source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/VspBspTree.cpp @ 1147

Revision 1147, 98.7 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
20
21
22namespace GtpVisibilityPreprocessor {
23
24
25#define USE_FIXEDPOINT_T 0
26#define COUNT_ORIGIN_OBJECTS 1
27
28       
29//-- static members
30
31int VspBspTree::sFrontId = 0;
32int VspBspTree::sBackId = 0;
33int VspBspTree::sFrontAndBackId = 0;
34
35
36
37typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
38
39
40// pvs penalty can be different from pvs size
41inline static float EvalPvsPenalty(const int pvs,
42                                                                   const int lower,
43                                                                   const int upper)
44{
45        // clamp to minmax values
46        if (pvs < lower)
47                return (float)lower;
48        if (pvs > upper)
49                return (float)upper;
50
51        return (float)pvs;
52}
53
54
55
56
57/******************************************************************************/
58/*                       class VspBspTree implementation                      */
59/******************************************************************************/
60
61
62VspBspTree::VspBspTree():
63mRoot(NULL),
64mUseAreaForPvs(false),
65mCostNormalizer(Limits::Small),
66mViewCellsManager(NULL),
67mOutOfBoundsCell(NULL),
68mStoreRays(false),
69mRenderCostWeight(0.5),
70mUseRandomAxis(false),
71mTimeStamp(1)
72{
73        bool randomize = false;
74        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.Construction.randomize", randomize);
75        if (randomize) Randomize(); // initialise random generator for heuristics
76
77        //-- termination criteria for autopartition
78        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxDepth", mTermMaxDepth);
79        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minPvs", mTermMinPvs);
80        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minRays", mTermMinRays);
81        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minProbability", mTermMinProbability);
82        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxRayContribution", mTermMaxRayContribution);
83        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minAccRayLenght", mTermMinAccRayLength);
84       
85        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.missTolerance", mTermMissTolerance);
86        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxViewCells", mMaxViewCells);
87
88        //-- max cost ratio for early tree termination
89        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxCostRatio", mTermMaxCostRatio);
90
91        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minGlobalCostRatio", mTermMinGlobalCostRatio);
92        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.globalCostMissTolerance", mTermGlobalCostMissTolerance);
93
94        //-- factors for bsp tree split plane heuristics
95        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Factor.pvs", mPvsFactor);
96        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.ct_div_ci", mCtDivCi);
97
98
99        //-- partition criteria
100        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxPolyCandidates", mMaxPolyCandidates);
101        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxRayCandidates", mMaxRayCandidates);
102        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.splitPlaneStrategy", mSplitPlaneStrategy);
103
104        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.epsilon", mEpsilon);
105        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxTests", mMaxTests);
106
107        // if only the driving axis is used for axis aligned split
108        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.splitUseOnlyDrivingAxis", mOnlyDrivingAxis);
109       
110        //-- termination criteria for axis aligned split
111        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.maxRayContribution",
112                                                                mTermMaxRayContriForAxisAligned);
113        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.minRays",
114                                                         mTermMinRaysForAxisAligned);
115
116        //Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.maxTotalMemory", mMaxTotalMemory);
117        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.maxStaticMemory", mMaxMemory);
118
119        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.renderCostWeight", mRenderCostWeight);
120        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.renderCostDecreaseWeight", mRenderCostDecreaseWeight);
121        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.usePolygonSplitIfAvailable", mUsePolygonSplitIfAvailable);
122
123        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useCostHeuristics", mUseCostHeuristics);
124        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useSplitCostQueue", mUseSplitCostQueue);
125        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.simulateOctree", mCirculatingAxis);
126        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useRandomAxis", mUseRandomAxis);
127        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.nodePriorityQueueType", mNodePriorityQueueType);
128
129       
130        char subdivisionStatsLog[100];
131        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("VspBspTree.subdivisionStats", subdivisionStatsLog);
132        mSubdivisionStats.open(subdivisionStatsLog);
133
134        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.minBand", mMinBand);
135        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.maxBand", mMaxBand);
136        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.Construction.useDrivingAxisForMaxCost", mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated);
137
138        //-- debug output
139
140        Debug << "******* VSP BSP options ******** " << endl;
141    Debug << "max depth: " << mTermMaxDepth << endl;
142        Debug << "min PVS: " << mTermMinPvs << endl;
143        Debug << "min probabiliy: " << mTermMinProbability << endl;
144        Debug << "min rays: " << mTermMinRays << endl;
145        Debug << "max ray contri: " << mTermMaxRayContribution << endl;
146        Debug << "max cost ratio: " << mTermMaxCostRatio << endl;
147        Debug << "miss tolerance: " << mTermMissTolerance << endl;
148        Debug << "max view cells: " << mMaxViewCells << endl;
149        Debug << "max polygon candidates: " << mMaxPolyCandidates << endl;
150        //Debug << "max plane candidates: " << mMaxRayCandidates << endl;
151        Debug << "randomize: " << randomize << endl;
152
153        Debug << "using area for pvs: " << mUseAreaForPvs << endl;
154        Debug << "render cost weight: " << mRenderCostWeight << endl;
155        Debug << "min global cost ratio: " << mTermMinGlobalCostRatio << endl;
156        Debug << "global cost miss tolerance: " << mTermGlobalCostMissTolerance << endl;
157        Debug << "only driving axis: " << mOnlyDrivingAxis << endl;
158        Debug << "max memory: " << mMaxMemory << endl;
159        Debug << "use poly split if available: " << mUsePolygonSplitIfAvailable << endl;
160        Debug << "use cost heuristics: " << mUseCostHeuristics << endl;
161        Debug << "use split cost queue: " << mUseSplitCostQueue << endl;
162        Debug << "subdivision stats log: " << subdivisionStatsLog << endl;
163        Debug << "use random axis: " << mUseRandomAxis << endl;
164        Debug << "priority queue type: " << mNodePriorityQueueType << endl;
165        Debug << "circulating axis: " << mCirculatingAxis << endl;
166        Debug << "minband: " << mMinBand << endl;
167        Debug << "maxband: " << mMaxBand << endl;
168        Debug << "use driving axis for max cost: " << mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated << endl;
169        Debug << "render cost decrease weight: " << mRenderCostDecreaseWeight << endl;
170
171        Debug << "Split plane strategy: ";
172
173        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
174        {
175                Debug << "random polygon ";
176        }
177        if (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED)
178        {
179                Debug << "axis aligned ";
180        }
181        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
182        {
183                mCostNormalizer += mLeastRaySplitsFactor;
184                Debug << "least ray splits ";
185        }
186        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
187        {
188                mCostNormalizer += mBalancedRaysFactor;
189                Debug << "balanced rays ";
190        }
191        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
192        {
193                mCostNormalizer += mPvsFactor;
194                Debug << "pvs";
195        }
196
197
198        mLocalSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
199
200        Debug << endl;
201}
202
203
204BspViewCell *VspBspTree::GetOutOfBoundsCell()
205{
206        return mOutOfBoundsCell;
207}
208
209
210BspViewCell *VspBspTree::GetOrCreateOutOfBoundsCell()
211{
212        if (!mOutOfBoundsCell)
213        {
214                mOutOfBoundsCell = new BspViewCell();
215                mOutOfBoundsCell->SetId(-1);
216                mOutOfBoundsCell->SetValid(false);
217        }
218
219        return mOutOfBoundsCell;
220}
221
222
223const BspTreeStatistics &VspBspTree::GetStatistics() const
224{
225        return mBspStats;
226}
227
228
229VspBspTree::~VspBspTree()
230{
231        DEL_PTR(mRoot);
232        DEL_PTR(mLocalSplitCandidates);
233}
234
235
236int VspBspTree::AddMeshToPolygons(Mesh *mesh,
237                                                                  PolygonContainer &polys,
238                                                                  MeshInstance *parent)
239{
240        FaceContainer::const_iterator fi;
241
242        // copy the face data to polygons
243        for (fi = mesh->mFaces.begin(); fi != mesh->mFaces.end(); ++ fi)
244        {
245                Polygon3 *poly = new Polygon3((*fi), mesh);
246
247                if (poly->Valid(mEpsilon))
248                {
249                        poly->mParent = parent; // set parent intersectable
250                        polys.push_back(poly);
251                }
252                else
253                        DEL_PTR(poly);
254        }
255        return (int)mesh->mFaces.size();
256}
257
258
259int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ViewCellContainer &viewCells,
260                                                                 PolygonContainer &polys,
261                                                                 int maxObjects)
262{
263        int limit = (maxObjects > 0) ?
264                Min((int)viewCells.size(), maxObjects) : (int)viewCells.size();
265
266        int polysSize = 0;
267
268        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
269        {
270                if (viewCells[i]->GetMesh()) // copy the mesh data to polygons
271                {
272                        mBox.Include(viewCells[i]->GetBox()); // add to BSP tree aabb
273                        polysSize +=
274                                AddMeshToPolygons(viewCells[i]->GetMesh(),
275                                                                  polys,
276                                                                  viewCells[i]);
277                }
278        }
279
280        return polysSize;
281}
282
283
284int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ObjectContainer &objects,
285                                                                 PolygonContainer &polys,
286                                                                 int maxObjects)
287{
288        int limit = (maxObjects > 0) ?
289                Min((int)objects.size(), maxObjects) : (int)objects.size();
290
291        for (int i = 0; i < limit; ++i)
292        {
293                Intersectable *object = objects[i];//*it;
294                Mesh *mesh = NULL;
295
296                switch (object->Type()) // extract the meshes
297                {
298                case Intersectable::MESH_INSTANCE:
299                        mesh = dynamic_cast<MeshInstance *>(object)->GetMesh();
300                        break;
301                case Intersectable::VIEW_CELL:
302                        mesh = dynamic_cast<ViewCell *>(object)->GetMesh();
303                        break;
304                case Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE:
305                        {
306                                TransformedMeshInstance *mi = dynamic_cast<TransformedMeshInstance *>(object);
307
308                                if (!mi->GetMesh())     
309                                        break;
310                                mesh = new Mesh();
311                                mi->GetTransformedMesh(*mesh);
312                               
313                break;
314                        }
315                default:
316                        Debug << "intersectable type not supported" << endl;
317                        break;
318                }
319
320        if (mesh) // copy the mesh data to polygons
321                {
322                        mBox.Include(object->GetBox()); // add to BSP tree aabb
323                        AddMeshToPolygons(mesh, polys, NULL);
324
325                        // cleanup
326                        if (object->Type() == Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE)
327                                DEL_PTR(mesh);
328                }
329        }
330
331        return (int)polys.size();
332}
333
334
335void VspBspTree::ComputeBoundingBox(const VssRayContainer &sampleRays,
336                                                                        AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
337{
338        if (forcedBoundingBox)
339        {
340                mBox = *forcedBoundingBox;
341        }
342        else // compute vsp tree bounding box
343        {
344                mBox.Initialize();
345
346                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
347
348                //-- compute bounding box
349        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
350                {
351                        VssRay *ray = *rit;
352
353                        // compute bounding box of view space
354                        mBox.Include(ray->GetTermination());
355                        mBox.Include(ray->GetOrigin());
356                }
357        }
358}
359
360
361void VspBspTree::Construct(const VssRayContainer &sampleRays,
362                                                   AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
363{
364        // Compute the bounding box from the rays
365        ComputeBoundingBox(sampleRays, forcedBoundingBox);
366       
367        PolygonContainer polys;
368        RayInfoContainer *rays = new RayInfoContainer();
369
370        //-- extract polygons from rays if there are polygon candidates
371        if (mMaxPolyCandidates)
372        {
373                int numObj = 0;
374
375                Intersectable::NewMail();
376
377        cout << "Extracting polygons from rays ... ";
378
379                long startTime = GetTime();
380
381        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
382
383                //-- extract polygons intersected by the rays
384                for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
385                {
386                        VssRay *ray = *rit;
387                        Intersectable *obj = ray->mTerminationObject;
388
389                        if ((mBox.IsInside(ray->mTermination) || !forcedBoundingBox) &&
390                                obj && !obj->Mailed())
391                        {
392                                obj->Mail();
393
394                                // transformed mesh instance and mesh instance handle mesh differently
395                                if (obj->Type() == Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE)
396                                {
397                                        Mesh mesh;
398                               
399                                        TransformedMeshInstance *tmobj =
400                                                dynamic_cast<TransformedMeshInstance *>(obj);
401                               
402                                        tmobj->GetTransformedMesh(mesh);
403                                        AddMeshToPolygons(&mesh, polys, tmobj);
404                                }
405                                else // MeshInstance
406                                {
407                                        MeshInstance *mobj = dynamic_cast<MeshInstance *>(obj);
408                                        AddMeshToPolygons(mobj->GetMesh(), polys, mobj);
409                                }
410
411                                ++ numObj;
412
413                                //-- compute bounding box
414                                if (!forcedBoundingBox)
415                                        mBox.Include(ray->mTermination);
416                        }
417
418                        if ((mBox.IsInside(ray->mOrigin) || !forcedBoundingBox) &&
419                                ray->mOriginObject &&
420                                !ray->mOriginObject->Mailed())
421                        {               
422                                ray->mOriginObject->Mail();
423                                MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mOriginObject);
424                                AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
425                               
426                                ++ numObj;
427                        }
428                }
429
430                // throw out unnecessary polygons
431                PreprocessPolygons(polys);
432
433                cout << "finished" << endl;
434
435                Debug << "\n" << (int)polys.size() << " polys extracted from "
436                  << (int)sampleRays.size() << " rays in "
437                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << " secs" << endl << endl;
438        }
439       
440        Debug << "maximal pvs (i.e., pvs still considered as valid): "
441                  << mViewCellsManager->GetMaxPvsSize() << endl;
442
443        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
444
445        //-- store rays
446        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
447        {
448                VssRay *ray = *rit;
449
450                float minT, maxT;
451
452                static Ray hray;
453                hray.Init(*ray);
454
455                // TODO: not very efficient to implictly cast between rays types
456                if (mBox.GetRaySegment(hray, minT, maxT))
457                {
458                        float len = ray->Length();
459
460                        if (!len)
461                                len = Limits::Small;
462
463                        rays->push_back(RayInfo(ray, minT / len, maxT / len));
464                }
465        }
466
467        // normalize
468        if (mUseAreaForPvs)
469                mTermMinProbability *= mBox.SurfaceArea();
470        else
471                mTermMinProbability *= mBox.GetVolume();
472
473
474        mBspStats.nodes = 1;
475        mBspStats.polys = (int)polys.size();
476        mGlobalCostMisses = 0;
477
478
479        // use split cost priority queue
480        if (mUseSplitCostQueue)
481        {
482                ConstructWithSplitQueue(polys, rays);
483        }
484        else
485        {
486                Construct(polys, rays);
487        }
488
489        // clean up polygons
490        CLEAR_CONTAINER(polys);
491}
492
493
494// TODO: return memory usage in MB
495float VspBspTree::GetMemUsage() const
496{
497        return (float)
498                 (sizeof(VspBspTree) +
499                  mBspStats.Leaves() * sizeof(BspLeaf) +
500                  mCreatedViewCells * sizeof(BspViewCell) +
501                  mBspStats.pvs * sizeof(ObjectPvsData) +
502                  mBspStats.Interior() * sizeof(BspInterior) +
503                  mBspStats.accumRays * sizeof(RayInfo)) / (1024.0f * 1024.0f);
504}
505
506
507void VspBspTree::Construct(const PolygonContainer &polys, RayInfoContainer *rays)
508{
509        VspBspTraversalQueue tQueue;
510
511        /// create new vsp tree
512        mRoot = new BspLeaf();
513
514        // constrruct root node geometry
515        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
516        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
517
518        /// we use the overall probability as normalizer
519        /// either the overall area or the volume
520        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
521
522        /// first traversal data
523        VspBspTraversalData tData(mRoot,
524                                                          new PolygonContainer(polys),
525                                                          0,
526                                                          rays,
527                              ComputePvsSize(*rays),
528                                                          prop,
529                                                          geom);
530
531        EvalPriority(tData);
532
533
534        // first node is kd node, i.e. an axis aligned box
535        if (1)
536        tData.mIsKdNode = true;
537        else
538                tData.mIsKdNode = false;
539
540        tQueue.push(tData);
541
542
543        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBox.GetVolume();
