source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/VspBspTree.cpp @ 2124

Revision 2124, 98.6 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)
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#include "IntersectableWrapper.h"
20
21
22
23namespace GtpVisibilityPreprocessor {
24
25
26#define USE_FIXEDPOINT_T 0
27#define COUNT_ORIGIN_OBJECTS 1
28
29#define STORE_PVS 0
30
31
32//////////////
33//-- static members
34
35int VspBspTree::sFrontId = 0;
36int VspBspTree::sBackId = 0;
37int VspBspTree::sFrontAndBackId = 0;
38
39
40
41typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
42
43
44// pvs penalty can be different from pvs size
45inline static float EvalPvsPenalty(const float pvs,
46                                                                   const float lower,
47                                                                   const float upper)
48{
49        // clamp to minmax values
50        if (pvs < lower)
51                return (float)lower;
52        if (pvs > upper)
53                return (float)upper;
54
55        return (float)pvs;
56}
57
58
59
60
61/******************************************************************************/
62/*                       class VspBspTree implementation                      */
63/******************************************************************************/
64
65
66VspBspTree::VspBspTree():
67mRoot(NULL),
68mUseAreaForPvs(false),
69mCostNormalizer(Limits::Small),
70mViewCellsManager(NULL),
71mOutOfBoundsCell(NULL),
72mStoreRays(false),
73mRenderCostWeight(0.5),
74mUseRandomAxis(false),
75mTimeStamp(1)
76{
77        bool randomize = false;
78        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.Construction.randomize", randomize);
79        if (randomize) Randomize(); // initialise random generator for heuristics
80
81        //////////////////
82        //-- termination criteria for autopartition
83
84        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxDepth", mTermMaxDepth);
85        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minPvs", mTermMinPvs);
86        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minRays", mTermMinRays);
87        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minProbability", mTermMinProbability);
88        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxRayContribution", mTermMaxRayContribution);
89        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minAccRayLenght", mTermMinAccRayLength);
90       
91        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.missTolerance", mTermMissTolerance);
92        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxViewCells", mMaxViewCells);
93
94        ////////////////////////
95        //-- cost ratios for early tree termination
96        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxCostRatio", mTermMaxCostRatio);
97        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minGlobalCostRatio", mTermMinGlobalCostRatio);
98        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.globalCostMissTolerance", mTermGlobalCostMissTolerance);
99
100        ///////////
101        //-- factors for bsp tree split plane heuristics
102
103        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Factor.pvs", mPvsFactor);
104        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.ct_div_ci", mCtDivCi);
105
106        //////////
107        //-- partition criteria
108
109        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxPolyCandidates", mMaxPolyCandidates);
110        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxRayCandidates", mMaxRayCandidates);
111        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.splitPlaneStrategy", mSplitPlaneStrategy);
112
113        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.epsilon", mEpsilon);
114        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxTests", mMaxTests);
115
116        // if only the driving axis is used for axis aligned split
117        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.splitUseOnlyDrivingAxis", mOnlyDrivingAxis);
118       
119        //////////////////////
120        //-- termination criteria for axis aligned split
121        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.maxRayContribution",
122                                                                mTermMaxRayContriForAxisAligned);
123        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.minRays",
124                                                         mTermMinRaysForAxisAligned);
125
126        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.maxStaticMemory", mMaxMemory);
127
128        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.renderCostWeight", mRenderCostWeight);
129        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.renderCostDecreaseWeight", mRenderCostDecreaseWeight);
130        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.usePolygonSplitIfAvailable", mUsePolygonSplitIfAvailable);
131
132        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useCostHeuristics", mUseCostHeuristics);
133        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useSplitCostQueue", mUseSplitCostQueue);
134        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.simulateOctree", mCirculatingAxis);
135        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useRandomAxis", mUseRandomAxis);
136        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.nodePriorityQueueType", mNodePriorityQueueType);
137
138       
139        char subdivisionStatsLog[100];
140        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("VspBspTree.subdivisionStats", subdivisionStatsLog);
141        mSubdivisionStats.open(subdivisionStatsLog);
142
143        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.minBand", mMinBand);
144        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.maxBand", mMaxBand);
145        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.Construction.useDrivingAxisForMaxCost", mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated);
146
147        /////////
148        //-- debug output
149
150        Debug << "******* VSP BSP options ******** " << endl;
151    Debug << "max depth: " << mTermMaxDepth << endl;
152        Debug << "min PVS: " << mTermMinPvs << endl;
153        Debug << "min probabiliy: " << mTermMinProbability << endl;
154        Debug << "min rays: " << mTermMinRays << endl;
155        Debug << "max ray contri: " << mTermMaxRayContribution << endl;
156        Debug << "max cost ratio: " << mTermMaxCostRatio << endl;
157        Debug << "miss tolerance: " << mTermMissTolerance << endl;
158        Debug << "max view cells: " << mMaxViewCells << endl;
159        Debug << "max polygon candidates: " << mMaxPolyCandidates << endl;
160        Debug << "randomize: " << randomize << endl;
161
162        Debug << "using area for pvs: " << mUseAreaForPvs << endl;
163        Debug << "render cost weight: " << mRenderCostWeight << endl;
164        Debug << "min global cost ratio: " << mTermMinGlobalCostRatio << endl;
165        Debug << "global cost miss tolerance: " << mTermGlobalCostMissTolerance << endl;
166        Debug << "only driving axis: " << mOnlyDrivingAxis << endl;
167        Debug << "max memory: " << mMaxMemory << endl;
168        Debug << "use poly split if available: " << mUsePolygonSplitIfAvailable << endl;
169        Debug << "use cost heuristics: " << mUseCostHeuristics << endl;
170        Debug << "use split cost queue: " << mUseSplitCostQueue << endl;
171        Debug << "subdivision stats log: " << subdivisionStatsLog << endl;
172        Debug << "use random axis: " << mUseRandomAxis << endl;
173        Debug << "priority queue type: " << mNodePriorityQueueType << endl;
174        Debug << "circulating axis: " << mCirculatingAxis << endl;
175        Debug << "minband: " << mMinBand << endl;
176        Debug << "maxband: " << mMaxBand << endl;
177        Debug << "use driving axis for max cost: " << mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated << endl;
178        Debug << "render cost decrease weight: " << mRenderCostDecreaseWeight << endl;
179
180        Debug << "Split plane strategy: ";
181
182        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
183        {
184                Debug << "random polygon ";
185        }
186        if (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED)
187        {
188                Debug << "axis aligned ";
189        }
190        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
191        {
192                mCostNormalizer += mLeastRaySplitsFactor;
193                Debug << "least ray splits ";
194        }
195        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
196        {
197                mCostNormalizer += mBalancedRaysFactor;
198                Debug << "balanced rays ";
199        }
200        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
201        {
202                mCostNormalizer += mPvsFactor;
203                Debug << "pvs";
204        }
205
206        Debug << endl;
207
208        mLocalSubdivisionCandidates = new vector<SortableEntry>;
209}
210
211
212BspViewCell *VspBspTree::GetOutOfBoundsCell()
213{
214        return mOutOfBoundsCell;
215}
216
217
218BspViewCell *VspBspTree::GetOrCreateOutOfBoundsCell()
219{
220        if (!mOutOfBoundsCell)
221        {
222                mOutOfBoundsCell = new BspViewCell();
223                mOutOfBoundsCell->SetId(OUT_OF_BOUNDS_ID);
224                mOutOfBoundsCell->SetValid(false);
225        }
226
227        return mOutOfBoundsCell;
228}
229
230
231const BspTreeStatistics &VspBspTree::GetStatistics() const
232{
233        return mBspStats;
234}
235
236
237VspBspTree::~VspBspTree()
238{
239        DEL_PTR(mRoot);
240        DEL_PTR(mLocalSubdivisionCandidates);
241}
242
243
244int VspBspTree::AddMeshToPolygons(Mesh *mesh,
245                                                                  PolygonContainer &polys) const
246{
247        if (!mesh) return 0;
248
249        FaceContainer::const_iterator fi;
250
251        // copy the face data to polygons
252        for (fi = mesh->mFaces.begin(); fi != mesh->mFaces.end(); ++ fi)
253        {
254                Polygon3 *poly = new Polygon3((*fi), mesh);
255
256                if (poly->Valid(mEpsilon))
257                {
258                        polys.push_back(poly);
259                }
260                else
261                {
262                        DEL_PTR(poly);
263                }
264        }
265
266        return (int)mesh->mFaces.size();
267}
268
269
270void VspBspTree::ExtractPolygons(Intersectable *object, PolygonContainer &polys) const
271{
272        // extract the polygons from the intersectables
273        switch (object->Type())
274        {
275                case Intersectable::MESH_INSTANCE:
276                        {
277                                Mesh *mesh = static_cast<MeshInstance *>(object)->GetMesh();
278                                AddMeshToPolygons(mesh, polys);
279                        }
280                        break;
281                case Intersectable::VIEW_CELL:
282                        {
283                                Mesh *mesh = static_cast<ViewCell *>(object)->GetMesh();
284                                AddMeshToPolygons(mesh, polys);
285                                break;
286                        }
287                case Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE:
288                        {
289                                TransformedMeshInstance *mi =
290                                        static_cast<TransformedMeshInstance *>(object);
291
292                                Mesh mesh;
293                                mi->GetTransformedMesh(mesh);
294                                AddMeshToPolygons(&mesh, polys);
295                        }
296                        break;
297                case Intersectable::TRIANGLE_INTERSECTABLE:
298                        {
299                                TriangleIntersectable *intersect =
300                                        static_cast<TriangleIntersectable *>(object);
301
302                                Polygon3 *poly = new Polygon3(intersect->GetItem());
303
304                                if (poly->Valid(mEpsilon))     
305                                {
306                                        polys.push_back(poly);
307                                }
308                                else
309                                {
310                                        delete poly;
311                                }
312                        }
313                        break;
314                default:
315                        Debug << "intersectable type not supported" << endl;
316                        break;
317        }
318}
319
320
321int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ObjectContainer &objects,
322                                                                 PolygonContainer &polys,
323                                                                 int maxObjects)
324{
325        const int limit = (maxObjects > 0) ?
326                Min((int)objects.size(), maxObjects) : (int)objects.size();
327
328        for (int i = 0; i < limit; ++i)
329        {
330                Intersectable *object = objects[i];//*it;
331                ExtractPolygons(object, polys);
332
333                 // add to BSP tree aabb
334                mBoundingBox.Include(object->GetBox());
335        }
336
337        return (int)polys.size();
338}
339
340
341void VspBspTree::ComputeBoundingBox(const VssRayContainer &sampleRays,
342                                                                        AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
343{
344        if (forcedBoundingBox)
345        {
346                mBoundingBox = *forcedBoundingBox;
347        }
348        else // compute vsp tree bounding box
349        {
350                mBoundingBox.Initialize();
351
352                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
353
354                //-- compute bounding box
355        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
356                {
357                        VssRay *ray = *rit;
358
359                        // compute bounding box of view space
360                        mBoundingBox.Include(ray->GetTermination());
361                        mBoundingBox.Include(ray->GetOrigin());
362                }
363        }
364}
365
366
367void VspBspTree::Construct(const VssRayContainer &sampleRays,
368                                                   AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
369{
370        // Compute the bounding box from the rays
371        ComputeBoundingBox(sampleRays, forcedBoundingBox);
372       
373        PolygonContainer polys;
374        RayInfoContainer *rays = new RayInfoContainer();
375
376        ////////////
377        //-- extract polygons from rays if polygon candidate planes are required
378
379        if (mMaxPolyCandidates)
380        {
381                int numObj = 0;
382                Intersectable::NewMail();
383
384        cout << "Extracting polygons from rays ... ";
385                const long startTime = GetTime();
386
387        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
388
389                //-- extract polygons intersected by the rays
390                for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
391                {
392                        VssRay *ray = *rit;
393                        Intersectable *obj = ray->mTerminationObject;
394
395                        ++ numObj;
396
397                        /////////
398                        //-- compute bounding box
399
400                        if (!forcedBoundingBox)
401                        {
402                                mBoundingBox.Include(ray->mTermination);
403                        }
404
405                        if ((mBoundingBox.IsInside(ray->mOrigin) || !forcedBoundingBox) &&
406                                ray->mOriginObject &&
407                                !ray->mOriginObject->Mailed())
408                        {               
409                                ray->mOriginObject->Mail();
410                                ExtractPolygons(ray->mOriginObject, polys);
411                                                               
412                                ++ numObj;
413                        }
414                }
415
416                // throw out unnecessary polygons
417                PreprocessPolygons(polys);
418                cout << "finished" << endl;
419
420                Debug << "\n" << (int)polys.size() << " polys extracted from "
421                  << (int)sampleRays.size() << " rays in "
422                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << " secs" << endl << endl;
423        }
424       
425        Debug << "maximal pvs (i.e., pvs still considered as valid): "
426                  << mViewCellsManager->GetMaxPvsSize() << endl;
427
428        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
429
430        /////////
431        //-- store rays
432        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
433        {
434                VssRay *ray = *rit;
435
436                float minT, maxT;
437
438                static Ray hray;
439                hray.Init(*ray);
440
441                // TODO: not very efficient to implictly cast between rays types
442                if (mBoundingBox.GetRaySegment(hray, minT, maxT))
443                {
444                        float len = ray->Length();
445
446                        if (!len)
447                                len = Limits::Small;
448
449                        rays->push_back(RayInfo(ray, minT / len, maxT / len));
450                }
451        }
452
453        if (mUseAreaForPvs)
454                mTermMinProbability *= mBoundingBox.SurfaceArea();
455        else // normalize volume
456                mTermMinProbability *= mBoundingBox.GetVolume();
457
458        mBspStats.nodes = 1;
459        mBspStats.polys = (int)polys.size();
460        mBspStats.mGlobalCostMisses = 0;
461
462
463        // use split cost priority queue
464        if (mUseSplitCostQueue)
465        {
466                ConstructWithSplitQueue(polys, rays);
467        }
468        else
469        {
470                Construct(polys, rays);
471        }
472
473        // clean up polygons
474        CLEAR_CONTAINER(polys);
475}
476
477
478// TODO: return memory usage in MB
479float VspBspTree::GetMemUsage() const
480{
481        return (float)
482                 (sizeof(VspBspTree) +
483                  mBspStats.Leaves() * sizeof(BspLeaf) +
484                  mCreatedViewCells * sizeof(BspViewCell) +
485                  mBspStats.pvs * sizeof(PvsData) +
486                  mBspStats.Interior() * sizeof(BspInterior) +
487                  mBspStats.accumRays * sizeof(RayInfo)) / (1024.0f * 1024.0f);
488}
489
490
491void VspBspTree::Construct(const PolygonContainer &polys, RayInfoContainer *rays)
492{
493        VspBspTraversalQueue tQueue;
494
495        /// create new vsp tree
496        mRoot = new BspLeaf();
497
498        // constrruct root node geometry
499        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
500        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
501
502        /// we use the overall probability as normalizer
503        /// either the overall area or the volume
504        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
505
506        /// first traversal data
507        VspBspTraversalData tData(mRoot,
508                                                          new PolygonContainer(polys),
509                                                          0,
510                                                          rays,
511                              ComputePvsSize(*rays),
512                                                          prop,
513                                                          geom);
514
515        // evaluate the priority of this traversal data
516        EvalPriority(tData);
517
518        // first node is kd node, i.e. an axis aligned box
519        if (1)
520        tData.mIsKdNode = true;
521        else
522                tData.mIsKdNode = false;
523
524        tQueue.push(tData);
525
526
527        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBoundingBox.GetVolume();
528        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
529       
530        // first subdivison statistics
531        AddSubdivisionStats(1, 0, 0, mTotalCost, (float)mTotalPvsSize);
532   
533        mBspStats.Start();
534        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
535
536        const long startTime = GetTime();       
537        // used for intermediate time measurements and progress
538        long interTime = GetTime();
539
540        int nLeaves = 500;
541        int nViewCells = 500;
