source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/VspBspTree.cpp @ 1765

Revision 1765, 98.1 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)
Line 
1#include <stack>
2#include <time.h>
3#include <iomanip>
4
5#include "Plane3.h"
6#include "VspBspTree.h"
7#include "Mesh.h"
8#include "common.h"
9#include "ViewCell.h"
10#include "Environment.h"
11#include "Polygon3.h"
12#include "Ray.h"
13#include "AxisAlignedBox3.h"
14#include "Exporter.h"
15#include "Plane3.h"
16#include "ViewCellBsp.h"
17#include "ViewCellsManager.h"
18#include "Beam.h"
19#include "IntersectableWrapper.h"
20
21
22
23namespace GtpVisibilityPreprocessor {
24
25
26#define USE_FIXEDPOINT_T 0
27#define COUNT_ORIGIN_OBJECTS 1
28
29
30//////////////
31//-- static members
32
33int VspBspTree::sFrontId = 0;
34int VspBspTree::sBackId = 0;
35int VspBspTree::sFrontAndBackId = 0;
36
37
38
39typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
40
41
42// pvs penalty can be different from pvs size
43inline static float EvalPvsPenalty(const float pvs,
44                                                                   const float lower,
45                                                                   const float upper)
46{
47        // clamp to minmax values
48        if (pvs < lower)
49                return (float)lower;
50        if (pvs > upper)
51                return (float)upper;
52
53        return (float)pvs;
54}
55
56
57
58
59/******************************************************************************/
60/*                       class VspBspTree implementation                      */
61/******************************************************************************/
62
63
64VspBspTree::VspBspTree():
65mRoot(NULL),
66mUseAreaForPvs(false),
67mCostNormalizer(Limits::Small),
68mViewCellsManager(NULL),
69mOutOfBoundsCell(NULL),
70mStoreRays(false),
71mRenderCostWeight(0.5),
72mUseRandomAxis(false),
73mTimeStamp(1)
74{
75        bool randomize = false;
76        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.Construction.randomize", randomize);
77        if (randomize) Randomize(); // initialise random generator for heuristics
78
79        //////////////////
80        //-- termination criteria for autopartition
81
82        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxDepth", mTermMaxDepth);
83        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minPvs", mTermMinPvs);
84        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minRays", mTermMinRays);
85        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minProbability", mTermMinProbability);
86        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxRayContribution", mTermMaxRayContribution);
87        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minAccRayLenght", mTermMinAccRayLength);
88       
89        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.missTolerance", mTermMissTolerance);
90        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxViewCells", mMaxViewCells);
91
92        ////////////////////////
93        //-- cost ratios for early tree termination
94        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxCostRatio", mTermMaxCostRatio);
95        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minGlobalCostRatio", mTermMinGlobalCostRatio);
96        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.globalCostMissTolerance", mTermGlobalCostMissTolerance);
97
98        ///////////
99        //-- factors for bsp tree split plane heuristics
100
101        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Factor.pvs", mPvsFactor);
102        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.ct_div_ci", mCtDivCi);
103
104        //////////
105        //-- partition criteria
106
107        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxPolyCandidates", mMaxPolyCandidates);
108        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxRayCandidates", mMaxRayCandidates);
109        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.splitPlaneStrategy", mSplitPlaneStrategy);
110
111        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.epsilon", mEpsilon);
112        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.maxTests", mMaxTests);
113
114        // if only the driving axis is used for axis aligned split
115        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.splitUseOnlyDrivingAxis", mOnlyDrivingAxis);
116       
117        //////////////////////
118        //-- termination criteria for axis aligned split
119        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.maxRayContribution",
120                                                                mTermMaxRayContriForAxisAligned);
121        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.minRays",
122                                                         mTermMinRaysForAxisAligned);
123
124        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.maxStaticMemory", mMaxMemory);
125
126        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.renderCostWeight", mRenderCostWeight);
127        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.renderCostDecreaseWeight", mRenderCostDecreaseWeight);
128        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.usePolygonSplitIfAvailable", mUsePolygonSplitIfAvailable);
129
130        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useCostHeuristics", mUseCostHeuristics);
131        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useSplitCostQueue", mUseSplitCostQueue);
132        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.simulateOctree", mCirculatingAxis);
133        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.useRandomAxis", mUseRandomAxis);
134        Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VspBspTree.nodePriorityQueueType", mNodePriorityQueueType);
135
136       
137        char subdivisionStatsLog[100];
138        Environment::GetSingleton()->GetStringValue("VspBspTree.subdivisionStats", subdivisionStatsLog);
139        mSubdivisionStats.open(subdivisionStatsLog);
140
141        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.minBand", mMinBand);
142        Environment::GetSingleton()->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.maxBand", mMaxBand);
143        Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VspBspTree.Construction.useDrivingAxisForMaxCost", mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated);
144
145        /////////
146        //-- debug output
147
148        Debug << "******* VSP BSP options ******** " << endl;
149    Debug << "max depth: " << mTermMaxDepth << endl;
150        Debug << "min PVS: " << mTermMinPvs << endl;
151        Debug << "min probabiliy: " << mTermMinProbability << endl;
