->GetParent())
3331                                leaf->GetParent()->ReplaceChildLink(node, leaf);
[517]3332                        else
3333                                mRoot = leaf;
3334
[501]3335                        ++ collapsed;
[479]3336                        delete interior;
3337
3338                        return leaf;
3339                }
3340        }
[590]3341#endif
[495]3342        return node;
3343}
3344
3345
[501]3346int VspBspTree::CollapseTree()
[495]3347{
[501]3348        int collapsed = 0;
[580]3349        //TODO
[728]3350#if HAS_TO_BE_REDONE
[501]3351        (void)CollapseTree(mRoot, collapsed);
[517]3352
[485]3353        // revalidate leaves
[517]3354        RepairViewCellsLeafLists();
[580]3355#endif
[501]3356        return collapsed;
[479]3357}
3358
3359
[517]3360void VspBspTree::RepairViewCellsLeafLists()
[492]3361{
[590]3362// TODO
[728]3363#if HAS_TO_BE_REDONE
[479]3364        // list not valid anymore => clear
[492]3365        stack<BspNode *> nodeStack;
3366        nodeStack.push(mRoot);
3367
3368        ViewCell::NewMail();
3369
3370        while (!nodeStack.empty())
3371        {
3372                BspNode *node = nodeStack.top();
3373                nodeStack.pop();
3374
3375                if (node->IsLeaf())
3376                {
3377                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3378
3379                        BspViewCell *viewCell = leaf->GetViewCell();
[590]3380
[492]3381                        if (!viewCell->Mailed())
3382                        {
3383                                viewCell->mLeaves.clear();
3384                                viewCell->Mail();
3385                        }
[580]3386       
[492]3387                        viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
[590]3388
[492]3389                }
3390                else
3391                {
3392                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3393
3394                        nodeStack.push(interior->GetFront());
3395                        nodeStack.push(interior->GetBack());
3396                }
[479]3397        }
[590]3398// TODO
3399#endif
[479]3400}
3401
3402
[532]3403typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
3404
[535]3405
[532]3406int VspBspTree::CastBeam(Beam &beam)
3407{
3408    stack<bspNodePair> nodeStack;
3409        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3410        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3411
3412        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3413 
3414        ViewCell::NewMail();
3415
3416        while (!nodeStack.empty())
3417        {
3418                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3419                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3420                nodeStack.pop();
3421               
3422                AxisAlignedBox3 box;
[697]3423                geom->GetBoundingBox(box);
[532]3424
[535]3425                const int side = beam.ComputeIntersection(box);
[532]3426               
3427                switch (side)
3428                {
3429                case -1:
[547]3430                        CollectViewCells(node, true, beam.mViewCells, true);
[532]3431                        break;
3432                case 0:
[535]3433                       
[532]3434                        if (node->IsLeaf())
3435                        {
[535]3436                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3437                       
[532]3438                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
[535]3439                                {
3440                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
[532]3441                                        beam.mViewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
[535]3442                                }
[532]3443                        }
3444                        else
3445                        {
3446                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[535]3447                       
[538]3448                                BspNode *first = interior->GetFront();
3449                                BspNode *second = interior->GetBack();
[535]3450           
3451                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
3452                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
3453
[538]3454                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
3455                                                                        *secondGeom,
3456                                                                        interior->GetPlane(),
3457                                                                        mBox,
[675]3458                                                                        //0.0000001f);
[538]3459                                                                        mEpsilon);
[535]3460
[532]3461                                // decide on the order of the nodes
3462                                if (DotProd(beam.mPlanes[0].mNormal,
3463                                        interior->GetPlane().mNormal) > 0)
3464                                {
3465                                        swap(first, second);
[535]3466                                        swap(firstGeom, secondGeom);
[532]3467                                }
3468
[535]3469                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
3470                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
[532]3471                        }
[535]3472                       
[532]3473                        break;
[538]3474                default:
[532]3475                        // default: cull
[538]3476                        break;
[532]3477                }
[538]3478               
[532]3479                DEL_PTR(geom);
[535]3480               
[532]3481        }
3482
[538]3483        return (int)beam.mViewCells.size();
[532]3484}
3485
3486
[485]3487void VspBspTree::SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm)
[478]3488{
[485]3489        mViewCellsManager = vcm;
3490}
3491
3492
[580]3493int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const vector<BspLeaf *> leaves,
3494                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
[485]3495{
[478]3496        BspLeaf::NewMail();
[508]3497       
[478]3498        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3499
[580]3500        int numCandidates = 0;
[509]3501
[478]3502        // find merge candidates and push them into queue
3503        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3504        {
3505                BspLeaf *leaf = *it;
[485]3506               
3507                // the same leaves must not be part of two merge candidates
3508                leaf->Mail();
[650]3509               
[485]3510                vector<BspLeaf *> neighbors;
[710]3511               
3512                // appoximate neighbor search has slightl relaxed constraints
[694]3513                if (1)
[650]3514                        FindNeighbors(leaf, neighbors, true);
3515                else
3516                        FindApproximateNeighbors(leaf, neighbors, true);
[710]3517
[485]3518                vector<BspLeaf *>::const_iterator nit, nit_end = neighbors.end();
3519
3520                // TODO: test if at least one ray goes from one leaf to the other
3521                for (nit = neighbors.begin(); nit != nit_end; ++ nit)
[508]3522                {
3523                        if ((*nit)->GetViewCell() != leaf->GetViewCell())
[509]3524                        {
[580]3525                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), (*nit)->GetViewCell());
[564]3526
[676]3527                                // dont't merge view cells if they are empty and not front and back leaf of the same parent
3528                                // in the tree?