544        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
545       
546        // first subdivison statistics
547        AddSubdivisionStats(1, 0, 0, mTotalCost, (float)mTotalPvsSize);
548   
549        mBspStats.Start();
550        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
551
552        const long startTime = GetTime();       
553        // used for intermediate time measurements and progress
554        long interTime = GetTime();
555
556        int nLeaves = 500;
557        int nViewCells = 500;
558
559        mOutOfMemory = false;
560        mCreatedViewCells = 0;
561       
562        while (!tQueue.empty())
563        {
564                tData = tQueue.top();
565            tQueue.pop();               
566
567                if (0 && !mOutOfMemory)
568                {
569                        float mem = GetMemUsage();
570
571                        if (mem > mMaxMemory)
572                        {
573                                mOutOfMemory = true;
574                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
575                        }
576                }
577
578                // subdivide leaf node
579                const BspNode *r = Subdivide(tQueue, tData);
580
581                if (r == mRoot)
582                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
583                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
584
585                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
586                {
587                        nLeaves += 500;
588
589                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
590                        Debug << "needed "
591                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
592                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
593                        interTime = GetTime();
594                }
595
596                if (mCreatedViewCells >= nViewCells)
597                {
598                        nViewCells += 500;
599
600                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
601                }
602        }
603
604        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
605        cout << "finished in " << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "secs" << endl;
606
607        mBspStats.Stop();
608}
609
610
611
612void VspBspTree::ConstructWithSplitQueue(const PolygonContainer &polys,
613                                                                                          RayInfoContainer *rays)
614{
615        VspBspSplitQueue tQueue;
616
617        mRoot = new BspLeaf();
618
619        // constrruct root node geometry
620        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
621        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
622
623        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
624
625        VspBspTraversalData tData(mRoot,
626                                                          new PolygonContainer(polys),
627                                                          0,
628                                                          rays,
629                              ComputePvsSize(*rays),
630                                                          prop,
631                                                          geom);
632
633
634        // first node is kd node, i.e. an axis aligned box
635        if (1)
636        tData.mIsKdNode = true;
637        else
638                tData.mIsKdNode = false;
639
640        // compute first split candidate
641        VspBspSplitCandidate splitCandidate;
642        splitCandidate.mParentData = tData;
643
644        EvalSplitCandidate(splitCandidate);
645
646        tQueue.push(splitCandidate);
647
648        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBox.GetVolume();
649        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
650       
651        // first subdivison statistics
652        AddSubdivisionStats(1, 0, 0, mTotalCost, (float)mTotalPvsSize);
653   
654    mBspStats.Start();
655        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
656
657        long startTime = GetTime();     
658        int nLeaves = 500;
659        int nViewCells = 500;
660
661        // used for intermediate time measurements and progress
662        long interTime = GetTime();     
663
664        mOutOfMemory = false;
665
666        mCreatedViewCells = 0;
667       
668        while (!tQueue.empty())
669        {
670                splitCandidate = tQueue.top();
671            tQueue.pop();               
672
673                // cost ratio of cost decrease / totalCost
674                float costRatio = splitCandidate.GetPriority() / mTotalCost;
675
676                //Debug << "cost ratio: " << costRatio << endl;
677
678                if (costRatio < mTermMinGlobalCostRatio)
679                        ++ mGlobalCostMisses;
680               
681                if (0 && !mOutOfMemory)
682                {
683                        float mem = GetMemUsage();
684
685                        if (mem > mMaxMemory)
686                        {
687                                mOutOfMemory = true;
688                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
689                        }
690                }
691
692                // subdivide leaf node
693                BspNode *r = Subdivide(tQueue, splitCandidate);
694
695                if (r == mRoot)
696                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
697                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
698
699                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
700                {
701                        nLeaves += 500;
702
703                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
704                        Debug << "needed "
705                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
706                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
707                        interTime = GetTime();
708                }
709
710                if (mCreatedViewCells == nViewCells)
711                {
712                        nViewCells += 500;
713                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
714                }
715        }
716
717        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
718        cout << "finished\n";
719
720        mBspStats.Stop();
721}
722
723
724bool VspBspTree::LocalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
725{
726        return
727                (((int)data.mRays->size() <= mTermMinRays) ||
728                 (data.mPvs <= mTermMinPvs)   ||
729                 (data.mProbability <= mTermMinProbability) ||
730                 (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution) ||
731                 (data.mDepth >= mTermMaxDepth));
732}
733
734
735void VspBspTree::AddSubdivisionStats(const int viewCells,
736                                                                         const float renderCostDecr,
737                                                                         const float splitCandidateCost,
738                                                                         const float totalRenderCost,
739                                                                         const float avgRenderCost)
740{
741        mSubdivisionStats
742                        << "#ViewCells\n" << viewCells << endl
743                        << "#RenderCostDecrease\n" << renderCostDecr << endl
744                        << "#SplitCandidateCost\n" << splitCandidateCost << endl
745                        << "#TotalRenderCost\n" << totalRenderCost << endl
746                        << "#AvgRenderCost\n" << avgRenderCost << endl;
747}
748
749
750bool VspBspTree::GlobalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
751{
752        return
753                (mOutOfMemory
754                || (mBspStats.Leaves() >= mMaxViewCells)
755                || (mGlobalCostMisses >= mTermGlobalCostMissTolerance)
756                 );
757}
758
759
760BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspTraversalQueue &tQueue,
761                                                           VspBspTraversalData &tData)
762{
763        BspNode *newNode = tData.mNode;
764
765        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
766        {
767                PolygonContainer coincident;
768
769                VspBspTraversalData tFrontData;
770                VspBspTraversalData tBackData;
771
772                // create new interior node and two leaf nodes
773                // or return leaf as it is (if maxCostRatio missed)
774                int splitAxis;
775                bool splitFurther = true;
776                int maxCostMisses = tData.mMaxCostMisses;
777               
778                Plane3 splitPlane;
779                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
780               
781                // choose next split plane
782                if (!SelectPlane(splitPlane, leaf, tData, tFrontData, tBackData, splitAxis))
783                {
784                        ++ maxCostMisses;
785
786                        if (maxCostMisses > mTermMissTolerance)
787                        {
788                                // terminate branch because of max cost
789                                ++ mBspStats.maxCostNodes;
790                                splitFurther = false;
791                        }
792                }
793       
794                // if this a valid split => subdivide this node further
795                if (splitFurther) //-- continue subdivision
796                {
797                        newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
798
799                        if (splitAxis < 3)
800                                ++ mBspStats.splits[splitAxis];
801                        else
802                                ++ mBspStats.polySplits;
803
804                        // if it was a kd node (i.e., a box) and the split axis is axis aligned, it is still a kd node
805                        tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
806                       
807                        tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
808
809                        // how often was max cost ratio missed in this branch?
810                        tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
811                        tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
812
813                        EvalPriority(tFrontData);
814                        EvalPriority(tBackData);
815
816                        // evaluate subdivision stats
817                        if (1)
818                                EvalSubdivisionStats(tData, tFrontData, tBackData);
819                       
820
821                        // push the children on the stack
822                        tQueue.push(tFrontData);
823                        tQueue.push(tBackData);
824
825                        // delete old leaf node
826                        DEL_PTR(tData.mNode);
827                }
828        }
829
830        //-- terminate traversal and create new view cell
831        if (newNode->IsLeaf())
832        {
833                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
834               
835                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
836                leaf->SetViewCell(viewCell);
837       
838                //-- update pvs
839                int conSamp = 0;
840                float sampCon = 0.0f;
841                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
842
843                // update scalar pvs size lookup
844                mViewCellsManager->SetScalarPvsSize(viewCell, viewCell->GetPvs().CountPvs());
845       
846
847                mBspStats.contributingSamples += conSamp;
848                mBspStats.sampleContributions += (int)sampCon;
849
850                //-- store additional info
851                if (mStoreRays)
852                {
853                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
854                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
855                        {
856                                (*it).mRay->Ref();                     
857                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
858                        }
859                }
860
861                // should I check here?
862                if (0 && !mViewCellsManager->CheckValidity(viewCell, 0,
863                        mViewCellsManager->GetMaxPvsSize()))
864                {
865                        viewCell->SetValid(false);
866                        leaf->SetTreeValid(false);
867                        PropagateUpValidity(leaf);
868
869                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
870                }
871               
872        viewCell->mLeaf = leaf;
873
874                if (mUseAreaForPvs)
875                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
876                else
877                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
878
879                leaf->mProbability = tData.mProbability;
880
881                // finally evaluate stats until this leaf
882                if (0)
883                        EvaluateLeafStats(tData);               
884        }
885
886        //-- cleanup
887        tData.Clear();
888
889        return newNode;
890}
891
892
893// subdivide node using a split plane queue
894BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspSplitQueue &tQueue,
895                                                           VspBspSplitCandidate &splitCandidate)
896{
897        VspBspTraversalData &tData = splitCandidate.mParentData;
898
899        BspNode *newNode = tData.mNode;
900
901        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
902        {       
903                PolygonContainer coincident;
904
905                VspBspTraversalData tFrontData;
906                VspBspTraversalData tBackData;
907
908                //-- continue subdivision
909               
910                // create new interior node and two leaf node
911                const Plane3 splitPlane = splitCandidate.mSplitPlane;
912                               
913                newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
914       
915                const int splitAxis = splitCandidate.mSplitAxis;
916                const int maxCostMisses = splitCandidate.mMaxCostMisses;
917
918                if (splitAxis < 3)
919                        ++ mBspStats.splits[splitAxis];
920                else
921                        ++ mBspStats.polySplits;
922
923                tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
924                tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
925
926                // how often was max cost ratio missed in this branch?
927                tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
928                tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
929                       
930                // statistics
931                if (1)
932                {
933                        float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
934                        float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
935                        float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;
936
937                       
938                        float costDecr =
939                                (cFront + cBack - cData) / mBox.GetVolume();
940
941                        mTotalCost += costDecr;
942                        mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
943
944                        AddSubdivisionStats(mBspStats.Leaves(),
945                                                                -costDecr, 
946                                                                splitCandidate.GetPriority(),
947                                                                mTotalCost,
948                                                                (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves());
949                }
950
951       
952                //-- push the new split candidates on the stack
953                VspBspSplitCandidate frontCandidate;
954                frontCandidate.mParentData = tFrontData;
955
956                VspBspSplitCandidate backCandidate;
957                backCandidate.mParentData = tBackData;
958
959                EvalSplitCandidate(frontCandidate);
960                EvalSplitCandidate(backCandidate);
961       
962                tQueue.push(frontCandidate);
963                tQueue.push(backCandidate);
964       
965                // delete old leaf node
966                DEL_PTR(tData.mNode);
967        }
968
969
970        //-- terminate traversal and create new view cell
971        if (newNode->IsLeaf())
972        {
973                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
974
975                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
976        leaf->SetViewCell(viewCell);
977               
978                //-- update pvs
979                int conSamp = 0;
980                float sampCon = 0.0f;
981                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
982
983                // update scalar pvs size value
984                mViewCellsManager->SetScalarPvsSize(viewCell, viewCell->GetPvs().CountPvs());
985
986                mBspStats.contributingSamples += conSamp;
987                mBspStats.sampleContributions +=(int) sampCon;
988
989                //-- store additional info
990                if (mStoreRays)
991                {
992                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
993                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
994                        {
995                                (*it).mRay->Ref();                     
996                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
997                        }
998                }
999
1000               
1001                viewCell->mLeaf = leaf;
1002
1003                if (mUseAreaForPvs)
1004                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
1005                else
1006                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
1007
1008        leaf->mProbability = tData.mProbability;
1009
1010                // finally evaluate stats until this leaf
1011                if (0)
1012                        EvaluateLeafStats(tData);               
1013        }
1014
1015        //-- cleanup
1016        tData.Clear();
1017
1018        return newNode;
1019}
1020
1021
1022void VspBspTree::EvalPriority(VspBspTraversalData &tData) const
1023{
1024    switch (mNodePriorityQueueType)
1025        {
1026        case BREATH_FIRST:
1027                tData.mPriority = (float)-tData.mDepth;
1028                break;
1029        case DEPTH_FIRST:
1030                tData.mPriority = (float)tData.mDepth;
1031                break;
1032        default:
1033                tData.mPriority = tData.mPvs * tData.mProbability;
1034                //Debug << "priority: " << tData.mPriority << endl;
1035                break;
1036        }
1037}
1038
1039
1040/*
1041void VspBspTree::EvalSplitCandidate(VspBspTraversalData &tData,
1042                                                                        VspBspSplitCandidate &splitData)
1043{
1044        VspBspTraversalData frontData;
1045        VspBspTraversalData backData;
1046
1047        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
1048
1049        // compute locally best split plane
1050    bool success = SelectPlane(splitData.mSplitPlane, leaf, tData,
1051                                                           frontData, backData, splitData.mSplitAxis);
1052
1053        // TODO: reuse
1054        delete frontData.mGeometry;
1055        delete backData.mGeometry;
1056       
1057        // compute global decrease in render cost
1058        splitData.mPriority = EvalRenderCostDecrease(splitData.mSplitPlane, tData);
1059        splitData.mParentData = tData;
1060        splitData.mMaxCostMisses = success ? tData.mMaxCostMisses : tData.mMaxCostMisses + 1;
1061}
1062*/
1063
1064void VspBspTree::EvalSplitCandidate(VspBspSplitCandidate &splitCandidate)
1065{
1066        VspBspTraversalData frontData;
1067        VspBspTraversalData backData;
1068       
1069        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(splitCandidate.mParentData.mNode);
1070       
1071        // compute locally best split plane
1072    bool success = SelectPlane(splitCandidate.mSplitPlane, leaf, splitCandidate.mParentData,
1073                                                           frontData, backData, splitCandidate.mSplitAxis);
1074
1075        float oldRenderCost;
1076
1077        // compute global decrease in render cost
1078        const float renderCostDecr = EvalRenderCostDecrease(splitCandidate.mSplitPlane,
1079                                                                                                                splitCandidate.mParentData,
1080                                                                                                                oldRenderCost);
1081
1082        splitCandidate.mRenderCostDecr = renderCostDecr;
1083
1084        // TODO: geometry could be reused
1085        delete frontData.mGeometry;
1086        delete backData.mGeometry;
1087
1088        // set priority for queue
1089#if 0
1090        const float priority = (float)-data.mDepth;
1091#else   
1092
1093        // take render cost of node into account
1094        // otherwise danger of being stuck in a local minimum!!