542
543        mOutOfMemory = false;
544        mCreatedViewCells = 0;
545       
546        while (!tQueue.empty())
547        {
548                tData = tQueue.top();
549            tQueue.pop();               
550
551                if (0 && !mOutOfMemory)
552                {
553                        float mem = GetMemUsage();
554
555                        if (mem > mMaxMemory)
556                        {
557                                mOutOfMemory = true;
558                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
559                        }
560                }
561
562                // subdivide leaf node
563                const BspNode *r = Subdivide(tQueue, tData);
564
565                if (r == mRoot)
566                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
567                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
568
569                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
570                {
571                        nLeaves += 500;
572
573                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
574                        Debug << "needed "
575                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
576                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
577                        interTime = GetTime();
578                }
579
580                if (mCreatedViewCells >= nViewCells)
581                {
582                        nViewCells += 500;
583
584                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
585                }
586        }
587
588        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
589        cout << "finished in " << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "secs" << endl;
590
591        mBspStats.Stop();
592}
593
594
595
596void VspBspTree::ConstructWithSplitQueue(const PolygonContainer &polys,
597                                                                                          RayInfoContainer *rays)
598{
599        VspBspSplitQueue tQueue;
600
601        mRoot = new BspLeaf();
602
603        // constrruct root node geometry
604        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
605        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
606
607        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
608
609        VspBspTraversalData tData(mRoot,
610                                                          new PolygonContainer(polys),
611                                                          0,
612                                                          rays,
613                              ComputePvsSize(*rays),
614                                                          prop,
615                                                          geom);
616
617
618        // first node is kd node, i.e. an axis aligned box
619        if (1)
620        tData.mIsKdNode = true;
621        else
622                tData.mIsKdNode = false;
623
624        // compute first split candidate
625        VspBspSubdivisionCandidate splitCandidate;
626        splitCandidate.mParentData = tData;
627
628        EvalSubdivisionCandidate(splitCandidate);
629
630        tQueue.push(splitCandidate);
631
632        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBoundingBox.GetVolume();
633        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
634       
635        // first subdivison statistics
636        AddSubdivisionStats(1, 0, 0, mTotalCost, (float)mTotalPvsSize);
637   
638    mBspStats.Start();
639        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
640
641        long startTime = GetTime();     
642        int nLeaves = 500;
643        int nViewCells = 500;
644
645        // used for intermediate time measurements and progress
646        long interTime = GetTime();     
647
648        mOutOfMemory = false;
649
650        mCreatedViewCells = 0;
651       
652        while (!tQueue.empty())
653        {
654                splitCandidate = tQueue.top();
655            tQueue.pop();               
656
657                // cost ratio of cost decrease / totalCost
658                float costRatio = splitCandidate.mRenderCostDecr / mTotalCost;
659
660                //Debug << "cost ratio: " << costRatio << endl;
661                if (costRatio < mTermMinGlobalCostRatio)
662                {
663                        ++ mBspStats.mGlobalCostMisses;
664                }
665
666                if (0 && !mOutOfMemory)
667                {
668                        float mem = GetMemUsage();
669                        if (mem > mMaxMemory)
670                        {
671                                mOutOfMemory = true;
672                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
673                        }
674                }
675
676                // subdivide leaf node
677                BspNode *r = Subdivide(tQueue, splitCandidate);
678
679                if (r == mRoot)
680                {
681                        cout << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
682                                 << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
683                }
684
685                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
686                {
687                        nLeaves += 500;
688
689                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
690                        Debug << "needed "
691                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
692                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
693                        interTime = GetTime();
694                }
695
696                if (mCreatedViewCells == nViewCells)
697                {
698                        nViewCells += 500;
699                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
700                }
701        }
702
703        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
704        cout << "finished\n";
705
706        mBspStats.Stop();
707}
708
709
710bool VspBspTree::LocalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
711{
712        return
713                (((int)data.mRays->size() <= mTermMinRays) ||
714                 (data.mPvs <= mTermMinPvs)   ||
715                 (data.mProbability <= mTermMinProbability) ||
716                 (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution) ||
717                 (data.mDepth >= mTermMaxDepth));
718}
719
720
721void VspBspTree::AddSubdivisionStats(const int viewCells,
722                                                                         const float renderCostDecr,
723                                                                         const float splitCandidateCost,
724                                                                         const float totalRenderCost,
725                                                                         const float avgRenderCost)
726{
727        mSubdivisionStats
728                        << "#ViewCells\n" << viewCells << endl
729                        << "#RenderCostDecrease\n" << renderCostDecr << endl
730                        << "#SubdivisionCandidateCost\n" << splitCandidateCost << endl
731                        << "#TotalRenderCost\n" << totalRenderCost << endl
732                        << "#AvgRenderCost\n" << avgRenderCost << endl;
733}
734
735
736bool VspBspTree::GlobalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
737{
738        return
739                (0
740                || mOutOfMemory
741                || (mBspStats.Leaves() >= mMaxViewCells)
742                || (mBspStats.mGlobalCostMisses >= mTermGlobalCostMissTolerance)
743                 );
744}
745
746
747BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspTraversalQueue &tQueue,
748                                                           VspBspTraversalData &tData)
749{
750        BspNode *newNode = tData.mNode;
751
752        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
753        {
754                PolygonContainer coincident;
755
756                VspBspTraversalData tFrontData;
757                VspBspTraversalData tBackData;
758
759                // create new interior node and two leaf nodes
760                // or return leaf as it is (if maxCostRatio missed)
761                int splitAxis;
762                bool splitFurther = true;
763                int maxCostMisses = tData.mMaxCostMisses;
764               
765                Plane3 splitPlane;
766                BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
767               
768                // choose next split plane
769                if (!SelectPlane(splitPlane, leaf, tData, tFrontData, tBackData, splitAxis))
770                {
771                        ++ maxCostMisses;
772
773                        if (maxCostMisses > mTermMissTolerance)
774                        {
775                                // terminate branch because of max cost
776                                ++ mBspStats.maxCostNodes;
777                                splitFurther = false;
778                        }
779                }
780       
781                // if this a valid split => subdivide this node further
782
783                if (splitFurther)
784                {
785                        newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
786
787                        if (splitAxis < 3)
788                                ++ mBspStats.splits[splitAxis];
789                        else
790                                ++ mBspStats.polySplits;
791
792                        // if it was a kd node (i.e., a box) and the split axis is axis aligned, it is still a kd node
793                        tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
794                       
795                        tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
796
797                        // how often was max cost ratio missed in this branch?
798                        tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
799                        tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
800
801                        EvalPriority(tFrontData);
802                        EvalPriority(tBackData);
803
804                        // evaluate subdivision stats
805                        if (1)
806                                EvalSubdivisionStats(tData, tFrontData, tBackData);
807                       
808
809                        // push the children on the stack
810                        tQueue.push(tFrontData);
811                        tQueue.push(tBackData);
812
813                        // delete old leaf node
814                        DEL_PTR(tData.mNode);
815                }
816        }
817
818        //-- terminate traversal and create new view cell
819        if (newNode->IsLeaf())
820        {
821                BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(newNode);
822               
823                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
824                leaf->SetViewCell(viewCell);
825       
826                if (STORE_PVS)
827                {
828                        //////////
829                        //-- update pvs
830
831                        int conSamp = 0;
832                        float sampCon = 0.0f;
833
834                        AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
835
836                        // update scalar pvs size lookup
837                        ObjectPvs &pvs = viewCell->GetPvs();
838                        mViewCellsManager->UpdateScalarPvsSize(viewCell, pvs.EvalPvsCost(), pvs.GetSize());
839               
840                        mBspStats.contributingSamples += conSamp;
841                        mBspStats.sampleContributions += (int)sampCon;
842                }
843
844                //////////
845                //-- store additional info
846
847                if (mStoreRays)
848                {
849                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
850                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
851                        {
852                                (*it).mRay->Ref();                     
853                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
854                        }
855                }
856
857                // should I check here?
858                if (0 && !mViewCellsManager->CheckValidity(viewCell, 0,
859                        mViewCellsManager->GetMaxPvsSize()))
860                {
861                        viewCell->SetValid(false);
862                        leaf->SetTreeValid(false);
863                        PropagateUpValidity(leaf);
864
865                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
866                }
867               
868                viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
869
870                if (mUseAreaForPvs)
871                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
872                else
873                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
874
875                leaf->mProbability = tData.mProbability;
876
877                // finally evaluate stats until this leaf
878                if (0)
879                        EvaluateLeafStats(tData);               
880        }
881
882        //-- cleanup
883        tData.Clear();
884
885        return newNode;
886}
887
888
889// subdivide node using a split plane queue
890BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspSplitQueue &tQueue,
891                                                           VspBspSubdivisionCandidate &splitCandidate)
892{
893        VspBspTraversalData &tData = splitCandidate.mParentData;
894
895        BspNode *newNode = tData.mNode;
896
897        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
898        {       
899                PolygonContainer coincident;
900
901                VspBspTraversalData tFrontData;
902                VspBspTraversalData tBackData;
903
904                ////////////////////
905                //-- continue subdivision
906               
907                // create new interior node and two leaf node
908                const Plane3 splitPlane = splitCandidate.mSplitPlane;
909                               
910                newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
911       
912                const int splitAxis = splitCandidate.mSplitAxis;
913                const int maxCostMisses = splitCandidate.mMaxCostMisses;
914
915                if (splitAxis < 3)
916                        ++ mBspStats.splits[splitAxis];
917                else
918                        ++ mBspStats.polySplits;
919
920                tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
921                tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
922
923                // how often was max cost ratio missed in this branch?
924                tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
925                tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
926                       
927                // statistics
928                if (1)
929                {
930                        const float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
931                        const float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
932                        const float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;
933                       
934                        const float costDecr =
935                                (cFront + cBack - cData) / mBoundingBox.GetVolume();
936
937                        mTotalCost += costDecr;
938                        mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
939
940                        AddSubdivisionStats(mBspStats.Leaves(),
941                                                                -costDecr, 
942                                                                splitCandidate.GetPriority(),
943                                                                mTotalCost,
944                                                                (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves());
945                }
946
947                ////////////
948                //-- push the new split candidates on the stack
949
950                VspBspSubdivisionCandidate frontCandidate;
951                frontCandidate.mParentData = tFrontData;
952
953                VspBspSubdivisionCandidate backCandidate;
954                backCandidate.mParentData = tBackData;
955
956                EvalSubdivisionCandidate(frontCandidate);
957                EvalSubdivisionCandidate(backCandidate);
958       
959                cout << "f cost: " << frontCandidate.mPriority << " " << frontCandidate.mRenderCostDecr << endl;
960                cout << "b cost: " << backCandidate.mPriority << " " << backCandidate.mRenderCostDecr << endl;
961                tQueue.push(frontCandidate);
962                tQueue.push(backCandidate);
963       
964                // delete old leaf node
965                DEL_PTR(tData.mNode);
966        }
967
968
969        //////////////////
970        //-- terminate traversal and create new view cell
971
972        if (newNode->IsLeaf())
973        {
974                BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(newNode);
975
976                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
977        leaf->SetViewCell(viewCell);
978               
979                if (STORE_PVS)
980                {
981                        /////////
982                        //-- update pvs
983
984            int conSamp = 0;
985                        float sampCon = 0.0f;
986
987                        AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
988               
989                        // update scalar pvs size value
990                        ObjectPvs &pvs = viewCell->GetPvs();
991                        mViewCellsManager->UpdateScalarPvsSize(viewCell,
992                                                                                                   pvs.EvalPvsCost(),
993                                                                                                   pvs.GetSize());
994                       
995                        mBspStats.contributingSamples += conSamp;
996                        mBspStats.sampleContributions += (int)sampCon;
997                }
998
999                viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
1000
1001                ///////////
1002                //-- store additional info
1003
1004                if (mStoreRays)
1005                {
1006                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
1007                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
1008                        {
1009                                (*it).mRay->Ref();                     
1010                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
1011                        }
1012                }
1013       
1014                if (mUseAreaForPvs)
1015                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
1016                else
1017                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
1018
1019        leaf->mProbability = tData.mProbability;
1020
1021                // finally evaluate stats for this leaf
1022                if (1)
1023                        EvaluateLeafStats(tData);               
1024        }
1025
1026        //-- cleanup
1027        tData.Clear();
1028
1029        return newNode;
1030}
1031
1032
1033void VspBspTree::EvalPriority(VspBspTraversalData &tData) const
1034{
1035    switch (mNodePriorityQueueType)
1036        {
1037        case BREATH_FIRST:
1038                tData.mPriority = (float)-tData.mDepth;
1039                break;
1040        case DEPTH_FIRST:
1041                tData.mPriority = (float)tData.mDepth;
1042                break;
1043        default:
1044                tData.mPriority = tData.mPvs * tData.mProbability;
1045                //Debug << "priority: " << tData.mPriority << endl;
1046                break;
1047        }
1048}
1049
1050
1051void VspBspTree::EvalSubdivisionCandidate(VspBspSubdivisionCandidate &splitCandidate)
1052{
1053        VspBspTraversalData frontData;
1054        VspBspTraversalData backData;
1055       
1056        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(splitCandidate.mParentData.mNode);
1057       
1058        // compute locally best split plane
1059    const bool costRatioViolated =
1060                SelectPlane(splitCandidate.mSplitPlane,
1061                                        leaf,
1062                                        splitCandidate.mParentData,
1063                                        frontData,
1064                                        backData,
1065                                        splitCandidate.mSplitAxis);
1066
1067        // max cost threshold violated?
