source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/VspBspTree.cpp @ 1076

Revision 1076, 97.0 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)

version for performance testing

Line 
1#include <stack>
2#include <time.h>
3#include <iomanip>
4
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"
17#include "ViewCellsManager.h"
18#include "Beam.h"
19
20namespace GtpVisibilityPreprocessor {
21
22#define USE_FIXEDPOINT_T 0
23#define COUNT_ORIGIN_OBJECTS 1
24
25       
26//-- static members
27
28int VspBspTree::sFrontId = 0;
29int VspBspTree::sBackId = 0;
30int VspBspTree::sFrontAndBackId = 0;
31
32
33
34typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
35
36
37// pvs penalty can be different from pvs size
38inline static float EvalPvsPenalty(const int pvs,
39                                                                   const int lower,
40                                                                   const int upper)
41{
42        // clamp to minmax values
43        if (pvs < lower)
44                return (float)lower;
45        if (pvs > upper)
46                return (float)upper;
47
48        return (float)pvs;
49}
50
51
52
53
54/******************************************************************************/
55/*                       class VspBspTree implementation                      */
56/******************************************************************************/
57
58
59VspBspTree::VspBspTree():
60mRoot(NULL),
61mUseAreaForPvs(false),
62mCostNormalizer(Limits::Small),
63mViewCellsManager(NULL),
64mOutOfBoundsCell(NULL),
65mStoreRays(false),
66mRenderCostWeight(0.5),
67mUseRandomAxis(false),
68mTimeStamp(1)
69{
70        bool randomize = false;
71        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.Construction.randomize", randomize);
72        if (randomize) Randomize(); // initialise random generator for heuristics
73
74        //-- termination criteria for autopartition
75        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxDepth", mTermMaxDepth);
76        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minPvs", mTermMinPvs);
77        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minRays", mTermMinRays);
78        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minProbability", mTermMinProbability);
79        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxRayContribution", mTermMaxRayContribution);
80        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minAccRayLenght", mTermMinAccRayLength);
81       
82        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.missTolerance", mTermMissTolerance);
83        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxViewCells", mMaxViewCells);
84
85        //-- max cost ratio for early tree termination
86        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxCostRatio", mTermMaxCostRatio);
87
88        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minGlobalCostRatio", mTermMinGlobalCostRatio);
89        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.globalCostMissTolerance", mTermGlobalCostMissTolerance);
90
91        //-- factors for bsp tree split plane heuristics
92        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Factor.pvs", mPvsFactor);
93        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.ct_div_ci", mCtDivCi);
94
95
96        //-- partition criteria
97        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxPolyCandidates", mMaxPolyCandidates);
98        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxRayCandidates", mMaxRayCandidates);
99        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.splitPlaneStrategy", mSplitPlaneStrategy);
100
101        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.epsilon", mEpsilon);
102        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxTests", mMaxTests);
103
104        // if only the driving axis is used for axis aligned split
105        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.splitUseOnlyDrivingAxis", mOnlyDrivingAxis);
106       
107        //-- termination criteria for axis aligned split
108        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.maxRayContribution",
109                                                                mTermMaxRayContriForAxisAligned);
110        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.minRays",
111                                                         mTermMinRaysForAxisAligned);
112
113        //Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.maxTotalMemory", mMaxTotalMemory);
114        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.maxStaticMemory", mMaxMemory);
115
116        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.renderCostWeight", mRenderCostWeight);
117        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.renderCostDecreaseWeight", mRenderCostDecreaseWeight);
118        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.usePolygonSplitIfAvailable", mUsePolygonSplitIfAvailable);
119
120        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useCostHeuristics", mUseCostHeuristics);
121        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useSplitCostQueue", mUseSplitCostQueue);
122        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.simulateOctree", mCirculatingAxis);
123        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useRandomAxis", mUseRandomAxis);
124        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.nodePriorityQueueType", mNodePriorityQueueType);
125
126       
127        char subdivisionStatsLog[100];
128        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("VspBspTree.subdivisionStats", subdivisionStatsLog);
129        mSubdivisionStats.open(subdivisionStatsLog);
130
131        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.minBand", mMinBand);
132        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.maxBand", mMaxBand);
133        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.Construction.useDrivingAxisForMaxCost", mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated);
134
135        //-- debug output
136
137        Debug << "******* VSP BSP options ******** " << endl;
138    Debug << "max depth: " << mTermMaxDepth << endl;
139        Debug << "min PVS: " << mTermMinPvs << endl;
140        Debug << "min probabiliy: " << mTermMinProbability << endl;
141        Debug << "min rays: " << mTermMinRays << endl;
142        Debug << "max ray contri: " << mTermMaxRayContribution << endl;
143        Debug << "max cost ratio: " << mTermMaxCostRatio << endl;
144        Debug << "miss tolerance: " << mTermMissTolerance << endl;
145        Debug << "max view cells: " << mMaxViewCells << endl;
146        Debug << "max polygon candidates: " << mMaxPolyCandidates << endl;
147        //Debug << "max plane candidates: " << mMaxRayCandidates << endl;
148        Debug << "randomize: " << randomize << endl;
149
150        Debug << "using area for pvs: " << mUseAreaForPvs << endl;
151        Debug << "render cost weight: " << mRenderCostWeight << endl;
152        Debug << "min global cost ratio: " << mTermMinGlobalCostRatio << endl;
153        Debug << "global cost miss tolerance: " << mTermGlobalCostMissTolerance << endl;
154        Debug << "only driving axis: " << mOnlyDrivingAxis << endl;
155        Debug << "max memory: " << mMaxMemory << endl;
156        Debug << "use poly split if available: " << mUsePolygonSplitIfAvailable << endl;
157        Debug << "use cost heuristics: " << mUseCostHeuristics << endl;
158        Debug << "use split cost queue: " << mUseSplitCostQueue << endl;
159        Debug << "subdivision stats log: " << subdivisionStatsLog << endl;
160        Debug << "use random axis: " << mUseRandomAxis << endl;
161        Debug << "priority queue type: " << mNodePriorityQueueType << endl;
162        Debug << "circulating axis: " << mCirculatingAxis << endl;
163        Debug << "minband: " << mMinBand << endl;
164        Debug << "maxband: " << mMaxBand << endl;
165        Debug << "use driving axis for max cost: " << mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated << endl;
166        Debug << "render cost decrease weight: " << mRenderCostDecreaseWeight << endl;
167
168        Debug << "Split plane strategy: ";
169
170        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
171        {
172                Debug << "random polygon ";
173        }
174        if (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED)
175        {
176                Debug << "axis aligned ";
177        }
178        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
179        {
180                mCostNormalizer += mLeastRaySplitsFactor;
181                Debug << "least ray splits ";
182        }
183        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
184        {
185                mCostNormalizer += mBalancedRaysFactor;
186                Debug << "balanced rays ";
187        }
188        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
189        {
190                mCostNormalizer += mPvsFactor;
191                Debug << "pvs";
192        }
193
194
195        mLocalSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
196
197        Debug << endl;
198}
199
200
201BspViewCell *VspBspTree::GetOutOfBoundsCell()
202{
203        return mOutOfBoundsCell;
204}
205
206
207BspViewCell *VspBspTree::GetOrCreateOutOfBoundsCell()
208{
209        if (!mOutOfBoundsCell)
210        {
211                mOutOfBoundsCell = new BspViewCell();
212                mOutOfBoundsCell->SetId(-1);
213                mOutOfBoundsCell->SetValid(false);
214        }
215
216        return mOutOfBoundsCell;
217}
218
219
220const BspTreeStatistics &VspBspTree::GetStatistics() const
221{
222        return mBspStats;
223}
224
225
226VspBspTree::~VspBspTree()
227{
228        DEL_PTR(mRoot);
229        DEL_PTR(mLocalSplitCandidates);
230}
231
232
233int VspBspTree::AddMeshToPolygons(Mesh *mesh,
234                                                                  PolygonContainer &polys,
235                                                                  MeshInstance *parent)
236{
237        FaceContainer::const_iterator fi;
238
239        // copy the face data to polygons
240        for (fi = mesh->mFaces.begin(); fi != mesh->mFaces.end(); ++ fi)
241        {
242                Polygon3 *poly = new Polygon3((*fi), mesh);
243
244                if (poly->Valid(mEpsilon))
245                {
246                        poly->mParent = parent; // set parent intersectable
247                        polys.push_back(poly);
248                }
249                else
250                        DEL_PTR(poly);
251        }
252        return (int)mesh->mFaces.size();
253}
254
255
256int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ViewCellContainer &viewCells,
257                                                                 PolygonContainer &polys,
258                                                                 int maxObjects)
259{
260        int limit = (maxObjects > 0) ?
261                Min((int)viewCells.size(), maxObjects) : (int)viewCells.size();
262
263        int polysSize = 0;
264
265        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
266        {
267                if (viewCells[i]->GetMesh()) // copy the mesh data to polygons
268                {
269                        mBox.Include(viewCells[i]->GetBox()); // add to BSP tree aabb
270                        polysSize +=
271                                AddMeshToPolygons(viewCells[i]->GetMesh(),
272                                                                  polys,
273                                                                  viewCells[i]);
274                }
275        }
276
277        return polysSize;
278}
279
280
281int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ObjectContainer &objects,
282                                                                 PolygonContainer &polys,
283                                                                 int maxObjects)
284{
285        int limit = (maxObjects > 0) ?
286                Min((int)objects.size(), maxObjects) : (int)objects.size();
287
288        for (int i = 0; i < limit; ++i)
289        {
290                Intersectable *object = objects[i];//*it;
291                Mesh *mesh = NULL;
292
293                switch (object->Type()) // extract the meshes
294                {
295                case Intersectable::MESH_INSTANCE:
296                        mesh = dynamic_cast<MeshInstance *>(object)->GetMesh();
297                        break;
298                case Intersectable::VIEW_CELL:
299                        mesh = dynamic_cast<ViewCell *>(object)->GetMesh();
300                        break;
301                case Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE:
302                        {
303                                TransformedMeshInstance *mi = dynamic_cast<TransformedMeshInstance *>(object);
304
305                                if (!mi->GetMesh())     
306                                        break;
307                                mesh = new Mesh();
308                                mi->GetTransformedMesh(*mesh);
309                               
310                break;
311                        }
312                default:
313                        Debug << "intersectable type not supported" << endl;
314                        break;
315                }
316
317        if (mesh) // copy the mesh data to polygons
318                {
319                        mBox.Include(object->GetBox()); // add to BSP tree aabb
320                        AddMeshToPolygons(mesh, polys, NULL);
321
322                        // cleanup
323                        if (object->Type() == Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE)
324                                DEL_PTR(mesh);
325                }
326        }
327
328        return (int)polys.size();
329}
330
331
332void VspBspTree::ComputeBoundingBox(const VssRayContainer &sampleRays,
333                                                                        AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
334{
335        if (forcedBoundingBox)
336        {
337                mBox = *forcedBoundingBox;
338        }
339        else // compute vsp tree bounding box
340        {
341                mBox.Initialize();
342
343                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
344
345                //-- compute bounding box
346        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
347                {
348                        VssRay *ray = *rit;
349
350                        // compute bounding box of view space
351                        mBox.Include(ray->GetTermination());
352                        mBox.Include(ray->GetOrigin());
353                }
354        }
355}
356
357
358void VspBspTree::Construct(const VssRayContainer &sampleRays,
359                                                   AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
360{
361        // Compute the bounding box from the rays
362        ComputeBoundingBox(sampleRays, forcedBoundingBox);
363       
364        PolygonContainer polys;
365        RayInfoContainer *rays = new RayInfoContainer();
366
367        //-- extract polygons from rays if there are polygon candidates
368        if (mMaxPolyCandidates)
369        {
370                int numObj = 0;
371
372                Intersectable::NewMail();
373
374        cout << "Extracting polygons from rays ... ";
375
376                long startTime = GetTime();
377
378        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
379
380                //-- extract polygons intersected by the rays
381                for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
382                {
383                        VssRay *ray = *rit;
384                        Intersectable *obj = ray->mTerminationObject;
385
386                        if ((mBox.IsInside(ray->mTermination) || !forcedBoundingBox) &&
387                                obj && !obj->Mailed())
388                        {
389                                obj->Mail();
390
391                                // transformed mesh instance and mesh instance handle mesh differently
392                                if (obj->Type() == Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE)
393                                {
394                                        Mesh mesh;
395                               
396                                        TransformedMeshInstance *tmobj =
397                                                dynamic_cast<TransformedMeshInstance *>(obj);
398                               
399                                        tmobj->GetTransformedMesh(mesh);
400                                        AddMeshToPolygons(&mesh, polys, tmobj);
401                                }
402                                else // MeshInstance
403                                {
404                                        MeshInstance *mobj = dynamic_cast<MeshInstance *>(obj);
405                                        AddMeshToPolygons(mobj->GetMesh(), polys, mobj);
406                                }
407
408                                ++ numObj;
409
410                                //-- compute bounding box
411                                if (!forcedBoundingBox)
412                                        mBox.Include(ray->mTermination);
413                        }
414
415                        if ((mBox.IsInside(ray->mOrigin) || !forcedBoundingBox) &&
416                                ray->mOriginObject &&
417                                !ray->mOriginObject->Mailed())
418                        {               
419                                ray->mOriginObject->Mail();
420                                MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mOriginObject);
421                                AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
422                               
423                                ++ numObj;
424                        }
425                }
426
427                // throw out unnecessary polygons
428                PreprocessPolygons(polys);
429
430                cout << "finished" << endl;
431
432                Debug << "\n" << (int)polys.size() << " polys extracted from "
433                  << (int)sampleRays.size() << " rays in "
434                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << " secs" << endl << endl;
435        }
436       
437        Debug << "maximal pvs (i.e., pvs still considered as valid): "
438                  << mViewCellsManager->GetMaxPvsSize() << endl;
439
440        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
441
442        //-- store rays
443        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
444        {
445                VssRay *ray = *rit;