1095        const float factor = mRenderCostDecreaseWeight;
1096        const float priority = factor * renderCostDecr + (1.0f - factor) * oldRenderCost;
1097#endif
1098       
1099        splitCandidate.mPriority = priority;
1100
1101        // max cost threshold violated?
1102        splitCandidate.mMaxCostMisses =
1103                success ? splitCandidate.mParentData.mMaxCostMisses : splitCandidate.mParentData.mMaxCostMisses + 1;
1104}
1105
1106
1107void VspBspTree::EvalSubdivisionStats(const VspBspTraversalData &tData,
1108                                                                          const VspBspTraversalData &tFrontData,
1109                                                                          const VspBspTraversalData &tBackData)
1110{
1111        const float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
1112        const float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
1113        const float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;
1114       
1115        const float costDecr =
1116                (cFront + cBack - cData) / mBox.GetVolume();
1117
1118        mTotalCost += costDecr;
1119        mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
1120
1121        AddSubdivisionStats(mBspStats.Leaves(),
1122                                                -costDecr,
1123                                                0,
1124                                                mTotalCost,
1125                                                (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves());
1126}
1127
1128
1129BspInterior *VspBspTree::SubdivideNode(const Plane3 &splitPlane,
1130                                                                           VspBspTraversalData &tData,
1131                                                                           VspBspTraversalData &frontData,
1132                                                                           VspBspTraversalData &backData,
1133                                                                           PolygonContainer &coincident)
1134{
1135        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
1136       
1137        //-- the front and back traversal data is filled with the new values
1138        frontData.mDepth = tData.mDepth + 1;
1139        frontData.mPolygons = new PolygonContainer();
1140        frontData.mRays = new RayInfoContainer();
1141       
1142        backData.mDepth = tData.mDepth + 1;
1143        backData.mPolygons = new PolygonContainer();
1144        backData.mRays = new RayInfoContainer();
1145       
1146
1147        //-- subdivide rays
1148        SplitRays(splitPlane,
1149                          *tData.mRays,
1150                          *frontData.mRays,
1151                          *backData.mRays);
1152
1153
1154        // compute pvs
1155        frontData.mPvs = ComputePvsSize(*frontData.mRays);
1156        backData.mPvs = ComputePvsSize(*backData.mRays);
1157
1158        // split front and back node geometry and compute area
1159       
1160        // if geometry was not already computed
1161        if (!frontData.mGeometry && !backData.mGeometry)
1162        {
1163                frontData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
1164                backData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
1165
1166                tData.mGeometry->SplitGeometry(*frontData.mGeometry,
1167                                                                           *backData.mGeometry,
1168                                                                           splitPlane,
1169                                                                           mBox,
1170                                                                           //0.0f);
1171                                                                           mEpsilon);
1172               
1173                if (mUseAreaForPvs)
1174                {
1175                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetArea();
1176                        backData.mProbability = backData.mGeometry->GetArea();
1177                }
1178                else
1179                {
1180                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetVolume();
1181                        backData.mProbability = tData.mProbability - frontData.mProbability;
1182
1183                        // should never come here: wrong volume !!!
1184                        if (0)
1185                        {
1186                                if (frontData.mProbability < -0.00001)
1187                                        Debug << "fatal error f: " << frontData.mProbability << endl;
1188                                if (backData.mProbability < -0.00001)
1189                                        Debug << "fatal error b: " << backData.mProbability << endl;
1190
1191                                // clamp because of precision issues
1192                                if (frontData.mProbability < 0) frontData.mProbability = 0;
1193                                if (backData.mProbability < 0) backData.mProbability = 0;
1194                        }
1195                }
1196        }
1197
1198       
1199    // subdivide polygons
1200        SplitPolygons(splitPlane,
1201                                  *tData.mPolygons,
1202                      *frontData.mPolygons,
1203                                  *backData.mPolygons,
1204                                  coincident);
1205
1206
1207
1208        ///////////////////////////////////////
1209        // subdivide further
1210
1211        // store maximal and minimal depth
1212        if (tData.mDepth > mBspStats.maxDepth)
1213        {
1214                Debug << "max depth increases to " << tData.mDepth << " at " << mBspStats.Leaves() << " leaves" << endl;
1215                mBspStats.maxDepth = tData.mDepth;
1216        }
1217
1218        mBspStats.nodes += 2;
1219
1220   
1221        BspInterior *interior = new BspInterior(splitPlane);
1222
1223#ifdef _DEBUG
1224        Debug << interior << endl;
1225#endif
1226
1227
1228        //-- create front and back leaf
1229
1230        BspInterior *parent = leaf->GetParent();
1231
1232        // replace a link from node's parent
1233        if (parent)
1234        {
1235                parent->ReplaceChildLink(leaf, interior);
1236                interior->SetParent(parent);
1237        }
1238        else // new root
1239        {
1240                mRoot = interior;
1241        }
1242
1243        // and setup child links
1244        interior->SetupChildLinks(new BspLeaf(interior), new BspLeaf(interior));
1245
1246        frontData.mNode = interior->GetFront();
1247        backData.mNode = interior->GetBack();
1248
1249        interior->mTimeStamp = mTimeStamp ++;
1250       
1251
1252        //DEL_PTR(leaf);
1253        return interior;
1254}
1255
1256
1257void VspBspTree::AddToPvs(BspLeaf *leaf,
1258                                                  const RayInfoContainer &rays,
1259                                                  float &sampleContributions,
1260                                                  int &contributingSamples)
1261{
1262        sampleContributions = 0;
1263        contributingSamples = 0;
1264 
1265        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1266 
1267        ViewCellLeaf *vc = leaf->GetViewCell();
1268 
1269        // add contributions from samples to the PVS
1270        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
1271        {
1272                float sc = 0.0f;
1273                VssRay *ray = (*it).mRay;
1274
1275                bool madeContrib = false;
1276                float contribution;
1277
1278                if (ray->mTerminationObject)
1279                {
1280                        if (vc->AddPvsSample(ray->mTerminationObject, ray->mPdf, contribution))
1281                                madeContrib = true;
1282                        sc += contribution;
1283                }
1284         
1285                // only count termination objects?
1286                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && ray->mOriginObject)
1287                {
1288                        if (vc->AddPvsSample(ray->mOriginObject, ray->mPdf, contribution))
1289                                madeContrib = true;
1290
1291                        sc += contribution;
1292                }
1293               
1294                sampleContributions += sc;
1295               
1296                if (madeContrib)
1297                        ++ contributingSamples;
1298               
1299                // note: vss rays are never deleted
1300                if (0) leaf->mVssRays.push_back(new VssRay(*ray));
1301        }
1302}
1303
1304
1305void VspBspTree::SortSplitCandidates(const RayInfoContainer &rays,
1306                                                                         const int axis,
1307                                                                         float minBand,
1308                                                                         float maxBand)
1309{
1310        mLocalSplitCandidates->clear();
1311
1312        int requestedSize = 2 * (int)(rays.size());
1313        // creates a sorted split candidates array
1314        if (mLocalSplitCandidates->capacity() > 500000 &&
1315                requestedSize < (int)(mLocalSplitCandidates->capacity() / 10) )
1316        {
1317        delete mLocalSplitCandidates;
1318                mLocalSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
1319        }
1320
1321        mLocalSplitCandidates->reserve(requestedSize);
1322
1323        if (0)
1324        {       // float values => don't compare with exact values
1325                minBand += Limits::Small;
1326                maxBand -= Limits::Small;
1327        }
1328
1329        // insert all queries
1330        for (RayInfoContainer::const_iterator ri = rays.begin(); ri < rays.end(); ++ ri)
1331        {
1332                const bool positive = (*ri).mRay->HasPosDir(axis);
1333                float pos = (*ri).ExtrapOrigin(axis);
1334
1335                // clamp to min / max band
1336                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1337               
1338                mLocalSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMin : SortableEntry::ERayMax,
1339                                                                        pos, (*ri).mRay));
1340
1341                pos = (*ri).ExtrapTermination(axis);
1342
1343                // clamp to min / max band
1344                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1345
1346                mLocalSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMax : SortableEntry::ERayMin,
1347                                                                        pos, (*ri).mRay));
1348        }
1349
1350        stable_sort(mLocalSplitCandidates->begin(), mLocalSplitCandidates->end());
1351}
1352
1353
1354float VspBspTree::BestCostRatioHeuristics(const RayInfoContainer &rays,
1355                                                                                  const AxisAlignedBox3 &box,
1356                                                                                  const int pvsSize,
1357                                                                                  const int axis,
1358                                          float &position)
1359{
1360        RayInfoContainer usedRays, savedRays;
1361
1362/*      if (mMaxTests < rays.size())
1363        {
1364                GetRaySets(rays, mMaxTests, usedRays, savedRays);
1365        }
1366        else
1367        {*/
1368                usedRays = rays;
1369        //}
1370
1371        const float minBox = box.Min(axis);
1372        const float maxBox = box.Max(axis);
1373
1374        const float sizeBox = maxBox - minBox;
1375
1376        const float minBand = minBox + mMinBand * sizeBox;
1377        const float maxBand = minBox + mMaxBand * sizeBox;
1378
1379        SortSplitCandidates(usedRays, axis, minBand, maxBand);
1380
1381        // go through the lists, count the number of objects left and right
1382        // and evaluate the following cost funcion:
1383        // C = ct_div_ci  + (ql*rl + qr*rr)/queries
1384
1385        int pvsl = 0;
1386        int pvsr = pvsSize;
1387
1388        int pvsBack = pvsl;
1389        int pvsFront = pvsr;
1390
1391        float sum = (float)pvsSize * sizeBox;
1392        float minSum = 1e20f;
1393
1394       
1395        // if no border can be found, take mid split
1396        position = minBox + 0.5f * sizeBox;
1397       
1398        // the relative cost ratio
1399        float ratio = 99999999.0f;
1400        bool splitPlaneFound = false;
1401
1402        Intersectable::NewMail();
1403
1404        RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = usedRays.end();
1405
1406        // set all object as belonging to the front pvs
1407        for(ri = rays.begin(); ri != ri_end; ++ ri)
1408        {
1409                Intersectable *oObject = (*ri).mRay->mOriginObject;
1410                Intersectable *tObject = (*ri).mRay->mTerminationObject;
1411
1412                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject)
1413                {
1414                        if (!oObject->Mailed())
1415                        {
1416                                oObject->Mail();
1417                                oObject->mCounter = 1;
1418                        }
1419                        else
1420                        {
1421                                ++ oObject->mCounter;
1422                        }
1423                }
1424
1425                if (tObject)
1426                {
1427                        if (!tObject->Mailed())
1428                        {
1429                                tObject->Mail();
1430                                tObject->mCounter = 1;
1431                        }
1432                        else
1433                        {
1434                                ++ tObject->mCounter;
1435                        }
1436                }
1437        }
1438
1439        Intersectable::NewMail();
1440
1441        vector<SortableEntry>::const_iterator ci, ci_end = mLocalSplitCandidates->end();
1442
1443        for (ci = mLocalSplitCandidates->begin(); ci != ci_end; ++ ci)
1444        {
1445                VssRay *ray;
1446                ray = (*ci).ray;
1447               
1448                Intersectable *oObject = ray->mOriginObject;
1449                Intersectable *tObject = ray->mTerminationObject;
1450               
1451
1452                switch ((*ci).type)
1453                {
1454                        case SortableEntry::ERayMin:
1455                                {
1456                                        if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject && !oObject->Mailed())
1457                                        {
1458                                                oObject->Mail();
1459                                                ++ pvsl;
1460                                        }
1461
1462                                        if (tObject && !tObject->Mailed())
1463                                        {
1464                                                tObject->Mail();
1465                                                ++ pvsl;
1466                                        }
1467
1468                                        break;
1469                                }
1470                        case SortableEntry::ERayMax:
1471                                {
1472                                        if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject)
1473                                        {
1474                                                if (-- oObject->mCounter == 0)
1475                                                        -- pvsr;
1476                                        }
1477
1478                                        if (tObject)
1479                                        {
1480                                                if (-- tObject->mCounter == 0)
1481                                                        -- pvsr;
1482                                        }
1483
1484                                        break;
1485                                }
1486                }
1487               
1488               
1489                // Note: we compare size of bounding boxes of front and back side because
1490                // of efficiency reasons (otherwise a new geometry would have to be computed
1491                // in each step and incremential evaluation would be difficult.