152        Debug << "min rays: " << mTermMinRays << endl;
153        Debug << "max ray contri: " << mTermMaxRayContribution << endl;
154        Debug << "max cost ratio: " << mTermMaxCostRatio << endl;
155        Debug << "miss tolerance: " << mTermMissTolerance << endl;
156        Debug << "max view cells: " << mMaxViewCells << endl;
157        Debug << "max polygon candidates: " << mMaxPolyCandidates << endl;
158        Debug << "randomize: " << randomize << endl;
159
160        Debug << "using area for pvs: " << mUseAreaForPvs << endl;
161        Debug << "render cost weight: " << mRenderCostWeight << endl;
162        Debug << "min global cost ratio: " << mTermMinGlobalCostRatio << endl;
163        Debug << "global cost miss tolerance: " << mTermGlobalCostMissTolerance << endl;
164        Debug << "only driving axis: " << mOnlyDrivingAxis << endl;
165        Debug << "max memory: " << mMaxMemory << endl;
166        Debug << "use poly split if available: " << mUsePolygonSplitIfAvailable << endl;
167        Debug << "use cost heuristics: " << mUseCostHeuristics << endl;
168        Debug << "use split cost queue: " << mUseSplitCostQueue << endl;
169        Debug << "subdivision stats log: " << subdivisionStatsLog << endl;
170        Debug << "use random axis: " << mUseRandomAxis << endl;
171        Debug << "priority queue type: " << mNodePriorityQueueType << endl;
172        Debug << "circulating axis: " << mCirculatingAxis << endl;
173        Debug << "minband: " << mMinBand << endl;
174        Debug << "maxband: " << mMaxBand << endl;
175        Debug << "use driving axis for max cost: " << mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated << endl;
176        Debug << "render cost decrease weight: " << mRenderCostDecreaseWeight << endl;
177
178        Debug << "Split plane strategy: ";
179
180        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
181        {
182                Debug << "random polygon ";
183        }
184        if (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED)
185        {
186                Debug << "axis aligned ";
187        }
188        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
189        {
190                mCostNormalizer += mLeastRaySplitsFactor;
191                Debug << "least ray splits ";
192        }
193        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
194        {
195                mCostNormalizer += mBalancedRaysFactor;
196                Debug << "balanced rays ";
197        }
198        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
199        {
200                mCostNormalizer += mPvsFactor;
201                Debug << "pvs";
202        }
203
204        Debug << endl;
205
206        mLocalSubdivisionCandidates = new vector<SortableEntry>;
207}
208
209
210BspViewCell *VspBspTree::GetOutOfBoundsCell()
211{
212        return mOutOfBoundsCell;
213}
214
215
216BspViewCell *VspBspTree::GetOrCreateOutOfBoundsCell()
217{
218        if (!mOutOfBoundsCell)
219        {
220                mOutOfBoundsCell = new BspViewCell();
221                mOutOfBoundsCell->SetId(OUT_OF_BOUNDS_ID);
222                mOutOfBoundsCell->SetValid(false);
223        }
224
225        return mOutOfBoundsCell;
226}
227
228
229const BspTreeStatistics &VspBspTree::GetStatistics() const
230{
231        return mBspStats;
232}
233
234
235VspBspTree::~VspBspTree()
236{
237        DEL_PTR(mRoot);
238        DEL_PTR(mLocalSubdivisionCandidates);
239}
240
241
242int VspBspTree::AddMeshToPolygons(Mesh *mesh,
243                                                                  PolygonContainer &polys) const
244{
245        if (!mesh) return 0;
246
247        FaceContainer::const_iterator fi;
248
249        // copy the face data to polygons
250        for (fi = mesh->mFaces.begin(); fi != mesh->mFaces.end(); ++ fi)
251        {
252                Polygon3 *poly = new Polygon3((*fi), mesh);
253
254                if (poly->Valid(mEpsilon))
255                {
256                        polys.push_back(poly);
257                }
258                else
259                {
260                        DEL_PTR(poly);
261                }
262        }
263
264        return (int)mesh->mFaces.size();
265}
266
267
268void VspBspTree::ExtractPolygons(Intersectable *object, PolygonContainer &polys) const
269{
270        // extract the polygons from the intersectables
271        switch (object->Type())
272        {
273                case Intersectable::MESH_INSTANCE:
274                        {
275                                Mesh *mesh = dynamic_cast<MeshInstance *>(object)->GetMesh();
276                                AddMeshToPolygons(mesh, polys);
277                        }
278                        break;
279                case Intersectable::VIEW_CELL:
280                        {
281                                Mesh *mesh = dynamic_cast<ViewCell *>(object)->GetMesh();
282                                AddMeshToPolygons(mesh, polys);
283                                break;
284                        }
285                case Intersectable::TRANSFORMED_MESH_INSTANCE:
286                        {
287                                TransformedMeshInstance *mi =
288                                        dynamic_cast<TransformedMeshInstance *>(object);
289
290                                Mesh mesh;
291                                mi->GetTransformedMesh(mesh);
292                                AddMeshToPolygons(&mesh, polys);
293                        }
294                        break;
295                case Intersectable::TRIANGLE_INTERSECTABLE:
296                        {
297                                TriangleIntersectable *intersect =
298                                        dynamic_cast<TriangleIntersectable *>(object);
299
300                                Polygon3 *poly = new Polygon3(intersect->GetItem());
301
302                                if (poly->Valid(mEpsilon))     
303                                {
304                                        polys.push_back(poly);
305                                }
306                                else
307                                {
308                                        delete poly;
309                                }
310                        }
311                        break;
312                default:
313                        Debug << "intersectable type not supported" << endl;
314                        break;
315        }
316}
317
318
319int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ObjectContainer &objects,
320                                                                 PolygonContainer &polys,
321                                                                 int maxObjects)
322{
323        const int limit = (maxObjects > 0) ?