446
447                float minT, maxT;
448
449                static Ray hray;
450                hray.Init(*ray);
451
452                // TODO: not very efficient to implictly cast between rays types
453                if (mBox.GetRaySegment(hray, minT, maxT))
454                {
455                        float len = ray->Length();
456
457                        if (!len)
458                                len = Limits::Small;
459
460                        rays->push_back(RayInfo(ray, minT / len, maxT / len));
461                }
462        }
463
464        // normalize
465        if (mUseAreaForPvs)
466                mTermMinProbability *= mBox.SurfaceArea();
467        else
468                mTermMinProbability *= mBox.GetVolume();
469
470
471        mBspStats.nodes = 1;
472        mBspStats.polys = (int)polys.size();
473        mGlobalCostMisses = 0;
474
475
476        // use split cost priority queue
477        if (mUseSplitCostQueue)
478        {
479                ConstructWithSplitQueue(polys, rays);
480        }
481        else
482        {
483                Construct(polys, rays);
484        }
485
486        // clean up polygons
487        CLEAR_CONTAINER(polys);
488}
489
490
491// TODO: return memory usage in MB
492float VspBspTree::GetMemUsage() const
493{
494        return (float)
495                 (sizeof(VspBspTree) +
496                  mBspStats.Leaves() * sizeof(BspLeaf) +
497                  mCreatedViewCells * sizeof(BspViewCell) +
498                  mBspStats.pvs * sizeof(ObjectPvsData) +
499                  mBspStats.Interior() * sizeof(BspInterior) +
500                  mBspStats.accumRays * sizeof(RayInfo)) / (1024.0f * 1024.0f);
501}
502
503
504void VspBspTree::Construct(const PolygonContainer &polys, RayInfoContainer *rays)
505{
506        VspBspTraversalQueue tQueue;
507
508        /// create new vsp tree
509        mRoot = new BspLeaf();
510
511        // constrruct root node geometry
512        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
513        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
514
515        /// we use the overall probability as normalizer
516        /// either the overall area or the volume
517        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
518
519        /// first traversal data
520        VspBspTraversalData tData(mRoot,
521                                                          new PolygonContainer(polys),
522                                                          0,
523                                                          rays,
524                              ComputePvsSize(*rays),
525                                                          prop,
526                                                          geom);
527
528        EvalPriority(tData);
529
530
531        // first node is kd node, i.e. an axis aligned box
532        if (1)
533        tData.mIsKdNode = true;
534        else
535                tData.mIsKdNode = false;
536
537        tQueue.push(tData);
538
539
540        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBox.GetVolume();
541        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
542       
543        // first subdivison statistics
544        AddSubdivisionStats(1, 0, 0, mTotalCost, (float)mTotalPvsSize);
545   
546        mBspStats.Start();
547        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
548
549        const long startTime = GetTime();       
550        // used for intermediate time measurements and progress
551        long interTime = GetTime();
552
553        int nLeaves = 500;
554        int nViewCells = 500;
555
556        mOutOfMemory = false;
557        mCreatedViewCells = 0;
558       
559        while (!tQueue.empty())
560        {
561                tData = tQueue.top();
562            tQueue.pop();               
563
564                if (0 && !mOutOfMemory)
565                {
566                        float mem = GetMemUsage();
567
568                        if (mem > mMaxMemory)
569                        {
570                                mOutOfMemory = true;
571                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
572                        }
573                }
574
575                // subdivide leaf node
576                const BspNode *r = Subdivide(tQueue, tData);
577
578                if (r == mRoot)
579                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
580                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
581
582                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
583                {
584                        nLeaves += 500;
585
586                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
587                        Debug << "needed "
588                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
589                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
590                        interTime = GetTime();
591                }
592
593                if (mCreatedViewCells >= nViewCells)
594                {
595                        nViewCells += 500;
596
597                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
598                }
599        }
600
601        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
602        cout << "finished in " << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "secs" << endl;
603
604        mBspStats.Stop();
605}
606
607
608
609void VspBspTree::ConstructWithSplitQueue(const PolygonContainer &polys,
610                                                                                          RayInfoContainer *rays)
611{
612        VspBspSplitQueue tQueue;
613
614        mRoot = new BspLeaf();
615
616        // constrruct root node geometry
617        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
618        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
619
620        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
621
622        VspBspTraversalData tData(mRoot,
623                                                          new PolygonContainer(polys),
624                                                          0,
625                                                          rays,
626                              ComputePvsSize(*rays),
627                                                          prop,
628                                                          geom);
629
630
631        // first node is kd node, i.e. an axis aligned box
632        if (1)
633        tData.mIsKdNode = true;
634        else
635                tData.mIsKdNode = false;
636
637        // compute first split candidate
638        VspBspSplitCandidate splitCandidate;
639        EvalSplitCandidate(tData, splitCandidate);
640
641        tQueue.push(splitCandidate);
642
643        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBox.GetVolume();
644        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
645       
646        // first subdivison statistics
647        AddSubdivisionStats(1, 0, 0, mTotalCost, (float)mTotalPvsSize);
648   
649    mBspStats.Start();
650        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
651
652        long startTime = GetTime();     
653        int nLeaves = 500;
654        int nViewCells = 500;
655
656        // used for intermediate time measurements and progress
657        long interTime = GetTime();     
658
659        mOutOfMemory = false;
660
661        mCreatedViewCells = 0;
662       
663        while (!tQueue.empty())
664        {
665                splitCandidate = tQueue.top();
666            tQueue.pop();               
667
668                // cost ratio of cost decrease / totalCost
669                float costRatio = splitCandidate.GetPriority() / mTotalCost;
670
671                //Debug << "cost ratio: " << costRatio << endl;
672
673                if (costRatio < mTermMinGlobalCostRatio)
674                        ++ mGlobalCostMisses;
675               
676                if (0 && !mOutOfMemory)
677                {
678                        float mem = GetMemUsage();
679
680                        if (mem > mMaxMemory)
681                        {
682                                mOutOfMemory = true;
683                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
684                        }
685                }
686
687                // subdivide leaf node
688                BspNode *r = Subdivide(tQueue, splitCandidate);
689
690                if (r == mRoot)
691                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
692                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
693
694                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
695                {
696                        nLeaves += 500;
697
698                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
699                        Debug << "needed "
700                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
701                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
702                        interTime = GetTime();
703                }
704
705                if (mCreatedViewCells == nViewCells)
706                {
707                        nViewCells += 500;
708                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
709                }
710        }
711
712        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
713        cout << "finished\n";
714
715        mBspStats.Stop();
716}
717
718
719bool VspBspTree::LocalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
720{
721        return
722                (((int)data.mRays->size() <= mTermMinRays) ||
723                 (data.mPvs <= mTermMinPvs)   ||
724                 (data.mProbability <= mTermMinProbability) ||
725                 (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution) ||
726                 (data.mDepth >= mTermMaxDepth));
727}
728
729
730void VspBspTree::AddSubdivisionStats(const int viewCells,
731                                                                         const float renderCostDecr,
732                                                                         const float splitCandidateCost,
733                                                                         const float totalRenderCost,
734                                                                         const float avgRenderCost)
735{
736        mSubdivisionStats
737                        << "#ViewCells\n" << viewCells << endl
738                        << "#RenderCostDecrease\n" << renderCostDecr << endl
739                        << "#SplitCandidateCost\n" << splitCandidateCost << endl
740                        << "#TotalRenderCost\n" << totalRenderCost << endl
741                        << "#AvgRenderCost\n" << avgRenderCost << endl;
742}
743
744
745bool VspBspTree::GlobalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
746{
747        return
748                (mOutOfMemory
749                || (mBspStats.Leaves() >= mMaxViewCells)
750                || (mGlobalCostMisses >= mTermGlobalCostMissTolerance)
751                 );
752}
753
754
755BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspTraversalQueue &tQueue,
756                                                           VspBspTraversalData &tData)
757{
758        BspNode *newNode = tData.mNode;
759
760        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
761        {
762                PolygonContainer coincident;
763
764                VspBspTraversalData tFrontData;
765                VspBspTraversalData tBackData;
766
767                // create new interior node and two leaf nodes
768                // or return leaf as it is (if maxCostRatio missed)
769                int splitAxis;
770                bool splitFurther = true;
771                int maxCostMisses = tData.mMaxCostMisses;
772               
773                Plane3 splitPlane;
774                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
775               
776                // choose next split plane
777                if (!SelectPlane(splitPlane, leaf, tData, tFrontData, tBackData, splitAxis))
778                {
779                        ++ maxCostMisses;
780
781                        if (maxCostMisses > mTermMissTolerance)
782                        {
783                                // terminate branch because of max cost
784                                ++ mBspStats.maxCostNodes;
785                                splitFurther = false;
786                        }
787                }
788       
789                // if this a valid split => subdivide this node further
790                if (splitFurther) //-- continue subdivision
791                {
792                        newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
793
794                        if (splitAxis < 3)
795                                ++ mBspStats.splits[splitAxis];
796                        else
797                                ++ mBspStats.polySplits;
798
799                        // if it was a kd node (i.e., a box) and the split axis is axis aligned, it is still a kd node
800                        tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
801                       
802                        tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
803
804                        // how often was max cost ratio missed in this branch?
805                        tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
806                        tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
807
808                        EvalPriority(tFrontData);
809                        EvalPriority(tBackData);
810
811                        // evaluate subdivision stats
812                        if (1)
813                        {
814                                const float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
815                                const float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
816                                const float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;;
817
818                const float costDecr = (cFront + cBack - cData) / mBox.GetVolume();
819
820                                mTotalCost += costDecr;
821                                mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
822
823                                AddSubdivisionStats(mBspStats.Leaves(),
824                                                                    -costDecr,
825                                                                        0,
826                                                                        mTotalCost,
827                                                                        (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves());
828                        }
829
830                        // push the children on the stack
831                        tQueue.push(tFrontData);
832                        tQueue.push(tBackData);
833
834                        // delete old leaf node
835                        DEL_PTR(tData.mNode);
836                }
837        }
838
839        //-- terminate traversal and create new view cell
840        if (newNode->IsLeaf())
841        {
842                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
843               
844                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
845                leaf->SetViewCell(viewCell);
846       
847                //-- update pvs
848                int conSamp = 0;
849                float sampCon = 0.0f;
850                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
851
852                // update scalar pvs size lookup
853                mViewCellsManager->SetScalarPvsSize(viewCell, viewCell->GetPvs().GetSize());
854       
855
856                mBspStats.contributingSamples += conSamp;
857                mBspStats.sampleContributions += (int)sampCon;
858
859                //-- store additional info
860                if (mStoreRays)
861                {
862                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
863                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
864                        {
865                                (*it).mRay->Ref();                     
866                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
867                        }
868                }
869
870                // should I check here?
871                if (0 && !mViewCellsManager->CheckValidity(viewCell, 0,
872                        mViewCellsManager->GetMaxPvsSize()))
873                {
874                        viewCell->SetValid(false);
875                        leaf->SetTreeValid(false);
876                        PropagateUpValidity(leaf);
877
878                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
879                }
880               
881        viewCell->mLeaf = leaf;
882
883                if (mUseAreaForPvs)
884                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
885                else
886                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
887
888                leaf->mProbability = tData.mProbability;
889
890                // finally evaluate stats until this leaf
891                if (0)
892                        EvaluateLeafStats(tData);               
893        }
894
895        //-- cleanup
896        tData.Clear();
897
898        return newNode;
899}
900
901
902// subdivide node using a split plane queue
903BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspSplitQueue &tQueue,
904                                                           VspBspSplitCandidate &splitCandidate)
905{
906        VspBspTraversalData &tData = splitCandidate.mParentData;
907
908        BspNode *newNode = tData.mNode;
909
910        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
911        {       
912                PolygonContainer coincident;
913
914                VspBspTraversalData tFrontData;
915                VspBspTraversalData tBackData;
916
917                //-- continue subdivision
918               
919                // create new interior node and two leaf node
920                const Plane3 splitPlane = splitCandidate.mSplitPlane;
921                               
922                newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
923       
924                const int splitAxis = splitCandidate.mSplitAxis;
925                const int maxCostMisses = splitCandidate.mMaxCostMisses;
926
927                if (splitAxis < 3)
928                        ++ mBspStats.splits[splitAxis];
929                else
930                        ++ mBspStats.polySplits;
931
932                tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
933                tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
934
935                // how often was max cost ratio missed in this branch?