1492                // but then errors happen if the geometry is not an axis aligned box
1493                // (i.e., if a geometry aligned split was taken before)
1494                // question: is it sufficient to make this approximation?
1495                if (((*ci).value >= minBand) && ((*ci).value <= maxBand))
1496                {
1497                        sum = pvsl * ((*ci).value - minBox) + pvsr * (maxBox - (*ci).value);
1498
1499                        float currentPos;
1500                       
1501                        // HACK: current positition is BETWEEN visibility events
1502                        if ((ci + 1) != ci_end)
1503                                currentPos = ((*ci).value + (*(ci + 1)).value) * 0.5f;
1504                        else
1505                                currentPos = (*ci).value;                       
1506
1507                        //Debug  << "pos=" << (*ci).value << "\t pvs=(" <<  pvsl << "," << pvsr << ")" << endl;
1508                        //Debug << "cost= " << sum << endl;
1509
1510                        if (sum < minSum)
1511                        {
1512                                splitPlaneFound = true;
1513
1514                                minSum = sum;
1515                                position = currentPos;
1516                               
1517                                pvsBack = pvsl;
1518                                pvsFront = pvsr;
1519                        }
1520                }
1521        }
1522       
1523        // -- compute cost
1524        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1525        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1526
1527        const float pOverall = sizeBox;
1528
1529        const float pBack = position - minBox;
1530        const float pFront = maxBox - position;
1531       
1532        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty(pvsSize, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1533    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1534        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1535       
1536        const float oldRenderCost = penaltyOld * pOverall;
1537        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
1538
1539        if (splitPlaneFound)
1540        {
1541                ratio = mPvsFactor * newRenderCost / (oldRenderCost + Limits::Small);
1542        }
1543        //if (axis != 1)
1544        //Debug << "axis=" << axis << " costRatio=" << ratio << " pos=" << position << " t=" << (position - minBox) / (maxBox - minBox)
1545         //    <<"\t pb=(" << pvsBack << ")\t pf=(" << pvsFront << ")" << endl;
1546
1547        return ratio;
1548}
1549
1550
1551float VspBspTree::SelectAxisAlignedPlane(Plane3 &plane,
1552                                                                                 const VspBspTraversalData &tData,
1553                                                                                 int &axis,
1554                                                                                 BspNodeGeometry **frontGeom,
1555                                                                                 BspNodeGeometry **backGeom,
1556                                                                                 float &pFront,
1557                                                                                 float &pBack,
1558                                                                                 const bool isKdNode)
1559{
1560        float nPosition[3];
1561        float nCostRatio[3];
1562        float nProbFront[3];
1563        float nProbBack[3];
1564
1565        BspNodeGeometry *nFrontGeom[3];
1566        BspNodeGeometry *nBackGeom[3];
1567
1568        // set to NULL, so I can find out which gemetry was stored
1569        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
1570        {
1571                nFrontGeom[i] = NULL;
1572                nBackGeom[i] = NULL;
1573        }
1574
1575        // create bounding box of node geometry
1576        AxisAlignedBox3 box;
1577               
1578        //TODO: for kd split geometry already is box => only take minmax vertices
1579        if (1)
1580        {       // get bounding box from geometry
1581                tData.mGeometry->GetBoundingBox(box);
1582        }
1583        else
1584        {
1585                box.Initialize();
1586                RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = tData.mRays->end();
1587
1588                for(ri = tData.mRays->begin(); ri < ri_end; ++ ri)
1589                        box.Include((*ri).ExtrapTermination());
1590        }
1591
1592
1593        int sAxis = 0;
1594        int bestAxis;
1595
1596        // if max cost ratio is exceeded, take split along longest axis instead
1597        const float maxCostRatioForArbitraryAxis = 0.9f;
1598
1599        if (mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated)
1600                bestAxis = box.Size().DrivingAxis();
1601        else
1602                bestAxis = -1;
1603
1604#if 0
1605        // maximum cost ratio for axis to be valid:
1606        // if exceeded, spatial mid split is used instead
1607        const maxCostRatioForHeur = 0.99f;
1608#endif
1609
1610        // if we use some kind of specialised fixed axis
1611    const bool useSpecialAxis =
1612                mOnlyDrivingAxis || mUseRandomAxis || mCirculatingAxis;
1613
1614        if (mUseRandomAxis)
1615                sAxis = Random(3);
1616        else if (mCirculatingAxis)
1617                sAxis = (tData.mAxis + 1) % 3;
1618        else if (mOnlyDrivingAxis)
1619                sAxis = box.Size().DrivingAxis();
1620
1621               
1622        //Debug << "use special axis: " << useSpecialAxis << endl;
1623        //Debug << "axis: " << sAxis << " drivingaxis: " << box.Size().DrivingAxis();
1624       
1625        for (axis = 0; axis < 3 ; ++ axis)
1626        {
1627                if (!useSpecialAxis || (axis == sAxis))
1628                {
1629                        if (mUseCostHeuristics)
1630                        {
1631                                //-- place split plane using heuristics
1632                                nCostRatio[axis] =
1633                                        BestCostRatioHeuristics(*tData.mRays,
1634                                                                                    box,
1635                                                                                        tData.mPvs,
1636                                                                                        axis,
1637                                                                                        nPosition[axis]);                       
1638                        }
1639                        else
1640                        {       //-- split plane position is spatial median
1641
1642                                nPosition[axis] = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
1643                                Vector3 normal(0,0,0); normal[axis] = 1.0f;
1644                               
1645                                // allows faster split because we have axis aligned kd tree boxes
1646                                if (isKdNode)
1647                                {
1648                                        nCostRatio[axis] = EvalAxisAlignedSplitCost(tData,
1649                                                                                                                                box,
1650                                                                                                                                axis,
1651                                                                                                                                nPosition[axis],
1652                                                                                                                                nProbFront[axis],
1653                                                                                                                                nProbBack[axis]);
1654                                       
1655                                        Vector3 pos;
1656                                       
1657                                        // create back geometry from box
1658                                        // NOTE: the geometry is returned from the function so we
1659                                        // don't have to recompute it when possible
1660                                        pos = box.Max(); pos[axis] = nPosition[axis];
1661                                        AxisAlignedBox3 bBox(box.Min(), pos);
1662                                        PolygonContainer fPolys;
1663                                        bBox.ExtractPolys(fPolys);
1664
1665                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry(fPolys);
1666       
1667                                        //-- create front geometry from box
1668                                        pos = box.Min(); pos[axis] = nPosition[axis];
1669                                        AxisAlignedBox3 fBox(pos, box.Max());
1670
1671                                        PolygonContainer bPolys;
1672                                        fBox.ExtractPolys(bPolys);
1673                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry(bPolys);
1674                                }
1675                                else
1676                                {
1677                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1678                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1679
1680                                        nCostRatio[axis] =
1681                                                EvalSplitPlaneCost(Plane3(normal, nPosition[axis]),
1682                                                                                   tData, *nFrontGeom[axis], *nBackGeom[axis],
1683                                                                                   nProbFront[axis], nProbBack[axis]);
1684                                }
1685                        }
1686                                               
1687                       
1688                        if (mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated)
1689                        {
1690                                // we take longest axis split if cost ratio exceeds threshold
1691                                if (nCostRatio[axis] < min(maxCostRatioForArbitraryAxis, nCostRatio[bestAxis]))
1692                                {
1693                                        bestAxis = axis;
1694                                }
1695                                /*else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
1696                                {
1697                                        Debug << "taking split along longest axis (" << bestAxis << ") instead of  (" << axis << ")" << endl;
1698                                }*/
1699
1700                        }
1701                        else
1702                        {
1703                                if (bestAxis == -1)
1704                                {
1705                                        bestAxis = axis;
1706                                }
1707                                else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
1708                                {
1709                                        bestAxis = axis;
1710                                }
1711                        }
1712                }
1713        }
1714
1715        //-- assign values
1716
1717        axis = bestAxis;
1718        pFront = nProbFront[bestAxis];
1719        pBack = nProbBack[bestAxis];
1720
1721        // assign best split nodes geometry
1722        *frontGeom = nFrontGeom[bestAxis];
1723        *backGeom = nBackGeom[bestAxis];
1724
1725        // and delete other geometry
1726        DEL_PTR(nFrontGeom[(bestAxis + 1) % 3]);
1727        DEL_PTR(nBackGeom[(bestAxis + 2) % 3]);
1728
1729        //-- split plane
1730    Vector3 normal(0,0,0); normal[bestAxis] = 1;
1731        plane = Plane3(normal, nPosition[bestAxis]);
1732
1733        //Debug << "best axis: " << bestAxis << " pos " << nPosition[bestAxis] << endl;
1734
1735        return nCostRatio[bestAxis];
1736}
1737
1738
1739bool VspBspTree::SelectPlane(Plane3 &bestPlane,
1740                                                         BspLeaf *leaf,
1741                                                         VspBspTraversalData &data,                                                     
1742                                                         VspBspTraversalData &frontData,
1743                                                         VspBspTraversalData &backData,
1744                                                         int &splitAxis)
1745{
1746        // HACK matt: subdivide regularily to certain depth
1747        if (data.mDepth < 0)    // question matt: why depth < 0 ?
1748        {
1749                cout << "depth: " << data.mDepth << endl;
1750
1751                // return axis aligned split
1752                AxisAlignedBox3 box;
1753                box.Initialize();
1754       
1755                // create bounding box of region
1756                data.mGeometry->GetBoundingBox(box);
1757       
1758                const int axis = box.Size().DrivingAxis();
1759                const Vector3 position = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
1760
1761                Vector3 norm(0,0,0); norm[axis] = 1.0f;
1762                bestPlane = Plane3(norm, position);
1763                splitAxis = axis;
1764
1765                return true;
1766        }
1767
1768        // simplest strategy: just take next polygon
1769        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
1770        {
1771        if (!data.mPolygons->empty())
1772                {
1773                        const int randIdx =
1774                                (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mPolygons->size() - 1));
1775                        Polygon3 *nextPoly = (*data.mPolygons)[randIdx];
1776
1777                        bestPlane = nextPoly->GetSupportingPlane();
1778                        return true;
1779                }
1780        }
1781
1782        //-- use heuristics to find appropriate plane
1783
1784        // intermediate plane
1785        Plane3 plane;
1786        float lowestCost = MAX_FLOAT;
1787       
1788        // decides if the first few splits should be only axisAligned
1789        const bool onlyAxisAligned  =
1790                (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED) &&
1791                ((int)data.mRays->size() > mTermMinRaysForAxisAligned) &&
1792                ((int)data.GetAvgRayContribution() < mTermMaxRayContriForAxisAligned);
1793       
1794        const int limit = onlyAxisAligned ? 0 :
1795                Min((int)data.mPolygons->size(), mMaxPolyCandidates);
1796
1797        float candidateCost;
1798
1799        int maxIdx = (int)data.mPolygons->size();
1800
1801        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1802        {
1803                // the already taken candidates are stored behind maxIdx
1804                // => assure that no index is taken twice
1805                const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)(-- maxIdx));
1806                Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[candidateIdx];
1807
1808                // swap candidate to the end to avoid testing same plane
1809                std::swap((*data.mPolygons)[maxIdx], (*data.mPolygons)[candidateIdx]);
1810                //Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (int)polys.size() - 1)];
1811
1812                // evaluate current candidate
1813                BspNodeGeometry fGeom, bGeom;
1814                float fArea, bArea;
1815                plane = poly->GetSupportingPlane();
1816                candidateCost = EvalSplitPlaneCost(plane, data, fGeom, bGeom, fArea, bArea);
1817               
1818                if (candidateCost < lowestCost)
1819                {
1820                        bestPlane = plane;
1821                        lowestCost = candidateCost;
1822                }
1823        }
1824
1825
1826        //-- evaluate axis aligned splits
1827       
1828        int axis;
1829        BspNodeGeometry *fGeom, *bGeom;
1830        float pFront, pBack;
1831
1832        candidateCost = 99999999.0f;
1833
1834        // as a variant, we take axis aligned split only if there is
1835        // more polygon available to guide the split
1836        if (!mUsePolygonSplitIfAvailable || data.mPolygons->empty())
1837        {
1838                candidateCost = SelectAxisAlignedPlane(plane,
1839                                                                                           data,
1840                                                                                           axis,
1841                                                                                           &fGeom,
1842                                                                                           &bGeom,
1843                                                                                           pFront,
1844                                                                                           pBack,
1845                                                                                           data.mIsKdNode);     
1846        }
1847
1848        splitAxis = 3;
1849
1850        if (candidateCost < lowestCost)
1851        {       
1852                bestPlane = plane;
1853                lowestCost = candidateCost;
1854                splitAxis = axis;
1855       
1856                // assign already computed values
1857                // we can do this because we always save the
1858                // computed values from the axis aligned splits         
1859
1860                if (fGeom && bGeom)
1861                {
1862                        frontData.mGeometry = fGeom;
1863                        backData.mGeometry = bGeom;
1864       
1865                        frontData.mProbability = pFront;
1866                        backData.mProbability = pBack;
1867                }
1868        }
1869        else
1870        {
1871                DEL_PTR(fGeom);
1872                DEL_PTR(bGeom);
1873        }
1874   
1875#ifdef _DEBUG
1876        Debug << "plane lowest cost: " << lowestCost << endl;
1877#endif
1878
1879        // exeeded relative max cost ratio
1880        if (lowestCost > mTermMaxCostRatio)
1881        {
1882                return false;
1883        }
1884
1885        return true;
1886}
1887
1888
1889Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane(const RayInfoContainer &rays) const
1890{
1891        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1892
1893        const Vector3 minPt = rays[candidateIdx].ExtrapOrigin();
1894        const Vector3 maxPt = rays[candidateIdx].ExtrapTermination();
1895
1896        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1897        const Vector3 normal = Normalize(rays[candidateIdx].mRay->GetDir());
1898
1899        return Plane3(normal, pt);
1900}
1901
1902
1903Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane2(const RayInfoContainer &rays) const
1904{
1905        Vector3 pt[3];
1906
1907        int idx[3];
1908        int cmaxT = 0;
1909        int cminT = 0;
1910        bool chooseMin = false;
1911
1912        for (int j = 0; j < 3; ++ j)
1913        {
1914                idx[j] = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() * 2 - 1));