324                Min((int)objects.size(), maxObjects) : (int)objects.size();
325
326        for (int i = 0; i < limit; ++i)
327        {
328                Intersectable *object = objects[i];//*it;
329                ExtractPolygons(object, polys);
330
331                mBoundingBox.Include(object->GetBox()); // add to BSP tree aabb
332        }
333
334        return (int)polys.size();
335}
336
337
338void VspBspTree::ComputeBoundingBox(const VssRayContainer &sampleRays,
339                                                                        AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
340{
341        if (forcedBoundingBox)
342        {
343                mBoundingBox = *forcedBoundingBox;
344        }
345        else // compute vsp tree bounding box
346        {
347                mBoundingBox.Initialize();
348
349                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
350
351                //-- compute bounding box
352        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
353                {
354                        VssRay *ray = *rit;
355
356                        // compute bounding box of view space
357                        mBoundingBox.Include(ray->GetTermination());
358                        mBoundingBox.Include(ray->GetOrigin());
359                }
360        }
361}
362
363
364void VspBspTree::Construct(const VssRayContainer &sampleRays,
365                                                   AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
366{
367        // Compute the bounding box from the rays
368        ComputeBoundingBox(sampleRays, forcedBoundingBox);
369       
370        PolygonContainer polys;
371        RayInfoContainer *rays = new RayInfoContainer();
372
373        ////////////
374        //-- extract polygons from rays if polygon candidate planes are required
375
376        if (mMaxPolyCandidates)
377        {
378                int numObj = 0;
379                Intersectable::NewMail();
380
381        cout << "Extracting polygons from rays ... ";
382                const long startTime = GetTime();
383
384        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
385
386                //-- extract polygons intersected by the rays
387                for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
388                {
389                        VssRay *ray = *rit;
390                        Intersectable *obj = ray->mTerminationObject;
391
392                        ++ numObj;
393
394                        /////////
395                        //-- compute bounding box
396
397                        if (!forcedBoundingBox)
398                        {
399                                mBoundingBox.Include(ray->mTermination);
400                        }
401
402                        if ((mBoundingBox.IsInside(ray->mOrigin) || !forcedBoundingBox) &&
403                                ray->mOriginObject &&
404                                !ray->mOriginObject->Mailed())
405                        {               
406                                ray->mOriginObject->Mail();
407                                ExtractPolygons(ray->mOriginObject, polys);
408                                                               
409                                ++ numObj;
410                        }
411                }
412
413                // throw out unnecessary polygons
414                PreprocessPolygons(polys);
415                cout << "finished" << endl;
416
417                Debug << "\n" << (int)polys.size() << " polys extracted from "
418                  << (int)sampleRays.size() << " rays in "
419                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << " secs" << endl << endl;
420        }
421       
422        Debug << "maximal pvs (i.e., pvs still considered as valid): "
423                  << mViewCellsManager->GetMaxPvsSize() << endl;
424
425        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
426
427        //-- store rays
428        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
429        {
430                VssRay *ray = *rit;
431
432                float minT, maxT;
433
434                static Ray hray;
435                hray.Init(*ray);
436
437                // TODO: not very efficient to implictly cast between rays types
438                if (mBoundingBox.GetRaySegment(hray, minT, maxT))
439                {
440                        float len = ray->Length();
441
442                        if (!len)
443                                len = Limits::Small;
444
445                        rays->push_back(RayInfo(ray, minT / len, maxT / len));
446                }
447        }
448
449        // normalize
450        if (mUseAreaForPvs)
451                mTermMinProbability *= mBoundingBox.SurfaceArea();
452        else
453                mTermMinProbability *= mBoundingBox.GetVolume();
454
455
456        mBspStats.nodes = 1;
457        mBspStats.polys = (int)polys.size();
458        mBspStats.mGlobalCostMisses = 0;
459
460
461        // use split cost priority queue
462        if (mUseSplitCostQueue)
463        {
464                ConstructWithSplitQueue(polys, rays);
465        }
466        else
467        {
468                Construct(polys, rays);
469        }
470
471        // clean up polygons
472        CLEAR_CONTAINER(polys);
473}
474
475
476// TODO: return memory usage in MB
477float VspBspTree::GetMemUsage() const
478{
479        return (float)
480                 (sizeof(VspBspTree) +
481                  mBspStats.Leaves() * sizeof(BspLeaf) +
482                  mCreatedViewCells * sizeof(BspViewCell) +
483                  mBspStats.pvs * sizeof(PvsData) +
484                  mBspStats.Interior() * sizeof(BspInterior) +
485                  mBspStats.accumRays * sizeof(RayInfo)) / (1024.0f * 1024.0f);
486}
487
488
489void VspBspTree::Construct(const PolygonContainer &polys, RayInfoContainer *rays)
490{
491        VspBspTraversalQueue tQueue;
492
493        /// create new vsp tree
494        mRoot = new BspLeaf();
495
496        // constrruct root node geometry
497        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
498        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
499
500        /// we use the overall probability as normalizer
501        /// either the overall area or the volume
502        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
503
504        /// first traversal data
505        VspBspTraversalData tData(mRoot,
506                                                          new PolygonContainer(polys),
507                                                          0,
508                                                          rays,
509                              ComputePvsSize(*rays),
510                                                          prop,
511                                                          geom);
512
513        // evaluate the priority of this traversal data
514        EvalPriority(tData);
515
516        // first node is kd node, i.e. an axis aligned box
517        if (1)
518        tData.mIsKdNode = true;
519        else
520                tData.mIsKdNode = false;
521
522        tQueue.push(tData);
523
524
525        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBoundingBox.GetVolume();
526        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
527       
528        // first subdivison statistics
529        AddSubdivisionStats(1, 0, 0, mTotalCost, (float)mTotalPvsSize);
530   
531        mBspStats.Start();