1068        splitCandidate.mMaxCostMisses = costRatioViolated ?
1069                splitCandidate.mParentData.mMaxCostMisses :
1070                splitCandidate.mParentData.mMaxCostMisses + 1;
1071
1072        float oldRenderCost;
1073
1074        // compute global decrease in render cost
1075        const float renderCostDecr = EvalRenderCostDecrease(splitCandidate.mSplitPlane,
1076                                                                                                                splitCandidate.mParentData,
1077                                                                                                                oldRenderCost);
1078
1079        splitCandidate.mRenderCostDecr = renderCostDecr;
1080
1081        // TODO: geometry could be reused
1082        delete frontData.mGeometry;
1083        delete backData.mGeometry;
1084
1085        // set priority for queue
1086#if 0
1087        const float priority = (float)-data.mDepth;
1088#else   
1089
1090        // take render cost of node into account
1091        // otherwise danger of being stuck in a local minimum!!
1092        const float factor = mRenderCostDecreaseWeight;
1093        const float priority = factor * renderCostDecr + (1.0f - factor) * oldRenderCost;
1094#endif
1095       
1096        splitCandidate.mPriority = priority;
1097}
1098
1099
1100void VspBspTree::EvalSubdivisionStats(const VspBspTraversalData &tData,
1101                                                                          const VspBspTraversalData &tFrontData,
1102                                                                          const VspBspTraversalData &tBackData)
1103{
1104        const float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
1105        const float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
1106        const float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;
1107       
1108        const float costDecr =
1109                (cFront + cBack - cData) / mBoundingBox.GetVolume();
1110
1111        mTotalCost += costDecr;
1112        mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
1113
1114        AddSubdivisionStats(mBspStats.Leaves(),
1115                                                -costDecr,
1116                                                0,
1117                                                mTotalCost,
1118                                                (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves());
1119}
1120
1121
1122BspInterior *VspBspTree::SubdivideNode(const Plane3 &splitPlane,
1123                                                                           VspBspTraversalData &tData,
1124                                                                           VspBspTraversalData &frontData,
1125                                                                           VspBspTraversalData &backData,
1126                                                                           PolygonContainer &coincident)
1127{
1128        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
1129       
1130        //-- the front and back traversal data is filled with the new values
1131        frontData.mDepth = tData.mDepth + 1;
1132        frontData.mPolygons = new PolygonContainer();
1133        frontData.mRays = new RayInfoContainer();
1134       
1135        backData.mDepth = tData.mDepth + 1;
1136        backData.mPolygons = new PolygonContainer();
1137        backData.mRays = new RayInfoContainer();
1138       
1139
1140        //-- subdivide rays
1141        SplitRays(splitPlane,
1142                          *tData.mRays,
1143                          *frontData.mRays,
1144                          *backData.mRays);
1145
1146
1147        // compute pvs
1148        frontData.mPvs = ComputePvsSize(*frontData.mRays);
1149        backData.mPvs = ComputePvsSize(*backData.mRays);
1150
1151        // split front and back node geometry and compute area
1152       
1153        // if geometry was not already computed
1154        if (!frontData.mGeometry && !backData.mGeometry)
1155        {
1156                frontData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
1157                backData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
1158
1159                tData.mGeometry->SplitGeometry(*frontData.mGeometry,
1160                                                                           *backData.mGeometry,
1161                                                                           splitPlane,
1162                                                                           mBoundingBox,
1163                                                                           //0.0f);
1164                                                                           mEpsilon);
1165               
1166                if (mUseAreaForPvs)
1167                {
1168                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetArea();
1169                        backData.mProbability = backData.mGeometry->GetArea();
1170                }
1171                else
1172                {
1173                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetVolume();
1174                        backData.mProbability = tData.mProbability - frontData.mProbability;
1175
1176                        // should never come here: wrong volume !!!
1177                        if (0)
1178                        {
1179                                if (frontData.mProbability < -0.00001)
1180                                        Debug << "fatal error f: " << frontData.mProbability << endl;
1181                                if (backData.mProbability < -0.00001)
1182                                        Debug << "fatal error b: " << backData.mProbability << endl;
1183
1184                                // clamp because of precision issues
1185                                if (frontData.mProbability < 0) frontData.mProbability = 0;
1186                                if (backData.mProbability < 0) backData.mProbability = 0;
1187                        }
1188                }
1189        }
1190
1191       
1192    // subdivide polygons
1193        SplitPolygons(splitPlane,
1194                                  *tData.mPolygons,
1195                      *frontData.mPolygons,
1196                                  *backData.mPolygons,
1197                                  coincident);
1198
1199
1200
1201        ///////////////////////////////////////
1202        // subdivide further
1203
1204        // store maximal and minimal depth
1205        if (tData.mDepth > mBspStats.maxDepth)
1206        {
1207                Debug << "max depth increases to " << tData.mDepth << " at " << mBspStats.Leaves() << " leaves" << endl;
1208                mBspStats.maxDepth = tData.mDepth;
1209        }
1210
1211        mBspStats.nodes += 2;
1212
1213   
1214        BspInterior *interior = new BspInterior(splitPlane);
1215
1216#ifdef GTP_DEBUG
1217        Debug << interior << endl;
1218#endif
1219
1220
1221        //-- create front and back leaf
1222
1223        BspInterior *parent = leaf->GetParent();
1224
1225        // replace a link from node's parent
1226        if (parent)
1227        {
1228                parent->ReplaceChildLink(leaf, interior);
1229                interior->SetParent(parent);
1230        }
1231        else // new root
1232        {
1233                mRoot = interior;
1234        }
1235
1236        // and setup child links
1237        interior->SetupChildLinks(new BspLeaf(interior), new BspLeaf(interior));
1238
1239        frontData.mNode = interior->GetFront();
1240        backData.mNode = interior->GetBack();
1241
1242        interior->mTimeStamp = mTimeStamp ++;
1243       
1244
1245        //DEL_PTR(leaf);
1246        return interior;
1247}
1248
1249
1250void VspBspTree::AddToPvs(BspLeaf *leaf,
1251                                                  const RayInfoContainer &rays,
1252                                                  float &sampleContributions,
1253                                                  int &contributingSamples)
1254{
1255        sampleContributions = 0;
1256        contributingSamples = 0;
1257 
1258        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1259 
1260        ViewCellLeaf *vc = leaf->GetViewCell();
1261 
1262        // add contributions from samples to the PVS
1263        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
1264        {
1265                float sc = 0.0f;
1266                VssRay *ray = (*it).mRay;
1267
1268                bool madeContrib = false;
1269                float contribution;
1270
1271                if (ray->mTerminationObject)
1272                {
1273                        if (vc->AddPvsSample(ray->mTerminationObject, ray->mPdf, contribution))
1274                                madeContrib = true;
1275                        sc += contribution;
1276                }
1277         
1278                // only count termination objects?
1279                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && ray->mOriginObject)
1280                {
1281                        if (vc->AddPvsSample(ray->mOriginObject, ray->mPdf, contribution))
1282                                madeContrib = true;
1283
1284                        sc += contribution;
1285                }
1286               
1287                sampleContributions += sc;
1288               
1289                if (madeContrib)
1290                        ++ contributingSamples;
1291        }
1292}
1293
1294
1295void VspBspTree::SortSubdivisionCandidates(const RayInfoContainer &rays,
1296                                                                         const int axis,
1297                                                                         float minBand,
1298                                                                         float maxBand)
1299{
1300        mLocalSubdivisionCandidates->clear();
1301
1302        const int requestedSize = 2 * (int)(rays.size());
1303
1304        // creates a sorted split candidates array
1305        if (mLocalSubdivisionCandidates->capacity() > 500000 &&
1306                requestedSize < (int)(mLocalSubdivisionCandidates->capacity() / 10) )
1307        {
1308        delete mLocalSubdivisionCandidates;
1309                mLocalSubdivisionCandidates = new vector<SortableEntry>;
1310        }
1311
1312        mLocalSubdivisionCandidates->reserve(requestedSize);
1313
1314        if (0)
1315        {       // float values => don't compare with exact values
1316                minBand += Limits::Small;
1317                maxBand -= Limits::Small;
1318        }
1319
1320        // insert all queries
1321        for (RayInfoContainer::const_iterator ri = rays.begin(); ri < rays.end(); ++ ri)
1322        {
1323                const bool positive = (*ri).mRay->HasPosDir(axis);
1324                float pos = (*ri).ExtrapOrigin(axis);
1325
1326                // clamp to min / max band
1327                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1328               
1329                mLocalSubdivisionCandidates->
1330                        push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMin : SortableEntry::ERayMax,
1331                                                                        pos, (*ri).mRay));
1332
1333                pos = (*ri).ExtrapTermination(axis);
1334
1335                // clamp to min / max band
1336                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1337
1338                mLocalSubdivisionCandidates->
1339                        push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMax : SortableEntry::ERayMin,
1340                                                                        pos, (*ri).mRay));
1341        }
1342
1343        stable_sort(mLocalSubdivisionCandidates->begin(), mLocalSubdivisionCandidates->end());
1344}
1345
1346
1347float VspBspTree::BestCostRatioHeuristics(const RayInfoContainer &rays,
1348                                                                                  const AxisAlignedBox3 &box,
1349                                                                                  const int pvsSize,
1350                                                                                  const int axis,
1351                                          float &position)
1352{
1353        RayInfoContainer usedRays;
1354
1355        if (mMaxTests < (int)rays.size())
1356        {
1357                GetRayInfoSets(rays, mMaxTests, usedRays);
1358        }
1359        else
1360        {
1361                usedRays = rays;
1362        }
1363
1364        const float minBox = box.Min(axis);
1365        const float maxBox = box.Max(axis);
1366
1367        const float sizeBox = maxBox - minBox;
1368
1369        const float minBand = minBox + mMinBand * sizeBox;
1370        const float maxBand = minBox + mMaxBand * sizeBox;
1371
1372        SortSubdivisionCandidates(usedRays, axis, minBand, maxBand);
1373
1374        //////////////////
1375        // go through the lists, count the number of objects left and right
1376        // and evaluate the following cost funcion:
1377        // C = ct_div_ci  + (ql*rl + qr*rr)/queries
1378
1379        float pvsl = 0;
1380        float pvsr = (float)pvsSize;
1381
1382        float pvsBack = pvsl;
1383        float pvsFront = pvsr;
1384
1385        float sum = (float)pvsSize * sizeBox;
1386        float minSum = 1e20f;
1387       
1388        // if no border can be found, take mid split
1389        position = minBox + 0.5f * sizeBox;
1390       
1391        // the relative cost ratio
1392        float ratio = 99999999.0f;
1393        bool splitPlaneFound = false;
1394
1395        Intersectable::NewMail();
1396        RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = usedRays.end();
1397
1398        // set all object as belonging to the front pvs
1399        for(ri = usedRays.begin(); ri != ri_end; ++ ri)
1400        {
1401                Intersectable *oObject = (*ri).mRay->mOriginObject;
1402                Intersectable *tObject = (*ri).mRay->mTerminationObject;
1403
1404                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject)
1405                {
1406                        if (!oObject->Mailed())
1407                        {
1408                                oObject->Mail();
1409                                oObject->mCounter = 1;
1410                        }
1411                        else
1412                        {
1413                                ++ oObject->mCounter;
1414                        }
1415                }
1416
1417                if (tObject)
1418                {
1419                        if (!tObject->Mailed())
1420                        {
1421                                tObject->Mail();
1422                                tObject->mCounter = 1;
1423                        }
1424                        else
1425                        {
1426                                ++ tObject->mCounter;
1427                        }
1428                }
1429        }
1430
1431        Intersectable::NewMail();
1432        vector<SortableEntry>::const_iterator ci, ci_end = mLocalSubdivisionCandidates->end();
1433
1434        for (ci = mLocalSubdivisionCandidates->begin(); ci != ci_end; ++ ci)
1435        {
1436                VssRay *ray;
1437                ray = (*ci).ray;
1438               
1439                Intersectable *oObject = ray->mOriginObject;
1440                Intersectable *tObject = ray->mTerminationObject;
1441               
1442                switch ((*ci).type)
1443                {
1444                        case SortableEntry::ERayMin:
1445                                {
1446                                        if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject && !oObject->Mailed())
1447                                        {
1448                                                oObject->Mail();
1449                                                ++ pvsl;
1450                                        }
1451
1452                                        if (tObject && !tObject->Mailed())
1453                                        {
1454                                                tObject->Mail();
1455                                                ++ pvsl;
1456                                        }
1457
1458                                        break;
1459                                }
1460                        case SortableEntry::ERayMax:
1461                                {
1462                                        if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject)
1463                                        {
1464                                                if (-- oObject->mCounter == 0)
1465                                                        -- pvsr;
1466                                        }
1467
1468                                        if (tObject)
1469                                        {
1470                                                if (-- tObject->mCounter == 0)
1471                                                        -- pvsr;
1472                                        }
1473
1474                                        break;
1475                                }
1476                }
1477               
1478               
1479                // Note: we compare size of bounding boxes of front and back side because
1480                // of efficiency reasons (otherwise a new geometry would have to be computed
1481                // in each step and incremential evaluation would be difficult.
1482                // but then errors happen if the geometry is not an axis aligned box
1483                // (i.e., if a geometry aligned split was taken before)
1484                // question: is it sufficient to make this approximation?