3529                                if (mEmptyViewCellsMergeAllowed ||
[710]3530                                        !leaf->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
3531                                        !(*nit)->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
[676]3532                    leaf->IsSibling(*nit))
3533                                {
3534                                        candidates.push_back(mc);
3535                                }
3536
[580]3537                                ++ numCandidates;
3538                                if ((numCandidates % 1000) == 0)
[566]3539                                {
[580]3540                                        cout << "collected " << numCandidates << " merge candidates" << endl;
[566]3541                                }
[509]3542                        }
[485]3543                }
3544        }
3545
[580]3546        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
3547        Debug << "leaves in queue: " << numCandidates << endl;
3548       
[508]3549
[485]3550        return (int)leaves.size();
3551}
3552
3553
[580]3554int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
3555                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
[485]3556{
[547]3557        ViewCell::NewMail();
[503]3558        long startTime = GetTime();
[574]3559       
[485]3560        map<BspLeaf *, vector<BspLeaf*> > neighborMap;
[574]3561        ViewCellContainer::const_iterator iit;
[485]3562
[503]3563        int numLeaves = 0;
[485]3564       
3565        BspLeaf::NewMail();
3566
[574]3567        for (int i = 0; i < (int)rays.size(); ++ i)
[485]3568        { 
[574]3569                VssRay *ray = rays[i];
[547]3570       
[485]3571                // traverse leaves stored in the rays and compare and
3572                // merge consecutive leaves (i.e., the neighbors in the tree)
[574]3573                if (ray->mViewCells.size() < 2)
[485]3574                        continue;
[580]3575//TODO viewcellhierarchy
[574]3576                iit = ray->mViewCells.begin();
3577                BspViewCell *bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*(iit ++));
[580]3578                BspLeaf *leaf = bspVc->mLeaf;
[485]3579               
3580                // traverse intersections
[489]3581                // consecutive leaves are neighbors => add them to queue
[574]3582                for (; iit != ray->mViewCells.end(); ++ iit)
[485]3583                {
[489]3584                        // next pair
3585                        BspLeaf *prevLeaf = leaf;
[574]3586                        bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*iit);
[580]3587            leaf = bspVc->mLeaf;
[489]3588
[508]3589                        // view space not valid or same view cell
3590                        if (!leaf->TreeValid() || !prevLeaf->TreeValid() ||
3591                                (leaf->GetViewCell() == prevLeaf->GetViewCell()))
[489]3592                                continue;
3593
[580]3594                vector<BspLeaf *> &neighbors = neighborMap[leaf];
[485]3595                       
3596                        bool found = false;
[478]3597
[485]3598                        // both leaves inserted in queue already =>
3599                        // look if double pair already exists
3600                        if (leaf->Mailed() && prevLeaf->Mailed())
[478]3601                        {
[485]3602                                vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = neighbors.end();
3603                               
3604                for (it = neighbors.begin(); !found && (it != it_end); ++ it)
3605                                        if (*it == prevLeaf)
3606                                                found = true; // already in queue
3607                        }
[547]3608               
[485]3609                        if (!found)
3610                        {
[564]3611                                // this pair is not in map yet
[485]3612                                // => insert into the neighbor map and the queue
3613                                neighbors.push_back(prevLeaf);
3614                                neighborMap[prevLeaf].push_back(leaf);
[478]3615
[485]3616                                leaf->Mail();
3617                                prevLeaf->Mail();
[547]3618               
[580]3619                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), prevLeaf->GetViewCell());
3620                               
3621                                candidates.push_back(mc);
[564]3622
[580]3623                                if (((int)candidates.size() % 1000) == 0)
[564]3624                                {
[580]3625                                        cout << "collected " << (int)candidates.size() << " merge candidates" << endl;
[564]3626                                }
[478]3627                        }
[485]3628        }
3629        }
[564]3630
[485]3631        Debug << "neighbormap size: " << (int)neighborMap.size() << endl;