936                tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
937                tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
938                       
939                // statistics
940                if (1)
941                {
942                        float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
943                        float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
944                        float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;
945
946                       
947                        float costDecr =
948                                (cFront + cBack - cData) / mBox.GetVolume();
949
950                        mTotalCost += costDecr;
951                        mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
952
953                        AddSubdivisionStats(mBspStats.Leaves(),
954                                                                -costDecr, 
955                                                                splitCandidate.GetPriority(),
956                                                                mTotalCost,
957                                                                (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves());
958                }
959
960       
961                //-- push the new split candidates on the stack
962                VspBspSplitCandidate frontCandidate;
963                VspBspSplitCandidate backCandidate;
964
965                EvalSplitCandidate(tFrontData, frontCandidate);
966                EvalSplitCandidate(tBackData, backCandidate);
967       
968                tQueue.push(frontCandidate);
969                tQueue.push(backCandidate);
970       
971                // delete old leaf node
972                DEL_PTR(tData.mNode);
973        }
974
975
976        //-- terminate traversal and create new view cell
977        if (newNode->IsLeaf())
978        {
979                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
980
981                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
982        leaf->SetViewCell(viewCell);
983               
984                //-- update pvs
985                int conSamp = 0;
986                float sampCon = 0.0f;
987                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
988
989                // update scalar pvs size value
990                mViewCellsManager->SetScalarPvsSize(viewCell, viewCell->GetPvs().GetSize());
991
992                mBspStats.contributingSamples += conSamp;
993                mBspStats.sampleContributions +=(int) sampCon;
994
995                //-- store additional info
996                if (mStoreRays)
997                {
998                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
999                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
1000                        {
1001                                (*it).mRay->Ref();                     
1002                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
1003                        }
1004                }
1005
1006               
1007                viewCell->mLeaf = leaf;
1008
1009                if (mUseAreaForPvs)
1010                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
1011                else
1012                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
1013
1014        leaf->mProbability = tData.mProbability;
1015
1016                // finally evaluate stats until this leaf
1017                if (0)
1018                        EvaluateLeafStats(tData);               
1019        }
1020
1021        //-- cleanup
1022        tData.Clear();
1023
1024        return newNode;
1025}
1026
1027
1028void VspBspTree::EvalPriority(VspBspTraversalData &tData) const
1029{
1030    switch (mNodePriorityQueueType)
1031        {
1032        case BREATH_FIRST:
1033                tData.mPriority = (float)-tData.mDepth;
1034                break;
1035        case DEPTH_FIRST:
1036                tData.mPriority = (float)tData.mDepth;
1037                break;
1038        default:
1039                tData.mPriority = tData.mPvs * tData.mProbability;
1040                //Debug << "priority: " << tData.mPriority << endl;
1041                break;
1042        }
1043}
1044
1045
1046void VspBspTree::EvalSplitCandidate(VspBspTraversalData &tData,
1047                                                                        VspBspSplitCandidate &splitData)
1048{
1049        VspBspTraversalData frontData;
1050        VspBspTraversalData backData;
1051
1052        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
1053
1054        // compute locally best split plane
1055    bool success = SelectPlane(splitData.mSplitPlane, leaf, tData,
1056                                                           frontData, backData, splitData.mSplitAxis);
1057
1058        // TODO: reuse
1059        delete frontData.mGeometry;
1060        delete backData.mGeometry;
1061       
1062        // compute global decrease in render cost
1063        splitData.mPriority = EvalRenderCostDecrease(splitData.mSplitPlane, tData);
1064        splitData.mParentData = tData;
1065        splitData.mMaxCostMisses = success ? tData.mMaxCostMisses : tData.mMaxCostMisses + 1;
1066}
1067
1068
1069BspInterior *VspBspTree::SubdivideNode(const Plane3 &splitPlane,
1070                                                                           VspBspTraversalData &tData,
1071                                                                           VspBspTraversalData &frontData,
1072                                                                           VspBspTraversalData &backData,
1073                                                                           PolygonContainer &coincident)
1074{
1075        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
1076       
1077        //-- the front and back traversal data is filled with the new values
1078        frontData.mDepth = tData.mDepth + 1;
1079        frontData.mPolygons = new PolygonContainer();
1080        frontData.mRays = new RayInfoContainer();
1081       
1082        backData.mDepth = tData.mDepth + 1;
1083        backData.mPolygons = new PolygonContainer();
1084        backData.mRays = new RayInfoContainer();
1085       
1086
1087        //-- subdivide rays
1088        SplitRays(splitPlane,
1089                          *tData.mRays,
1090                          *frontData.mRays,
1091                          *backData.mRays);
1092
1093
1094        // compute pvs
1095        frontData.mPvs = ComputePvsSize(*frontData.mRays);
1096        backData.mPvs = ComputePvsSize(*backData.mRays);
1097
1098        // split front and back node geometry and compute area
1099       
1100        // if geometry was not already computed
1101        if (!frontData.mGeometry && !backData.mGeometry)
1102        {
1103                frontData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
1104                backData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
1105
1106                tData.mGeometry->SplitGeometry(*frontData.mGeometry,
1107                                                                           *backData.mGeometry,
1108                                                                           splitPlane,
1109                                                                           mBox,
1110                                                                           //0.0f);
1111                                                                           mEpsilon);
1112               
1113                if (mUseAreaForPvs)
1114                {
1115                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetArea();
1116                        backData.mProbability = backData.mGeometry->GetArea();
1117                }
1118                else
1119                {
1120                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetVolume();
1121                        backData.mProbability = tData.mProbability - frontData.mProbability;
1122
1123                        // should never come here: wrong volume !!!
1124                        if (0)
1125                        {
1126                                if (frontData.mProbability < -0.00001)
1127                                        Debug << "fatal error f: " << frontData.mProbability << endl;
1128                                if (backData.mProbability < -0.00001)
1129                                        Debug << "fatal error b: " << backData.mProbability << endl;
1130
1131                                // clamp because of precision issues
1132                                if (frontData.mProbability < 0) frontData.mProbability = 0;
1133                                if (backData.mProbability < 0) backData.mProbability = 0;
1134                        }
1135                }
1136        }
1137
1138       
1139    // subdivide polygons
1140        SplitPolygons(splitPlane,
1141                                  *tData.mPolygons,
1142                      *frontData.mPolygons,
1143                                  *backData.mPolygons,
1144                                  coincident);
1145
1146
1147
1148        ///////////////////////////////////////
1149        // subdivide further
1150
1151        // store maximal and minimal depth
1152        if (tData.mDepth > mBspStats.maxDepth)
1153        {
1154                Debug << "max depth increases to " << tData.mDepth << " at " << mBspStats.Leaves() << " leaves" << endl;
1155                mBspStats.maxDepth = tData.mDepth;
1156        }
1157
1158        mBspStats.nodes += 2;
1159
1160   
1161        BspInterior *interior = new BspInterior(splitPlane);
1162
1163#ifdef _DEBUG
1164        Debug << interior << endl;
1165#endif
1166
1167
1168        //-- create front and back leaf
1169
1170        BspInterior *parent = leaf->GetParent();
1171
1172        // replace a link from node's parent
1173        if (parent)
1174        {
1175                parent->ReplaceChildLink(leaf, interior);
1176                interior->SetParent(parent);
1177        }
1178        else // new root
1179        {
1180                mRoot = interior;
1181        }
1182
1183        // and setup child links
1184        interior->SetupChildLinks(new BspLeaf(interior), new BspLeaf(interior));
1185
1186        frontData.mNode = interior->GetFront();
1187        backData.mNode = interior->GetBack();
1188
1189        interior->mTimeStamp = mTimeStamp ++;
1190       
1191
1192        //DEL_PTR(leaf);
1193        return interior;
1194}
1195
1196
1197void VspBspTree::AddToPvs(BspLeaf *leaf,
1198                                                  const RayInfoContainer &rays,
1199                                                  float &sampleContributions,
1200                                                  int &contributingSamples)
1201{
1202        sampleContributions = 0;
1203        contributingSamples = 0;
1204 
1205        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1206 
1207        ViewCellLeaf *vc = leaf->GetViewCell();
1208 
1209        // add contributions from samples to the PVS
1210        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
1211        {
1212                float sc = 0.0f;
1213                VssRay *ray = (*it).mRay;
1214
1215                bool madeContrib = false;
1216                float contribution;
1217
1218                if (ray->mTerminationObject)
1219                {
1220                        if (vc->AddPvsSample(ray->mTerminationObject, ray->mPdf, contribution))
1221                                madeContrib = true;
1222                        sc += contribution;
1223                }
1224         
1225                // only count termination objects?
1226                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && ray->mOriginObject)
1227                {
1228                        if (vc->AddPvsSample(ray->mOriginObject, ray->mPdf, contribution))
1229                                madeContrib = true;
1230
1231                        sc += contribution;
1232                }
1233               
1234                sampleContributions += sc;
1235               
1236                if (madeContrib)
1237                        ++ contributingSamples;
1238               
1239                // note: vss rays are never deleted
1240                if (0) leaf->mVssRays.push_back(new VssRay(*ray));
1241        }
1242}
1243
1244
1245void VspBspTree::SortSplitCandidates(const RayInfoContainer &rays,
1246                                                                         const int axis,
1247                                                                         float minBand,
1248                                                                         float maxBand)
1249{
1250        mLocalSplitCandidates->clear();
1251
1252        int requestedSize = 2 * (int)(rays.size());
1253        // creates a sorted split candidates array
1254        if (mLocalSplitCandidates->capacity() > 500000 &&
1255                requestedSize < (int)(mLocalSplitCandidates->capacity() / 10) )
1256        {
1257        delete mLocalSplitCandidates;
1258                mLocalSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
1259        }
1260
1261        mLocalSplitCandidates->reserve(requestedSize);
1262
1263        float pos;
1264
1265        // float values => don't compare with exact values
1266        if (0)
1267        {
1268                minBand += Limits::Small;
1269                maxBand -= Limits::Small;
1270        }
1271
1272        // insert all queries
1273        for (RayInfoContainer::const_iterator ri = rays.begin(); ri < rays.end(); ++ ri)
1274        {
1275                const bool positive = (*ri).mRay->HasPosDir(axis);
1276                               
1277                pos = (*ri).ExtrapOrigin(axis);
1278                // clamp to min / max band
1279                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1280               
1281                mLocalSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMin : SortableEntry::ERayMax,
1282                                                                        pos, (*ri).mRay));
1283
1284                pos = (*ri).ExtrapTermination(axis);
1285                // clamp to min / max band
1286                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1287
1288                mLocalSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMax : SortableEntry::ERayMin,
1289                                                                        pos, (*ri).mRay));
1290        }
1291
1292        stable_sort(mLocalSplitCandidates->begin(), mLocalSplitCandidates->end());
1293}
1294
1295
1296float VspBspTree::BestCostRatioHeuristics(const RayInfoContainer &rays,
1297                                                                                  const AxisAlignedBox3 &box,
1298                                                                                  const int pvsSize,
1299                                                                                  const int axis,
1300                                          float &position)
1301{
1302        const float minBox = box.Min(axis);
1303        const float maxBox = box.Max(axis);
1304
1305        const float sizeBox = maxBox - minBox;
1306
1307        const float minBand = minBox + mMinBand * sizeBox;
1308        const float maxBand = minBox + mMaxBand * sizeBox;
1309
1310        SortSplitCandidates(rays, axis, minBand, maxBand);
1311
1312        // go through the lists, count the number of objects left and right
1313        // and evaluate the following cost funcion:
1314        // C = ct_div_ci  + (ql*rl + qr*rr)/queries
1315
1316        int pvsl = 0;
1317        int pvsr = pvsSize;
1318
1319        int pvsBack = pvsl;
1320        int pvsFront = pvsr;
1321
1322        float sum = (float)pvsSize * sizeBox;
1323        float minSum = 1e20f;
1324
1325       
1326        // if no border can be found, take mid split
1327        position = minBox + 0.5f * sizeBox;
1328       
1329        // the relative cost ratio
1330        float ratio = 99999999.0f;
1331        bool splitPlaneFound = false;
1332
1333        Intersectable::NewMail();
1334
1335        RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = rays.end();
1336
1337        // set all object as belonging to the front pvs
1338        for(ri = rays.begin(); ri != ri_end; ++ ri)
1339        {
1340                Intersectable *oObject = (*ri).mRay->mOriginObject;
1341                Intersectable *tObject = (*ri).mRay->mTerminationObject;
1342
1343                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject)
1344                {
1345                        if (!oObject->Mailed())
1346                        {
1347                                oObject->Mail();
1348                                oObject->mCounter = 1;
1349                        }
1350                        else
1351                        {
1352                                ++ oObject->mCounter;
1353                        }
1354                }
1355
1356                if (tObject)
1357                {
1358                        if (!tObject->Mailed())
1359                        {
1360                                tObject->Mail();
1361                                tObject->mCounter = 1;
1362                        }
1363                        else
1364                        {
1365                                ++ tObject->mCounter;
1366                        }
1367                }
1368        }
1369
1370        Intersectable::NewMail();
1371
1372        vector<SortableEntry>::const_iterator ci, ci_end = mLocalSplitCandidates->end();
1373
1374        for (ci = mLocalSplitCandidates->begin(); ci != ci_end; ++ ci)
1375        {
1376                VssRay *ray;
1377                ray = (*ci).ray;
1378               
1379                Intersectable *oObject = ray->mOriginObject;
1380                Intersectable *tObject = ray->mTerminationObject;
1381               
1382
1383                switch ((*ci).type)
1384                {
1385                        case SortableEntry::ERayMin:
1386                                {
1387                                        if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject && !oObject->Mailed())
1388                                        {
1389                                                oObject->Mail();
1390                                                ++ pvsl;
1391                                        }
1392
1393                                        if (tObject && !tObject->Mailed())
1394                                        {
1395                                                tObject->Mail();
1396                                                ++ pvsl;
1397                                        }
1398
1399                                        break;
1400                                }
1401                        case SortableEntry::ERayMax:
1402                                {
1403                                        if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject)
1404                                        {
1405                                                if (-- oObject->mCounter == 0)
1406                                                        -- pvsr;
1407                                        }
1408
1409                                        if (tObject)
1410                                        {
1411                                                if (-- tObject->mCounter == 0)
1412                                                        -- pvsr;
1413                                        }
1414
1415                                        break;
1416                                }
1417                }
1418               
1419               
1420                // Note: we compare size of bounding boxes of front and back side because
1421                // of efficiency reasons (otherwise a new geometry would have to be computed
1422                // in each step and incremential evaluation would be difficult.
1423                // but then errors happen if the geometry is not an axis aligned box
1424                // (i.e., if a geometry aligned split was taken before)
1425                // question: is it sufficient to make this approximation?