532        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
533
534        const long startTime = GetTime();       
535        // used for intermediate time measurements and progress
536        long interTime = GetTime();
537
538        int nLeaves = 500;
539        int nViewCells = 500;
540
541        mOutOfMemory = false;
542        mCreatedViewCells = 0;
543       
544        while (!tQueue.empty())
545        {
546                tData = tQueue.top();
547            tQueue.pop();               
548
549                if (0 && !mOutOfMemory)
550                {
551                        float mem = GetMemUsage();
552
553                        if (mem > mMaxMemory)
554                        {
555                                mOutOfMemory = true;
556                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
557                        }
558                }
559
560                // subdivide leaf node
561                const BspNode *r = Subdivide(tQueue, tData);
562
563                if (r == mRoot)
564                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
565                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
566
567                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
568                {
569                        nLeaves += 500;
570
571                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
572                        Debug << "needed "
573                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
574                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
575                        interTime = GetTime();
576                }
577
578                if (mCreatedViewCells >= nViewCells)
579                {
580                        nViewCells += 500;
581
582                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
583                }
584        }
585
586        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
587        cout << "finished in " << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "secs" << endl;
588
589        mBspStats.Stop();
590}
591
592
593
594void VspBspTree::ConstructWithSplitQueue(const PolygonContainer &polys,
595                                                                                          RayInfoContainer *rays)
596{
597        VspBspSplitQueue tQueue;
598
599        mRoot = new BspLeaf();
600
601        // constrruct root node geometry
602        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
603        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
604
605        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
606
607        VspBspTraversalData tData(mRoot,
608                                                          new PolygonContainer(polys),
609                                                          0,
610                                                          rays,
611                              ComputePvsSize(*rays),
612                                                          prop,
613                                                          geom);
614
615
616        // first node is kd node, i.e. an axis aligned box
617        if (1)
618        tData.mIsKdNode = true;
619        else
620                tData.mIsKdNode = false;
621
622        // compute first split candidate
623        VspBspSubdivisionCandidate splitCandidate;
624        splitCandidate.mParentData = tData;
625
626        EvalSubdivisionCandidate(splitCandidate);
627
628        tQueue.push(splitCandidate);
629
630        mTotalCost = tData.mPvs * tData.mProbability / mBoundingBox.GetVolume();
631        mTotalPvsSize = tData.mPvs;
632       
633        // first subdivison statistics
634        AddSubdivisionStats(1, 0, 0, mTotalCost, (float)mTotalPvsSize);
635   
636    mBspStats.Start();
637        cout << "Constructing vsp bsp tree ... \n";
638
639        long startTime = GetTime();     
640        int nLeaves = 500;
641        int nViewCells = 500;
642
643        // used for intermediate time measurements and progress
644        long interTime = GetTime();     
645
646        mOutOfMemory = false;
647
648        mCreatedViewCells = 0;
649       
650        while (!tQueue.empty())
651        {
652                splitCandidate = tQueue.top();
653            tQueue.pop();               
654
655                // cost ratio of cost decrease / totalCost
656                float costRatio = splitCandidate.mRenderCostDecr / mTotalCost;
657
658                //Debug << "cost ratio: " << costRatio << endl;
659                if (costRatio < mTermMinGlobalCostRatio)
660                {
661                        ++ mBspStats.mGlobalCostMisses;
662                }
663
664                if (0 && !mOutOfMemory)
665                {
666                        float mem = GetMemUsage();
667                        if (mem > mMaxMemory)
668                        {
669                                mOutOfMemory = true;
670                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
671                        }
672                }
673
674                // subdivide leaf node
675                BspNode *r = Subdivide(tQueue, splitCandidate);
676
677                if (r == mRoot)
678                {
679                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
680                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
681                }
682
683                if (mBspStats.Leaves() >= nLeaves)
684                {
685                        nLeaves += 500;
686
687                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
688                        Debug << "needed "
689                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
690                                  << " secs to create 500 view cells" << endl;
691                        interTime = GetTime();
692                }
693
694                if (mCreatedViewCells == nViewCells)
695                {
696                        nViewCells += 500;
697                        cout << "generated " << mCreatedViewCells << " viewcells" << endl;
698                }
699        }
700
701        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
702        cout << "finished\n";
703
704        mBspStats.Stop();
705}
706
707
708bool VspBspTree::LocalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
709{
710        return
711                (((int)data.mRays->size() <= mTermMinRays) ||
712                 (data.mPvs <= mTermMinPvs)   ||
713                 (data.mProbability <= mTermMinProbability) ||
714                 (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution) ||
715                 (data.mDepth >= mTermMaxDepth));
716}
717
718
719void VspBspTree::AddSubdivisionStats(const int viewCells,
720                                                                         const float renderCostDecr,
721                                                                         const float splitCandidateCost,
722                                                                         const float totalRenderCost,
723                                                                         const float avgRenderCost)
724{
725        mSubdivisionStats
726                        << "#ViewCells\n" << viewCells << endl
727                        << "#RenderCostDecrease\n" << renderCostDecr << endl
728                        << "#SubdivisionCandidateCost\n" << splitCandidateCost << endl
729                        << "#TotalRenderCost\n" << totalRenderCost << endl