1485                if (((*ci).value >= minBand) && ((*ci).value <= maxBand))
1486                {
1487                        sum = pvsl * ((*ci).value - minBox) + pvsr * (maxBox - (*ci).value);
1488
1489                        float currentPos;
1490                       
1491                        // HACK: current positition is BETWEEN visibility events
1492                        if (0 && ((ci + 1) != ci_end))
1493                        {
1494                                currentPos = ((*ci).value + (*(ci + 1)).value) * 0.5f;
1495                        }
1496                        else
1497                currentPos = (*ci).value;                       
1498
1499                        //Debug  << "pos=" << (*ci).value << "\t pvs=(" <<  pvsl << "," << pvsr << ")" << endl;
1500                        //Debug << "cost= " << sum << endl;
1501
1502                        if (sum < minSum)
1503                        {
1504                                splitPlaneFound = true;
1505
1506                                minSum = sum;
1507                                position = currentPos;
1508                               
1509                                pvsBack = pvsl;
1510                                pvsFront = pvsr;
1511                        }
1512                }
1513        }
1514       
1515        ///////
1516        //-- compute cost
1517
1518        const float lowerPvsLimit = (float)mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1519        const float upperPvsLimit = (float)mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1520
1521        const float pOverall = sizeBox;
1522
1523        const float pBack = position - minBox;
1524        const float pFront = maxBox - position;
1525       
1526        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty((float)pvsSize, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1527    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1528        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1529       
1530        const float oldRenderCost = penaltyOld * pOverall;
1531        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
1532
1533        if (splitPlaneFound)
1534        {
1535                ratio = mPvsFactor * newRenderCost / (oldRenderCost + Limits::Small);
1536        }
1537        //if (axis != 1)
1538        //Debug << "axis=" << axis << " costRatio=" << ratio << " pos=" << position << " t=" << (position - minBox) / (maxBox - minBox)
1539         //    <<"\t pb=(" << pvsBack << ")\t pf=(" << pvsFront << ")" << endl;
1540
1541        return ratio;
1542}
1543
1544
1545float VspBspTree::SelectAxisAlignedPlane(Plane3 &plane,
1546                                                                                 const VspBspTraversalData &tData,
1547                                                                                 int &axis,
1548                                                                                 BspNodeGeometry **frontGeom,
1549                                                                                 BspNodeGeometry **backGeom,
1550                                                                                 float &pFront,
1551                                                                                 float &pBack,
1552                                                                                 const bool isKdNode)
1553{
1554        float nPosition[3];
1555        float nCostRatio[3];
1556        float nProbFront[3];
1557        float nProbBack[3];
1558
1559        BspNodeGeometry *nFrontGeom[3];
1560        BspNodeGeometry *nBackGeom[3];
1561
1562        // set to NULL, so I can find out which gemetry was stored
1563        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
1564        {
1565                nFrontGeom[i] = NULL;
1566                nBackGeom[i] = NULL;
1567        }
1568
1569        // create bounding box of node geometry
1570        AxisAlignedBox3 box;
1571               
1572        //TODO: for kd split geometry already is box => only take minmax vertices
1573        if (1)
1574        {       // get bounding box from geometry
1575                tData.mGeometry->GetBoundingBox(box);
1576        }
1577        else
1578        {
1579                box.Initialize();
1580                RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = tData.mRays->end();
1581
1582                for(ri = tData.mRays->begin(); ri < ri_end; ++ ri)
1583                        box.Include((*ri).ExtrapTermination());
1584        }
1585
1586
1587        int sAxis = 0;
1588        int bestAxis;
1589
1590        // if max cost ratio is exceeded, take split along longest axis instead
1591        const float maxCostRatioForArbitraryAxis = 0.9f;
1592
1593        if (mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated)
1594                bestAxis = box.Size().DrivingAxis();
1595        else
1596                bestAxis = -1;
1597
1598#if 0
1599        // maximum cost ratio for axis to be valid:
1600        // if exceeded, spatial mid split is used instead
1601        const maxCostRatioForHeur = 0.99f;
1602#endif
1603
1604        // if we use some kind of specialised fixed axis
1605    const bool useSpecialAxis =
1606                mOnlyDrivingAxis || mUseRandomAxis || mCirculatingAxis;
1607
1608        if (mUseRandomAxis)
1609                sAxis = Random(3);
1610        else if (mCirculatingAxis)
1611                sAxis = (tData.mAxis + 1) % 3;
1612        else if (mOnlyDrivingAxis)
1613                sAxis = box.Size().DrivingAxis();
1614
1615               
1616        //Debug << "use special axis: " << useSpecialAxis << endl;
1617        //Debug << "axis: " << sAxis << " drivingaxis: " << box.Size().DrivingAxis();
1618       
1619        for (axis = 0; axis < 3 ; ++ axis)
1620        {
1621                if (!useSpecialAxis || (axis == sAxis))
1622                {
1623                        if (mUseCostHeuristics)
1624                        {
1625                                //-- place split plane using heuristics
1626                                nCostRatio[axis] =
1627                                        BestCostRatioHeuristics(*tData.mRays,
1628                                                                                    box,
1629                                                                                        tData.mPvs,
1630                                                                                        axis,
1631                                                                                        nPosition[axis]);                       
1632                        }
1633                        else
1634                        {       
1635                                //-- split plane position is spatial median
1636                                nPosition[axis] = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
1637                                Vector3 normal(0,0,0); normal[axis] = 1.0f;
1638                               
1639                                // allows faster split because we have axis aligned kd tree boxes
1640                                if (isKdNode)
1641                                {
1642                                        nCostRatio[axis] = EvalAxisAlignedSplitCost(tData,
1643                                                                                                                                box,
1644                                                                                                                                axis,
1645                                                                                                                                nPosition[axis],
1646                                                                                                                                nProbFront[axis],
1647                                                                                                                                nProbBack[axis]);
1648                                       
1649                                        // create back geometry from box
1650
1651                                        // NOTE: the geometry is returned from the function so we
1652                                        // don't have to recompute it when possible
1653                                        Vector3 pos;
1654                                       
1655                                        pos = box.Max(); pos[axis] = nPosition[axis];
1656                                        AxisAlignedBox3 bBox(box.Min(), pos);
1657                                       
1658                                        PolygonContainer fPolys;
1659                                        bBox.ExtractPolys(fPolys);
1660
1661                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry(fPolys);
1662       
1663                                        ////////////
1664                                        //-- create front geometry from box
1665
1666                                        pos = box.Min(); pos[axis] = nPosition[axis];
1667                                        AxisAlignedBox3 fBox(pos, box.Max());
1668
1669                                        PolygonContainer bPolys;
1670                                        fBox.ExtractPolys(bPolys);
1671                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry(bPolys);
1672                                }
1673                                else
1674                                {
1675                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1676                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1677
1678                                        nCostRatio[axis] =
1679                                                EvalSplitPlaneCost(Plane3(normal, nPosition[axis]),
1680                                                                                   tData, *nFrontGeom[axis], *nBackGeom[axis],
1681                                                                                   nProbFront[axis], nProbBack[axis]);
1682                                }
1683                        }
1684                                               
1685                       
1686                        if (mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated)
1687                        {
1688                                // we take longest axis split if cost ratio exceeds threshold
1689                                if (nCostRatio[axis] < min(maxCostRatioForArbitraryAxis, nCostRatio[bestAxis]))
1690                                {
1691                                        bestAxis = axis;
1692                                }
1693                                /*else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
1694                                {
1695                                        Debug << "taking split along longest axis (" << bestAxis << ") instead of  (" << axis << ")" << endl;
1696                                }*/
1697
1698                        }
1699                        else
1700                        {
1701                                if (bestAxis == -1)
1702                                {
1703                                        bestAxis = axis;
1704                                }
1705                                else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
1706                                {
1707                                        bestAxis = axis;
1708                                }
1709                        }
1710                }
1711        }
1712
1713        //////////
1714        //-- assign values
1715
1716        axis = bestAxis;
1717        pFront = nProbFront[bestAxis];
1718        pBack = nProbBack[bestAxis];
1719
1720        // assign best split nodes geometry
1721        *frontGeom = nFrontGeom[bestAxis];
1722        *backGeom = nBackGeom[bestAxis];
1723
1724        // and delete other geometry
1725        DEL_PTR(nFrontGeom[(bestAxis + 1) % 3]);
1726        DEL_PTR(nBackGeom[(bestAxis + 2) % 3]);
1727
1728        //-- split plane
1729    Vector3 normal(0,0,0); normal[bestAxis] = 1;
1730        plane = Plane3(normal, nPosition[bestAxis]);
1731
1732        //Debug << "best axis: " << bestAxis << " pos " << nPosition[bestAxis] << endl;
1733
1734        return nCostRatio[bestAxis];
1735}
1736
1737
1738bool VspBspTree::SelectPlane(Plane3 &bestPlane,
1739                                                         BspLeaf *leaf,
1740                                                         VspBspTraversalData &data,                                                     
1741                                                         VspBspTraversalData &frontData,
1742                                                         VspBspTraversalData &backData,
1743                                                         int &splitAxis)
1744{
1745        // HACK matt: subdivide regularily to certain depth
1746        if (data.mDepth < 0)    // question matt: why depth < 0 ?
1747        {
1748                cout << "depth: " << data.mDepth << endl;
1749
1750                // return axis aligned split
1751                AxisAlignedBox3 box;
1752                box.Initialize();
1753       
1754                // create bounding box of region
1755                data.mGeometry->GetBoundingBox(box);
1756       
1757                const int axis = box.Size().DrivingAxis();
1758                const Vector3 position = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
1759
1760                Vector3 norm(0,0,0); norm[axis] = 1.0f;
1761                bestPlane = Plane3(norm, position);
1762                splitAxis = axis;
1763
1764                return true;
1765        }
1766
1767        // simplest strategy: just take next polygon
1768        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
1769        {
1770        if (!data.mPolygons->empty())
1771                {
1772                        const int randIdx =
1773                                (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mPolygons->size() - 1));
1774                        Polygon3 *nextPoly = (*data.mPolygons)[randIdx];
1775
1776                        bestPlane = nextPoly->GetSupportingPlane();
1777                        return true;
1778                }
1779        }
1780
1781        //-- use heuristics to find appropriate plane
1782
1783        // intermediate plane
1784        Plane3 plane;
1785        float lowestCost = MAX_FLOAT;
1786       
1787        // decides if the first few splits should be only axisAligned
1788        const bool onlyAxisAligned  =
1789                (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED) &&
1790                ((int)data.mRays->size() > mTermMinRaysForAxisAligned) &&
1791                ((int)data.GetAvgRayContribution() < mTermMaxRayContriForAxisAligned);
1792       
1793        const int limit = onlyAxisAligned ? 0 :
1794                Min((int)data.mPolygons->size(), mMaxPolyCandidates);
1795
1796        float candidateCost;
1797
1798        int maxIdx = (int)data.mPolygons->size();
1799
1800        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1801        {
1802                // the already taken candidates are stored behind maxIdx
1803                // => assure that no index is taken twice
1804                const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)(-- maxIdx));
1805                Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[candidateIdx];
1806
1807                // swap candidate to the end to avoid testing same plane
1808                std::swap((*data.mPolygons)[maxIdx], (*data.mPolygons)[candidateIdx]);
1809                //Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (int)polys.size() - 1)];
1810
1811                // evaluate current candidate
1812                BspNodeGeometry fGeom, bGeom;
1813                float fArea, bArea;
1814                plane = poly->GetSupportingPlane();
1815                candidateCost = EvalSplitPlaneCost(plane, data, fGeom, bGeom, fArea, bArea);
1816               
1817                if (candidateCost < lowestCost)
1818                {
1819                        bestPlane = plane;
1820                        lowestCost = candidateCost;
1821                }
1822        }
1823
1824
1825        //-- evaluate axis aligned splits
1826       
1827        int axis;
1828        BspNodeGeometry *fGeom, *bGeom;
1829        float pFront, pBack;
1830
1831        candidateCost = 99999999.0f;
1832
1833        // as a variant, we take axis aligned split only if there is
1834        // more polygon available to guide the split
1835        if (!mUsePolygonSplitIfAvailable || data.mPolygons->empty())
1836        {
1837                candidateCost = SelectAxisAlignedPlane(plane,
1838                                                                                           data,
1839                                                                                           axis,
1840                                                                                           &fGeom,
1841                                                                                           &bGeom,
1842                                                                                           pFront,
1843                                                                                           pBack,
1844                                                                                           data.mIsKdNode);     
1845        }
1846
1847        splitAxis = 3;
1848
1849        if (candidateCost < lowestCost)
1850        {       
1851                bestPlane = plane;
1852                lowestCost = candidateCost;
1853                splitAxis = axis;
1854       
1855                // assign already computed values
1856                // we can do this because we always save the
1857                // computed values from the axis aligned splits         
1858
1859                if (fGeom && bGeom)
1860                {
1861                        frontData.mGeometry = fGeom;
1862                        backData.mGeometry = bGeom;
1863       
1864                        frontData.mProbability = pFront;
1865                        backData.mProbability = pBack;
1866                }
1867        }
1868        else
1869        {
1870                DEL_PTR(fGeom);
1871                DEL_PTR(bGeom);
1872        }
1873   
1874#ifdef GTP_DEBUG
1875        Debug << "plane lowest cost: " << lowestCost << endl;
1876#endif
1877
1878        // exeeded relative max cost ratio
1879        if (lowestCost > mTermMaxCostRatio)
1880        {
1881                return false;
1882        }
1883
1884        return true;
1885}
1886
1887
1888Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane(const RayInfoContainer &rays) const
1889{
1890        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1891
1892        const Vector3 minPt = rays[candidateIdx].ExtrapOrigin();
1893        const Vector3 maxPt = rays[candidateIdx].ExtrapTermination();
1894
1895        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1896        const Vector3 normal = Normalize(rays[candidateIdx].mRay->GetDir());
1897
1898        return Plane3(normal, pt);
1899}
1900
1901
1902Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane2(const RayInfoContainer &rays) const
1903{
1904        Vector3 pt[3];
1905
1906        int idx[3];
1907        int cmaxT = 0;
1908        int cminT = 0;
1909        bool chooseMin = false;
1910
1911        for (int j = 0; j < 3; ++ j)
1912        {
1913                idx[j] = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() * 2 - 1));
1914
1915                if (idx[j] >= (int)rays.size())