1426                if (((*ci).value >= minBand) && ((*ci).value <= maxBand))
1427                {
1428                        sum = pvsl * ((*ci).value - minBox) + pvsr * (maxBox - (*ci).value);
1429
1430                        //Debug  << "pos=" << (*ci).value << "\t pvs=(" <<  pvsl << "," << pvsr << ")" << endl;
1431                        //Debug << "cost= " << sum << endl;
1432
1433                        if (sum < minSum)
1434                        {
1435                                splitPlaneFound = true;
1436
1437                                minSum = sum;
1438                                position = (*ci).value;
1439                               
1440                                pvsBack = pvsl;
1441                                pvsFront = pvsr;
1442                        }
1443                }
1444        }
1445       
1446       
1447        // -- compute cost
1448        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1449        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1450
1451        const float pOverall = sizeBox;
1452
1453        const float pBack = position - minBox;
1454        const float pFront = maxBox - position;
1455       
1456        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty(pvsSize, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1457    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1458        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1459       
1460        const float oldRenderCost = penaltyOld * pOverall;
1461        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
1462
1463        if (splitPlaneFound)
1464        {
1465                ratio = mPvsFactor * newRenderCost / (oldRenderCost + Limits::Small);
1466        }
1467        //if (axis != 1)
1468        //Debug << "axis=" << axis << " costRatio=" << ratio << " pos=" << position << " t=" << (position - minBox) / (maxBox - minBox)
1469         //    <<"\t pb=(" << pvsBack << ")\t pf=(" << pvsFront << ")" << endl;
1470
1471        return ratio;
1472}
1473
1474
1475float VspBspTree::SelectAxisAlignedPlane(Plane3 &plane,
1476                                                                                 const VspBspTraversalData &tData,
1477                                                                                 int &axis,
1478                                                                                 BspNodeGeometry **frontGeom,
1479                                                                                 BspNodeGeometry **backGeom,
1480                                                                                 float &pFront,
1481                                                                                 float &pBack,
1482                                                                                 const bool isKdNode)
1483{
1484        float nPosition[3];
1485        float nCostRatio[3];
1486        float nProbFront[3];
1487        float nProbBack[3];
1488
1489        BspNodeGeometry *nFrontGeom[3];
1490        BspNodeGeometry *nBackGeom[3];
1491
1492        // set to NULL, so I can find out which gemetry was stored
1493        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
1494        {
1495                nFrontGeom[i] = NULL;
1496                nBackGeom[i] = NULL;
1497        }
1498
1499        // create bounding box of node geometry
1500        AxisAlignedBox3 box;
1501               
1502        //TODO: for kd split geometry already is box => only take minmax vertices
1503        if (1)
1504        {
1505                // get bounding box from geometry
1506                tData.mGeometry->GetBoundingBox(box);
1507        }
1508        else
1509        {
1510                box.Initialize();
1511                RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = tData.mRays->end();
1512
1513                for(ri = tData.mRays->begin(); ri < ri_end; ++ ri)
1514                        box.Include((*ri).ExtrapTermination());
1515        }
1516
1517        int sAxis = 0;
1518        int bestAxis;
1519
1520        // if max cost ratio is exceeded, take split along longest axis instead
1521        const float maxCostRatioForArbitraryAxis = 0.9f;
1522
1523        if (mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated)
1524                bestAxis = box.Size().DrivingAxis();
1525        else
1526                bestAxis = -1;
1527
1528#if 0
1529        // maximum cost ratio for axis to be valid:
1530        // if exceeded, spatial mid split is used instead
1531        const maxCostRatioForHeur = 0.99f;
1532#endif
1533
1534        // if we use some kind of specialised fixed axis
1535    const bool useSpecialAxis =
1536                mOnlyDrivingAxis || mUseRandomAxis || mCirculatingAxis;
1537
1538        if (mUseRandomAxis)
1539                sAxis = Random(3);
1540        else if (mCirculatingAxis)
1541                sAxis = (tData.mAxis + 1) % 3;
1542        else if (mOnlyDrivingAxis)
1543                sAxis = box.Size().DrivingAxis();
1544
1545               
1546        //Debug << "use special axis: " << useSpecialAxis << endl;
1547        //Debug << "axis: " << sAxis << " drivingaxis: " << box.Size().DrivingAxis();
1548       
1549        for (axis = 0; axis < 3 ; ++ axis)
1550        {
1551                if (!useSpecialAxis || (axis == sAxis))
1552                {
1553                        //-- place split plane using heuristics
1554
1555                        if (mUseCostHeuristics)
1556                        {
1557                                nCostRatio[axis] =
1558                                        BestCostRatioHeuristics(*tData.mRays,
1559                                                                                    box,
1560                                                                                        tData.mPvs,
1561                                                                                        axis,
1562                                                                                        nPosition[axis]);                       
1563                        }
1564                        else //-- split plane position is spatial median
1565                        {
1566
1567                                nPosition[axis] = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
1568                                Vector3 normal(0,0,0); normal[axis] = 1.0f;
1569                               
1570                                // allows faster split because we have axis aligned kd tree boxes
1571                                if (isKdNode)
1572                                {
1573                                        nCostRatio[axis] = EvalAxisAlignedSplitCost(tData,
1574                                                                                                                                box,
1575                                                                                                                                axis,
1576                                                                                                                                nPosition[axis],
1577                                                                                                                                nProbFront[axis],
1578                                                                                                                                nProbBack[axis]);
1579                                       
1580                                        Vector3 pos;
1581                                       
1582                                        // create back geometry from box
1583                                        // NOTE: the geometry is returned from the function so we
1584                                        // don't have to recompute it when possible
1585                                        pos = box.Max(); pos[axis] = nPosition[axis];
1586                                        AxisAlignedBox3 bBox(box.Min(), pos);
1587                                        PolygonContainer fPolys;
1588                                        bBox.ExtractPolys(fPolys);
1589
1590                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry(fPolys);
1591       
1592                                        //-- create front geometry from box
1593                                        pos = box.Min(); pos[axis] = nPosition[axis];
1594                                        AxisAlignedBox3 fBox(pos, box.Max());
1595
1596                                        PolygonContainer bPolys;
1597                                        fBox.ExtractPolys(bPolys);
1598                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry(bPolys);
1599                                }
1600                                else
1601                                {
1602                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1603                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1604
1605                                        nCostRatio[axis] =
1606                                                EvalSplitPlaneCost(Plane3(normal, nPosition[axis]),
1607                                                                                   tData, *nFrontGeom[axis], *nBackGeom[axis],
1608                                                                                   nProbFront[axis], nProbBack[axis]);
1609                                }
1610                        }
1611                                               
1612                       
1613                        if (mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated)
1614                        {
1615                                // we take longest axis split if cost ratio exceeds threshold
1616                                if (nCostRatio[axis] < min(maxCostRatioForArbitraryAxis, nCostRatio[bestAxis]))
1617                                {
1618                                        bestAxis = axis;
1619                                }
1620                                /*else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
1621                                {
1622                                        Debug << "taking split along longest axis (" << bestAxis << ") instead of  (" << axis << ")" << endl;
1623                                }*/
1624
1625                        }
1626                        else
1627                        {
1628                                if (bestAxis == -1)
1629                                {
1630                                        bestAxis = axis;
1631                                }
1632                                else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
1633                                {
1634                                        bestAxis = axis;
1635                                }
1636                        }
1637                }
1638        }
1639
1640        //-- assign values
1641
1642        axis = bestAxis;
1643        pFront = nProbFront[bestAxis];
1644        pBack = nProbBack[bestAxis];
1645
1646        // assign best split nodes geometry
1647        *frontGeom = nFrontGeom[bestAxis];
1648        *backGeom = nBackGeom[bestAxis];
1649
1650        // and delete other geometry
1651        DEL_PTR(nFrontGeom[(bestAxis + 1) % 3]);
1652        DEL_PTR(nBackGeom[(bestAxis + 2) % 3]);
1653
1654        //-- split plane
1655    Vector3 normal(0,0,0); normal[bestAxis] = 1;
1656        plane = Plane3(normal, nPosition[bestAxis]);
1657
1658        //Debug << "best axis: " << bestAxis << " pos " << nPosition[bestAxis] << endl;
1659
1660        return nCostRatio[bestAxis];
1661}
1662
1663
1664bool VspBspTree::SelectPlane(Plane3 &bestPlane,
1665                                                         BspLeaf *leaf,
1666                                                         VspBspTraversalData &data,                                                     
1667                                                         VspBspTraversalData &frontData,
1668                                                         VspBspTraversalData &backData,
1669                                                         int &splitAxis)
1670{
1671        // HACK matt: subdivide regularily to certain depth
1672        if (data.mDepth < 0)    // question matt: why depth < 0 ?
1673        {
1674                cout << "depth: " << data.mDepth << endl;
1675
1676                // return axis aligned split
1677                AxisAlignedBox3 box;
1678                box.Initialize();
1679       
1680                // create bounding box of region
1681                data.mGeometry->GetBoundingBox(box);
1682       
1683                const int axis = box.Size().DrivingAxis();
1684                const Vector3 position = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
1685
1686                Vector3 norm(0,0,0); norm[axis] = 1.0f;
1687                bestPlane = Plane3(norm, position);
1688                splitAxis = axis;
1689
1690                return true;
1691        }
1692
1693        // simplest strategy: just take next polygon
1694        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
1695        {
1696        if (!data.mPolygons->empty())
1697                {
1698                        const int randIdx =
1699                                (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mPolygons->size() - 1));
1700                        Polygon3 *nextPoly = (*data.mPolygons)[randIdx];
1701
1702                        bestPlane = nextPoly->GetSupportingPlane();
1703                        return true;
1704                }
1705        }
1706
1707        //-- use heuristics to find appropriate plane
1708
1709        // intermediate plane
1710        Plane3 plane;
1711        float lowestCost = MAX_FLOAT;
1712       
1713        // decides if the first few splits should be only axisAligned
1714        const bool onlyAxisAligned  =
1715                (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED) &&
1716                ((int)data.mRays->size() > mTermMinRaysForAxisAligned) &&
1717                ((int)data.GetAvgRayContribution() < mTermMaxRayContriForAxisAligned);
1718       
1719        const int limit = onlyAxisAligned ? 0 :
1720                Min((int)data.mPolygons->size(), mMaxPolyCandidates);
1721
1722        float candidateCost;
1723
1724        int maxIdx = (int)data.mPolygons->size();
1725
1726        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1727        {
1728                // the already taken candidates are stored behind maxIdx
1729                // => assure that no index is taken twice
1730                const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)(-- maxIdx));
1731                Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[candidateIdx];
1732
1733                // swap candidate to the end to avoid testing same plane
1734                std::swap((*data.mPolygons)[maxIdx], (*data.mPolygons)[candidateIdx]);
1735                //Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (int)polys.size() - 1)];
1736
1737                // evaluate current candidate
1738                BspNodeGeometry fGeom, bGeom;
1739                float fArea, bArea;
1740                plane = poly->GetSupportingPlane();
1741                candidateCost = EvalSplitPlaneCost(plane, data, fGeom, bGeom, fArea, bArea);
1742               
1743                if (candidateCost < lowestCost)
1744                {
1745                        bestPlane = plane;
1746                        lowestCost = candidateCost;
1747                }
1748        }
1749
1750
1751        //-- evaluate axis aligned splits
1752       
1753        int axis;
1754        BspNodeGeometry *fGeom, *bGeom;
1755        float pFront, pBack;
1756
1757        candidateCost = 99999999.0f;
1758
1759        // as a variant, we take axis aligned split only if there is
1760        // more polygon available to guide the split
1761        if (!mUsePolygonSplitIfAvailable || data.mPolygons->empty())
1762        {
1763                candidateCost = SelectAxisAlignedPlane(plane,
1764                                                                                           data,
1765                                                                                           axis,
1766                                                                                           &fGeom,
1767                                                                                           &bGeom,
1768                                                                                           pFront,
1769                                                                                           pBack,
1770                                                                                           data.mIsKdNode);     
1771        }
1772
1773        splitAxis = 3;
1774
1775        if (candidateCost < lowestCost)
1776        {       
1777                bestPlane = plane;
1778                lowestCost = candidateCost;
1779                splitAxis = axis;
1780       
1781                // assign already computed values
1782                // we can do this because we always save the
1783                // computed values from the axis aligned splits         
1784
1785                if (fGeom && bGeom)
1786                {
1787                        frontData.mGeometry = fGeom;
1788                        backData.mGeometry = bGeom;
1789       
1790                        frontData.mProbability = pFront;
1791                        backData.mProbability = pBack;
1792                }
1793        }
1794        else
1795        {
1796                DEL_PTR(fGeom);
1797                DEL_PTR(bGeom);
1798        }
1799   
1800#ifdef _DEBUG
1801        Debug << "plane lowest cost: " << lowestCost << endl;
1802#endif
1803
1804        // exeeded relative max cost ratio
1805        if (lowestCost > mTermMaxCostRatio)
1806        {
1807                return false;
1808        }
1809
1810        return true;
1811}
1812
1813
1814Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane(const RayInfoContainer &rays) const
1815{
1816        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1817
1818        const Vector3 minPt = rays[candidateIdx].ExtrapOrigin();
1819        const Vector3 maxPt = rays[candidateIdx].ExtrapTermination();
1820
1821        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1822        const Vector3 normal = Normalize(rays[candidateIdx].mRay->GetDir());
1823
1824        return Plane3(normal, pt);
1825}
1826
1827
1828Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane2(const RayInfoContainer &rays) const
1829{
1830        Vector3 pt[3];
1831
1832        int idx[3];
1833        int cmaxT = 0;
1834        int cminT = 0;
1835        bool chooseMin = false;
1836
1837        for (int j = 0; j < 3; ++ j)
1838        {
1839                idx[j] = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() * 2 - 1));
1840
1841                if (idx[j] >= (int)rays.size())
1842                {
1843                        idx[j] -= (int)rays.size();
1844
1845                        chooseMin = (cminT < 2);
1846                }
1847                else
1848                        chooseMin = (cmaxT < 2);
1849
1850                RayInfo rayInf = rays[idx[j]];
1851                pt[j] = chooseMin ? rayInf.ExtrapOrigin() : rayInf.ExtrapTermination();