730                        << "#AvgRenderCost\n" << avgRenderCost << endl;
731}
732
733
734bool VspBspTree::GlobalTerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
735{
736        return
737                (0
738                || mOutOfMemory
739                || (mBspStats.Leaves() >= mMaxViewCells)
740                || (mBspStats.mGlobalCostMisses >= mTermGlobalCostMissTolerance)
741                 );
742}
743
744
745BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspTraversalQueue &tQueue,
746                                                           VspBspTraversalData &tData)
747{
748        BspNode *newNode = tData.mNode;
749
750        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
751        {
752                PolygonContainer coincident;
753
754                VspBspTraversalData tFrontData;
755                VspBspTraversalData tBackData;
756
757                // create new interior node and two leaf nodes
758                // or return leaf as it is (if maxCostRatio missed)
759                int splitAxis;
760                bool splitFurther = true;
761                int maxCostMisses = tData.mMaxCostMisses;
762               
763                Plane3 splitPlane;
764                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
765               
766                // choose next split plane
767                if (!SelectPlane(splitPlane, leaf, tData, tFrontData, tBackData, splitAxis))
768                {
769                        ++ maxCostMisses;
770
771                        if (maxCostMisses > mTermMissTolerance)
772                        {
773                                // terminate branch because of max cost
774                                ++ mBspStats.maxCostNodes;
775                                splitFurther = false;
776                        }
777                }
778       
779                // if this a valid split => subdivide this node further
780
781                if (splitFurther)
782                {
783                        newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
784
785                        if (splitAxis < 3)
786                                ++ mBspStats.splits[splitAxis];
787                        else
788                                ++ mBspStats.polySplits;
789
790                        // if it was a kd node (i.e., a box) and the split axis is axis aligned, it is still a kd node
791                        tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
792                       
793                        tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
794
795                        // how often was max cost ratio missed in this branch?
796                        tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
797                        tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
798
799                        EvalPriority(tFrontData);
800                        EvalPriority(tBackData);
801
802                        // evaluate subdivision stats
803                        if (1)
804                                EvalSubdivisionStats(tData, tFrontData, tBackData);
805                       
806
807                        // push the children on the stack
808                        tQueue.push(tFrontData);
809                        tQueue.push(tBackData);
810
811                        // delete old leaf node
812                        DEL_PTR(tData.mNode);
813                }
814        }
815
816        //-- terminate traversal and create new view cell
817        if (newNode->IsLeaf())
818        {
819                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
820               
821                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
822                leaf->SetViewCell(viewCell);
823       
824                //-- update pvs
825                int conSamp = 0;
826                float sampCon = 0.0f;
827                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
828
829                // update scalar pvs size lookup
830                ObjectPvs &pvs = viewCell->GetPvs();
831                mViewCellsManager->UpdateScalarPvsSize(viewCell, pvs.EvalPvsCost(), pvs.GetSize());
832       
833
834                mBspStats.contributingSamples += conSamp;
835                mBspStats.sampleContributions += (int)sampCon;
836
837                //-- store additional info
838                if (mStoreRays)
839                {
840                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
841                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
842                        {
843                                (*it).mRay->Ref();                     
844                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
845                        }
846                }
847
848                // should I check here?
849                if (0 && !mViewCellsManager->CheckValidity(viewCell, 0,
850                        mViewCellsManager->GetMaxPvsSize()))
851                {
852                        viewCell->SetValid(false);
853                        leaf->SetTreeValid(false);
854                        PropagateUpValidity(leaf);
855
856                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
857                }
858               
859                viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
860
861                if (mUseAreaForPvs)
862                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
863                else
864                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
865
866                leaf->mProbability = tData.mProbability;
867
868                // finally evaluate stats until this leaf
869                if (0)
870                        EvaluateLeafStats(tData);               
871        }
872
873        //-- cleanup
874        tData.Clear();
875
876        return newNode;
877}
878
879
880// subdivide node using a split plane queue
881BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspSplitQueue &tQueue,
882                                                           VspBspSubdivisionCandidate &splitCandidate)
883{
884        VspBspTraversalData &tData = splitCandidate.mParentData;
885
886        BspNode *newNode = tData.mNode;
887
888        if (!LocalTerminationCriteriaMet(tData) && !GlobalTerminationCriteriaMet(tData))
889        {       
890                PolygonContainer coincident;
891
892                VspBspTraversalData tFrontData;
893                VspBspTraversalData tBackData;
894
895                ////////////////////
896                //-- continue subdivision
897               
898                // create new interior node and two leaf node
899                const Plane3 splitPlane = splitCandidate.mSplitPlane;
900                               
901                newNode = SubdivideNode(splitPlane, tData, tFrontData, tBackData, coincident);
902       
903                const int splitAxis = splitCandidate.mSplitAxis;
904                const int maxCostMisses = splitCandidate.mMaxCostMisses;
905
906                if (splitAxis < 3)
907                        ++ mBspStats.splits[splitAxis];
908                else
909                        ++ mBspStats.polySplits;
910
911                tFrontData.mIsKdNode = tBackData.mIsKdNode = (tData.mIsKdNode && (splitAxis < 3));
912                tFrontData.mAxis = tBackData.mAxis = splitAxis;
913
914                // how often was max cost ratio missed in this branch?