[580]3632        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
[503]3633        Debug << "leaves in queue: " << numLeaves << endl;
[485]3634
[580]3635
[503]3636        //-- collect the leaves which haven't been found by ray casting
[542]3637        if (0)
3638        {
[551]3639                cout << "finding additional merge candidates using geometry" << endl;
[542]3640                vector<BspLeaf *> leaves;
[547]3641                CollectLeaves(leaves, true);
[542]3642                Debug << "found " << (int)leaves.size() << " new leaves" << endl << endl;
[580]3643                CollectMergeCandidates(leaves, candidates);
[542]3644        }
[503]3645
3646        return numLeaves;
[485]3647}
3648
3649
3650
3651
[508]3652ViewCell *VspBspTree::GetViewCell(const Vector3 &point)
[492]3653{
3654  if (mRoot == NULL)
3655        return NULL;
3656 
3657  stack<BspNode *> nodeStack;
3658  nodeStack.push(mRoot);
3659 
3660  ViewCell *viewcell = NULL;
3661 
3662  while (!nodeStack.empty())  {
3663        BspNode *node = nodeStack.top();
3664        nodeStack.pop();
3665       
3666        if (node->IsLeaf()) {
3667          viewcell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
3668          break;
3669        } else {
3670         
3671          BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3672               
3673          // random decision
3674          if (interior->GetPlane().Side(point) < 0)
3675                nodeStack.push(interior->GetBack());
3676          else
3677                nodeStack.push(interior->GetFront());
3678        }
3679  }
3680 
3681  return viewcell;
3682}
3683
3684
[487]3685bool VspBspTree::ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const
3686{
3687        BspNode *node = mRoot;
[485]3688
[487]3689        while (1)
3690        {
3691                // early exit
3692                if (node->TreeValid())
3693                        return true;
3694
3695                if (node->IsLeaf())
3696                        return false;
3697                       
3698                BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[490]3699                                       
3700                if (in->GetPlane().Side(viewPoint) <= 0)
[487]3701                {
3702                        node = in->GetBack();
3703                }
3704                else
3705                {
3706                        node = in->GetFront();
3707                }
3708        }
3709
3710        // should never come here
3711        return false;
3712}
3713
3714
3715void VspBspTree::PropagateUpValidity(BspNode *node)
3716{
[574]3717        const bool isValid = node->TreeValid();
3718
3719        // propagative up invalid flag until only invalid nodes exist over this node
3720        if (!isValid)
[487]3721        {
[574]3722                while (!node->IsRoot() && node->GetParent()->TreeValid())
3723                {
3724                        node = node->GetParent();
3725                        node->SetTreeValid(false);
3726                }
[487]3727        }
[574]3728        else
3729        {
3730                // propagative up valid flag until one of the subtrees is invalid
3731                while (!node->IsRoot() && !node->TreeValid())
3732                {
3733            node = node->GetParent();
3734                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3735                       
3736                        // the parent is valid iff both leaves are valid
3737                        node->SetTreeValid(interior->GetBack()->TreeValid() &&
3738                                                           interior->GetFront()->TreeValid());
3739                }
3740        }
[487]3741}
3742
[508]3743
3744bool VspBspTree::Export(ofstream &stream)
[503]3745{
[508]3746        ExportNode(mRoot, stream);
[487]3747
[503]3748        return true;
3749}
3750
3751
[508]3752void VspBspTree::ExportNode(BspNode *node, ofstream &stream)
3753{
3754        if (node->IsLeaf())
[503]3755        {
[508]3756                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[590]3757                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3758
[508]3759                int id = -1;
[590]3760                if (viewCell != mOutOfBoundsCell)
3761                        id = viewCell->GetId();
[503]3762
[508]3763                stream << "<Leaf viewCellId=\"" << id << "\" />" << endl;
[503]3764        }
[508]3765        else
[503]3766        {
[508]3767                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3768       
3769                Plane3 plane = interior->GetPlane();
3770                stream << "<Interior plane=\"" << plane.mNormal.x << " "
3771                           << plane.mNormal.y << " " << plane.mNormal.z << " "
3772                           << plane.mD << "\">" << endl;
[503]3773
[508]3774                ExportNode(interior->GetBack(), stream);
3775                ExportNode(interior->GetFront(), stream);
[503]3776
[508]3777                stream << "</Interior>" << endl;
[503]3778        }
3779}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.