1915
1916                if (idx[j] >= (int)rays.size())
1917                {
1918                        idx[j] -= (int)rays.size();
1919
1920                        chooseMin = (cminT < 2);
1921                }
1922                else
1923                        chooseMin = (cmaxT < 2);
1924
1925                RayInfo rayInf = rays[idx[j]];
1926                pt[j] = chooseMin ? rayInf.ExtrapOrigin() : rayInf.ExtrapTermination();
1927        }
1928
1929        return Plane3(pt[0], pt[1], pt[2]);
1930}
1931
1932
1933Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane3(const RayInfoContainer &rays) const
1934{
1935        Vector3 pt[3];
1936
1937        int idx1 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1938        int idx2 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1939
1940        // check if rays different
1941        if (idx1 == idx2)
1942                idx2 = (idx2 + 1) % (int)rays.size();
1943
1944        const RayInfo ray1 = rays[idx1];
1945        const RayInfo ray2 = rays[idx2];
1946
1947        // normal vector of the plane parallel to both lines
1948        const Vector3 norm = Normalize(CrossProd(ray1.mRay->GetDir(), ray2.mRay->GetDir()));
1949
1950        // vector from line 1 to line 2
1951        const Vector3 vd = ray2.ExtrapOrigin() - ray1.ExtrapOrigin();
1952
1953        // project vector on normal to get distance
1954        const float dist = DotProd(vd, norm);
1955
1956        // point on plane lies halfway between the two planes
1957        const Vector3 planePt = ray1.ExtrapOrigin() + norm * dist * 0.5;
1958
1959        return Plane3(norm, planePt);
1960}
1961
1962
1963inline void VspBspTree::GenerateUniqueIdsForPvs()
1964{
1965        Intersectable::NewMail(); sBackId = Intersectable::sMailId;
1966        Intersectable::NewMail(); sFrontId = Intersectable::sMailId;
1967        Intersectable::NewMail(); sFrontAndBackId = Intersectable::sMailId;
1968}
1969
1970
1971float VspBspTree::EvalRenderCostDecrease(const Plane3 &candidatePlane,
1972                                                                                 const VspBspTraversalData &data,
1973                                                                                 float &normalizedOldRenderCost) const
1974{
1975        float pvsFront = 0;
1976        float pvsBack = 0;
1977        float totalPvs = 0;
1978
1979        // probability that view point lies in back / front node
1980        float pOverall = data.mProbability;
1981        float pFront = 0;
1982        float pBack = 0;
1983
1984
1985        // create unique ids for pvs heuristics
1986        GenerateUniqueIdsForPvs();
1987       
1988        for (int i = 0; i < data.mRays->size(); ++ i)
1989        {
1990                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[i];
1991
1992                float t;
1993                VssRay *ray = rayInf.mRay;
1994                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
1995
1996                // find front and back pvs for origing and termination object
1997                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1998
1999                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
2000                        AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
2001        }
2002
2003
2004        BspNodeGeometry geomFront;
2005        BspNodeGeometry geomBack;
2006
2007        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
2008        data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
2009                                                                  geomBack,
2010                                                                  candidatePlane,
2011                                                                  mBox,
2012                                                                  //0.0f);
2013                                                                  mEpsilon);
2014
2015        if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
2016        {
2017                pFront = geomFront.GetVolume();
2018                pBack = pOverall - pFront;
2019
2020                // something is wrong with the volume
2021                if (0 && ((pFront < 0.0) || (pBack < 0.0)))
2022                {
2023                        Debug << "ERROR in volume:\n"
2024                                  << "volume f :" << pFront << " b: " << pBack << " p: " << pOverall
2025                                  << ", real volume f: " << pFront << " b: " << geomBack.GetVolume()
2026                                  << ", #polygons f: " << geomFront.Size() << " b: " << geomBack.Size() << " p: " << data.mGeometry->Size() << endl;
2027                }
2028        }
2029        else
2030        {
2031                pFront = geomFront.GetArea();
2032                pBack = geomBack.GetArea();
2033        }
2034       
2035
2036        // -- pvs rendering heuristics
2037
2038        // upper and lower bounds
2039        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
2040        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
2041
2042        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty((int)totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2043    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty((int)pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2044        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty((int)pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2045                       
2046        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
2047        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
2048
2049        const float renderCostDecrease = (oldRenderCost - newRenderCost) / mBox.GetVolume();
2050       
2051        // take render cost of node into account to avoid being stuck in a local minimum
2052        normalizedOldRenderCost = oldRenderCost / mBox.GetVolume();
2053       
2054        return renderCostDecrease;
2055}
2056
2057
2058float VspBspTree::EvalSplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
2059                                                                         const VspBspTraversalData &data,
2060                                                                         BspNodeGeometry &geomFront,
2061                                                                         BspNodeGeometry &geomBack,
2062                                                                         float &pFront,
2063                                                                         float &pBack) const
2064{
2065        float totalPvs = 0;
2066        float pvsFront = 0;
2067        float pvsBack = 0;
2068       
2069        // overall probability is used as normalizer
2070        float pOverall = 0;
2071
2072        // probability that view point lies in back / front node
2073        pFront = 0;
2074        pBack = 0;
2075
2076        int numTests; // the number of tests
2077
2078        // if random samples shold be taken instead of testing all the rays
2079        bool useRand;
2080
2081        if ((int)data.mRays->size() > mMaxTests)
2082        {
2083                useRand = true;
2084                numTests = mMaxTests;
2085        }
2086        else
2087        {
2088                useRand = false;
2089                numTests = (int)data.mRays->size();
2090        }
2091       
2092        // create unique ids for pvs heuristics
2093        GenerateUniqueIdsForPvs();
2094
2095        for (int i = 0; i < numTests; ++ i)
2096        {
2097                const int testIdx = useRand ?
2098                        (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mRays->size() - 1)) : i;
2099                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[testIdx];
2100
2101                float t;
2102                VssRay *ray = rayInf.mRay;
2103                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
2104
2105                // find front and back pvs for origing and termination object
2106                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
2107
2108                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
2109                        AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
2110        }
2111
2112        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
2113        bool splitSuccessFull = data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
2114                                                                                                                  geomBack,
2115                                                                                                                  candidatePlane,
2116                                                                                                                  mBox,
2117                                                                                                                  //0.0f);
2118                                                                                                                  mEpsilon);
2119
2120        pOverall = data.mProbability;
2121
2122        if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
2123        {
2124                pFront = geomFront.GetVolume();
2125                pBack = pOverall - pFront;
2126               
2127                // HACK: precision issues possible for unbalanced split => don't take this split!
2128                if (1 &&
2129                        (!splitSuccessFull || (pFront <= 0) || (pBack <= 0) ||
2130                        !geomFront.Valid() || !geomBack.Valid()))
2131                {
2132                        //Debug << "error f: " << pFront << " b: " << pBack << endl;
2133
2134                        // high penalty for degenerated / wrong split
2135                        return 99999.9f;
2136                }
2137        }
2138        else
2139        {
2140                pFront = geomFront.GetArea();
2141                pBack = geomBack.GetArea();
2142        }
2143       
2144
2145        // -- pvs rendering heuristics
2146        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
2147        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
2148
2149        // only render cost heuristics or combined with standard deviation
2150        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty((int)totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2151    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty((int)pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2152        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty((int)pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2153                       
2154        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
2155        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
2156
2157        float oldCost, newCost;
2158
2159        // only render cost
2160        if (1)
2161        {
2162                oldCost = oldRenderCost;
2163                newCost = newRenderCost;
2164        }
2165        else // also considering standard deviation
2166        {
2167                // standard deviation is difference of back and front pvs
2168                const float expectedCost = 0.5f * (penaltyFront + penaltyBack);
2169
2170                const float newDeviation = 0.5f *
2171                        fabs(penaltyFront - expectedCost) + fabs(penaltyBack - expectedCost);
2172
2173                const float oldDeviation = penaltyOld;
2174
2175                newCost = mRenderCostWeight * newRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * newDeviation;
2176                oldCost = mRenderCostWeight * oldRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * oldDeviation;
2177        }
2178
2179        const float cost = mPvsFactor * newCost / (oldCost + Limits::Small);
2180               
2181
2182#ifdef _DEBUG
2183        Debug << "totalpvs: " << data.mPvs << " ptotal: " << pOverall
2184                  << " frontpvs: " << pvsFront << " pFront: " << pFront
2185                  << " backpvs: " << pvsBack << " pBack: " << pBack << endl << endl;
2186        Debug << "cost: " << cost << endl;
2187#endif
2188
2189        return cost;
2190}
2191
2192
2193int VspBspTree::ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
2194                                                                                ViewCellContainer &viewCells) const
2195{
2196        stack<bspNodePair> nodeStack;
2197        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2198
2199        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2200
2201        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2202 
2203        ViewCell::NewMail();
2204
2205        while (!nodeStack.empty())
2206        {
2207                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2208                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2209                nodeStack.pop();
2210
2211                const int side = geom->ComputeIntersection(box);
2212               
2213                switch (side)
2214                {
2215                case -1:
2216                        // node geometry is contained in box
2217                        CollectViewCells(node, true, viewCells, true);
2218                        break;
2219
2220                case 0:
2221                        if (node->IsLeaf())
2222                        {
2223                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2224                       
2225                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
2226                                {
2227                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
2228                                        viewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
2229                                }
2230                        }
2231                        else
2232                        {
2233                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2234                       
2235                                BspNode *first = interior->GetFront();
2236                                BspNode *second = interior->GetBack();
2237           
2238                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
2239                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
2240
2241                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
2242                                                                        *secondGeom,
2243                                                                        interior->GetPlane(),
2244                                                                        mBox,
2245                                                                        //0.0000001f);
2246                                                                        mEpsilon);
2247
2248                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
2249                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
2250                        }
2251                       
2252                        break;
2253                default:
2254                        // default: cull
2255                        break;
2256                }
2257               
2258                DEL_PTR(geom);
2259               
2260        }
2261
2262        return (int)viewCells.size();
2263}
2264
2265
2266float VspBspTree::EvalAxisAlignedSplitCost(const VspBspTraversalData &data,
2267                                                                                   const AxisAlignedBox3 &box,
2268                                                                                   const int axis,
2269                                                                                   const float &position,                                                                                 
2270                                                                                   float &pFront,
2271                                                                                   float &pBack) const
2272{
2273        float pvsTotal = 0;
2274        float pvsFront = 0;
2275        float pvsBack = 0;
2276       
2277        // create unique ids for pvs heuristics
2278        GenerateUniqueIdsForPvs();
2279
2280        const int pvsSize = data.mPvs;
2281
2282        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = data.mRays->end();
2283
2284        // this is the main ray classification loop!
2285        for(rit = data.mRays->begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2286        {
2287                // determine the side of this ray with respect to the plane
2288                float t;
2289                const int side = (*rit).ComputeRayIntersection(axis, position, t);
2290       
2291                AddObjToPvs((*rit).mRay->mTerminationObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2292
2293                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
2294                        AddObjToPvs((*rit).mRay->mOriginObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2295        }
2296
2297
2298        //-- pvs heuristics
2299
2300        float pOverall = data.mProbability;
2301
2302        // note: we use a simplified computation assuming that we always do a
2303        // spatial mid split   
2304       
2305        if (!mUseAreaForPvs)
2306        {   
2307                // volume
2308                pBack = pFront = pOverall * 0.5f;
2309#if 0
2310                // box length substitute for probability
2311                const float minBox = box.Min(axis);
2312                const float maxBox = box.Max(axis);
2313
2314                pBack = position - minBox;
2315                pFront = maxBox - position;
2316                pOverall = maxBox - minBox;
2317#endif
2318        }
2319        else //-- area substitute for probability
2320        {
2321                const int axis2 = (axis + 1) % 3;
2322                const int axis3 = (axis + 2) % 3;
2323
2324                const float faceArea =
2325                        (box.Max(axis2) - box.Min(axis2)) *
2326                        (box.Max(axis3) - box.Min(axis3));
2327
2328                pBack = pFront = pOverall * 0.5f + faceArea;
2329        }
2330
2331#ifdef _DEBUG
2332        Debug << axis << " " << pvsSize << " " << pvsBack << " " << pvsFront << endl;
2333        Debug << pFront << " " << pBack << " " << pOverall << endl;
2334#endif
2335
2336       
2337        const float newCost = pvsBack * pBack + pvsFront * pFront;
2338        const float oldCost = (float)pvsSize * pOverall + Limits::Small;
2339
2340        return  (mCtDivCi + newCost) / oldCost;
2341}
2342
2343
2344inline void VspBspTree::AddObjToPvs(Intersectable *obj,
2345                                                                                 const int cf,
2346                                                                                 float &frontPvs,
2347                                                                                 float &backPvs,
2348                                                                                 float &totalPvs) const
2349{
2350        if (!obj)
2351                return;
2352#if 0
2353        const float renderCost = mViewCellsManager->EvalRenderCost(obj);
2354#else
2355        const int renderCost = 1;
2356#endif
2357        // new object
2358        if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
2359                (obj->mMailbox != sBackId) &&
2360                (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2361        {
2362                totalPvs += renderCost;
2363        }
2364
2365        // TODO: does this really belong to no pvs?