915                tFrontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
916                tBackData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
917                       
918                // statistics
919                if (1)
920                {
921                        float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
922                        float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
923                        float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;
924
925                       
926                        float costDecr =
927                                (cFront + cBack - cData) / mBoundingBox.GetVolume();
928
929                        mTotalCost += costDecr;
930                        mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
931
932                        AddSubdivisionStats(mBspStats.Leaves(),
933                                                                -costDecr, 
934                                                                splitCandidate.GetPriority(),
935                                                                mTotalCost,
936                                                                (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves());
937                }
938
939       
940                //-- push the new split candidates on the stack
941                VspBspSubdivisionCandidate frontCandidate;
942                frontCandidate.mParentData = tFrontData;
943
944                VspBspSubdivisionCandidate backCandidate;
945                backCandidate.mParentData = tBackData;
946
947                EvalSubdivisionCandidate(frontCandidate);
948                EvalSubdivisionCandidate(backCandidate);
949       
950                tQueue.push(frontCandidate);
951                tQueue.push(backCandidate);
952       
953                // delete old leaf node
954                DEL_PTR(tData.mNode);
955        }
956
957
958        //////////////////
959        //-- terminate traversal and create new view cell
960
961        if (newNode->IsLeaf())
962        {
963                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
964
965                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
966        leaf->SetViewCell(viewCell);
967               
968                //-- update pvs
969                int conSamp = 0;
970                float sampCon = 0.0f;
971                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
972
973                // update scalar pvs size value
974                ObjectPvs &pvs = viewCell->GetPvs();
975                mViewCellsManager->UpdateScalarPvsSize(viewCell,
976                                                                                           pvs.EvalPvsCost(),
977                                                                                           pvs.GetSize());
978
979                mBspStats.contributingSamples += conSamp;
980                mBspStats.sampleContributions += (int)sampCon;
981
982                viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
983
984                ///////////
985                //-- store additional info
986
987                if (mStoreRays)
988                {
989                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
990                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
991                        {
992                                (*it).mRay->Ref();                     
993                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
994                        }
995                }
996       
997                if (mUseAreaForPvs)
998                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
999                else
1000                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
1001
1002        leaf->mProbability = tData.mProbability;
1003
1004                // finally evaluate stats until this leaf
1005                if (0)
1006                        EvaluateLeafStats(tData);               
1007        }
1008
1009        //-- cleanup
1010        tData.Clear();
1011
1012        return newNode;
1013}
1014
1015
1016void VspBspTree::EvalPriority(VspBspTraversalData &tData) const
1017{
1018    switch (mNodePriorityQueueType)
1019        {
1020        case BREATH_FIRST:
1021                tData.mPriority = (float)-tData.mDepth;
1022                break;
1023        case DEPTH_FIRST:
1024                tData.mPriority = (float)tData.mDepth;
1025                break;
1026        default:
1027                tData.mPriority = tData.mPvs * tData.mProbability;
1028                //Debug << "priority: " << tData.mPriority << endl;
1029                break;
1030        }
1031}
1032
1033
1034void VspBspTree::EvalSubdivisionCandidate(VspBspSubdivisionCandidate &splitCandidate)
1035{
1036        VspBspTraversalData frontData;
1037        VspBspTraversalData backData;
1038       
1039        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(splitCandidate.mParentData.mNode);
1040       
1041        // compute locally best split plane
1042    const bool costRatioViolated =
1043                SelectPlane(splitCandidate.mSplitPlane,
1044                                        leaf,
1045                                        splitCandidate.mParentData,
1046                                        frontData,
1047                                        backData,
1048                                        splitCandidate.mSplitAxis);
1049
1050        // max cost threshold violated?
1051        splitCandidate.mMaxCostMisses = costRatioViolated ?
1052                splitCandidate.mParentData.mMaxCostMisses :
1053                splitCandidate.mParentData.mMaxCostMisses + 1;
1054
1055        float oldRenderCost;
1056
1057        // compute global decrease in render cost
1058        const float renderCostDecr = EvalRenderCostDecrease(splitCandidate.mSplitPlane,
1059                                                                                                                splitCandidate.mParentData,
1060                                                                                                                oldRenderCost);
1061
1062        splitCandidate.mRenderCostDecr = renderCostDecr;
1063
1064        // TODO: geometry could be reused
1065        delete frontData.mGeometry;
1066        delete backData.mGeometry;
1067
1068        // set priority for queue
1069#if 0
1070        const float priority = (float)-data.mDepth;
1071#else   
1072
1073        // take render cost of node into account
1074        // otherwise danger of being stuck in a local minimum!!