1852        }
1853
1854        return Plane3(pt[0], pt[1], pt[2]);
1855}
1856
1857
1858Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane3(const RayInfoContainer &rays) const
1859{
1860        Vector3 pt[3];
1861
1862        int idx1 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1863        int idx2 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1864
1865        // check if rays different
1866        if (idx1 == idx2)
1867                idx2 = (idx2 + 1) % (int)rays.size();
1868
1869        const RayInfo ray1 = rays[idx1];
1870        const RayInfo ray2 = rays[idx2];
1871
1872        // normal vector of the plane parallel to both lines
1873        const Vector3 norm = Normalize(CrossProd(ray1.mRay->GetDir(), ray2.mRay->GetDir()));
1874
1875        // vector from line 1 to line 2
1876        const Vector3 vd = ray2.ExtrapOrigin() - ray1.ExtrapOrigin();
1877
1878        // project vector on normal to get distance
1879        const float dist = DotProd(vd, norm);
1880
1881        // point on plane lies halfway between the two planes
1882        const Vector3 planePt = ray1.ExtrapOrigin() + norm * dist * 0.5;
1883
1884        return Plane3(norm, planePt);
1885}
1886
1887
1888inline void VspBspTree::GenerateUniqueIdsForPvs()
1889{
1890        Intersectable::NewMail(); sBackId = Intersectable::sMailId;
1891        Intersectable::NewMail(); sFrontId = Intersectable::sMailId;
1892        Intersectable::NewMail(); sFrontAndBackId = Intersectable::sMailId;
1893}
1894
1895
1896float VspBspTree::EvalRenderCostDecrease(const Plane3 &candidatePlane,
1897                                                                                 const VspBspTraversalData &data) const
1898{
1899        float pvsFront = 0;
1900        float pvsBack = 0;
1901        float totalPvs = 0;
1902
1903        // probability that view point lies in back / front node
1904        float pOverall = data.mProbability;
1905        float pFront = 0;
1906        float pBack = 0;
1907
1908
1909        // create unique ids for pvs heuristics
1910        GenerateUniqueIdsForPvs();
1911       
1912        for (int i = 0; i < data.mRays->size(); ++ i)
1913        {
1914                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[i];
1915
1916                float t;
1917                VssRay *ray = rayInf.mRay;
1918                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
1919
1920                // find front and back pvs for origing and termination object
1921                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1922
1923                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
1924                        AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1925        }
1926
1927
1928        BspNodeGeometry geomFront;
1929        BspNodeGeometry geomBack;
1930
1931        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
1932        data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
1933                                                                  geomBack,
1934                                                                  candidatePlane,
1935                                                                  mBox,
1936                                                                  //0.0f);
1937                                                                  mEpsilon);
1938
1939        if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
1940        {
1941                pFront = geomFront.GetVolume();
1942                pBack = pOverall - pFront;
1943
1944                // something is wrong with the volume
1945                if (0 && ((pFront < 0.0) || (pBack < 0.0)))
1946                {
1947                        Debug << "ERROR in volume:\n"
1948                                  << "volume f :" << pFront << " b: " << pBack << " p: " << pOverall
1949                                  << ", real volume f: " << pFront << " b: " << geomBack.GetVolume()
1950                                  << ", #polygons f: " << geomFront.Size() << " b: " << geomBack.Size() << " p: " << data.mGeometry->Size() << endl;
1951                }
1952        }
1953        else
1954        {
1955                pFront = geomFront.GetArea();
1956                pBack = geomBack.GetArea();
1957        }
1958       
1959
1960        // -- pvs rendering heuristics
1961
1962        // upper and lower bounds
1963        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1964        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1965
1966        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty((int)totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1967    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty((int)pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1968        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty((int)pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1969                       
1970        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
1971        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
1972
1973        //Debug << "decrease: " << oldRenderCost - newRenderCost << endl;
1974        const float renderCostDecrease = (oldRenderCost - newRenderCost) / mBox.GetVolume();
1975       
1976        const float weight = mRenderCostDecreaseWeight;
1977        // take render cost of node into account to avoid being stuck in a local minimum
1978        const float normalizedOldRenderCost = oldRenderCost / mBox.GetVolume();
1979       
1980        //Debug << "rendercostdecr: " << weight * renderCostDecrease << " old render cost: " << (1.0f - weight) * normalizedOldRenderCost << endl;
1981        return weight * renderCostDecrease + (1.0f - weight) * normalizedOldRenderCost;
1982}
1983
1984
1985float VspBspTree::EvalSplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
1986                                                                         const VspBspTraversalData &data,
1987                                                                         BspNodeGeometry &geomFront,
1988                                                                         BspNodeGeometry &geomBack,
1989                                                                         float &pFront,
1990                                                                         float &pBack) const
1991{
1992        float totalPvs = 0;
1993        float pvsFront = 0;
1994        float pvsBack = 0;
1995       
1996        // overall probability is used as normalizer
1997        float pOverall = 0;
1998
1999        // probability that view point lies in back / front node
2000        pFront = 0;
2001        pBack = 0;
2002
2003        int numTests; // the number of tests
2004
2005        // if random samples shold be taken instead of testing all the rays
2006        bool useRand;
2007
2008        if ((int)data.mRays->size() > mMaxTests)
2009        {
2010                useRand = true;
2011                numTests = mMaxTests;
2012        }
2013        else
2014        {
2015                useRand = false;
2016                numTests = (int)data.mRays->size();
2017        }
2018       
2019        // create unique ids for pvs heuristics
2020        GenerateUniqueIdsForPvs();
2021
2022        for (int i = 0; i < numTests; ++ i)
2023        {
2024                const int testIdx = useRand ?
2025                        (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mRays->size() - 1)) : i;
2026                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[testIdx];
2027
2028                float t;
2029                VssRay *ray = rayInf.mRay;
2030                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
2031
2032                // find front and back pvs for origing and termination object
2033                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
2034
2035                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
2036                        AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
2037        }
2038
2039        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
2040        bool splitSuccessFull = data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
2041                                                                                                                  geomBack,
2042                                                                                                                  candidatePlane,
2043                                                                                                                  mBox,
2044                                                                                                                  //0.0f);
2045                                                                                                                  mEpsilon);
2046
2047        pOverall = data.mProbability;
2048
2049        if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
2050        {
2051                pFront = geomFront.GetVolume();
2052                pBack = pOverall - pFront;
2053               
2054                // HACK: precision issues possible for unbalanced split => don't take this split!
2055                if (1 &&
2056                        (!splitSuccessFull || (pFront <= 0) || (pBack <= 0) ||
2057                        !geomFront.Valid() || !geomBack.Valid()))
2058                {
2059                        //Debug << "error f: " << pFront << " b: " << pBack << endl;
2060
2061                        // high penalty for degenerated / wrong split
2062                        return 99999.9f;
2063                }
2064        }
2065        else
2066        {
2067                pFront = geomFront.GetArea();
2068                pBack = geomBack.GetArea();
2069        }
2070       
2071
2072        // -- pvs rendering heuristics
2073        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
2074        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
2075
2076        // only render cost heuristics or combined with standard deviation
2077        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty((int)totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2078    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty((int)pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2079        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty((int)pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2080                       
2081        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
2082        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
2083
2084        float oldCost, newCost;
2085
2086        // only render cost
2087        if (1)
2088        {
2089                oldCost = oldRenderCost;
2090                newCost = newRenderCost;
2091        }
2092        else // also considering standard deviation
2093        {
2094                // standard deviation is difference of back and front pvs
2095                const float expectedCost = 0.5f * (penaltyFront + penaltyBack);
2096
2097                const float newDeviation = 0.5f *
2098                        fabs(penaltyFront - expectedCost) + fabs(penaltyBack - expectedCost);
2099
2100                const float oldDeviation = penaltyOld;
2101
2102                newCost = mRenderCostWeight * newRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * newDeviation;
2103                oldCost = mRenderCostWeight * oldRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * oldDeviation;
2104        }
2105
2106        const float cost = mPvsFactor * newCost / (oldCost + Limits::Small);
2107               
2108
2109#ifdef _DEBUG
2110        Debug << "totalpvs: " << data.mPvs << " ptotal: " << pOverall
2111                  << " frontpvs: " << pvsFront << " pFront: " << pFront
2112                  << " backpvs: " << pvsBack << " pBack: " << pBack << endl << endl;
2113        Debug << "cost: " << cost << endl;
2114#endif
2115
2116        return cost;
2117}
2118
2119
2120int VspBspTree::ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
2121                                                                                ViewCellContainer &viewCells) const
2122{
2123        stack<bspNodePair> nodeStack;
2124        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2125
2126        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2127
2128        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2129 
2130        ViewCell::NewMail();
2131
2132        while (!nodeStack.empty())
2133        {
2134                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2135                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2136                nodeStack.pop();
2137
2138                const int side = geom->ComputeIntersection(box);
2139               
2140                switch (side)
2141                {
2142                case -1:
2143                        // node geometry is contained in box
2144                        CollectViewCells(node, true, viewCells, true);
2145                        break;
2146
2147                case 0:
2148                        if (node->IsLeaf())
2149                        {
2150                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2151                       
2152                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
2153                                {
2154                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
2155                                        viewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
2156                                }
2157                        }
2158                        else
2159                        {
2160                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2161                       
2162                                BspNode *first = interior->GetFront();
2163                                BspNode *second = interior->GetBack();
2164           
2165                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
2166                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
2167
2168                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
2169                                                                        *secondGeom,
2170                                                                        interior->GetPlane(),
2171                                                                        mBox,
2172                                                                        //0.0000001f);
2173                                                                        mEpsilon);
2174
2175                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
2176                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
2177                        }
2178                       
2179                        break;
2180                default:
2181                        // default: cull
2182                        break;
2183                }
2184               
2185                DEL_PTR(geom);
2186               
2187        }
2188
2189        return (int)viewCells.size();
2190}
2191
2192
2193float VspBspTree::EvalAxisAlignedSplitCost(const VspBspTraversalData &data,
2194                                                                                   const AxisAlignedBox3 &box,
2195                                                                                   const int axis,
2196                                                                                   const float &position,                                                                                 
2197                                                                                   float &pFront,
2198                                                                                   float &pBack) const
2199{
2200        float pvsTotal = 0;
2201        float pvsFront = 0;
2202        float pvsBack = 0;
2203       
2204        // create unique ids for pvs heuristics
2205        GenerateUniqueIdsForPvs();
2206
2207        const int pvsSize = data.mPvs;
2208
2209        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = data.mRays->end();
2210
2211        // this is the main ray classification loop!
2212        for(rit = data.mRays->begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2213        {
2214                // determine the side of this ray with respect to the plane
2215                float t;
2216                const int side = (*rit).ComputeRayIntersection(axis, position, t);
2217       
2218                AddObjToPvs((*rit).mRay->mTerminationObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2219
2220                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
2221                        AddObjToPvs((*rit).mRay->mOriginObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2222        }
2223
2224
2225        //-- pvs heuristics
2226
2227        float pOverall = data.mProbability;
2228
2229        // note: we use a simplified computation assuming that we always do a
2230        // spatial mid split   
2231       
2232        if (!mUseAreaForPvs)
2233        {   
2234                // volume
2235                pBack = pFront = pOverall * 0.5f;
2236#if 0
2237                // box length substitute for probability
2238                const float minBox = box.Min(axis);
2239                const float maxBox = box.Max(axis);
2240
2241                pBack = position - minBox;
2242                pFront = maxBox - position;
2243                pOverall = maxBox - minBox;
2244#endif
2245        }
2246        else //-- area substitute for probability
2247        {
2248                const int axis2 = (axis + 1) % 3;
2249                const int axis3 = (axis + 2) % 3;
2250
2251                const float faceArea =
2252                        (box.Max(axis2) - box.Min(axis2)) *
2253                        (box.Max(axis3) - box.Min(axis3));
2254
2255                pBack = pFront = pOverall * 0.5f + faceArea;
2256        }
2257
2258#ifdef _DEBUG
2259        Debug << axis << " " << pvsSize << " " << pvsBack << " " << pvsFront << endl;
2260        Debug << pFront << " " << pBack << " " << pOverall << endl;
2261#endif
2262
2263       
2264        const float newCost = pvsBack * pBack + pvsFront * pFront;
2265        const float oldCost = (float)pvsSize * pOverall + Limits::Small;
2266
2267        return  (mCtDivCi + newCost) / oldCost;
2268}
2269
2270
2271inline void VspBspTree::AddObjToPvs(Intersectable *obj,
2272                                                                                 const int cf,
2273                                                                                 float &frontPvs,
2274                                                                                 float &backPvs,
2275                                                                                 float &totalPvs) const
2276{
2277        if (!obj)
2278                return;
2279#if 0
2280        const float renderCost = mViewCellsManager->EvalRenderCost(obj);
2281#else
2282        const int renderCost = 1;
2283#endif
2284        // new object
2285        if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
2286                (obj->mMailbox != sBackId) &&
2287                (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2288        {
2289                totalPvs += renderCost;
2290        }
2291
2292        // TODO: does this really belong to no pvs?