1916                {
1917                        idx[j] -= (int)rays.size();
1918
1919                        chooseMin = (cminT < 2);
1920                }
1921                else
1922                        chooseMin = (cmaxT < 2);
1923
1924                RayInfo rayInf = rays[idx[j]];
1925                pt[j] = chooseMin ? rayInf.ExtrapOrigin() : rayInf.ExtrapTermination();
1926        }
1927
1928        return Plane3(pt[0], pt[1], pt[2]);
1929}
1930
1931
1932Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane3(const RayInfoContainer &rays) const
1933{
1934        Vector3 pt[3];
1935
1936        int idx1 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1937        int idx2 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1938
1939        // check if rays different
1940        if (idx1 == idx2)
1941                idx2 = (idx2 + 1) % (int)rays.size();
1942
1943        const RayInfo ray1 = rays[idx1];
1944        const RayInfo ray2 = rays[idx2];
1945
1946        // normal vector of the plane parallel to both lines
1947        const Vector3 norm = Normalize(CrossProd(ray1.mRay->GetDir(), ray2.mRay->GetDir()));
1948
1949        // vector from line 1 to line 2
1950        const Vector3 vd = ray2.ExtrapOrigin() - ray1.ExtrapOrigin();
1951
1952        // project vector on normal to get distance
1953        const float dist = DotProd(vd, norm);
1954
1955        // point on plane lies halfway between the two planes
1956        const Vector3 planePt = ray1.ExtrapOrigin() + norm * dist * 0.5;
1957
1958        return Plane3(norm, planePt);
1959}
1960
1961
1962inline void VspBspTree::GenerateUniqueIdsForPvs()
1963{
1964        Intersectable::NewMail(); sBackId = Intersectable::sMailId;
1965        Intersectable::NewMail(); sFrontId = Intersectable::sMailId;
1966        Intersectable::NewMail(); sFrontAndBackId = Intersectable::sMailId;
1967}
1968
1969
1970float VspBspTree::EvalRenderCostDecrease(const Plane3 &candidatePlane,
1971                                                                                 const VspBspTraversalData &data,
1972                                                                                 float &normalizedOldRenderCost) const
1973{
1974        float pvsFront = 0;
1975        float pvsBack = 0;
1976        float totalPvs = 0;
1977
1978        // probability that view point lies in back / front node
1979        float pOverall = data.mProbability;
1980        float pFront = 0;
1981        float pBack = 0;
1982
1983
1984        // create unique ids for pvs heuristics
1985        GenerateUniqueIdsForPvs();
1986       
1987        for (int i = 0; i < data.mRays->size(); ++ i)
1988        {
1989                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[i];
1990
1991                float t;
1992                VssRay *ray = rayInf.mRay;
1993                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
1994
1995                // find front and back pvs for origing and termination object
1996                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1997
1998                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
1999                {
2000                        AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
2001                }
2002        }
2003
2004
2005        BspNodeGeometry geomFront;
2006        BspNodeGeometry geomBack;
2007
2008        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
2009        data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
2010                                                                  geomBack,
2011                                                                  candidatePlane,
2012                                                                  mBoundingBox,
2013                                                                  //0.0f);
2014                                                                  mEpsilon);
2015
2016        if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
2017        {
2018                pFront = geomFront.GetVolume();
2019                pBack = pOverall - pFront;
2020
2021                // something is wrong with the volume
2022                if (0 && ((pFront < 0.0) || (pBack < 0.0)))
2023                {
2024                        Debug << "ERROR in volume:\n"
2025                                  << "volume f :" << pFront << " b: " << pBack << " p: " << pOverall
2026                                  << ", real volume f: " << pFront << " b: " << geomBack.GetVolume()
2027                                  << ", #polygons f: " << geomFront.Size() << " b: " << geomBack.Size() << " p: " << data.mGeometry->Size() << endl;
2028                }
2029        }
2030        else
2031        {
2032                pFront = geomFront.GetArea();
2033                pBack = geomBack.GetArea();
2034        }
2035       
2036
2037        // -- pvs rendering heuristics
2038
2039        // upper and lower bounds
2040        const float lowerPvsLimit = (float)mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
2041        const float upperPvsLimit = (float)mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
2042
2043        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty(totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2044    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2045        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2046                       
2047        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
2048        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
2049
2050        const float renderCostDecrease = (oldRenderCost - newRenderCost) / mBoundingBox.GetVolume();
2051       
2052        // take render cost of node into account to avoid being stuck in a local minimum
2053        normalizedOldRenderCost = oldRenderCost / mBoundingBox.GetVolume();
2054       
2055        return renderCostDecrease;
2056}
2057
2058
2059float VspBspTree::EvalSplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
2060                                                                         const VspBspTraversalData &data,
2061                                                                         BspNodeGeometry &geomFront,
2062                                                                         BspNodeGeometry &geomBack,
2063                                                                         float &pFront,
2064                                                                         float &pBack) const
2065{
2066        float totalPvs = 0;
2067        float pvsFront = 0;
2068        float pvsBack = 0;
2069       
2070        // overall probability is used as normalizer
2071        float pOverall = 0;
2072
2073        // probability that view point lies in back / front node
2074        pFront = 0;
2075        pBack = 0;
2076
2077        int numTests; // the number of tests
2078
2079        // if random samples shold be taken instead of testing all the rays
2080        bool useRand;
2081
2082        if ((int)data.mRays->size() > mMaxTests)
2083        {
2084                useRand = true;
2085                numTests = mMaxTests;
2086        }
2087        else
2088        {
2089                useRand = false;
2090                numTests = (int)data.mRays->size();
2091        }
2092       
2093        // create unique ids for pvs heuristics
2094        GenerateUniqueIdsForPvs();
2095
2096        for (int i = 0; i < numTests; ++ i)
2097        {
2098                const int testIdx = useRand ?
2099                        (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mRays->size() - 1)) : i;
2100                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[testIdx];
2101
2102                float t;
2103                VssRay *ray = rayInf.mRay;
2104                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
2105
2106                // find front and back pvs for origing and termination object
2107                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
2108
2109                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
2110                {
2111                        AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
2112                }
2113        }
2114
2115        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
2116        bool splitSuccessFull = data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
2117                                                                                                                  geomBack,
2118                                                                                                                  candidatePlane,
2119                                                                                                                  mBoundingBox,
2120                                                                                                                  //0.0f);
2121                                                                                                                  mEpsilon);
2122
2123        pOverall = data.mProbability;
2124
2125        if (!mUseAreaForPvs)
2126        {
2127                pFront = geomFront.GetVolume();
2128                pBack = pOverall - pFront;
2129               
2130                // HACK: precision issues possible for unbalanced split => don't take this split!
2131                if (1 &&
2132                        (!splitSuccessFull || (pFront <= 0) || (pBack <= 0) ||
2133                        !geomFront.Valid() || !geomBack.Valid()))
2134                {
2135                        //Debug << "error f: " << pFront << " b: " << pBack << endl;
2136
2137                        // high penalty for degenerated / wrong split
2138                        return 99999.9f;
2139                }
2140        }
2141        else
2142        {
2143                // use front and back cell areas to approximate volume
2144                pFront = geomFront.GetArea();
2145                pBack = geomBack.GetArea();
2146        }
2147       
2148        ////////
2149        //-- pvs rendering heuristics
2150
2151        const float lowerPvsLimit = (float)mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
2152        const float upperPvsLimit = (float)mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
2153
2154        // only render cost heuristics or combined with standard deviation
2155        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty(totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2156    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2157        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2158                       
2159        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
2160        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
2161
2162        float oldCost, newCost;
2163
2164        // only render cost
2165        if (1)
2166        {
2167                oldCost = oldRenderCost;
2168                newCost = newRenderCost;
2169        }
2170        else // also considering standard deviation
2171        {
2172                // standard deviation is difference of back and front pvs
2173                const float expectedCost = 0.5f * (penaltyFront + penaltyBack);
2174
2175                const float newDeviation = 0.5f *
2176                        fabs(penaltyFront - expectedCost) + fabs(penaltyBack - expectedCost);
2177
2178                const float oldDeviation = penaltyOld;
2179
2180                newCost = mRenderCostWeight * newRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * newDeviation;
2181                oldCost = mRenderCostWeight * oldRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * oldDeviation;
2182        }
2183
2184        const float cost = mPvsFactor * newCost / (oldCost + Limits::Small);
2185               
2186
2187#ifdef GTP_DEBUG
2188        Debug << "totalpvs: " << data.mPvs << " ptotal: " << pOverall
2189                  << " frontpvs: " << pvsFront << " pFront: " << pFront
2190                  << " backpvs: " << pvsBack << " pBack: " << pBack << endl << endl;
2191        Debug << "cost: " << cost << endl;
2192#endif
2193
2194        return cost;
2195}
2196
2197
2198int VspBspTree::ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
2199                                                                                ViewCellContainer &viewCells) const
2200{
2201        stack<bspNodePair> nodeStack;
2202        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2203
2204        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2205
2206        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2207 
2208        ViewCell::NewMail();
2209
2210        while (!nodeStack.empty())
2211        {
2212                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2213                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2214                nodeStack.pop();
2215
2216                const int side = geom->ComputeIntersection(box);
2217               
2218                switch (side)
2219                {
2220                case -1:
2221                        // node geometry is contained in box
2222                        CollectViewCells(node, true, viewCells, true);
2223                        break;
2224
2225                case 0:
2226                        if (node->IsLeaf())
2227                        {
2228                                BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(node);
2229                       
2230                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
2231                                {
2232                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
2233                                        viewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
2234                                }
2235                        }
2236                        else
2237                        {
2238                                BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
2239                       
2240                                BspNode *first = interior->GetFront();
2241                                BspNode *second = interior->GetBack();
2242           
2243                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
2244                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
2245
2246                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
2247                                                                        *secondGeom,
2248                                                                        interior->GetPlane(),
2249                                                                        mBoundingBox,
2250                                                                        //0.0000001f);
2251                                                                        mEpsilon);
2252
2253                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
2254                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
2255                        }
2256                       
2257                        break;
2258                default:
2259                        // default: cull
2260                        break;
2261                }
2262               
2263                DEL_PTR(geom);
2264               
2265        }
2266
2267        return (int)viewCells.size();
2268}
2269
2270
2271float VspBspTree::EvalAxisAlignedSplitCost(const VspBspTraversalData &data,
2272                                                                                   const AxisAlignedBox3 &box,
2273                                                                                   const int axis,
2274                                                                                   const float &position,                                                                                 
2275                                                                                   float &pFront,
2276                                                                                   float &pBack) const
2277{
2278        float pvsTotal = 0;
2279        float pvsFront = 0;
2280        float pvsBack = 0;
2281       
2282        // create unique ids for pvs heuristics
2283        GenerateUniqueIdsForPvs();
2284
2285        const int pvsSize = data.mPvs;
2286
2287        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = data.mRays->end();
2288
2289        // this is the main ray classification loop!
2290        for(rit = data.mRays->begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2291        {
2292                // determine the side of this ray with respect to the plane
2293                float t;
2294                const int side = (*rit).ComputeRayIntersection(axis, position, t);
2295       
2296                AddObjToPvs((*rit).mRay->mTerminationObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2297
2298                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
2299                {
2300                        AddObjToPvs((*rit).mRay->mOriginObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2301                }
2302        }
2303
2304
2305        //-- pvs heuristics
2306
2307        float pOverall = data.mProbability;
2308
2309        // note: we use a simplified computation assuming that we always do a
2310        // spatial mid split   
2311       
2312        if (!mUseAreaForPvs)
2313        {   
2314                // volume
2315                pBack = pFront = pOverall * 0.5f;
2316#if 0
2317                // box length substitute for probability
2318                const float minBox = box.Min(axis);
2319                const float maxBox = box.Max(axis);
2320
2321                pBack = position - minBox;
2322                pFront = maxBox - position;
2323                pOverall = maxBox - minBox;
2324#endif
2325        }
2326        else //-- area substitute for probability
2327        {
2328                const int axis2 = (axis + 1) % 3;
2329                const int axis3 = (axis + 2) % 3;
2330
2331                const float faceArea =
2332                        (box.Max(axis2) - box.Min(axis2)) *
2333                        (box.Max(axis3) - box.Min(axis3));
2334
2335                pBack = pFront = pOverall * 0.5f + faceArea;
2336        }
2337
2338#ifdef GTP_DEBUG
2339        Debug << "axis: " << axis << " " << pvsSize << " " << pvsBack << " " << pvsFront << endl;
2340        Debug << "p: " << pFront << " " << pBack << " " << pOverall << endl;
2341#endif
2342
2343       
2344        const float newCost = pvsBack * pBack + pvsFront * pFront;
2345        const float oldCost = (float)pvsSize * pOverall + Limits::Small;
2346
2347        return  (mCtDivCi + newCost) / oldCost;
2348}
2349
2350
2351inline void VspBspTree::AddObjToPvs(Intersectable *obj,
2352                                                                                 const int cf,
2353                                                                                 float &frontPvs,
2354                                                                                 float &backPvs,
2355                                                                                 float &totalPvs) const
2356{
2357        if (!obj)
2358                return;
2359#if 0
2360        const float renderCost = mViewCellsManager->EvalRenderCost(obj);
2361#else
2362        const int renderCost = 1;
2363#endif
2364        // new object
2365        if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
2366                (obj->mMailbox != sBackId) &&
2367                (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2368        {
2369                totalPvs += renderCost;
2370        }
2371
2372        // TODO: does this really belong to no pvs?