1075        const float factor = mRenderCostDecreaseWeight;
1076        const float priority = factor * renderCostDecr + (1.0f - factor) * oldRenderCost;
1077#endif
1078       
1079        splitCandidate.mPriority = priority;
1080}
1081
1082
1083void VspBspTree::EvalSubdivisionStats(const VspBspTraversalData &tData,
1084                                                                          const VspBspTraversalData &tFrontData,
1085                                                                          const VspBspTraversalData &tBackData)
1086{
1087        const float cFront = (float)tFrontData.mPvs * tFrontData.mProbability;
1088        const float cBack = (float)tBackData.mPvs * tBackData.mProbability;
1089        const float cData = (float)tData.mPvs * tData.mProbability;
1090       
1091        const float costDecr =
1092                (cFront + cBack - cData) / mBoundingBox.GetVolume();
1093
1094        mTotalCost += costDecr;
1095        mTotalPvsSize += tFrontData.mPvs + tBackData.mPvs - tData.mPvs;
1096
1097        AddSubdivisionStats(mBspStats.Leaves(),
1098                                                -costDecr,
1099                                                0,
1100                                                mTotalCost,
1101                                                (float)mTotalPvsSize / (float)mBspStats.Leaves());
1102}
1103
1104
1105BspInterior *VspBspTree::SubdivideNode(const Plane3 &splitPlane,
1106                                                                           VspBspTraversalData &tData,
1107                                                                           VspBspTraversalData &frontData,
1108                                                                           VspBspTraversalData &backData,
1109                                                                           PolygonContainer &coincident)
1110{
1111        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
1112       
1113        //-- the front and back traversal data is filled with the new values
1114        frontData.mDepth = tData.mDepth + 1;
1115        frontData.mPolygons = new PolygonContainer();
1116        frontData.mRays = new RayInfoContainer();
1117       
1118        backData.mDepth = tData.mDepth + 1;
1119        backData.mPolygons = new PolygonContainer();
1120        backData.mRays = new RayInfoContainer();
1121       
1122
1123        //-- subdivide rays
1124        SplitRays(splitPlane,
1125                          *tData.mRays,
1126                          *frontData.mRays,
1127                          *backData.mRays);
1128
1129
1130        // compute pvs
1131        frontData.mPvs = ComputePvsSize(*frontData.mRays);
1132        backData.mPvs = ComputePvsSize(*backData.mRays);
1133
1134        // split front and back node geometry and compute area
1135       
1136        // if geometry was not already computed
1137        if (!frontData.mGeometry && !backData.mGeometry)
1138        {
1139                frontData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
1140                backData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
1141
1142                tData.mGeometry->SplitGeometry(*frontData.mGeometry,
1143                                                                           *backData.mGeometry,
1144                                                                           splitPlane,
1145                                                                           mBoundingBox,
1146                                                                           //0.0f);
1147                                                                           mEpsilon);
1148               
1149                if (mUseAreaForPvs)
1150                {
1151                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetArea();
1152                        backData.mProbability = backData.mGeometry->GetArea();
1153                }
1154                else
1155                {
1156                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetVolume();
1157                        backData.mProbability = tData.mProbability - frontData.mProbability;
1158
1159                        // should never come here: wrong volume !!!
1160                        if (0)
1161                        {
1162                                if (frontData.mProbability < -0.00001)
1163                                        Debug << "fatal error f: " << frontData.mProbability << endl;
1164                                if (backData.mProbability < -0.00001)
1165                                        Debug << "fatal error b: " << backData.mProbability << endl;
1166
1167                                // clamp because of precision issues
1168                                if (frontData.mProbability < 0) frontData.mProbability = 0;
1169                                if (backData.mProbability < 0) backData.mProbability = 0;
1170                        }
1171                }
1172        }
1173
1174       
1175    // subdivide polygons
1176        SplitPolygons(splitPlane,
1177                                  *tData.mPolygons,
1178                      *frontData.mPolygons,
1179                                  *backData.mPolygons,
1180                                  coincident);
1181
1182
1183
1184        ///////////////////////////////////////
1185        // subdivide further
1186
1187        // store maximal and minimal depth
1188        if (tData.mDepth > mBspStats.maxDepth)
1189        {
1190                Debug << "max depth increases to " << tData.mDepth << " at " << mBspStats.Leaves() << " leaves" << endl;
1191                mBspStats.maxDepth = tData.mDepth;
1192        }
1193
1194        mBspStats.nodes += 2;
1195
1196   
1197        BspInterior *interior = new BspInterior(splitPlane);
1198
1199#ifdef GTP_DEBUG
1200        Debug << interior << endl;
1201#endif
1202
1203
1204        //-- create front and back leaf
1205
1206        BspInterior *parent = leaf->GetParent();
1207
1208        // replace a link from node's parent
1209        if (parent)
1210        {
1211                parent->ReplaceChildLink(leaf, interior);
1212                interior->SetParent(parent);
1213        }
1214        else // new root
1215        {
1216                mRoot = interior;
1217        }
1218
1219        // and setup child links
1220        interior->SetupChildLinks(new BspLeaf(interior), new BspLeaf(interior));
1221
1222        frontData.mNode = interior->GetFront();
1223        backData.mNode = interior->GetBack();
1224
1225        interior->mTimeStamp = mTimeStamp ++;
1226       
1227
1228        //DEL_PTR(leaf);
1229        return interior;
1230}
1231
1232
1233void VspBspTree::AddToPvs(BspLeaf *leaf,
1234                                                  const RayInfoContainer &rays,
1235                                                  float &sampleContributions,
1236                                                  int &contributingSamples)
1237{
1238        sampleContributions = 0;
1239        contributingSamples = 0;
1240 
1241        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1242 
1243        ViewCellLeaf *vc = leaf->GetViewCell();
1244 
1245        // add contributions from samples to the PVS
1246        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
1247        {
1248                float sc = 0.0f;
1249                VssRay *ray = (*it).mRay;
1250
1251                bool madeContrib = false;
1252                float contribution;
1253
1254                if (ray->mTerminationObject)
1255                {
1256                        if (vc->AddPvsSample(ray->mTerminationObject, ray->mPdf, contribution))
1257                                madeContrib = true;
1258                        sc += contribution;
1259                }
1260         
1261                // only count termination objects?