2366        //if (cf == Ray::COINCIDENT) return;
2367
2368        // object belongs to both PVS
2369        if (cf >= 0)
2370        {
2371                if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
2372                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2373                {
2374                        frontPvs += renderCost;
2375               
2376                        if (obj->mMailbox == sBackId)
2377                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
2378                        else
2379                                obj->mMailbox = sFrontId;
2380                }
2381        }
2382
2383        if (cf <= 0)
2384        {
2385                if ((obj->mMailbox != sBackId) &&
2386                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2387                {
2388                        backPvs += renderCost;
2389               
2390                        if (obj->mMailbox == sFrontId)
2391                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
2392                        else
2393                                obj->mMailbox = sBackId;
2394                }
2395        }
2396}
2397
2398
2399void VspBspTree::CollectLeaves(vector<BspLeaf *> &leaves,
2400                                                           const bool onlyUnmailed,
2401                                                           const int maxPvsSize) const
2402{
2403        stack<BspNode *> nodeStack;
2404        nodeStack.push(mRoot);
2405
2406        while (!nodeStack.empty())
2407        {
2408                BspNode *node = nodeStack.top();
2409                nodeStack.pop();
2410               
2411                if (node->IsLeaf())
2412                {
2413                        // test if this leaf is in valid view space
2414                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2415                        if (leaf->TreeValid() &&
2416                                (!onlyUnmailed || !leaf->Mailed()) &&
2417                                ((maxPvsSize < 0) || (leaf->GetViewCell()->GetPvs().CountPvs() <= maxPvsSize)))
2418                        {
2419                                leaves.push_back(leaf);
2420                        }
2421                }
2422                else
2423                {
2424                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2425
2426                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2427                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2428                }
2429        }
2430}
2431
2432
2433AxisAlignedBox3 VspBspTree::GetBoundingBox() const
2434{
2435        return mBox;
2436}
2437
2438
2439BspNode *VspBspTree::GetRoot() const
2440{
2441        return mRoot;
2442}
2443
2444
2445void VspBspTree::EvaluateLeafStats(const VspBspTraversalData &data)
2446{
2447        // the node became a leaf -> evaluate stats for leafs
2448        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(data.mNode);
2449
2450
2451        if (data.mPvs > mBspStats.maxPvs)
2452        {
2453                mBspStats.maxPvs = data.mPvs;
2454        }
2455
2456        mBspStats.pvs += data.mPvs;
2457
2458        if (data.mDepth < mBspStats.minDepth)
2459        {
2460                mBspStats.minDepth = data.mDepth;
2461        }
2462       
2463        if (data.mDepth >= mTermMaxDepth)
2464        {
2465        ++ mBspStats.maxDepthNodes;
2466                //Debug << "new max depth: " << mBspStats.maxDepthNodes << endl;
2467        }
2468
2469        // accumulate rays to compute rays /  leaf
2470        mBspStats.accumRays += (int)data.mRays->size();
2471
2472        if (data.mPvs < mTermMinPvs)
2473                ++ mBspStats.minPvsNodes;
2474
2475        if ((int)data.mRays->size() < mTermMinRays)
2476                ++ mBspStats.minRaysNodes;
2477
2478        if (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution)
2479                ++ mBspStats.maxRayContribNodes;
2480
2481        if (data.mProbability <= mTermMinProbability)
2482                ++ mBspStats.minProbabilityNodes;
2483       
2484        // accumulate depth to compute average depth
2485        mBspStats.accumDepth += data.mDepth;
2486
2487        ++ mCreatedViewCells;
2488
2489#ifdef _DEBUG
2490        Debug << "BSP stats: "
2491                  << "Depth: " << data.mDepth << " (max: " << mTermMaxDepth << "), "
2492                  << "PVS: " << data.mPvs << " (min: " << mTermMinPvs << "), "
2493                  << "#rays: " << (int)data.mRays->size() << " (max: " << mTermMinRays << "), "
2494                  << "#pvs: " << leaf->GetViewCell()->GetPvs().CountPvs() << "), "
2495                  << "#avg ray contrib (pvs): " << (float)data.mPvs / (float)data.mRays->size() << endl;
2496#endif
2497}
2498
2499
2500int VspBspTree::CastRay(Ray &ray)
2501{
2502        int hits = 0;
2503
2504        stack<BspRayTraversalData> tQueue;
2505
2506        float maxt, mint;
2507
2508        if (!mBox.GetRaySegment(ray, mint, maxt))
2509                return 0;
2510
2511        Intersectable::NewMail();
2512        ViewCell::NewMail();
2513
2514        Vector3 entp = ray.Extrap(mint);
2515        Vector3 extp = ray.Extrap(maxt);
2516
2517        BspNode *node = mRoot;
2518        BspNode *farChild = NULL;
2519
2520        while (1)
2521        {
2522                if (!node->IsLeaf())
2523                {
2524                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2525
2526                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
2527                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
2528                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
2529
2530                        if (entSide < 0)
2531                        {
2532                                node = in->GetBack();
2533
2534                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
2535                                        continue;
2536
2537                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
2538
2539                        } else if (entSide > 0)
2540                        {
2541                                node = in->GetFront();
2542
2543                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
2544                                        continue;
2545
2546                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
2547                        }
2548                        else // ray and plane are coincident
2549                        {
2550                                // matt: WHAT TO DO IN THIS CASE ?
2551                                //break;
2552                                node = in->GetFront();
2553                                continue;
2554                        }
2555
2556                        // push data for far child
2557                        tQueue.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
2558
2559                        // find intersection of ray segment with plane
2560                        float t;
2561                        extp = splitPlane.FindIntersection(ray.GetLoc(), extp, &t);
2562                        maxt *= t;
2563                }
2564                else // reached leaf => intersection with view cell
2565                {
2566                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2567
2568                        if (!leaf->GetViewCell()->Mailed())
2569                        {
2570                                //ray.bspIntersections.push_back(Ray::VspBspIntersection(maxt, leaf));
2571                                leaf->GetViewCell()->Mail();
2572                                ++ hits;
2573                        }
2574
2575                        //-- fetch the next far child from the stack
2576                        if (tQueue.empty())
2577                                break;
2578
2579                        entp = extp;
2580                        mint = maxt; // NOTE: need this?
2581
2582                        if (ray.GetType() == Ray::LINE_SEGMENT && mint > 1.0f)
2583                                break;
2584
2585                        BspRayTraversalData &s = tQueue.top();
2586
2587                        node = s.mNode;
2588                        extp = s.mExitPoint;
2589                        maxt = s.mMaxT;
2590
2591                        tQueue.pop();
2592                }
2593        }
2594
2595        return hits;
2596}
2597
2598
2599void VspBspTree::CollectViewCells(ViewCellContainer &viewCells,
2600                                                                  bool onlyValid) const
2601{
2602        ViewCell::NewMail();
2603       
2604        CollectViewCells(mRoot, onlyValid, viewCells, true);
2605}
2606
2607
2608void VspBspTree::CollapseViewCells()
2609{
2610// TODO
2611#if HAS_TO_BE_REDONE
2612        stack<BspNode *> nodeStack;
2613
2614        if (!mRoot)
2615                return;
2616
2617        nodeStack.push(mRoot);
2618       
2619        while (!nodeStack.empty())
2620        {
2621                BspNode *node = nodeStack.top();
2622                nodeStack.pop();
2623               
2624                if (node->IsLeaf())
2625        {
2626                        BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2627
2628                        if (!viewCell->GetValid())
2629                        {
2630                                BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2631       
2632                                ViewCellContainer leaves;
2633                                mViewCellsTree->CollectLeaves(viewCell, leaves);
2634
2635                                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2636
2637                                for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2638                                {
2639                                        BspLeaf *l = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
2640                                        l->SetViewCell(GetOrCreateOutOfBoundsCell());
2641                                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
2642                                }
2643
2644                                // add to unbounded view cell
2645                                GetOrCreateOutOfBoundsCell()->GetPvs().AddPvs(viewCell->GetPvs());
2646                                DEL_PTR(viewCell);
2647                        }
2648                }
2649                else
2650                {
2651                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2652               
2653                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2654                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2655                }
2656        }
2657
2658        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
2659#endif
2660}
2661
2662
2663void VspBspTree::CollectRays(VssRayContainer &rays)
2664{
2665        vector<BspLeaf *> leaves;
2666
2667        vector<BspLeaf *>::const_iterator lit, lit_end = leaves.end();
2668
2669        for (lit = leaves.begin(); lit != lit_end; ++ lit)
2670        {
2671                BspLeaf *leaf = *lit;
2672                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = leaf->mVssRays.end();
2673
2674                for (rit = leaf->mVssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2675                        rays.push_back(*rit);
2676        }
2677}
2678
2679
2680void VspBspTree::ValidateTree()
2681{
2682        stack<BspNode *> nodeStack;
2683
2684        if (!mRoot)
2685                return;
2686
2687        nodeStack.push(mRoot);
2688       
2689        mBspStats.invalidLeaves = 0;
2690        while (!nodeStack.empty())
2691        {
2692                BspNode *node = nodeStack.top();
2693                nodeStack.pop();
2694               
2695                if (node->IsLeaf())
2696                {
2697                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2698
2699                        if (!leaf->GetViewCell()->GetValid())
2700                                ++ mBspStats.invalidLeaves;
2701
2702                        // validity flags don't match => repair
2703                        if (leaf->GetViewCell()->GetValid() != leaf->TreeValid())
2704                        {
2705                                leaf->SetTreeValid(leaf->GetViewCell()->GetValid());
2706                                PropagateUpValidity(leaf);
2707                        }
2708                }
2709                else
2710                {
2711                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2712               
2713                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2714                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2715                }
2716        }
2717
2718        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
2719}
2720
2721
2722
2723void VspBspTree::CollectViewCells(BspNode *root,
2724                                                                  bool onlyValid,
2725                                                                  ViewCellContainer &viewCells,
2726                                                                  bool onlyUnmailed) const
2727{
2728        stack<BspNode *> nodeStack;
2729
2730        if (!root)
2731                return;
2732
2733        nodeStack.push(root);
2734       
2735        while (!nodeStack.empty())
2736        {
2737                BspNode *node = nodeStack.top();
2738                nodeStack.pop();
2739               
2740                if (node->IsLeaf())
2741                {
2742                        if (!onlyValid || node->TreeValid())
2743                        {
2744                                ViewCellLeaf *leafVc = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2745
2746                                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leafVc);
2747                                               
2748                                if (!onlyUnmailed || !viewCell->Mailed())
2749                                {
2750                                        viewCell->Mail();
2751                                        viewCells.push_back(viewCell);
2752                                }
2753                        }
2754                }
2755                else
2756                {
2757                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2758               
2759                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2760                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2761                }
2762        }
2763
2764}
2765
2766
2767void VspBspTree::PreprocessPolygons(PolygonContainer &polys)
2768{
2769        // preprocess: throw out polygons coincident to the view space box (not needed)
2770        PolygonContainer boxPolys;
2771       
2772        mBox.ExtractPolys(boxPolys);
2773        vector<Plane3> boxPlanes;
2774
2775        PolygonContainer::iterator pit, pit_end = boxPolys.end();
2776
2777        // extract planes of box
2778        // TODO: can be done more elegantly than first extracting polygons
2779        // and take their planes
2780        for (pit = boxPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2781        {
2782                boxPlanes.push_back((*pit)->GetSupportingPlane());
2783        }
2784
2785        pit_end = polys.end();
2786
2787        for (pit = polys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2788        {
2789                vector<Plane3>::const_iterator bit, bit_end = boxPlanes.end();
2790               
2791                for (bit = boxPlanes.begin(); (bit != bit_end) && (*pit); ++ bit)
2792                {
2793                        const int cf = (*pit)->ClassifyPlane(*bit, mEpsilon);
2794
2795                        if (cf == Polygon3::COINCIDENT)
2796                        {
2797                                DEL_PTR(*pit);
2798                                //Debug << "coincident!!" << endl;
2799                        }
2800                }
2801        }
2802
2803        // remove deleted entries after swapping them to end of vector
2804        for (int i = 0; i < (int)polys.size(); ++ i)
2805        {
2806                while (!polys[i] && (i < (int)polys.size()))
2807                {
2808                        swap(polys[i], polys.back());
2809                        polys.pop_back();
2810                }
2811        }
2812}
2813
2814
2815float VspBspTree::AccumulatedRayLength(const RayInfoContainer &rays) const
2816{
2817        float len = 0;
2818
2819        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2820
2821        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2822                len += (*it).SegmentLength();
2823
2824        return len;
2825}
2826
2827
2828int VspBspTree::SplitRays(const Plane3 &plane,
2829                                                  RayInfoContainer &rays,
2830                                                  RayInfoContainer &frontRays,
2831                                                  RayInfoContainer &backRays) const
2832{
2833        int splits = 0;
2834
2835        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2836
2837        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2838        {
2839                RayInfo bRay = *it;
2840               
2841                VssRay *ray = bRay.mRay;
2842                float t;
2843
2844                // get classification and receive new t
2845                const int cf = bRay.ComputeRayIntersection(plane, t);
2846
2847                switch (cf)
2848                {
2849                case -1:
2850                        backRays.push_back(bRay);
2851                        break;
2852                case 1:
2853                        frontRays.push_back(bRay);
2854                        break;
2855                case 0:
2856                        {
2857                                //-- split ray
2858                                //   test if start point behind or in front of plane
2859                                const int side = plane.Side(bRay.ExtrapOrigin());
2860
2861                                ++ splits;
2862
2863                                if (side <= 0)
2864                                {
2865                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2866                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2867                                }
2868                                else
2869                                {
2870                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2871                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2872                                }
2873                        }
2874                        break;
2875                default:
2876                        Debug << "Should not come here" << endl;
2877                        break;
2878                }
2879        }
2880
2881        return splits;
2882}
2883
2884
2885void VspBspTree::ExtractHalfSpaces(BspNode *n, vector<Plane3> &halfSpaces) const
2886{
2887        BspNode *lastNode;
2888
2889        do
2890        {
2891                lastNode = n;
2892
2893                // want to get planes defining geometry of this node => don't take
2894                // split plane of node itself
2895                n = n->GetParent();
2896
2897                if (n)
2898                {
2899                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(n);
2900                        Plane3 halfSpace = dynamic_cast<BspInterior *>(interior)->GetPlane();
2901
2902            if (interior->GetBack() != lastNode)
2903                                halfSpace.ReverseOrientation();
2904
2905                        halfSpaces.push_back(halfSpace);
2906                }
2907        }
2908        while (n);
2909}
2910
2911
2912void VspBspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
2913                                                                   BspNodeGeometry &geom) const
2914{
2915        vector<Plane3> halfSpaces;
2916        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2917
2918        PolygonContainer candidatePolys;
2919        vector<Plane3> candidatePlanes;
2920
2921        vector<Plane3>::const_iterator pit, pit_end = halfSpaces.end();
2922
2923        // bounded planes are added to the polygons
2924        for (pit = halfSpaces.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2925        {
2926                Polygon3 *p = GetBoundingBox().CrossSection(*pit);
2927
2928                if (p->Valid(mEpsilon))
2929                {
2930                        candidatePolys.push_back(p);
2931                        candidatePlanes.push_back(*pit);
2932                }
2933        }
2934
2935        // add faces of bounding box (also could be faces of the cell)
2936        for (int i = 0; i < 6; ++ i)
2937        {
2938                VertexContainer vertices;
2939
2940                for (int j = 0; j < 4; ++ j)
2941                        vertices.push_back(mBox.GetFace(i).mVertices[j]);
2942
2943                Polygon3 *poly = new Polygon3(vertices);
2944
2945                candidatePolys.push_back(poly);
2946                candidatePlanes.push_back(poly->GetSupportingPlane());
2947        }
2948
2949        for (int i = 0; i < (int)candidatePolys.size(); ++ i)
2950        {
2951                // polygon is split by all other planes
2952                for (int j = 0; (j < (int)halfSpaces.size()) && candidatePolys[i]; ++ j)
2953                {
2954                        if (i == j) // polygon and plane are coincident
2955                                continue;
2956
2957                        VertexContainer splitPts;
2958                        Polygon3 *frontPoly, *backPoly;
2959
2960                        const int cf =
2961                                candidatePolys[i]->ClassifyPlane(halfSpaces[j],
2962                                                                                                 mEpsilon);
2963
2964                        switch (cf)
2965                        {
2966                                case Polygon3::SPLIT:
2967                                        frontPoly = new Polygon3();
2968                                        backPoly = new Polygon3();
2969
2970                                        candidatePolys[i]->Split(halfSpaces[j],
2971                                                                                         *frontPoly,
2972                                                                                         *backPoly,
2973                                                                                         mEpsilon);
2974
2975                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2976
2977                                        if (backPoly->Valid(mEpsilon))
2978                                                candidatePolys[i] = backPoly;
2979                                        else
2980                                                DEL_PTR(backPoly);
2981
2982                                        // outside, don't need this
2983                                        DEL_PTR(frontPoly);
2984                                        break;
2985                                // polygon outside of halfspace
2986                                case Polygon3::FRONT_SIDE:
2987                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2988                                        break;
2989                                // just take polygon as it is
2990                                case Polygon3::BACK_SIDE:
2991                                case Polygon3::COINCIDENT:
2992                                default:
2993                                        break;
2994                        }
2995                }
2996
2997                if (candidatePolys[i])
2998                {
2999                        geom.Add(candidatePolys[i], candidatePlanes[i]);
3000                        //      geom.mPolys.push_back(candidates[i]);
3001                }
3002        }
3003}
3004
3005
3006void VspBspTree::ConstructGeometry(ViewCell *vc,
3007                                                                   BspNodeGeometry &vcGeom) const
3008{
3009        ViewCellContainer leaves;
3010       
3011        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
3012
3013        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3014
3015        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3016        {
3017                BspLeaf *l = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
3018               
3019                ConstructGeometry(l, vcGeom);
3020        }
3021}
3022
3023
3024int VspBspTree::FindNeighbors(BspNode *n, vector<BspLeaf *> &neighbors,
3025                                                          const bool onlyUnmailed) const
3026{
3027        stack<bspNodePair> nodeStack;
3028       
3029        BspNodeGeometry nodeGeom;
3030        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
3031//      const float eps = 0.5f;
3032        const float eps = 0.01f;
3033        // split planes from the root to this node
3034        // needed to verify that we found neighbor leaf
3035        // TODO: really needed?