2373        //if (cf == Ray::COINCIDENT) return;
2374
2375        // object belongs to both PVS
2376        if (cf >= 0)
2377        {
2378                if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
2379                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2380                {
2381                        frontPvs += renderCost;
2382               
2383                        if (obj->mMailbox == sBackId)
2384                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
2385                        else
2386                                obj->mMailbox = sFrontId;
2387                }
2388        }
2389
2390        if (cf <= 0)
2391        {
2392                if ((obj->mMailbox != sBackId) &&
2393                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2394                {
2395                        backPvs += renderCost;
2396               
2397                        if (obj->mMailbox == sFrontId)
2398                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
2399                        else
2400                                obj->mMailbox = sBackId;
2401                }
2402        }
2403}
2404
2405
2406void VspBspTree::CollectLeaves(vector<BspLeaf *> &leaves,
2407                                                           const bool onlyUnmailed,
2408                                                           const int maxPvsSize) const
2409{
2410        stack<BspNode *> nodeStack;
2411        nodeStack.push(mRoot);
2412
2413        while (!nodeStack.empty())
2414        {
2415                BspNode *node = nodeStack.top();
2416                nodeStack.pop();
2417               
2418                if (node->IsLeaf())
2419                {
2420                        // test if this leaf is in valid view space
2421                        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(node);
2422                        if (leaf->TreeValid() &&
2423                                (!onlyUnmailed || !leaf->Mailed()) &&
2424                                ((maxPvsSize < 0) || (leaf->GetViewCell()->GetPvs().EvalPvsCost() <= maxPvsSize)))
2425                        {
2426                                leaves.push_back(leaf);
2427                        }
2428                }
2429                else
2430                {
2431                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
2432
2433                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2434                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2435                }
2436        }
2437}
2438
2439
2440AxisAlignedBox3 VspBspTree::GetBoundingBox() const
2441{
2442        return mBoundingBox;
2443}
2444
2445
2446BspNode *VspBspTree::GetRoot() const
2447{
2448        return mRoot;
2449}
2450
2451
2452void VspBspTree::EvaluateLeafStats(const VspBspTraversalData &data)
2453{
2454        // the node became a leaf -> evaluate stats for leafs
2455        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(data.mNode);
2456
2457
2458        if (data.mPvs > mBspStats.maxPvs)
2459        {
2460                mBspStats.maxPvs = data.mPvs;
2461        }
2462
2463        mBspStats.pvs += data.mPvs;
2464
2465        if (data.mDepth < mBspStats.minDepth)
2466        {
2467                mBspStats.minDepth = data.mDepth;
2468        }
2469       
2470        if (data.mDepth >= mTermMaxDepth)
2471        {
2472        ++ mBspStats.maxDepthNodes;
2473                //Debug << "new max depth: " << mBspStats.maxDepthNodes << endl;
2474        }
2475
2476        // accumulate rays to compute rays /  leaf
2477        mBspStats.accumRays += (int)data.mRays->size();
2478
2479        if (data.mPvs < mTermMinPvs)
2480                ++ mBspStats.minPvsNodes;
2481
2482        if ((int)data.mRays->size() < mTermMinRays)
2483                ++ mBspStats.minRaysNodes;
2484
2485        if (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution)
2486                ++ mBspStats.maxRayContribNodes;
2487
2488        if (data.mProbability <= mTermMinProbability)
2489                ++ mBspStats.minProbabilityNodes;
2490       
2491        // accumulate depth to compute average depth
2492        mBspStats.accumDepth += data.mDepth;
2493
2494        ++ mCreatedViewCells;
2495
2496#ifdef GTP_DEBUG
2497        Debug << "BSP stats: "
2498                  << "Depth: " << data.mDepth << " (max: " << mTermMaxDepth << "), "
2499                  << "PVS: " << data.mPvs << " (min: " << mTermMinPvs << "), "
2500                  << "#rays: " << (int)data.mRays->size() << " (max: " << mTermMinRays << "), "
2501                  << "#pvs: " << leaf->GetViewCell()->GetPvs().EvalPvsCost() << "), "
2502                  << "#avg ray contrib (pvs): " << (float)data.mPvs / (float)data.mRays->size() << endl;
2503#endif
2504}
2505
2506
2507int VspBspTree::CastRay(Ray &ray)
2508{
2509        int hits = 0;
2510
2511        stack<BspRayTraversalData> tQueue;
2512
2513        float maxt, mint;
2514
2515        if (!mBoundingBox.GetRaySegment(ray, mint, maxt))
2516                return 0;
2517
2518        Intersectable::NewMail();
2519        ViewCell::NewMail();
2520
2521        Vector3 entp = ray.Extrap(mint);
2522        Vector3 extp = ray.Extrap(maxt);
2523
2524        BspNode *node = mRoot;
2525        BspNode *farChild = NULL;
2526
2527        while (1)
2528        {
2529                if (!node->IsLeaf())
2530                {
2531                        BspInterior *in = static_cast<BspInterior *>(node);
2532
2533                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
2534                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
2535                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
2536
2537                        if (entSide < 0)
2538                        {
2539                                node = in->GetBack();
2540
2541                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
2542                                        continue;
2543
2544                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
2545
2546                        } else if (entSide > 0)
2547                        {
2548                                node = in->GetFront();
2549
2550                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
2551                                        continue;
2552
2553                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
2554                        }
2555                        else // ray and plane are coincident
2556                        {
2557                                // matt: WHAT TO DO IN THIS CASE ?
2558                                //break;
2559                                node = in->GetFront();
2560                                continue;
2561                        }
2562
2563                        // push data for far child
2564                        tQueue.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
2565
2566                        // find intersection of ray segment with plane
2567                        float t;
2568                        extp = splitPlane.FindIntersection(ray.GetLoc(), extp, &t);
2569                        maxt *= t;
2570                }
2571                else // reached leaf => intersection with view cell
2572                {
2573                        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(node);
2574
2575                        if (!leaf->GetViewCell()->Mailed())
2576                        {
2577                                //ray.bspIntersections.push_back(Ray::VspBspIntersection(maxt, leaf));
2578                                leaf->GetViewCell()->Mail();
2579                                ++ hits;
2580                        }
2581
2582                        //-- fetch the next far child from the stack
2583                        if (tQueue.empty())
2584                                break;
2585
2586                        entp = extp;
2587                        mint = maxt; // NOTE: need this?
2588
2589                        if (ray.GetType() == Ray::LINE_SEGMENT && mint > 1.0f)
2590                                break;
2591
2592                        BspRayTraversalData &s = tQueue.top();
2593
2594                        node = s.mNode;
2595                        extp = s.mExitPoint;
2596                        maxt = s.mMaxT;
2597
2598                        tQueue.pop();
2599                }
2600        }
2601
2602        return hits;
2603}
2604
2605
2606void VspBspTree::CollectViewCells(ViewCellContainer &viewCells,
2607                                                                  bool onlyValid) const
2608{
2609        ViewCell::NewMail();
2610        CollectViewCells(mRoot, onlyValid, viewCells, true);
2611}
2612
2613
2614void VspBspTree::CollectViewCells(BspNode *root,
2615                                                                  bool onlyValid,
2616                                                                  ViewCellContainer &viewCells,
2617                                                                  bool onlyUnmailed) const
2618{
2619        stack<BspNode *> nodeStack;
2620
2621        if (!root)
2622                return;
2623
2624        nodeStack.push(root);
2625       
2626        while (!nodeStack.empty())
2627        {
2628                BspNode *node = nodeStack.top();
2629                nodeStack.pop();
2630               
2631                if (node->IsLeaf())
2632                {
2633                        if (!onlyValid || node->TreeValid())
2634                        {
2635                                ViewCellLeaf *leafVc = static_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2636
2637                                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leafVc);
2638                                               
2639                                if (!onlyUnmailed || !viewCell->Mailed())
2640                                {
2641                                        viewCell->Mail();
2642                                        viewCells.push_back(viewCell);
2643                                }
2644                        }
2645                }
2646                else
2647                {
2648                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
2649               
2650                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2651                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2652                }
2653        }
2654}
2655
2656
2657void VspBspTree::CollapseViewCells()
2658{
2659// TODO
2660#if HAS_TO_BE_REDONE
2661        stack<BspNode *> nodeStack;
2662
2663        if (!mRoot)
2664                return;
2665
2666        nodeStack.push(mRoot);
2667       
2668        while (!nodeStack.empty())
2669        {
2670                BspNode *node = nodeStack.top();
2671                nodeStack.pop();
2672               
2673                if (node->IsLeaf())
2674        {
2675                        BspViewCell *viewCell = static_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2676
2677                        if (!viewCell->GetValid())
2678                        {
2679                                BspViewCell *viewCell = static_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2680       
2681                                ViewCellContainer leaves;
2682                                mViewCellsTree->CollectLeaves(viewCell, leaves);
2683
2684                                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2685
2686                                for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2687                                {
2688                                        BspLeaf *l = static_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
2689                                        l->SetViewCell(GetOrCreateOutOfBoundsCell());
2690                                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
2691                                }
2692
2693                                // add to unbounded view cell
2694                                GetOrCreateOutOfBoundsCell()->GetPvs().AddPvs(viewCell->GetPvs());
2695                                DEL_PTR(viewCell);
2696                        }
2697                }
2698                else
2699                {
2700                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
2701               
2702                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2703                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2704                }
2705        }
2706
2707        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
2708#endif
2709}
2710
2711
2712void VspBspTree::CollectRays(VssRayContainer &rays)
2713{
2714        vector<BspLeaf *> leaves;
2715
2716        vector<BspLeaf *>::const_iterator lit, lit_end = leaves.end();
2717
2718        for (lit = leaves.begin(); lit != lit_end; ++ lit)
2719        {
2720                BspLeaf *leaf = *lit;
2721                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = leaf->mVssRays.end();
2722
2723                for (rit = leaf->mVssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2724                        rays.push_back(*rit);
2725        }
2726}
2727
2728
2729void VspBspTree::ValidateTree()
2730{
2731        stack<BspNode *> nodeStack;
2732
2733        if (!mRoot)
2734                return;
2735
2736        nodeStack.push(mRoot);
2737       
2738        mBspStats.invalidLeaves = 0;
2739        while (!nodeStack.empty())
2740        {
2741                BspNode *node = nodeStack.top();
2742                nodeStack.pop();
2743               
2744                if (node->IsLeaf())
2745                {
2746                        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(node);
2747
2748                        if (!leaf->GetViewCell()->GetValid())
2749                                ++ mBspStats.invalidLeaves;
2750
2751                        // validity flags don't match => repair
2752                        if (leaf->GetViewCell()->GetValid() != leaf->TreeValid())
2753                        {
2754                                leaf->SetTreeValid(leaf->GetViewCell()->GetValid());
2755                                PropagateUpValidity(leaf);
2756                        }
2757                }
2758                else
2759                {
2760                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
2761               
2762                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2763                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2764                }
2765        }
2766
2767        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
2768}
2769
2770
2771void VspBspTree::PreprocessPolygons(PolygonContainer &polys)
2772{
2773        // preprocess: throw out polygons coincident to the view space box (not needed)
2774        PolygonContainer boxPolys;
2775       
2776        mBoundingBox.ExtractPolys(boxPolys);
2777        vector<Plane3> boxPlanes;
2778
2779        PolygonContainer::iterator pit, pit_end = boxPolys.end();
2780
2781        // extract planes of box
2782        // TODO: can be done more elegantly than first extracting polygons
2783        // and take their planes
2784        for (pit = boxPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2785        {
2786                boxPlanes.push_back((*pit)->GetSupportingPlane());
2787        }
2788
2789        pit_end = polys.end();
2790
2791        for (pit = polys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2792        {
2793                vector<Plane3>::const_iterator bit, bit_end = boxPlanes.end();
2794               
2795                for (bit = boxPlanes.begin(); (bit != bit_end) && (*pit); ++ bit)
2796                {
2797                        const int cf = (*pit)->ClassifyPlane(*bit, mEpsilon);
2798
2799                        if (cf == Polygon3::COINCIDENT)
2800                        {
2801                                DEL_PTR(*pit);
2802                                //Debug << "coincident!!" << endl;
2803                        }
2804                }
2805        }
2806
2807        // remove deleted entries after swapping them to end of vector
2808        for (int i = 0; i < (int)polys.size(); ++ i)
2809        {
2810                while (!polys[i] && (i < (int)polys.size()))
2811                {
2812                        swap(polys[i], polys.back());
2813                        polys.pop_back();
2814                }
2815        }
2816}
2817
2818
2819float VspBspTree::AccumulatedRayLength(const RayInfoContainer &rays) const
2820{
2821        float len = 0;
2822
2823        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2824
2825        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2826                len += (*it).SegmentLength();
2827
2828        return len;
2829}
2830
2831
2832int VspBspTree::SplitRays(const Plane3 &plane,
2833                                                  RayInfoContainer &rays,
2834                                                  RayInfoContainer &frontRays,
2835                                                  RayInfoContainer &backRays) const
2836{
2837        int splits = 0;
2838
2839        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2840
2841        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2842        {
2843                RayInfo bRay = *it;
2844               
2845                VssRay *ray = bRay.mRay;
2846                float t;
2847
2848                // get classification and receive new t
2849                const int cf = bRay.ComputeRayIntersection(plane, t);
2850
2851                switch (cf)
2852                {
2853                case -1:
2854                        backRays.push_back(bRay);
2855                        break;
2856                case 1:
2857                        frontRays.push_back(bRay);
2858                        break;
2859                case 0:
2860                        {
2861                                //-- split ray
2862                                //   test if start point behind or in front of plane
2863                                const int side = plane.Side(bRay.ExtrapOrigin());
2864
2865                                ++ splits;
2866
2867                                if (side <= 0)
2868                                {
2869                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2870                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2871                                }
2872                                else
2873                                {
2874                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2875                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2876                                }
2877                        }
2878                        break;
2879                default:
2880                        Debug << "Should not come here" << endl;
2881                        break;
2882                }
2883        }
2884
2885        return splits;
2886}
2887
2888
2889void VspBspTree::ExtractHalfSpaces(BspNode *n, vector<Plane3> &halfSpaces) const
2890{
2891        BspNode *lastNode;
2892
2893        do
2894        {
2895                lastNode = n;
2896
2897                // want to get planes defining geometry of this node => don't take
2898                // split plane of node itself
2899                n = n->GetParent();
2900
2901                if (n)
2902                {
2903                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(n);
2904                        Plane3 halfSpace = static_cast<BspInterior *>(interior)->GetPlane();
2905
2906            if (interior->GetBack() != lastNode)
2907                                halfSpace.ReverseOrientation();
2908
2909                        halfSpaces.push_back(halfSpace);
2910                }
2911        }
2912        while (n);
2913}
2914
2915
2916void VspBspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
2917                                                                   BspNodeGeometry &geom) const
2918{
2919        vector<Plane3> halfSpaces;
2920        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2921
2922        PolygonContainer candidatePolys;
2923        vector<Plane3> candidatePlanes;
2924
2925        vector<Plane3>::const_iterator pit, pit_end = halfSpaces.end();
2926
2927        // bounded planes are added to the polygons
2928        for (pit = halfSpaces.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2929        {
2930                Polygon3 *p = GetBoundingBox().CrossSection(*pit);
2931
2932                if (p->Valid(mEpsilon))
2933                {
2934                        candidatePolys.push_back(p);
2935                        candidatePlanes.push_back(*pit);
2936                }
2937        }
2938
2939        // add faces of bounding box (also could be faces of the cell)
2940        for (int i = 0; i < 6; ++ i)
2941        {
2942                VertexContainer vertices;
2943
2944                for (int j = 0; j < 4; ++ j)
2945                {
2946                        vertices.push_back(mBoundingBox.GetFace(i).mVertices[j]);
2947                }
2948
2949                Polygon3 *poly = new Polygon3(vertices);
2950
2951                candidatePolys.push_back(poly);
2952                candidatePlanes.push_back(poly->GetSupportingPlane());
2953        }
2954
2955        for (int i = 0; i < (int)candidatePolys.size(); ++ i)
2956        {
2957                // polygon is split by all other planes
2958                for (int j = 0; (j < (int)halfSpaces.size()) && candidatePolys[i]; ++ j)
2959                {
2960                        if (i == j) // polygon and plane are coincident
2961                                continue;
2962
2963                        VertexContainer splitPts;
2964                        Polygon3 *frontPoly, *backPoly;
2965
2966                        const int cf =
2967                                candidatePolys[i]->ClassifyPlane(halfSpaces[j],
2968                                                                                                 mEpsilon);
2969
2970                        switch (cf)
2971                        {
2972                                case Polygon3::SPLIT:
2973                                        frontPoly = new Polygon3();
2974                                        backPoly = new Polygon3();
2975
2976                                        candidatePolys[i]->Split(halfSpaces[j],
2977                                                                                         *frontPoly,
2978                                                                                         *backPoly,
2979                                                                                         mEpsilon);
2980
2981                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2982
2983                                        if (backPoly->Valid(mEpsilon))
2984                                        {
2985                                                candidatePolys[i] = backPoly;
2986                                        }
2987                                        else
2988                                        {
2989                                                DEL_PTR(backPoly);
2990                                        }
2991
2992                                        // outside, don't need this
2993                                        DEL_PTR(frontPoly);
2994                                        break;
2995
2996                                // polygon outside of halfspace
2997                                case Polygon3::FRONT_SIDE:
2998                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2999                                        break;
3000
3001                                // just take polygon as it is
3002                                case Polygon3::BACK_SIDE:
3003                                case Polygon3::COINCIDENT:
3004                                default:
3005                                        break;
3006                        }
3007                }
3008
3009                if (candidatePolys[i])
3010                {
3011                        geom.Add(candidatePolys[i], candidatePlanes[i]);
3012                }
3013        }
3014}
3015
3016
3017bool VspBspTree::IsOutOfBounds(ViewCell *vc) const
3018{
3019        return vc->GetId() == OUT_OF_BOUNDS_ID;
3020}
3021
3022
3023void VspBspTree::SetViewCellsTree(ViewCellsTree *viewCellsTree)
3024{
3025        mViewCellsTree = viewCellsTree;
3026}
3027
3028
3029void VspBspTree::ConstructGeometry(ViewCell *vc,
3030                                                                   BspNodeGeometry &vcGeom) const
3031{
3032        // if false, cannot construct geometry for interior leaf
3033        if (!mViewCellsTree)
3034                return;
3035
3036        ViewCellContainer leaves;
3037        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
3038
3039        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3040
3041        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3042        {
3043                if (IsOutOfBounds(*it))
3044                        continue;
3045               
3046                BspViewCell *bspVc = static_cast<BspViewCell *>(*it);
3047                vector<BspLeaf *>::const_iterator bit, bit_end = bspVc->mLeaves.end();
3048
3049                for (bit = bspVc->mLeaves.begin(); bit != bit_end; ++ bit)
3050                {
3051                        BspLeaf *l = *bit;
3052                        ConstructGeometry(l, vcGeom);
3053                }
3054        }
3055}
3056
3057
3058int VspBspTree::FindNeighbors(BspNode *n, vector<BspLeaf *> &neighbors,
3059                                                          const bool onlyUnmailed) const
3060{
3061        stack<bspNodePair> nodeStack;
3062       
3063        BspNodeGeometry nodeGeom;
3064        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
3065//      const float eps = 0.5f;
3066        const float eps = 0.01f;
3067        // split planes from the root to this node
3068        // needed to verify that we found neighbor leaf
3069        // TODO: really needed?