2293        //if (cf == Ray::COINCIDENT) return;
2294
2295        // object belongs to both PVS
2296        if (cf >= 0)
2297        {
2298                if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
2299                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2300                {
2301                        frontPvs += renderCost;
2302               
2303                        if (obj->mMailbox == sBackId)
2304                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
2305                        else
2306                                obj->mMailbox = sFrontId;
2307                }
2308        }
2309
2310        if (cf <= 0)
2311        {
2312                if ((obj->mMailbox != sBackId) &&
2313                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2314                {
2315                        backPvs += renderCost;
2316               
2317                        if (obj->mMailbox == sFrontId)
2318                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
2319                        else
2320                                obj->mMailbox = sBackId;
2321                }
2322        }
2323}
2324
2325
2326void VspBspTree::CollectLeaves(vector<BspLeaf *> &leaves,
2327                                                           const bool onlyUnmailed,
2328                                                           const int maxPvsSize) const
2329{
2330        stack<BspNode *> nodeStack;
2331        nodeStack.push(mRoot);
2332
2333        while (!nodeStack.empty())
2334        {
2335                BspNode *node = nodeStack.top();
2336                nodeStack.pop();
2337               
2338                if (node->IsLeaf())
2339                {
2340                        // test if this leaf is in valid view space
2341                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2342                        if (leaf->TreeValid() &&
2343                                (!onlyUnmailed || !leaf->Mailed()) &&
2344                                ((maxPvsSize < 0) || (leaf->GetViewCell()->GetPvs().GetSize() <= maxPvsSize)))
2345                        {
2346                                leaves.push_back(leaf);
2347                        }
2348                }
2349                else
2350                {
2351                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2352
2353                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2354                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2355                }
2356        }
2357}
2358
2359
2360AxisAlignedBox3 VspBspTree::GetBoundingBox() const
2361{
2362        return mBox;
2363}
2364
2365
2366BspNode *VspBspTree::GetRoot() const
2367{
2368        return mRoot;
2369}
2370
2371
2372void VspBspTree::EvaluateLeafStats(const VspBspTraversalData &data)
2373{
2374        // the node became a leaf -> evaluate stats for leafs
2375        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(data.mNode);
2376
2377
2378        if (data.mPvs > mBspStats.maxPvs)
2379        {
2380                mBspStats.maxPvs = data.mPvs;
2381        }
2382
2383        mBspStats.pvs += data.mPvs;
2384
2385        if (data.mDepth < mBspStats.minDepth)
2386        {
2387                mBspStats.minDepth = data.mDepth;
2388        }
2389       
2390        if (data.mDepth >= mTermMaxDepth)
2391        {
2392        ++ mBspStats.maxDepthNodes;
2393                //Debug << "new max depth: " << mBspStats.maxDepthNodes << endl;
2394        }
2395
2396        // accumulate rays to compute rays /  leaf
2397        mBspStats.accumRays += (int)data.mRays->size();
2398
2399        if (data.mPvs < mTermMinPvs)
2400                ++ mBspStats.minPvsNodes;
2401
2402        if ((int)data.mRays->size() < mTermMinRays)
2403                ++ mBspStats.minRaysNodes;
2404
2405        if (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution)
2406                ++ mBspStats.maxRayContribNodes;
2407
2408        if (data.mProbability <= mTermMinProbability)
2409                ++ mBspStats.minProbabilityNodes;
2410       
2411        // accumulate depth to compute average depth
2412        mBspStats.accumDepth += data.mDepth;
2413
2414        ++ mCreatedViewCells;
2415
2416#ifdef _DEBUG
2417        Debug << "BSP stats: "
2418                  << "Depth: " << data.mDepth << " (max: " << mTermMaxDepth << "), "
2419                  << "PVS: " << data.mPvs << " (min: " << mTermMinPvs << "), "
2420                  << "#rays: " << (int)data.mRays->size() << " (max: " << mTermMinRays << "), "
2421                  << "#pvs: " << leaf->GetViewCell()->GetPvs().GetSize() << "), "
2422                  << "#avg ray contrib (pvs): " << (float)data.mPvs / (float)data.mRays->size() << endl;
2423#endif
2424}
2425
2426
2427int VspBspTree::CastRay(Ray &ray)
2428{
2429        int hits = 0;
2430
2431        stack<BspRayTraversalData> tQueue;
2432
2433        float maxt, mint;
2434
2435        if (!mBox.GetRaySegment(ray, mint, maxt))
2436                return 0;
2437
2438        Intersectable::NewMail();
2439        ViewCell::NewMail();
2440
2441        Vector3 entp = ray.Extrap(mint);
2442        Vector3 extp = ray.Extrap(maxt);
2443
2444        BspNode *node = mRoot;
2445        BspNode *farChild = NULL;
2446
2447        while (1)
2448        {
2449                if (!node->IsLeaf())
2450                {
2451                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2452
2453                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
2454                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
2455                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
2456
2457                        if (entSide < 0)
2458                        {
2459                                node = in->GetBack();
2460
2461                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
2462                                        continue;
2463
2464                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
2465
2466                        } else if (entSide > 0)
2467                        {
2468                                node = in->GetFront();
2469
2470                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
2471                                        continue;
2472
2473                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
2474                        }
2475                        else // ray and plane are coincident
2476                        {
2477                                // matt: WHAT TO DO IN THIS CASE ?
2478                                //break;
2479                                node = in->GetFront();
2480                                continue;
2481                        }
2482
2483                        // push data for far child
2484                        tQueue.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
2485
2486                        // find intersection of ray segment with plane
2487                        float t;
2488                        extp = splitPlane.FindIntersection(ray.GetLoc(), extp, &t);
2489                        maxt *= t;
2490                }
2491                else // reached leaf => intersection with view cell
2492                {
2493                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2494
2495                        if (!leaf->GetViewCell()->Mailed())
2496                        {
2497                                //ray.bspIntersections.push_back(Ray::VspBspIntersection(maxt, leaf));
2498                                leaf->GetViewCell()->Mail();
2499                                ++ hits;
2500                        }
2501
2502                        //-- fetch the next far child from the stack
2503                        if (tQueue.empty())
2504                                break;
2505
2506                        entp = extp;
2507                        mint = maxt; // NOTE: need this?
2508
2509                        if (ray.GetType() == Ray::LINE_SEGMENT && mint > 1.0f)
2510                                break;
2511
2512                        BspRayTraversalData &s = tQueue.top();
2513
2514                        node = s.mNode;
2515                        extp = s.mExitPoint;
2516                        maxt = s.mMaxT;
2517
2518                        tQueue.pop();
2519                }
2520        }
2521
2522        return hits;
2523}
2524
2525
2526void VspBspTree::CollectViewCells(ViewCellContainer &viewCells,
2527                                                                  bool onlyValid) const
2528{
2529        ViewCell::NewMail();
2530       
2531        CollectViewCells(mRoot, onlyValid, viewCells, true);
2532}
2533
2534
2535void VspBspTree::CollapseViewCells()
2536{
2537// TODO
2538#if HAS_TO_BE_REDONE
2539        stack<BspNode *> nodeStack;
2540
2541        if (!mRoot)
2542                return;
2543
2544        nodeStack.push(mRoot);
2545       
2546        while (!nodeStack.empty())
2547        {
2548                BspNode *node = nodeStack.top();
2549                nodeStack.pop();
2550               
2551                if (node->IsLeaf())
2552        {
2553                        BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2554
2555                        if (!viewCell->GetValid())
2556                        {
2557                                BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2558       
2559                                ViewCellContainer leaves;
2560                                mViewCellsTree->CollectLeaves(viewCell, leaves);
2561
2562                                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2563
2564                                for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2565                                {
2566                                        BspLeaf *l = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
2567                                        l->SetViewCell(GetOrCreateOutOfBoundsCell());
2568                                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
2569                                }
2570
2571                                // add to unbounded view cell
2572                                GetOrCreateOutOfBoundsCell()->GetPvs().AddPvs(viewCell->GetPvs());
2573                                DEL_PTR(viewCell);
2574                        }
2575                }
2576                else
2577                {
2578                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2579               
2580                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2581                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2582                }
2583        }
2584
2585        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
2586#endif
2587}
2588
2589
2590void VspBspTree::CollectRays(VssRayContainer &rays)
2591{
2592        vector<BspLeaf *> leaves;
2593
2594        vector<BspLeaf *>::const_iterator lit, lit_end = leaves.end();
2595
2596        for (lit = leaves.begin(); lit != lit_end; ++ lit)
2597        {
2598                BspLeaf *leaf = *lit;
2599                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = leaf->mVssRays.end();
2600
2601                for (rit = leaf->mVssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2602                        rays.push_back(*rit);
2603        }
2604}
2605
2606
2607void VspBspTree::ValidateTree()
2608{
2609        stack<BspNode *> nodeStack;
2610
2611        if (!mRoot)
2612                return;
2613
2614        nodeStack.push(mRoot);
2615       
2616        mBspStats.invalidLeaves = 0;
2617        while (!nodeStack.empty())
2618        {
2619                BspNode *node = nodeStack.top();
2620                nodeStack.pop();
2621               
2622                if (node->IsLeaf())
2623                {
2624                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2625
2626                        if (!leaf->GetViewCell()->GetValid())
2627                                ++ mBspStats.invalidLeaves;
2628
2629                        // validity flags don't match => repair
2630                        if (leaf->GetViewCell()->GetValid() != leaf->TreeValid())
2631                        {
2632                                leaf->SetTreeValid(leaf->GetViewCell()->GetValid());
2633                                PropagateUpValidity(leaf);
2634                        }
2635                }
2636                else
2637                {
2638                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2639               
2640                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2641                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2642                }
2643        }
2644
2645        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
2646}
2647
2648
2649
2650void VspBspTree::CollectViewCells(BspNode *root,
2651                                                                  bool onlyValid,
2652                                                                  ViewCellContainer &viewCells,
2653                                                                  bool onlyUnmailed) const
2654{
2655        stack<BspNode *> nodeStack;
2656
2657        if (!root)
2658                return;
2659
2660        nodeStack.push(root);
2661       
2662        while (!nodeStack.empty())
2663        {
2664                BspNode *node = nodeStack.top();
2665                nodeStack.pop();
2666               
2667                if (node->IsLeaf())
2668                {
2669                        if (!onlyValid || node->TreeValid())
2670                        {
2671                                ViewCellLeaf *leafVc = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2672
2673                                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leafVc);
2674                                               
2675                                if (!onlyUnmailed || !viewCell->Mailed())
2676                                {
2677                                        viewCell->Mail();
2678                                        viewCells.push_back(viewCell);
2679                                }
2680                        }
2681                }
2682                else
2683                {
2684                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2685               
2686                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2687                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2688                }
2689        }
2690
2691}
2692
2693
2694void VspBspTree::PreprocessPolygons(PolygonContainer &polys)
2695{
2696        // preprocess: throw out polygons coincident to the view space box (not needed)
2697        PolygonContainer boxPolys;
2698       
2699        mBox.ExtractPolys(boxPolys);
2700        vector<Plane3> boxPlanes;
2701
2702        PolygonContainer::iterator pit, pit_end = boxPolys.end();
2703
2704        // extract planes of box
2705        // TODO: can be done more elegantly than first extracting polygons
2706        // and take their planes
2707        for (pit = boxPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2708        {
2709                boxPlanes.push_back((*pit)->GetSupportingPlane());
2710        }
2711
2712        pit_end = polys.end();
2713
2714        for (pit = polys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2715        {
2716                vector<Plane3>::const_iterator bit, bit_end = boxPlanes.end();
2717               
2718                for (bit = boxPlanes.begin(); (bit != bit_end) && (*pit); ++ bit)
2719                {
2720                        const int cf = (*pit)->ClassifyPlane(*bit, mEpsilon);
2721
2722                        if (cf == Polygon3::COINCIDENT)
2723                        {
2724                                DEL_PTR(*pit);
2725                                //Debug << "coincident!!" << endl;
2726                        }
2727                }
2728        }
2729
2730        // remove deleted entries after swapping them to end of vector
2731        for (int i = 0; i < (int)polys.size(); ++ i)
2732        {
2733                while (!polys[i] && (i < (int)polys.size()))
2734                {
2735                        swap(polys[i], polys.back());
2736                        polys.pop_back();
2737                }
2738        }
2739}
2740
2741
2742float VspBspTree::AccumulatedRayLength(const RayInfoContainer &rays) const
2743{
2744        float len = 0;
2745
2746        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2747
2748        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2749                len += (*it).SegmentLength();
2750
2751        return len;
2752}
2753
2754
2755int VspBspTree::SplitRays(const Plane3 &plane,
2756                                                  RayInfoContainer &rays,
2757                                                  RayInfoContainer &frontRays,
2758                                                  RayInfoContainer &backRays) const
2759{
2760        int splits = 0;
2761
2762        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2763
2764        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2765        {
2766                RayInfo bRay = *it;
2767               
2768                VssRay *ray = bRay.mRay;
2769                float t;
2770
2771                // get classification and receive new t
2772                const int cf = bRay.ComputeRayIntersection(plane, t);
2773
2774                switch (cf)
2775                {
2776                case -1:
2777                        backRays.push_back(bRay);
2778                        break;
2779                case 1:
2780                        frontRays.push_back(bRay);
2781                        break;
2782                case 0:
2783                        {
2784                                //-- split ray
2785                                //   test if start point behind or in front of plane
2786                                const int side = plane.Side(bRay.ExtrapOrigin());
2787
2788                                ++ splits;
2789
2790                                if (side <= 0)
2791                                {
2792                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2793                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2794                                }
2795                                else
2796                                {
2797                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2798                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2799                                }
2800                        }
2801                        break;
2802                default:
2803                        Debug << "Should not come here" << endl;
2804                        break;
2805                }
2806        }
2807
2808        return splits;
2809}
2810
2811
2812void VspBspTree::ExtractHalfSpaces(BspNode *n, vector<Plane3> &halfSpaces) const
2813{
2814        BspNode *lastNode;
2815
2816        do
2817        {
2818                lastNode = n;
2819
2820                // want to get planes defining geometry of this node => don't take
2821                // split plane of node itself
2822                n = n->GetParent();
2823
2824                if (n)
2825                {
2826                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(n);
2827                        Plane3 halfSpace = dynamic_cast<BspInterior *>(interior)->GetPlane();
2828
2829            if (interior->GetBack() != lastNode)
2830                                halfSpace.ReverseOrientation();
2831
2832                        halfSpaces.push_back(halfSpace);
2833                }
2834        }
2835        while (n);
2836}
2837
2838
2839void VspBspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
2840                                                                   BspNodeGeometry &geom) const
2841{
2842        vector<Plane3> halfSpaces;
2843        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2844
2845        PolygonContainer candidatePolys;
2846        vector<Plane3> candidatePlanes;
2847
2848        vector<Plane3>::const_iterator pit, pit_end = halfSpaces.end();
2849
2850        // bounded planes are added to the polygons
2851        for (pit = halfSpaces.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2852        {
2853                Polygon3 *p = GetBoundingBox().CrossSection(*pit);
2854
2855                if (p->Valid(mEpsilon))
2856                {
2857                        candidatePolys.push_back(p);
2858                        candidatePlanes.push_back(*pit);
2859                }
2860        }
2861
2862        // add faces of bounding box (also could be faces of the cell)
2863        for (int i = 0; i < 6; ++ i)
2864        {
2865                VertexContainer vertices;
2866
2867                for (int j = 0; j < 4; ++ j)
2868                        vertices.push_back(mBox.GetFace(i).mVertices[j]);
2869
2870                Polygon3 *poly = new Polygon3(vertices);
2871
2872                candidatePolys.push_back(poly);
2873                candidatePlanes.push_back(poly->GetSupportingPlane());
2874        }
2875
2876        for (int i = 0; i < (int)candidatePolys.size(); ++ i)
2877        {
2878                // polygon is split by all other planes
2879                for (int j = 0; (j < (int)halfSpaces.size()) && candidatePolys[i]; ++ j)
2880                {
2881                        if (i == j) // polygon and plane are coincident
2882                                continue;
2883
2884                        VertexContainer splitPts;
2885                        Polygon3 *frontPoly, *backPoly;
2886
2887                        const int cf =
2888                                candidatePolys[i]->ClassifyPlane(halfSpaces[j],
2889                                                                                                 mEpsilon);
2890
2891                        switch (cf)
2892                        {
2893                                case Polygon3::SPLIT:
2894                                        frontPoly = new Polygon3();
2895                                        backPoly = new Polygon3();
2896
2897                                        candidatePolys[i]->Split(halfSpaces[j],
2898                                                                                         *frontPoly,
2899                                                                                         *backPoly,
2900                                                                                         mEpsilon);
2901
2902                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2903
2904                                        if (backPoly->Valid(mEpsilon))
2905                                                candidatePolys[i] = backPoly;
2906                                        else
2907                                                DEL_PTR(backPoly);
2908
2909                                        // outside, don't need this
2910                                        DEL_PTR(frontPoly);
2911                                        break;
2912                                // polygon outside of halfspace
2913                                case Polygon3::FRONT_SIDE:
2914                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2915                                        break;
2916                                // just take polygon as it is
2917                                case Polygon3::BACK_SIDE:
2918                                case Polygon3::COINCIDENT:
2919                                default:
2920                                        break;
2921                        }
2922                }
2923
2924                if (candidatePolys[i])
2925                {
2926                        geom.Add(candidatePolys[i], candidatePlanes[i]);
2927                        //      geom.mPolys.push_back(candidates[i]);
2928                }
2929        }
2930}
2931
2932
2933void VspBspTree::ConstructGeometry(ViewCell *vc,
2934                                                                   BspNodeGeometry &vcGeom) const
2935{
2936        ViewCellContainer leaves;
2937       
2938        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
2939
2940        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2941
2942        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2943        {
2944                BspLeaf *l = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
2945               
2946                ConstructGeometry(l, vcGeom);
2947        }
2948}
2949
2950
2951int VspBspTree::FindNeighbors(BspNode *n, vector<BspLeaf *> &neighbors,
2952                                                          const bool onlyUnmailed) const
2953{
2954        stack<bspNodePair> nodeStack;
2955       
2956        BspNodeGeometry nodeGeom;
2957        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
2958//      const float eps = 0.5f;
2959        const float eps = 0.01f;
2960        // split planes from the root to this node
2961        // needed to verify that we found neighbor leaf
2962        // TODO: really needed?