3036        vector<Plane3> halfSpaces;
3037        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
3038
3039
3040        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3041        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3042
3043        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3044
3045        while (!nodeStack.empty())
3046        {
3047                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3048                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3049       
3050                nodeStack.pop();
3051
3052                if (node->IsLeaf())
3053                {
3054                        // test if this leaf is in valid view space
3055                        if (node->TreeValid() &&
3056                                (node != n) &&
3057                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
3058                        {
3059                                bool isAdjacent = true;
3060
3061                                if (1)
3062                                {
3063                                        // test all planes of current node if still adjacent
3064                                        for (int i = 0; (i < halfSpaces.size()) && isAdjacent; ++ i)
3065                                        {
3066                                                const int cf =
3067                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
3068                                                                                                        halfSpaces[i],
3069                                                                                                        eps);
3070
3071                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3072                                                {
3073                                                        isAdjacent = false;
3074                                                }
3075                                        }
3076                                }
3077                                else
3078                                {
3079                                        // TODO: why is this wrong??
3080                                        // test all planes of current node if still adjacent
3081                                        for (int i = 0; (i < nodeGeom.Size()) && isAdjacent; ++ i)
3082                                        {
3083                                                Polygon3 *poly = nodeGeom.GetPolys()[i];
3084
3085                                                const int cf =
3086                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
3087                                                                                                        poly->GetSupportingPlane(),
3088                                                                                                        eps);
3089
3090                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3091                                                {
3092                                                        isAdjacent = false;
3093                                                }
3094                                        }
3095                                }
3096                                // neighbor was found
3097                                if (isAdjacent)
3098                                {       
3099                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
3100                                }
3101                        }
3102                }
3103                else
3104                {
3105                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3106
3107                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
3108                                                                                                   interior->GetPlane(),
3109                                                                                                   eps);
3110                       
3111                        BspNode *front = interior->GetFront();
3112                        BspNode *back = interior->GetBack();
3113           
3114                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
3115                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
3116
3117                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
3118                                                                *bGeom,
3119                                                                interior->GetPlane(),
3120                                                                mBox,
3121                                                                //0.0000001f);
3122                                                                eps);
3123               
3124                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3125                        {
3126                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
3127                                DEL_PTR(fGeom);
3128                        }
3129                        else
3130                        {
3131                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3132                                {
3133                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
3134                                        DEL_PTR(bGeom);
3135                                }
3136                                else
3137                                {       // random decision
3138                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
3139                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
3140                                }
3141                        }
3142                }
3143       
3144                DEL_PTR(geom);
3145        }
3146
3147        return (int)neighbors.size();
3148}
3149
3150
3151
3152int VspBspTree::FindApproximateNeighbors(BspNode *n,
3153                                                                                 vector<BspLeaf *> &neighbors,
3154                                                                                 const bool onlyUnmailed) const
3155{
3156        stack<bspNodePair> nodeStack;
3157       
3158        BspNodeGeometry nodeGeom;
3159        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
3160       
3161        float eps = 0.01f;
3162        // split planes from the root to this node
3163        // needed to verify that we found neighbor leaf
3164        // TODO: really needed?
3165        vector<Plane3> halfSpaces;
3166        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
3167
3168
3169        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3170        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3171
3172        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3173
3174        while (!nodeStack.empty())
3175        {
3176                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3177                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3178       
3179                nodeStack.pop();
3180
3181                if (node->IsLeaf())
3182                {
3183                        // test if this leaf is in valid view space
3184                        if (node->TreeValid() &&
3185                                (node != n) &&
3186                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
3187                        {
3188                                bool isAdjacent = true;
3189
3190                                // neighbor was found
3191                                if (isAdjacent)
3192                                {       
3193                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
3194                                }
3195                        }
3196                }
3197                else
3198                {
3199                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3200
3201                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
3202                                                                                                   interior->GetPlane(),
3203                                                                                                   eps);
3204                       
3205                        BspNode *front = interior->GetFront();
3206                        BspNode *back = interior->GetBack();
3207           
3208                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
3209                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
3210
3211                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
3212                                                                *bGeom,
3213                                                                interior->GetPlane(),
3214                                                                mBox,
3215                                                                //0.0000001f);
3216                                                                eps);
3217               
3218                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3219                        {
3220                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
3221                                DEL_PTR(fGeom);
3222                                }
3223                        else
3224                        {
3225                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3226                                {
3227                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
3228                                        DEL_PTR(bGeom);
3229                                }
3230                                else
3231                                {       // random decision
3232                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
3233                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
3234                                }
3235                        }
3236                }
3237       
3238                DEL_PTR(geom);
3239        }
3240
3241        return (int)neighbors.size();
3242}
3243
3244
3245
3246BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const Plane3 &halfspace)
3247{
3248    stack<BspNode *> nodeStack;
3249        nodeStack.push(mRoot);
3250
3251        int mask = rand();
3252
3253        while (!nodeStack.empty())
3254        {
3255                BspNode *node = nodeStack.top();
3256                nodeStack.pop();
3257
3258                if (node->IsLeaf())
3259                {
3260                        return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3261                }
3262                else
3263                {
3264                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3265                        BspNode *next;
3266                        BspNodeGeometry geom;
3267
3268                        // todo: not very efficient: constructs full cell everytime
3269                        ConstructGeometry(interior, geom);
3270
3271                        const int cf =
3272                                Polygon3::ClassifyPlane(geom.GetPolys(), halfspace, mEpsilon);
3273
3274                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3275                                next = interior->GetFront();
3276                        else
3277                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3278                                        next = interior->GetFront();
3279                        else
3280                        {
3281                                // random decision
3282                                if (mask & 1)
3283                                        next = interior->GetBack();
3284                                else
3285                                        next = interior->GetFront();
3286                                mask = mask >> 1;
3287                        }
3288
3289                        nodeStack.push(next);
3290                }
3291        }
3292
3293        return NULL;
3294}
3295
3296
3297BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed)
3298{
3299        stack<BspNode *> nodeStack;
3300
3301        nodeStack.push(mRoot);
3302
3303        int mask = rand();
3304
3305        while (!nodeStack.empty())
3306        {
3307                BspNode *node = nodeStack.top();
3308                nodeStack.pop();
3309
3310                if (node->IsLeaf())
3311                {
3312                        if ( (!onlyUnmailed || !node->Mailed()) )
3313                                return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3314                }
3315                else
3316                {
3317                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3318
3319                        // random decision
3320                        if (mask & 1)
3321                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3322                        else
3323                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3324
3325                        mask = mask >> 1;
3326                }
3327        }
3328
3329        return NULL;
3330}
3331
3332
3333int VspBspTree::ComputePvsSize(const RayInfoContainer &rays) const
3334{
3335        int pvsSize = 0;
3336
3337        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = rays.end();
3338
3339        Intersectable::NewMail();
3340
3341        for (rit = rays.begin(); rit != rays.end(); ++ rit)
3342        {
3343                VssRay *ray = (*rit).mRay;
3344
3345                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && ray->mOriginObject)
3346                {
3347                        if (!ray->mOriginObject->Mailed())
3348                        {
3349                                ray->mOriginObject->Mail();
3350                                ++ pvsSize;
3351                        }
3352                }
3353
3354                if (ray->mTerminationObject)
3355                {
3356                        if (!ray->mTerminationObject->Mailed())
3357                        {
3358                                ray->mTerminationObject->Mail();
3359                                ++ pvsSize;
3360                        }
3361                }
3362        }
3363
3364        return pvsSize;
3365}
3366
3367
3368float VspBspTree::GetEpsilon() const
3369{
3370        return mEpsilon;
3371}
3372
3373
3374int VspBspTree::SplitPolygons(const Plane3 &plane,
3375                                                          PolygonContainer &polys,
3376                                                          PolygonContainer &frontPolys,
3377                                                          PolygonContainer &backPolys,
3378                                                          PolygonContainer &coincident) const
3379{
3380        int splits = 0;
3381
3382        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
3383
3384        for (it = polys.begin(); it != polys.end(); ++ it)     
3385        {
3386                Polygon3 *poly = *it;
3387
3388                // classify polygon
3389                const int cf = poly->ClassifyPlane(plane, mEpsilon);
3390
3391                switch (cf)
3392                {
3393                        case Polygon3::COINCIDENT:
3394                                coincident.push_back(poly);
3395                                break;
3396                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
3397                                frontPolys.push_back(poly);
3398                                break;
3399                        case Polygon3::BACK_SIDE:
3400                                backPolys.push_back(poly);
3401                                break;
3402                        case Polygon3::SPLIT:
3403                                backPolys.push_back(poly);
3404                                frontPolys.push_back(poly);
3405                                ++ splits;
3406                                break;
3407                        default:
3408                Debug << "SHOULD NEVER COME HERE\n";
3409                                break;
3410                }
3411        }
3412
3413        return splits;
3414}
3415
3416
3417int VspBspTree::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
3418                                                                const Vector3 &termination,
3419                                                                ViewCellContainer &viewcells)
3420{
3421        int hits = 0;
3422        stack<BspRayTraversalData> tStack;
3423
3424        float mint = 0.0f, maxt = 1.0f;
3425
3426        Intersectable::NewMail();
3427        ViewCell::NewMail();
3428
3429        Vector3 entp = origin;
3430        Vector3 extp = termination;
3431
3432        BspNode *node = mRoot;
3433        BspNode *farChild = NULL;
3434
3435        float t;
3436        const float thresh = 1e-6f; // matt: change this to adjustable value
3437       
3438        while (1)
3439        {
3440                if (!node->IsLeaf())
3441                {
3442                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3443
3444                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
3445                       
3446                        const int entSide = splitPlane.Side(entp, thresh);
3447                        const int extSide = splitPlane.Side(extp, thresh);
3448
3449                        if (entSide < 0)
3450                        {
3451                                node = in->GetBack();
3452                               
3453                                // plane does not split ray => no far child
3454                                if (extSide <= 0)
3455                                        continue;
3456 
3457                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
3458                        }
3459                        else if (entSide > 0)
3460                        {
3461                                node = in->GetFront();
3462
3463                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
3464                                        continue;
3465
3466                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
3467                        }
3468                        else // one of the ray end points is on the plane
3469                        {       
3470                                // NOTE: what to do if ray is coincident with plane?
3471                                if (extSide < 0)
3472                                        node = in->GetBack();
3473                                else //if (extSide > 0)
3474                                        node = in->GetFront();
3475                                //else break; // coincident => count no intersections
3476
3477                                continue; // no far child
3478                        }
3479
3480                        // push data for far child
3481                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp));
3482
3483                        // find intersection of ray segment with plane
3484                        extp = splitPlane.FindIntersection(origin, extp, &t);
3485                }
3486                else
3487                {
3488                        // reached leaf => intersection with view cell
3489                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3490                        ViewCell *viewCell;
3491                       
3492                        // question: always contribute to leaf or to currently active view cell?