3070        vector<Plane3> halfSpaces;
3071        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
3072
3073
3074        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3075        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3076
3077        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3078
3079        while (!nodeStack.empty())
3080        {
3081                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3082                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3083       
3084                nodeStack.pop();
3085
3086                if (node->IsLeaf())
3087                {
3088                        // test if this leaf is in valid view space
3089                        if (node->TreeValid() &&
3090                                (node != n) &&
3091                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
3092                        {
3093                                bool isAdjacent = true;
3094
3095                                if (1)
3096                                {
3097                                        // test all planes of current node if still adjacent
3098                                        for (int i = 0; (i < halfSpaces.size()) && isAdjacent; ++ i)
3099                                        {
3100                                                const int cf =
3101                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
3102                                                                                                        halfSpaces[i],
3103                                                                                                        eps);
3104
3105                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3106                                                {
3107                                                        isAdjacent = false;
3108                                                }
3109                                        }
3110                                }
3111                                else
3112                                {
3113                                        // TODO: why is this wrong??
3114                                        // test all planes of current node if still adjacent
3115                                        for (int i = 0; (i < nodeGeom.Size()) && isAdjacent; ++ i)
3116                                        {
3117                                                Polygon3 *poly = nodeGeom.GetPolys()[i];
3118
3119                                                const int cf =
3120                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
3121                                                                                                        poly->GetSupportingPlane(),
3122                                                                                                        eps);
3123
3124                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3125                                                {
3126                                                        isAdjacent = false;
3127                                                }
3128                                        }
3129                                }
3130                                // neighbor was found
3131                                if (isAdjacent)
3132                                {       
3133                                        neighbors.push_back(static_cast<BspLeaf *>(node));
3134                                }
3135                        }
3136                }
3137                else
3138                {
3139                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
3140
3141                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
3142                                                                                                   interior->GetPlane(),
3143                                                                                                   eps);
3144                       
3145                        BspNode *front = interior->GetFront();
3146                        BspNode *back = interior->GetBack();
3147           
3148                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
3149                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
3150
3151                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
3152                                                                *bGeom,
3153                                                                interior->GetPlane(),
3154                                                                mBoundingBox,
3155                                                                //0.0000001f);
3156                                                                eps);
3157               
3158                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3159                        {
3160                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
3161                                DEL_PTR(fGeom);
3162                        }
3163                        else
3164                        {
3165                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3166                                {
3167                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
3168                                        DEL_PTR(bGeom);
3169                                }
3170                                else
3171                                {       // random decision
3172                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
3173                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
3174                                }
3175                        }
3176                }
3177       
3178                DEL_PTR(geom);
3179        }
3180
3181        return (int)neighbors.size();
3182}
3183
3184
3185
3186int VspBspTree::FindApproximateNeighbors(BspNode *n,
3187                                                                                 vector<BspLeaf *> &neighbors,
3188                                                                                 const bool onlyUnmailed) const
3189{
3190        stack<bspNodePair> nodeStack;
3191       
3192        BspNodeGeometry nodeGeom;
3193        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
3194       
3195        float eps = 0.01f;
3196        // split planes from the root to this node
3197        // needed to verify that we found neighbor leaf
3198        // TODO: really needed?
3199        vector<Plane3> halfSpaces;
3200        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
3201
3202
3203        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3204        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3205
3206        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3207
3208        while (!nodeStack.empty())
3209        {
3210                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3211                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3212       
3213                nodeStack.pop();
3214
3215                if (node->IsLeaf())
3216                {
3217                        // test if this leaf is in valid view space
3218                        if (node->TreeValid() &&
3219                                (node != n) &&
3220                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
3221                        {
3222                                bool isAdjacent = true;
3223
3224                                // neighbor was found
3225                                if (isAdjacent)
3226                                {       
3227                                        neighbors.push_back(static_cast<BspLeaf *>(node));
3228                                }
3229                        }
3230                }
3231                else
3232                {
3233                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
3234
3235                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
3236                                                                                                   interior->GetPlane(),
3237                                                                                                   eps);
3238                       
3239                        BspNode *front = interior->GetFront();
3240                        BspNode *back = interior->GetBack();
3241           
3242                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
3243                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
3244
3245                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
3246                                                                *bGeom,
3247                                                                interior->GetPlane(),
3248                                                                mBoundingBox,
3249                                                                //0.0000001f);
3250                                                                eps);
3251               
3252                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3253                        {
3254                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
3255                                DEL_PTR(fGeom);
3256                                }
3257                        else
3258                        {
3259                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3260                                {
3261                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
3262                                        DEL_PTR(bGeom);
3263                                }
3264                                else
3265                                {       // random decision
3266                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
3267                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
3268                                }
3269                        }
3270                }
3271       
3272                DEL_PTR(geom);
3273        }
3274
3275        return (int)neighbors.size();
3276}
3277
3278
3279
3280BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const Plane3 &halfspace)
3281{
3282    stack<BspNode *> nodeStack;
3283        nodeStack.push(mRoot);
3284
3285        int mask = rand();
3286
3287        while (!nodeStack.empty())
3288        {
3289                BspNode *node = nodeStack.top();
3290                nodeStack.pop();
3291
3292                if (node->IsLeaf())
3293                {
3294                        return static_cast<BspLeaf *>(node);
3295                }
3296                else
3297                {
3298                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
3299                        BspNode *next;
3300                        BspNodeGeometry geom;
3301
3302                        // todo: not very efficient: constructs full cell everytime
3303                        ConstructGeometry(interior, geom);
3304
3305                        const int cf =
3306                                Polygon3::ClassifyPlane(geom.GetPolys(), halfspace, mEpsilon);
3307
3308                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3309                                next = interior->GetFront();
3310                        else
3311                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3312                                        next = interior->GetFront();
3313                        else
3314                        {
3315                                // random decision
3316                                if (mask & 1)
3317                                        next = interior->GetBack();
3318                                else
3319                                        next = interior->GetFront();
3320                                mask = mask >> 1;
3321                        }
3322
3323                        nodeStack.push(next);
3324                }
3325        }
3326
3327        return NULL;
3328}
3329
3330
3331BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed)
3332{
3333        stack<BspNode *> nodeStack;
3334
3335        nodeStack.push(mRoot);
3336
3337        int mask = rand();
3338
3339        while (!nodeStack.empty())
3340        {
3341                BspNode *node = nodeStack.top();
3342                nodeStack.pop();
3343
3344                if (node->IsLeaf())
3345                {
3346                        if ( (!onlyUnmailed || !node->Mailed()) )
3347                                return static_cast<BspLeaf *>(node);
3348                }
3349                else
3350                {
3351                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
3352
3353                        // random decision
3354                        if (mask & 1)
3355                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3356                        else
3357                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3358
3359                        mask = mask >> 1;
3360                }
3361        }
3362
3363        return NULL;
3364}
3365
3366
3367int VspBspTree::ComputePvsSize(const RayInfoContainer &rays) const
3368{
3369        int pvsSize = 0;
3370
3371        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = rays.end();
3372
3373        Intersectable::NewMail();
3374
3375        for (rit = rays.begin(); rit != rays.end(); ++ rit)
3376        {
3377                VssRay *ray = (*rit).mRay;
3378
3379                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && ray->mOriginObject)
3380                {
3381                        if (!ray->mOriginObject->Mailed())
3382                        {
3383                                ray->mOriginObject->Mail();
3384                                ++ pvsSize;
3385                        }
3386                }
3387
3388                if (ray->mTerminationObject)
3389                {
3390                        if (!ray->mTerminationObject->Mailed())
3391                        {
3392                                ray->mTerminationObject->Mail();
3393                                ++ pvsSize;
3394                        }
3395                }
3396        }
3397
3398        return pvsSize;
3399}
3400
3401
3402float VspBspTree::GetEpsilon() const
3403{
3404        return mEpsilon;
3405}
3406
3407
3408int VspBspTree::SplitPolygons(const Plane3 &plane,
3409                                                          PolygonContainer &polys,
3410                                                          PolygonContainer &frontPolys,
3411                                                          PolygonContainer &backPolys,
3412                                                          PolygonContainer &coincident) const
3413{
3414        int splits = 0;
3415
3416        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
3417
3418        for (it = polys.begin(); it != polys.end(); ++ it)     
3419        {
3420                Polygon3 *poly = *it;
3421
3422                // classify polygon
3423                const int cf = poly->ClassifyPlane(plane, mEpsilon);
3424
3425                switch (cf)
3426                {
3427                        case Polygon3::COINCIDENT:
3428                                coincident.push_back(poly);
3429                                break;
3430                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
3431                                frontPolys.push_back(poly);
3432                                break;
3433                        case Polygon3::BACK_SIDE:
3434                                backPolys.push_back(poly);
3435                                break;
3436                        case Polygon3::SPLIT:
3437                                backPolys.push_back(poly);
3438                                frontPolys.push_back(poly);
3439                                ++ splits;
3440                                break;
3441                        default:
3442                Debug << "SHOULD NEVER COME HERE\n";
3443                                break;
3444                }
3445        }
3446
3447        return splits;
3448}
3449
3450
3451int VspBspTree::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
3452                                                                const Vector3 &termination,
3453                                                                ViewCellContainer &viewcells)
3454{
3455        int hits = 0;
3456        stack<BspRayTraversalData> tStack;
3457
3458        float mint = 0.0f, maxt = 1.0f;
3459
3460        //ViewCell::NewMail();
3461
3462        Vector3 entp = origin;
3463        Vector3 extp = termination;
3464
3465        BspNode *node = mRoot;
3466        BspNode *farChild = NULL;
3467
3468        float t;
3469        const float thresh = 1e-6f; // matt: change this to adjustable value
3470
3471        while (1)
3472        {
3473                if (!node->IsLeaf())
3474                {
3475                        BspInterior *in = static_cast<BspInterior *>(node);
3476
3477                        Plane3 &splitPlane = in->GetPlane();
3478                       
3479                        const int entSide = splitPlane.Side(entp, thresh);
3480                        const int extSide = splitPlane.Side(extp, thresh);
3481
3482                        if (entSide < 0)
3483                        {
3484                                node = in->GetBack();
3485                               
3486                                // plane does not split ray => no far child
3487                                if (extSide <= 0)
3488                                        continue;
3489 
3490                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
3491                        }
3492                        else if (entSide > 0)
3493                        {
3494                                node = in->GetFront();
3495
3496                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
3497                                        continue;
3498
3499                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
3500                        }
3501                        else // one of the ray end points is on the plane
3502                        {       
3503                                // NOTE: what to do if ray is coincident with plane?
3504                                if (extSide < 0)
3505                                        node = in->GetBack();
3506                                else //if (extSide > 0)
3507                                        node = in->GetFront();
3508                                //else break; // coincident => count no intersections
3509
3510                                continue; // no far child
3511                        }
3512
3513                        // push data for far child
3514                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp));
3515
3516                        // find intersection of ray segment with plane
3517                        extp = splitPlane.FindIntersection(origin, extp, &t);
3518                }
3519                else
3520                {
3521                        // reached leaf => intersection with view cell
3522                        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(node);
3523                        ViewCell *viewCell;
3524                       
3525                        // question: always contribute to leaf or to currently active view cell?