2963        vector<Plane3> halfSpaces;
2964        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2965
2966
2967        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2968        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2969
2970        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2971
2972        while (!nodeStack.empty())
2973        {
2974                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2975                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2976       
2977                nodeStack.pop();
2978
2979                if (node->IsLeaf())
2980                {
2981                        // test if this leaf is in valid view space
2982                        if (node->TreeValid() &&
2983                                (node != n) &&
2984                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
2985                        {
2986                                bool isAdjacent = true;
2987
2988                                if (1)
2989                                {
2990                                        // test all planes of current node if still adjacent
2991                                        for (int i = 0; (i < halfSpaces.size()) && isAdjacent; ++ i)
2992                                        {
2993                                                const int cf =
2994                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
2995                                                                                                        halfSpaces[i],
2996                                                                                                        eps);
2997
2998                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
2999                                                {
3000                                                        isAdjacent = false;
3001                                                }
3002                                        }
3003                                }
3004                                else
3005                                {
3006                                        // TODO: why is this wrong??
3007                                        // test all planes of current node if still adjacent
3008                                        for (int i = 0; (i < nodeGeom.Size()) && isAdjacent; ++ i)
3009                                        {
3010                                                Polygon3 *poly = nodeGeom.GetPolys()[i];
3011
3012                                                const int cf =
3013                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
3014                                                                                                        poly->GetSupportingPlane(),
3015                                                                                                        eps);
3016
3017                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3018                                                {
3019                                                        isAdjacent = false;
3020                                                }
3021                                        }
3022                                }
3023                                // neighbor was found
3024                                if (isAdjacent)
3025                                {       
3026                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
3027                                }
3028                        }
3029                }
3030                else
3031                {
3032                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3033
3034                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
3035                                                                                                   interior->GetPlane(),
3036                                                                                                   eps);
3037                       
3038                        BspNode *front = interior->GetFront();
3039                        BspNode *back = interior->GetBack();
3040           
3041                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
3042                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
3043
3044                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
3045                                                                *bGeom,
3046                                                                interior->GetPlane(),
3047                                                                mBox,
3048                                                                //0.0000001f);
3049                                                                eps);
3050               
3051                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3052                        {
3053                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
3054                                DEL_PTR(fGeom);
3055                        }
3056                        else
3057                        {
3058                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3059                                {
3060                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
3061                                        DEL_PTR(bGeom);
3062                                }
3063                                else
3064                                {       // random decision
3065                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
3066                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
3067                                }
3068                        }
3069                }
3070       
3071                DEL_PTR(geom);
3072        }
3073
3074        return (int)neighbors.size();
3075}
3076
3077
3078
3079int VspBspTree::FindApproximateNeighbors(BspNode *n,
3080                                                                                 vector<BspLeaf *> &neighbors,
3081                                                                                 const bool onlyUnmailed) const
3082{
3083        stack<bspNodePair> nodeStack;
3084       
3085        BspNodeGeometry nodeGeom;
3086        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
3087       
3088        float eps = 0.01f;
3089        // split planes from the root to this node
3090        // needed to verify that we found neighbor leaf
3091        // TODO: really needed?
3092        vector<Plane3> halfSpaces;
3093        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
3094
3095
3096        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3097        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3098
3099        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3100
3101        while (!nodeStack.empty())
3102        {
3103                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3104                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3105       
3106                nodeStack.pop();
3107
3108                if (node->IsLeaf())
3109                {
3110                        // test if this leaf is in valid view space
3111                        if (node->TreeValid() &&
3112                                (node != n) &&
3113                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
3114                        {
3115                                bool isAdjacent = true;
3116
3117                                // neighbor was found
3118                                if (isAdjacent)
3119                                {       
3120                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
3121                                }
3122                        }
3123                }
3124                else
3125                {
3126                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3127
3128                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
3129                                                                                                   interior->GetPlane(),
3130                                                                                                   eps);
3131                       
3132                        BspNode *front = interior->GetFront();
3133                        BspNode *back = interior->GetBack();
3134           
3135                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
3136                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
3137
3138                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
3139                                                                *bGeom,
3140                                                                interior->GetPlane(),
3141                                                                mBox,
3142                                                                //0.0000001f);
3143                                                                eps);
3144               
3145                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3146                        {
3147                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
3148                                DEL_PTR(fGeom);
3149                                }
3150                        else
3151                        {
3152                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3153                                {
3154                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
3155                                        DEL_PTR(bGeom);
3156                                }
3157                                else
3158                                {       // random decision
3159                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
3160                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
3161                                }
3162                        }
3163                }
3164       
3165                DEL_PTR(geom);
3166        }
3167
3168        return (int)neighbors.size();
3169}
3170
3171
3172
3173BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const Plane3 &halfspace)
3174{
3175    stack<BspNode *> nodeStack;
3176        nodeStack.push(mRoot);
3177
3178        int mask = rand();
3179
3180        while (!nodeStack.empty())
3181        {
3182                BspNode *node = nodeStack.top();
3183                nodeStack.pop();
3184
3185                if (node->IsLeaf())
3186                {
3187                        return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3188                }
3189                else
3190                {
3191                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3192                        BspNode *next;
3193                        BspNodeGeometry geom;
3194
3195                        // todo: not very efficient: constructs full cell everytime
3196                        ConstructGeometry(interior, geom);
3197
3198                        const int cf =
3199                                Polygon3::ClassifyPlane(geom.GetPolys(), halfspace, mEpsilon);
3200
3201                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3202                                next = interior->GetFront();
3203                        else
3204                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3205                                        next = interior->GetFront();
3206                        else
3207                        {
3208                                // random decision
3209                                if (mask & 1)
3210                                        next = interior->GetBack();
3211                                else
3212                                        next = interior->GetFront();
3213                                mask = mask >> 1;
3214                        }
3215
3216                        nodeStack.push(next);
3217                }
3218        }
3219
3220        return NULL;
3221}
3222
3223
3224BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed)
3225{
3226        stack<BspNode *> nodeStack;
3227
3228        nodeStack.push(mRoot);
3229
3230        int mask = rand();
3231
3232        while (!nodeStack.empty())
3233        {
3234                BspNode *node = nodeStack.top();
3235                nodeStack.pop();
3236
3237                if (node->IsLeaf())
3238                {
3239                        if ( (!onlyUnmailed || !node->Mailed()) )
3240                                return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3241                }
3242                else
3243                {
3244                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3245
3246                        // random decision
3247                        if (mask & 1)
3248                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3249                        else
3250                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3251
3252                        mask = mask >> 1;
3253                }
3254        }
3255
3256        return NULL;
3257}
3258
3259
3260int VspBspTree::ComputePvsSize(const RayInfoContainer &rays) const
3261{
3262        int pvsSize = 0;
3263
3264        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = rays.end();
3265
3266        Intersectable::NewMail();
3267
3268        for (rit = rays.begin(); rit != rays.end(); ++ rit)
3269        {
3270                VssRay *ray = (*rit).mRay;
3271
3272                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && ray->mOriginObject)
3273                {
3274                        if (!ray->mOriginObject->Mailed())
3275                        {
3276                                ray->mOriginObject->Mail();
3277                                ++ pvsSize;
3278                        }
3279                }
3280
3281                if (ray->mTerminationObject)
3282                {
3283                        if (!ray->mTerminationObject->Mailed())
3284                        {
3285                                ray->mTerminationObject->Mail();
3286                                ++ pvsSize;
3287                        }
3288                }
3289        }
3290
3291        return pvsSize;
3292}
3293
3294
3295float VspBspTree::GetEpsilon() const
3296{
3297        return mEpsilon;
3298}
3299
3300
3301int VspBspTree::SplitPolygons(const Plane3 &plane,
3302                                                          PolygonContainer &polys,
3303                                                          PolygonContainer &frontPolys,
3304                                                          PolygonContainer &backPolys,
3305                                                          PolygonContainer &coincident) const
3306{
3307        int splits = 0;
3308
3309        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
3310
3311        for (it = polys.begin(); it != polys.end(); ++ it)     
3312        {
3313                Polygon3 *poly = *it;
3314
3315                // classify polygon
3316                const int cf = poly->ClassifyPlane(plane, mEpsilon);
3317
3318                switch (cf)
3319                {
3320                        case Polygon3::COINCIDENT:
3321                                coincident.push_back(poly);
3322                                break;
3323                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
3324                                frontPolys.push_back(poly);
3325                                break;
3326                        case Polygon3::BACK_SIDE:
3327                                backPolys.push_back(poly);
3328                                break;
3329                        case Polygon3::SPLIT:
3330                                backPolys.push_back(poly);
3331                                frontPolys.push_back(poly);
3332                                ++ splits;
3333                                break;
3334                        default:
3335                Debug << "SHOULD NEVER COME HERE\n";
3336                                break;
3337                }
3338        }
3339
3340        return splits;
3341}
3342
3343
3344int VspBspTree::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
3345                                                                const Vector3 &termination,
3346                                                                ViewCellContainer &viewcells)
3347{
3348        int hits = 0;
3349        stack<BspRayTraversalData> tStack;
3350
3351        float mint = 0.0f, maxt = 1.0f;
3352
3353        Intersectable::NewMail();
3354        ViewCell::NewMail();
3355
3356        Vector3 entp = origin;
3357        Vector3 extp = termination;
3358
3359        BspNode *node = mRoot;
3360        BspNode *farChild = NULL;
3361
3362        float t;
3363        const float thresh = 1e-6f; // matt: change this to adjustable value
3364       
3365        while (1)
3366        {
3367                if (!node->IsLeaf())
3368                {
3369                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3370
3371                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
3372                       
3373                        const int entSide = splitPlane.Side(entp, thresh);
3374                        const int extSide = splitPlane.Side(extp, thresh);
3375
3376                        if (entSide < 0)
3377                        {
3378                                node = in->GetBack();
3379                               
3380                                // plane does not split ray => no far child
3381                                if (extSide <= 0)
3382                                        continue;
3383 
3384                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
3385                        }
3386                        else if (entSide > 0)
3387                        {
3388                                node = in->GetFront();
3389
3390                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
3391                                        continue;
3392
3393                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
3394                        }
3395                        else // one of the ray end points is on the plane
3396                        {       
3397                                // NOTE: what to do if ray is coincident with plane?
3398                                if (extSide < 0)
3399                                        node = in->GetBack();
3400                                else //if (extSide > 0)
3401                                        node = in->GetFront();
3402                                //else break; // coincident => count no intersections
3403
3404                                continue; // no far child
3405                        }
3406
3407                        // push data for far child
3408                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp));
3409
3410                        // find intersection of ray segment with plane
3411                        extp = splitPlane.FindIntersection(origin, extp, &t);
3412                }
3413                else
3414                {
3415                        // reached leaf => intersection with view cell
3416                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3417                        ViewCell *viewCell;
3418                       
3419                        // question: always contribute to leaf or to currently active view cell?