3493                        if (0)
3494                                viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3495                        else
3496                                viewCell = leaf->GetViewCell();
3497
3498                        if (!viewCell->Mailed())
3499                        {
3500                                viewcells.push_back(viewCell);
3501                                viewCell->Mail();
3502                                ++ hits;
3503                        }
3504
3505                        //-- fetch the next far child from the stack
3506                        if (tStack.empty())
3507                                break;
3508
3509                        entp = extp;
3510                       
3511                        const BspRayTraversalData &s = tStack.top();
3512
3513                        node = s.mNode;
3514                        extp = s.mExitPoint;
3515
3516                        tStack.pop();
3517                }
3518        }
3519
3520        return hits;
3521}
3522
3523
3524
3525
3526int VspBspTree::TreeDistance(BspNode *n1, BspNode *n2) const
3527{
3528        std::deque<BspNode *> path1;
3529        BspNode *p1 = n1;
3530
3531        // create path from node 1 to root
3532        while (p1)
3533        {
3534                if (p1 == n2) // second node on path
3535                        return (int)path1.size();
3536
3537                path1.push_front(p1);
3538                p1 = p1->GetParent();
3539        }
3540
3541        int depth = n2->GetDepth();
3542        int d = depth;
3543
3544        BspNode *p2 = n2;
3545
3546        // compare with same depth
3547        while (1)
3548        {
3549                if ((d < (int)path1.size()) && (p2 == path1[d]))
3550                        return (depth - d) + ((int)path1.size() - 1 - d);
3551
3552                -- d;
3553                p2 = p2->GetParent();
3554        }
3555
3556        return 0; // never come here
3557}
3558
3559
3560BspNode *VspBspTree::CollapseTree(BspNode *node, int &collapsed)
3561{
3562// TODO
3563#if HAS_TO_BE_REDONE
3564        if (node->IsLeaf())
3565                return node;
3566
3567        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3568
3569        BspNode *front = CollapseTree(interior->GetFront(), collapsed);
3570        BspNode *back = CollapseTree(interior->GetBack(), collapsed);
3571
3572        if (front->IsLeaf() && back->IsLeaf())
3573        {
3574                BspLeaf *frontLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(front);
3575                BspLeaf *backLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(back);
3576
3577                //-- collapse tree
3578                if (frontLeaf->GetViewCell() == backLeaf->GetViewCell())
3579                {
3580                        BspViewCell *vc = frontLeaf->GetViewCell();
3581
3582                        BspLeaf *leaf = new BspLeaf(interior->GetParent(), vc);
3583                        leaf->SetTreeValid(frontLeaf->TreeValid());
3584
3585                        // replace a link from node's parent
3586                        if (leaf->GetParent())
3587                                leaf->GetParent()->ReplaceChildLink(node, leaf);
3588                        else
3589                                mRoot = leaf;
3590
3591                        ++ collapsed;
3592                        delete interior;
3593
3594                        return leaf;
3595                }
3596        }
3597#endif
3598        return node;
3599}
3600
3601
3602int VspBspTree::CollapseTree()
3603{
3604        int collapsed = 0;
3605        //TODO
3606#if HAS_TO_BE_REDONE
3607        (void)CollapseTree(mRoot, collapsed);
3608
3609        // revalidate leaves
3610        RepairViewCellsLeafLists();
3611#endif
3612        return collapsed;
3613}
3614
3615
3616void VspBspTree::RepairViewCellsLeafLists()
3617{
3618// TODO
3619#if HAS_TO_BE_REDONE
3620        // list not valid anymore => clear
3621        stack<BspNode *> nodeStack;
3622        nodeStack.push(mRoot);
3623
3624        ViewCell::NewMail();
3625
3626        while (!nodeStack.empty())
3627        {
3628                BspNode *node = nodeStack.top();
3629                nodeStack.pop();
3630
3631                if (node->IsLeaf())
3632                {
3633                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3634
3635                        BspViewCell *viewCell = leaf->GetViewCell();
3636
3637                        if (!viewCell->Mailed())
3638                        {
3639                                viewCell->mLeaves.clear();
3640                                viewCell->Mail();
3641                        }
3642       
3643                        viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
3644
3645                }
3646                else
3647                {
3648                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3649
3650                        nodeStack.push(interior->GetFront());
3651                        nodeStack.push(interior->GetBack());
3652                }
3653        }
3654// TODO
3655#endif
3656}
3657
3658
3659int VspBspTree::CastBeam(Beam &beam)
3660{
3661    stack<bspNodePair> nodeStack;
3662        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3663        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3664
3665        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3666 
3667        ViewCell::NewMail();
3668
3669        while (!nodeStack.empty())
3670        {
3671                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3672                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3673                nodeStack.pop();
3674               
3675                AxisAlignedBox3 box;
3676                geom->GetBoundingBox(box);
3677
3678                const int side = beam.ComputeIntersection(box);
3679               
3680                switch (side)
3681                {
3682                case -1:
3683                        CollectViewCells(node, true, beam.mViewCells, true);
3684                        break;
3685                case 0:
3686                       
3687                        if (node->IsLeaf())
3688                        {
3689                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3690                       
3691                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
3692                                {
3693                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
3694                                        beam.mViewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
3695                                }
3696                        }
3697                        else
3698                        {
3699                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3700                       
3701                                BspNode *first = interior->GetFront();
3702                                BspNode *second = interior->GetBack();
3703           
3704                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
3705                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
3706
3707                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
3708                                                                        *secondGeom,
3709                                                                        interior->GetPlane(),
3710                                                                        mBox,
3711                                                                        //0.0000001f);
3712                                                                        mEpsilon);
3713
3714                                // decide on the order of the nodes
3715                                if (DotProd(beam.mPlanes[0].mNormal,
3716                                        interior->GetPlane().mNormal) > 0)
3717                                {
3718                                        swap(first, second);
3719                                        swap(firstGeom, secondGeom);
3720                                }
3721
3722                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
3723                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
3724                        }
3725                       
3726                        break;
3727                default:
3728                        // default: cull
3729                        break;
3730                }
3731               
3732                DEL_PTR(geom);
3733               
3734        }
3735
3736        return (int)beam.mViewCells.size();
3737}
3738
3739
3740void VspBspTree::SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm)
3741{
3742        mViewCellsManager = vcm;
3743}
3744
3745
3746int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const vector<BspLeaf *> leaves,
3747                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
3748{
3749        BspLeaf::NewMail();
3750       
3751        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3752
3753        int numCandidates = 0;
3754
3755        // find merge candidates and push them into queue
3756        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3757        {
3758                BspLeaf *leaf = *it;
3759               
3760                // the same leaves must not be part of two merge candidates
3761                leaf->Mail();
3762               
3763                vector<BspLeaf *> neighbors;
3764               
3765                // appoximate neighbor search has slightl relaxed constraints
3766                if (1)
3767                        FindNeighbors(leaf, neighbors, true);
3768                else
3769                        FindApproximateNeighbors(leaf, neighbors, true);
3770
3771                vector<BspLeaf *>::const_iterator nit, nit_end = neighbors.end();
3772
3773                // TODO: test if at least one ray goes from one leaf to the other
3774                for (nit = neighbors.begin(); nit != nit_end; ++ nit)
3775                {
3776                        if ((*nit)->GetViewCell() != leaf->GetViewCell())
3777                        {
3778                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), (*nit)->GetViewCell());
3779
3780                                if (!leaf->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
3781                                        !(*nit)->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
3782                    leaf->IsSibling(*nit))
3783                                {
3784                                        candidates.push_back(mc);
3785                                }
3786
3787                                ++ numCandidates;
3788                                if ((numCandidates % 1000) == 0)
3789                                {
3790                                        cout << "collected " << numCandidates << " merge candidates" << endl;
3791                                }
3792                        }
3793                }
3794        }
3795
3796        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
3797        Debug << "leaves in queue: " << numCandidates << endl;
3798       
3799
3800        return (int)leaves.size();
3801}
3802
3803
3804int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
3805                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
3806{
3807        ViewCell::NewMail();
3808        long startTime = GetTime();
3809       
3810        map<BspLeaf *, vector<BspLeaf*> > neighborMap;
3811        ViewCellContainer::const_iterator iit;
3812
3813        int numLeaves = 0;
3814       
3815        BspLeaf::NewMail();
3816
3817        for (int i = 0; i < (int)rays.size(); ++ i)
3818        { 
3819                VssRay *ray = rays[i];
3820       
3821                // traverse leaves stored in the rays and compare and
3822                // merge consecutive leaves (i.e., the neighbors in the tree)
3823                if (ray->mViewCells.size() < 2)
3824                        continue;
3825//TODO viewcellhierarchy
3826                iit = ray->mViewCells.begin();
3827                BspViewCell *bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*(iit ++));
3828                BspLeaf *leaf = bspVc->mLeaf;
3829               
3830                // traverse intersections
3831                // consecutive leaves are neighbors => add them to queue
3832                for (; iit != ray->mViewCells.end(); ++ iit)
3833                {
3834                        // next pair
3835                        BspLeaf *prevLeaf = leaf;
3836                        bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*iit);
3837            leaf = bspVc->mLeaf;
3838
3839                        // view space not valid or same view cell
3840                        if (!leaf->TreeValid() || !prevLeaf->TreeValid() ||
3841                                (leaf->GetViewCell() == prevLeaf->GetViewCell()))
3842                                continue;
3843
3844                vector<BspLeaf *> &neighbors = neighborMap[leaf];
3845                       
3846                        bool found = false;
3847
3848                        // both leaves inserted in queue already =>
3849                        // look if double pair already exists
3850                        if (leaf->Mailed() && prevLeaf->Mailed())
3851                        {
3852                                vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = neighbors.end();
3853                               
3854                for (it = neighbors.begin(); !found && (it != it_end); ++ it)
3855                                        if (*it == prevLeaf)
3856                                                found = true; // already in queue
3857                        }
3858               
3859                        if (!found)
3860                        {
3861                                // this pair is not in map yet
3862                                // => insert into the neighbor map and the queue
3863                                neighbors.push_back(prevLeaf);
3864                                neighborMap[prevLeaf].push_back(leaf);
3865
3866                                leaf->Mail();
3867                                prevLeaf->Mail();
3868               
3869                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), prevLeaf->GetViewCell());
3870                               
3871                                candidates.push_back(mc);
3872
3873                                if (((int)candidates.size() % 1000) == 0)
3874                                {
3875                                        cout << "collected " << (int)candidates.size() << " merge candidates" << endl;
3876                                }
3877                        }
3878        }
3879        }
3880
3881        Debug << "neighbormap size: " << (int)neighborMap.size() << endl;
3882        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
3883        Debug << "leaves in queue: " << numLeaves << endl;
3884
3885
3886        //-- collect the leaves which haven't been found by ray casting
3887        if (0)
3888        {
3889                cout << "finding additional merge candidates using geometry" << endl;
3890                vector<BspLeaf *> leaves;
3891                CollectLeaves(leaves, true);
3892                Debug << "found " << (int)leaves.size() << " new leaves" << endl << endl;
3893                CollectMergeCandidates(leaves, candidates);
3894        }
3895
3896        return numLeaves;
3897}
3898
3899
3900
3901
3902ViewCell *VspBspTree::GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active)
3903{
3904        if (mRoot == NULL)
3905                return NULL;
3906
3907        stack<BspNode *> nodeStack;
3908        nodeStack.push(mRoot);
3909 
3910        ViewCellLeaf *viewcell = NULL;
3911 
3912        while (!nodeStack.empty()) 
3913        {
3914                BspNode *node = nodeStack.top();
3915                nodeStack.pop();
3916       
3917                if (node->IsLeaf())
3918                {
3919                        viewcell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
3920                        break;
3921                }
3922                else   
3923                {       
3924                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3925       
3926                        // random decision
3927                        if (interior->GetPlane().Side(point) < 0)
3928                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3929                        else
3930                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3931                }
3932        }
3933 
3934        if (active)
3935                return mViewCellsTree->GetActiveViewCell(viewcell);
3936        else
3937                return viewcell;
3938}
3939
3940
3941bool VspBspTree::ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const
3942{
3943        BspNode *node = mRoot;
3944
3945        while (1)
3946        {
3947                // early exit
3948                if (node->TreeValid())
3949                        return true;
3950
3951                if (node->IsLeaf())
3952                        return false;
3953                       
3954                BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3955                                       
3956                if (in->GetPlane().Side(viewPoint) <= 0)
3957                {
3958                        node = in->GetBack();
3959                }
3960                else
3961                {
3962                        node = in->GetFront();
3963                }
3964        }
3965
3966        // should never come here
3967        return false;
3968}
3969
3970
3971void VspBspTree::PropagateUpValidity(BspNode *node)
3972{
3973        const bool isValid = node->TreeValid();
3974
3975        // propagative up invalid flag until only invalid nodes exist over this node
3976        if (!isValid)
3977        {
3978                while (!node->IsRoot() && node->GetParent()->TreeValid())
3979                {
3980                        node = node->GetParent();
3981                        node->SetTreeValid(false);
3982                }
3983        }
3984        else
3985        {
3986                // propagative up valid flag until one of the subtrees is invalid
3987                while (!node->IsRoot() && !node->TreeValid())
3988                {
3989            node = node->GetParent();
3990                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3991                       
3992                        // the parent is valid iff both leaves are valid
3993                        node->SetTreeValid(interior->GetBack()->TreeValid() &&
3994                                                           interior->GetFront()->TreeValid());
3995                }
3996        }
3997}
3998
3999#if ZIPPED_VIEWCELLS
4000bool VspBspTree::Export(ogzstream &stream)
4001#else
4002bool VspBspTree::Export(ofstream &stream)
4003#endif
4004{
4005        ExportNode(mRoot, stream);
4006
4007        return true;
4008}
4009
4010#if ZIPPED_VIEWCELLS
4011void VspBspTree::ExportNode(BspNode *node, ogzstream &stream)
4012#else
4013void VspBspTree::ExportNode(BspNode *node, ofstream &stream)
4014#endif
4015{
4016        if (node->IsLeaf())
4017        {
4018                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
4019                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
4020
4021                int id = -1;
4022                if (viewCell != mOutOfBoundsCell)
4023                        id = viewCell->GetId();
4024
4025                stream << "<Leaf viewCellId=\"" << id << "\" />" << endl;
4026        }
4027        else
4028        {
4029                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
4030       
4031                Plane3 plane = interior->GetPlane();
4032                stream << "<Interior plane=\"" << plane.mNormal.x << " "
4033                           << plane.mNormal.y << " " << plane.mNormal.z << " "
4034                           << plane.mD << "\">" << endl;
4035
4036                ExportNode(interior->GetBack(), stream);
4037                ExportNode(interior->GetFront(), stream);
4038
4039                stream << "</Interior>" << endl;
4040        }
4041}
4042
4043}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.