3526                        //                      if (0)
3527                        //                              viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3528                        //                      else
3529                        viewCell = leaf->GetViewCell();
3530
3531                        if (!viewCell->Mailed())
3532                        {
3533                                viewcells.push_back(viewCell);
3534                                viewCell->Mail();
3535                                ++ hits;
3536                        }
3537
3538                        //-- fetch the next far child from the stack
3539                        if (tStack.empty())
3540                                break;
3541
3542                        entp = extp;
3543                       
3544                        const BspRayTraversalData &s = tStack.top();
3545
3546                        node = s.mNode;
3547                        extp = s.mExitPoint;
3548
3549                        tStack.pop();
3550                }
3551        }
3552
3553        return hits;
3554}
3555
3556
3557
3558
3559int VspBspTree::TreeDistance(BspNode *n1, BspNode *n2) const
3560{
3561        std::deque<BspNode *> path1;
3562        BspNode *p1 = n1;
3563
3564        // create path from node 1 to root
3565        while (p1)
3566        {
3567                if (p1 == n2) // second node on path
3568                        return (int)path1.size();
3569
3570                path1.push_front(p1);
3571                p1 = p1->GetParent();
3572        }
3573
3574        int depth = n2->GetDepth();
3575        int d = depth;
3576
3577        BspNode *p2 = n2;
3578
3579        // compare with same depth
3580        while (1)
3581        {
3582                if ((d < (int)path1.size()) && (p2 == path1[d]))
3583                        return (depth - d) + ((int)path1.size() - 1 - d);
3584
3585                -- d;
3586                p2 = p2->GetParent();
3587        }
3588
3589        return 0; // never come here
3590}
3591
3592
3593BspNode *VspBspTree::CollapseTree(BspNode *node, int &collapsed)
3594{
3595// TODO
3596#if HAS_TO_BE_REDONE
3597        if (node->IsLeaf())
3598                return node;
3599
3600        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
3601
3602        BspNode *front = CollapseTree(interior->GetFront(), collapsed);
3603        BspNode *back = CollapseTree(interior->GetBack(), collapsed);
3604
3605        if (front->IsLeaf() && back->IsLeaf())
3606        {
3607                BspLeaf *frontLeaf = static_cast<BspLeaf *>(front);
3608                BspLeaf *backLeaf = static_cast<BspLeaf *>(back);
3609
3610                //-- collapse tree
3611                if (frontLeaf->GetViewCell() == backLeaf->GetViewCell())
3612                {
3613                        BspViewCell *vc = frontLeaf->GetViewCell();
3614
3615                        BspLeaf *leaf = new BspLeaf(interior->GetParent(), vc);
3616                        leaf->SetTreeValid(frontLeaf->TreeValid());
3617
3618                        // replace a link from node's parent
3619                        if (leaf->GetParent())
3620                                leaf->GetParent()->ReplaceChildLink(node, leaf);
3621                        else
3622                                mRoot = leaf;
3623
3624                        ++ collapsed;
3625                        delete interior;
3626
3627                        return leaf;
3628                }
3629        }
3630#endif
3631        return node;
3632}
3633
3634
3635int VspBspTree::CollapseTree()
3636{
3637        int collapsed = 0;
3638        //TODO
3639#if HAS_TO_BE_REDONE
3640        (void)CollapseTree(mRoot, collapsed);
3641
3642        // revalidate leaves
3643        RepairViewCellsLeafLists();
3644#endif
3645        return collapsed;
3646}
3647
3648
3649void VspBspTree::RepairViewCellsLeafLists()
3650{
3651// TODO
3652#if HAS_TO_BE_REDONE
3653        // list not valid anymore => clear
3654        stack<BspNode *> nodeStack;
3655        nodeStack.push(mRoot);
3656
3657        ViewCell::NewMail();
3658
3659        while (!nodeStack.empty())
3660        {
3661                BspNode *node = nodeStack.top();
3662                nodeStack.pop();
3663
3664                if (node->IsLeaf())
3665                {
3666                        BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(node);
3667
3668                        BspViewCell *viewCell = leaf->GetViewCell();
3669
3670                        if (!viewCell->Mailed())
3671                        {
3672                                viewCell->mLeaves.clear();
3673                                viewCell->Mail();
3674                        }
3675       
3676                        viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
3677
3678                }
3679                else
3680                {
3681                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
3682
3683                        nodeStack.push(interior->GetFront());
3684                        nodeStack.push(interior->GetBack());
3685                }
3686        }
3687// TODO
3688#endif
3689}
3690
3691
3692int VspBspTree::CastBeam(Beam &beam)
3693{
3694    stack<bspNodePair> nodeStack;
3695        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3696        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3697
3698        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3699 
3700        ViewCell::NewMail();
3701
3702        while (!nodeStack.empty())
3703        {
3704                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3705                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3706                nodeStack.pop();
3707               
3708                AxisAlignedBox3 box;
3709                geom->GetBoundingBox(box);
3710
3711                const int side = beam.ComputeIntersection(box);
3712               
3713                switch (side)
3714                {
3715                case -1:
3716                        CollectViewCells(node, true, beam.mViewCells, true);
3717                        break;
3718                case 0:
3719                       
3720                        if (node->IsLeaf())
3721                        {
3722                                BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(node);
3723                       
3724                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
3725                                {
3726                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
3727                                        beam.mViewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
3728                                }
3729                        }
3730                        else
3731                        {
3732                                BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
3733                       
3734                                BspNode *first = interior->GetFront();
3735                                BspNode *second = interior->GetBack();
3736           
3737                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
3738                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
3739
3740                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
3741                                                                        *secondGeom,
3742                                                                        interior->GetPlane(),
3743                                                                        mBoundingBox,
3744                                                                        //0.0000001f);
3745                                                                        mEpsilon);
3746
3747                                // decide on the order of the nodes
3748                                if (DotProd(beam.mPlanes[0].mNormal,
3749                                        interior->GetPlane().mNormal) > 0)
3750                                {
3751                                        swap(first, second);
3752                                        swap(firstGeom, secondGeom);
3753                                }
3754
3755                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
3756                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
3757                        }
3758                       
3759                        break;
3760                default:
3761                        // default: cull
3762                        break;
3763                }
3764               
3765                DEL_PTR(geom);
3766               
3767        }
3768
3769        return (int)beam.mViewCells.size();
3770}
3771
3772
3773void VspBspTree::SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm)
3774{
3775        mViewCellsManager = vcm;
3776}
3777
3778
3779int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const vector<BspLeaf *> leaves,
3780                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
3781{
3782        BspLeaf::NewMail();
3783       
3784        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3785
3786        int numCandidates = 0;
3787
3788        // find merge candidates and push them into queue
3789        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3790        {
3791                BspLeaf *leaf = *it;
3792               
3793                // the same leaves must not be part of two merge candidates
3794                leaf->Mail();
3795               
3796                vector<BspLeaf *> neighbors;
3797               
3798                // appoximate neighbor search has slightl relaxed constraints
3799                if (1)
3800                        FindNeighbors(leaf, neighbors, true);
3801                else
3802                        FindApproximateNeighbors(leaf, neighbors, true);
3803
3804                vector<BspLeaf *>::const_iterator nit, nit_end = neighbors.end();
3805
3806                // TODO: test if at least one ray goes from one leaf to the other
3807                for (nit = neighbors.begin(); nit != nit_end; ++ nit)
3808                {
3809                        if ((*nit)->GetViewCell() != leaf->GetViewCell())
3810                        {
3811                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), (*nit)->GetViewCell());
3812
3813                                if (!leaf->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
3814                                        !(*nit)->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
3815                    leaf->IsSibling(*nit))
3816                                {
3817                                        candidates.push_back(mc);
3818                                }
3819
3820                                ++ numCandidates;
3821                                if ((numCandidates % 1000) == 0)
3822                                {
3823                                        cout << "collected " << numCandidates << " merge candidates" << endl;
3824                                }
3825                        }
3826                }
3827        }
3828
3829        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
3830        Debug << "leaves in queue: " << numCandidates << endl;
3831       
3832
3833        return (int)leaves.size();
3834}
3835
3836
3837int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
3838                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
3839{
3840        ViewCell::NewMail();
3841        long startTime = GetTime();
3842       
3843        map<BspLeaf *, vector<BspLeaf*> > neighborMap;
3844        ViewCellContainer::const_iterator iit;
3845
3846        int numLeaves = 0;
3847       
3848        BspLeaf::NewMail();
3849
3850        for (int i = 0; i < (int)rays.size(); ++ i)
3851        { 
3852                VssRay *ray = rays[i];
3853       
3854                // traverse leaves stored in the rays and compare and
3855                // merge consecutive leaves (i.e., the neighbors in the tree)
3856                if (ray->mViewCells.size() < 2)
3857                        continue;
3858
3859                iit = ray->mViewCells.begin();
3860                BspViewCell *bspVc = static_cast<BspViewCell *>(*(iit ++));
3861                BspLeaf *leaf = bspVc->mLeaves[0];
3862               
3863                // traverse intersections
3864                // consecutive leaves are neighbors => add them to queue
3865                for (; iit != ray->mViewCells.end(); ++ iit)
3866                {
3867                        // next pair
3868                        BspLeaf *prevLeaf = leaf;
3869                        bspVc = static_cast<BspViewCell *>(*iit);
3870            leaf = bspVc->mLeaves[0]; // exactly one leaf
3871
3872                        // view space not valid or same view cell
3873                        if (!leaf->TreeValid() || !prevLeaf->TreeValid() ||
3874                                (leaf->GetViewCell() == prevLeaf->GetViewCell()))
3875                                continue;
3876
3877                vector<BspLeaf *> &neighbors = neighborMap[leaf];
3878                       
3879                        bool found = false;
3880
3881                        // both leaves inserted in queue already =>
3882                        // look if double pair already exists
3883                        if (leaf->Mailed() && prevLeaf->Mailed())
3884                        {
3885                                vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = neighbors.end();
3886                               
3887                for (it = neighbors.begin(); !found && (it != it_end); ++ it)
3888                                        if (*it == prevLeaf)
3889                                                found = true; // already in queue
3890                        }
3891               
3892                        if (!found)
3893                        {
3894                                // this pair is not in map yet
3895                                // => insert into the neighbor map and the queue
3896                                neighbors.push_back(prevLeaf);
3897                                neighborMap[prevLeaf].push_back(leaf);
3898
3899                                leaf->Mail();
3900                                prevLeaf->Mail();
3901               
3902                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), prevLeaf->GetViewCell());
3903                               
3904                                candidates.push_back(mc);
3905
3906                                if (((int)candidates.size() % 1000) == 0)
3907                                {
3908                                        cout << "collected " << (int)candidates.size() << " merge candidates" << endl;
3909                                }
3910                        }
3911        }
3912        }
3913
3914        Debug << "neighbormap size: " << (int)neighborMap.size() << endl;
3915        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
3916        Debug << "leaves in queue: " << numLeaves << endl;
3917
3918
3919        //-- collect the leaves which haven't been found by ray casting
3920        if (0)
3921        {
3922                cout << "finding additional merge candidates using geometry" << endl;
3923                vector<BspLeaf *> leaves;
3924                CollectLeaves(leaves, true);
3925                Debug << "found " << (int)leaves.size() << " new leaves" << endl << endl;
3926                CollectMergeCandidates(leaves, candidates);
3927        }
3928
3929        return numLeaves;
3930}
3931
3932
3933
3934
3935ViewCell *VspBspTree::GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active)
3936{
3937        if (mRoot == NULL)
3938                return NULL;
3939
3940        stack<BspNode *> nodeStack;
3941        nodeStack.push(mRoot);
3942 
3943        ViewCellLeaf *viewcell = NULL;
3944 
3945        while (!nodeStack.empty()) 
3946        {
3947                BspNode *node = nodeStack.top();
3948                nodeStack.pop();
3949       
3950                if (node->IsLeaf())
3951                {
3952                        viewcell = static_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
3953                        break;
3954                }
3955                else   
3956                {       
3957                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
3958       
3959                        // random decision
3960                        if (interior->GetPlane().Side(point) < 0)
3961                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3962                        else
3963                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3964                }
3965        }
3966 
3967        if (active)
3968                return mViewCellsTree->GetActiveViewCell(viewcell);
3969        else
3970                return viewcell;
3971}
3972
3973
3974bool VspBspTree::ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const
3975{
3976        BspNode *node = mRoot;
3977
3978        while (1)
3979        {
3980                // early exit
3981                if (node->TreeValid())
3982                        return true;
3983
3984                if (node->IsLeaf())
3985                        return false;
3986                       
3987                BspInterior *in = static_cast<BspInterior *>(node);
3988                                       
3989                if (in->GetPlane().Side(viewPoint) <= 0)
3990                {
3991                        node = in->GetBack();
3992                }
3993                else
3994                {
3995                        node = in->GetFront();
3996                }
3997        }
3998
3999        // should never come here
4000        return false;
4001}
4002
4003
4004void VspBspTree::PropagateUpValidity(BspNode *node)
4005{
4006        const bool isValid = node->TreeValid();
4007
4008        // propagative up invalid flag until only invalid nodes exist over this node
4009        if (!isValid)
4010        {
4011                while (!node->IsRoot() && node->GetParent()->TreeValid())
4012                {
4013                        node = node->GetParent();
4014                        node->SetTreeValid(false);
4015                }
4016        }
4017        else
4018        {
4019                // propagative up valid flag until one of the subtrees is invalid
4020                while (!node->IsRoot() && !node->TreeValid())
4021                {
4022            node = node->GetParent();
4023                        BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
4024                       
4025                        // the parent is valid iff both leaves are valid
4026                        node->SetTreeValid(interior->GetBack()->TreeValid() &&
4027                                                           interior->GetFront()->TreeValid());
4028                }
4029        }
4030}
4031
4032
4033bool VspBspTree::Export(OUT_STREAM &stream)
4034{
4035        ExportNode(mRoot, stream);
4036        return true;
4037}
4038
4039
4040void VspBspTree::ExportNode(BspNode *node, OUT_STREAM &stream)
4041{
4042        if (node->IsLeaf())
4043        {
4044                BspLeaf *leaf = static_cast<BspLeaf *>(node);
4045                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
4046
4047                int id = -1;
4048                if (viewCell != mOutOfBoundsCell)
4049                        id = viewCell->GetId();
4050
4051                stream << "<Leaf viewCellId=\"" << id << "\" />" << endl;
4052        }
4053        else
4054        {
4055                BspInterior *interior = static_cast<BspInterior *>(node);
4056       
4057                Plane3 plane = interior->GetPlane();
4058                stream << "<Interior plane=\"" << plane.mNormal.x << " "
4059                           << plane.mNormal.y << " " << plane.mNormal.z << " "
4060                           << plane.mD << "\">" << endl;
4061
4062                ExportNode(interior->GetBack(), stream);
4063                ExportNode(interior->GetFront(), stream);
4064
4065                stream << "</Interior>" << endl;
4066        }
4067}
4068
4069}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.