3420                        if (0)
3421                                viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3422                        else
3423                                viewCell = leaf->GetViewCell();
3424
3425                        if (!viewCell->Mailed())
3426                        {
3427                                viewcells.push_back(viewCell);
3428                                viewCell->Mail();
3429                                ++ hits;
3430                        }
3431
3432                        //-- fetch the next far child from the stack
3433                        if (tStack.empty())
3434                                break;
3435
3436                        entp = extp;
3437                       
3438                        const BspRayTraversalData &s = tStack.top();
3439
3440                        node = s.mNode;
3441                        extp = s.mExitPoint;
3442
3443                        tStack.pop();
3444                }
3445        }
3446
3447        return hits;
3448}
3449
3450
3451
3452
3453int VspBspTree::TreeDistance(BspNode *n1, BspNode *n2) const
3454{
3455        std::deque<BspNode *> path1;
3456        BspNode *p1 = n1;
3457
3458        // create path from node 1 to root
3459        while (p1)
3460        {
3461                if (p1 == n2) // second node on path
3462                        return (int)path1.size();
3463
3464                path1.push_front(p1);
3465                p1 = p1->GetParent();
3466        }
3467
3468        int depth = n2->GetDepth();
3469        int d = depth;
3470
3471        BspNode *p2 = n2;
3472
3473        // compare with same depth
3474        while (1)
3475        {
3476                if ((d < (int)path1.size()) && (p2 == path1[d]))
3477                        return (depth - d) + ((int)path1.size() - 1 - d);
3478
3479                -- d;
3480                p2 = p2->GetParent();
3481        }
3482
3483        return 0; // never come here
3484}
3485
3486
3487BspNode *VspBspTree::CollapseTree(BspNode *node, int &collapsed)
3488{
3489// TODO
3490#if HAS_TO_BE_REDONE
3491        if (node->IsLeaf())
3492                return node;
3493
3494        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3495
3496        BspNode *front = CollapseTree(interior->GetFront(), collapsed);
3497        BspNode *back = CollapseTree(interior->GetBack(), collapsed);
3498
3499        if (front->IsLeaf() && back->IsLeaf())
3500        {
3501                BspLeaf *frontLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(front);
3502                BspLeaf *backLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(back);
3503
3504                //-- collapse tree
3505                if (frontLeaf->GetViewCell() == backLeaf->GetViewCell())
3506                {
3507                        BspViewCell *vc = frontLeaf->GetViewCell();
3508
3509                        BspLeaf *leaf = new BspLeaf(interior->GetParent(), vc);
3510                        leaf->SetTreeValid(frontLeaf->TreeValid());
3511
3512                        // replace a link from node's parent
3513                        if (leaf->GetParent())
3514                                leaf->GetParent()->ReplaceChildLink(node, leaf);
3515                        else
3516                                mRoot = leaf;
3517
3518                        ++ collapsed;
3519                        delete interior;
3520
3521                        return leaf;
3522                }
3523        }
3524#endif
3525        return node;
3526}
3527
3528
3529int VspBspTree::CollapseTree()
3530{
3531        int collapsed = 0;
3532        //TODO
3533#if HAS_TO_BE_REDONE
3534        (void)CollapseTree(mRoot, collapsed);
3535
3536        // revalidate leaves
3537        RepairViewCellsLeafLists();
3538#endif
3539        return collapsed;
3540}
3541
3542
3543void VspBspTree::RepairViewCellsLeafLists()
3544{
3545// TODO
3546#if HAS_TO_BE_REDONE
3547        // list not valid anymore => clear
3548        stack<BspNode *> nodeStack;
3549        nodeStack.push(mRoot);
3550
3551        ViewCell::NewMail();
3552
3553        while (!nodeStack.empty())
3554        {
3555                BspNode *node = nodeStack.top();
3556                nodeStack.pop();
3557
3558                if (node->IsLeaf())
3559                {
3560                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3561
3562                        BspViewCell *viewCell = leaf->GetViewCell();
3563
3564                        if (!viewCell->Mailed())
3565                        {
3566                                viewCell->mLeaves.clear();
3567                                viewCell->Mail();
3568                        }
3569       
3570                        viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
3571
3572                }
3573                else
3574                {
3575                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3576
3577                        nodeStack.push(interior->GetFront());
3578                        nodeStack.push(interior->GetBack());
3579                }
3580        }
3581// TODO
3582#endif
3583}
3584
3585
3586int VspBspTree::CastBeam(Beam &beam)
3587{
3588    stack<bspNodePair> nodeStack;
3589        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3590        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3591
3592        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3593 
3594        ViewCell::NewMail();
3595
3596        while (!nodeStack.empty())
3597        {
3598                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3599                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3600                nodeStack.pop();
3601               
3602                AxisAlignedBox3 box;
3603                geom->GetBoundingBox(box);
3604
3605                const int side = beam.ComputeIntersection(box);
3606               
3607                switch (side)
3608                {
3609                case -1:
3610                        CollectViewCells(node, true, beam.mViewCells, true);
3611                        break;
3612                case 0:
3613                       
3614                        if (node->IsLeaf())
3615                        {
3616                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3617                       
3618                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
3619                                {
3620                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
3621                                        beam.mViewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
3622                                }
3623                        }
3624                        else
3625                        {
3626                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3627                       
3628                                BspNode *first = interior->GetFront();
3629                                BspNode *second = interior->GetBack();
3630           
3631                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
3632                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
3633
3634                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
3635                                                                        *secondGeom,
3636                                                                        interior->GetPlane(),
3637                                                                        mBox,
3638                                                                        //0.0000001f);
3639                                                                        mEpsilon);
3640
3641                                // decide on the order of the nodes
3642                                if (DotProd(beam.mPlanes[0].mNormal,
3643                                        interior->GetPlane().mNormal) > 0)
3644                                {
3645                                        swap(first, second);
3646                                        swap(firstGeom, secondGeom);
3647                                }
3648
3649                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
3650                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
3651                        }
3652                       
3653                        break;
3654                default:
3655                        // default: cull
3656                        break;
3657                }
3658               
3659                DEL_PTR(geom);
3660               
3661        }
3662
3663        return (int)beam.mViewCells.size();
3664}
3665
3666
3667void VspBspTree::SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm)
3668{
3669        mViewCellsManager = vcm;
3670}
3671
3672
3673int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const vector<BspLeaf *> leaves,
3674                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
3675{
3676        BspLeaf::NewMail();
3677       
3678        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3679
3680        int numCandidates = 0;
3681
3682        // find merge candidates and push them into queue
3683        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3684        {
3685                BspLeaf *leaf = *it;
3686               
3687                // the same leaves must not be part of two merge candidates
3688                leaf->Mail();
3689               
3690                vector<BspLeaf *> neighbors;
3691               
3692                // appoximate neighbor search has slightl relaxed constraints
3693                if (1)
3694                        FindNeighbors(leaf, neighbors, true);
3695                else
3696                        FindApproximateNeighbors(leaf, neighbors, true);
3697
3698                vector<BspLeaf *>::const_iterator nit, nit_end = neighbors.end();
3699
3700                // TODO: test if at least one ray goes from one leaf to the other
3701                for (nit = neighbors.begin(); nit != nit_end; ++ nit)
3702                {
3703                        if ((*nit)->GetViewCell() != leaf->GetViewCell())
3704                        {
3705                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), (*nit)->GetViewCell());
3706
3707                                if (!leaf->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
3708                                        !(*nit)->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
3709                    leaf->IsSibling(*nit))
3710                                {
3711                                        candidates.push_back(mc);
3712                                }
3713
3714                                ++ numCandidates;
3715                                if ((numCandidates % 1000) == 0)
3716                                {
3717                                        cout << "collected " << numCandidates << " merge candidates" << endl;
3718                                }
3719                        }
3720                }
3721        }
3722
3723        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
3724        Debug << "leaves in queue: " << numCandidates << endl;
3725       
3726
3727        return (int)leaves.size();
3728}
3729
3730
3731int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
3732                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
3733{
3734        ViewCell::NewMail();
3735        long startTime = GetTime();
3736       
3737        map<BspLeaf *, vector<BspLeaf*> > neighborMap;
3738        ViewCellContainer::const_iterator iit;
3739
3740        int numLeaves = 0;
3741       
3742        BspLeaf::NewMail();
3743
3744        for (int i = 0; i < (int)rays.size(); ++ i)
3745        { 
3746                VssRay *ray = rays[i];
3747       
3748                // traverse leaves stored in the rays and compare and
3749                // merge consecutive leaves (i.e., the neighbors in the tree)
3750                if (ray->mViewCells.size() < 2)
3751                        continue;
3752//TODO viewcellhierarchy
3753                iit = ray->mViewCells.begin();
3754                BspViewCell *bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*(iit ++));
3755                BspLeaf *leaf = bspVc->mLeaf;
3756               
3757                // traverse intersections
3758                // consecutive leaves are neighbors => add them to queue
3759                for (; iit != ray->mViewCells.end(); ++ iit)
3760                {
3761                        // next pair
3762                        BspLeaf *prevLeaf = leaf;
3763                        bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*iit);
3764            leaf = bspVc->mLeaf;
3765
3766                        // view space not valid or same view cell
3767                        if (!leaf->TreeValid() || !prevLeaf->TreeValid() ||
3768                                (leaf->GetViewCell() == prevLeaf->GetViewCell()))
3769                                continue;
3770
3771                vector<BspLeaf *> &neighbors = neighborMap[leaf];
3772                       
3773                        bool found = false;
3774
3775                        // both leaves inserted in queue already =>
3776                        // look if double pair already exists
3777                        if (leaf->Mailed() && prevLeaf->Mailed())
3778                        {
3779                                vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = neighbors.end();
3780                               
3781                for (it = neighbors.begin(); !found && (it != it_end); ++ it)
3782                                        if (*it == prevLeaf)
3783                                                found = true; // already in queue
3784                        }
3785               
3786                        if (!found)
3787                        {
3788                                // this pair is not in map yet
3789                                // => insert into the neighbor map and the queue
3790                                neighbors.push_back(prevLeaf);
3791                                neighborMap[prevLeaf].push_back(leaf);
3792
3793                                leaf->Mail();
3794                                prevLeaf->Mail();
3795               
3796                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), prevLeaf->GetViewCell());
3797                               
3798                                candidates.push_back(mc);
3799
3800                                if (((int)candidates.size() % 1000) == 0)
3801                                {
3802                                        cout << "collected " << (int)candidates.size() << " merge candidates" << endl;
3803                                }
3804                        }
3805        }
3806        }
3807
3808        Debug << "neighbormap size: " << (int)neighborMap.size() << endl;
3809        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
3810        Debug << "leaves in queue: " << numLeaves << endl;
3811
3812
3813        //-- collect the leaves which haven't been found by ray casting
3814        if (0)
3815        {
3816                cout << "finding additional merge candidates using geometry" << endl;
3817                vector<BspLeaf *> leaves;
3818                CollectLeaves(leaves, true);
3819                Debug << "found " << (int)leaves.size() << " new leaves" << endl << endl;
3820                CollectMergeCandidates(leaves, candidates);
3821        }
3822
3823        return numLeaves;
3824}
3825
3826
3827
3828
3829ViewCell *VspBspTree::GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active)
3830{
3831        if (mRoot == NULL)
3832                return NULL;
3833
3834        stack<BspNode *> nodeStack;
3835        nodeStack.push(mRoot);
3836 
3837        ViewCellLeaf *viewcell = NULL;
3838 
3839        while (!nodeStack.empty()) 
3840        {
3841                BspNode *node = nodeStack.top();
3842                nodeStack.pop();
3843       
3844                if (node->IsLeaf())
3845                {
3846                        viewcell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
3847                        break;
3848                }
3849                else   
3850                {       
3851                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3852       
3853                        // random decision
3854                        if (interior->GetPlane().Side(point) < 0)
3855                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3856                        else
3857                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3858                }
3859        }
3860 
3861        if (active)
3862                return mViewCellsTree->GetActiveViewCell(viewcell);
3863        else
3864                return viewcell;
3865}
3866
3867
3868bool VspBspTree::ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const
3869{
3870        BspNode *node = mRoot;
3871
3872        while (1)
3873        {
3874                // early exit
3875                if (node->TreeValid())
3876                        return true;
3877
3878                if (node->IsLeaf())
3879                        return false;
3880                       
3881                BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3882                                       
3883                if (in->GetPlane().Side(viewPoint) <= 0)
3884                {
3885                        node = in->GetBack();
3886                }
3887                else
3888                {
3889                        node = in->GetFront();
3890                }
3891        }
3892
3893        // should never come here
3894        return false;
3895}
3896
3897
3898void VspBspTree::PropagateUpValidity(BspNode *node)
3899{
3900        const bool isValid = node->TreeValid();
3901
3902        // propagative up invalid flag until only invalid nodes exist over this node
3903        if (!isValid)
3904        {
3905                while (!node->IsRoot() && node->GetParent()->TreeValid())
3906                {
3907                        node = node->GetParent();
3908                        node->SetTreeValid(false);
3909                }
3910        }
3911        else
3912        {
3913                // propagative up valid flag until one of the subtrees is invalid
3914                while (!node->IsRoot() && !node->TreeValid())
3915                {
3916            node = node->GetParent();
3917                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3918                       
3919                        // the parent is valid iff both leaves are valid
3920                        node->SetTreeValid(interior->GetBack()->TreeValid() &&
3921                                                           interior->GetFront()->TreeValid());
3922                }
3923        }
3924}
3925
3926#if ZIPPED_VIEWCELLS
3927bool VspBspTree::Export(ogzstream &stream)
3928#else
3929bool VspBspTree::Export(ofstream &stream)
3930#endif
3931{
3932        ExportNode(mRoot, stream);
3933
3934        return true;
3935}
3936
3937#if ZIPPED_VIEWCELLS
3938void VspBspTree::ExportNode(BspNode *node, ogzstream &stream)
3939#else
3940void VspBspTree::ExportNode(BspNode *node, ofstream &stream)
3941#endif
3942{
3943        if (node->IsLeaf())
3944        {
3945                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3946                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3947
3948                int id = -1;
3949                if (viewCell != mOutOfBoundsCell)
3950                        id = viewCell->GetId();
3951
3952                stream << "<Leaf viewCellId=\"" << id << "\" />" << endl;
3953        }
3954        else
3955        {
3956                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3957       
3958                Plane3 plane = interior->GetPlane();
3959                stream << "<Interior plane=\"" << plane.mNormal.x << " "
3960                           << plane.mNormal.y << " " << plane.mNormal.z << " "
3961                           << plane.mD << "\">" << endl;
3962
3963                ExportNode(interior->GetBack(), stream);
3964                ExportNode(interior->GetFront(), stream);
3965
3966                stream << "</Interior>" << endl;
3967        }
3968}
3969
3970}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.