1262                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && ray->mOriginObject)
1263                {
1264                        if (vc->AddPvsSample(ray->mOriginObject, ray->mPdf, contribution))
1265                                madeContrib = true;
1266
1267                        sc += contribution;
1268                }
1269               
1270                sampleContributions += sc;
1271               
1272                if (madeContrib)
1273                        ++ contributingSamples;
1274        }
1275}
1276
1277
1278void VspBspTree::SortSubdivisionCandidates(const RayInfoContainer &rays,
1279                                                                         const int axis,
1280                                                                         float minBand,
1281                                                                         float maxBand)
1282{
1283        mLocalSubdivisionCandidates->clear();
1284
1285        int requestedSize = 2 * (int)(rays.size());
1286        // creates a sorted split candidates array
1287        if (mLocalSubdivisionCandidates->capacity() > 500000 &&
1288                requestedSize < (int)(mLocalSubdivisionCandidates->capacity() / 10) )
1289        {
1290        delete mLocalSubdivisionCandidates;
1291                mLocalSubdivisionCandidates = new vector<SortableEntry>;
1292        }
1293
1294        mLocalSubdivisionCandidates->reserve(requestedSize);
1295
1296        if (0)
1297        {       // float values => don't compare with exact values
1298                minBand += Limits::Small;
1299                maxBand -= Limits::Small;
1300        }
1301
1302        // insert all queries
1303        for (RayInfoContainer::const_iterator ri = rays.begin(); ri < rays.end(); ++ ri)
1304        {
1305                const bool positive = (*ri).mRay->HasPosDir(axis);
1306                float pos = (*ri).ExtrapOrigin(axis);
1307
1308                // clamp to min / max band
1309                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1310               
1311                mLocalSubdivisionCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMin : SortableEntry::ERayMax,
1312                                                                        pos, (*ri).mRay));
1313
1314                pos = (*ri).ExtrapTermination(axis);
1315
1316                // clamp to min / max band
1317                if (0) ClipValue(pos, minBand, maxBand);
1318
1319                mLocalSubdivisionCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMax : SortableEntry::ERayMin,
1320                                                                        pos, (*ri).mRay));
1321        }
1322
1323        stable_sort(mLocalSubdivisionCandidates->begin(), mLocalSubdivisionCandidates->end());
1324}
1325
1326
1327float VspBspTree::BestCostRatioHeuristics(const RayInfoContainer &rays,
1328                                                                                  const AxisAlignedBox3 &box,
1329                                                                                  const int pvsSize,
1330                                                                                  const int axis,
1331                                          float &position)
1332{
1333        RayInfoContainer usedRays;
1334
1335        if (mMaxTests < (int)rays.size())
1336        {
1337                GetRayInfoSets(rays, mMaxTests, usedRays);
1338        }
1339        else
1340        {
1341                usedRays = rays;
1342        }
1343
1344        const float minBox = box.Min(axis);
1345        const float maxBox = box.Max(axis);
1346
1347        const float sizeBox = maxBox - minBox;
1348
1349        const float minBand = minBox + mMinBand * sizeBox;
1350        const float maxBand = minBox + mMaxBand * sizeBox;
1351
1352        SortSubdivisionCandidates(usedRays, axis, minBand, maxBand);
1353
1354        //////////////////
1355        // go through the lists, count the number of objects left and right
1356        // and evaluate the following cost funcion:
1357        // C = ct_div_ci  + (ql*rl + qr*rr)/queries
1358
1359        int pvsl = 0;
1360        int pvsr = pvsSize;
1361
1362        int pvsBack = pvsl;
1363        int pvsFront = pvsr;
1364
1365        float sum = (float)pvsSize * sizeBox;
1366        float minSum = 1e20f;
1367       
1368        // if no border can be found, take mid split
1369        position = minBox + 0.5f * sizeBox;
1370       
1371        // the relative cost ratio
1372        float ratio = 99999999.0f;
1373        bool splitPlaneFound = false;
1374
1375        Intersectable::NewMail();
1376        RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = usedRays.end();
1377
1378        // set all object as belonging to the front pvs
1379        for(ri = usedRays.begin(); ri != ri_end; ++ ri)
1380        {
1381                Intersectable *oObject = (*ri).mRay->mOriginObject;
1382                Intersectable *tObject = (*ri).mRay->mTerminationObject;
1383
1384                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject)
1385                {
1386                        if (!oObject->Mailed())
1387                        {
1388                                oObject->Mail();
1389                                oObject->mCounter = 1;
1390                        }
1391                        else
1392                        {
1393                                ++ oObject->mCounter;
1394                        }
1395                }
1396
1397                if (tObject)
1398                {
1399                        if (!tObject->Mailed())
1400                        {
1401                                tObject->Mail();
1402                                tObject->mCounter = 1;
1403                        }
1404                        else
1405                        {
1406                                ++ tObject->mCounter;
1407                        }
1408                }
1409        }
1410
1411        Intersectable::NewMail();
1412        vector<SortableEntry>::const_iterator ci, ci_end = mLocalSubdivisionCandidates->end();
1413
1414        for (ci = mLocalSubdivisionCandidates->begin(); ci != ci_end; ++ ci)
1415        {
1416                VssRay *ray;
1417                ray = (*ci).ray;
1418               
1419                Intersectable *oObject = ray->mOriginObject;
1420                Intersectable *tObject = ray->mTerminationObject;
1421               
1422                switch ((*ci).type)
1423                {
1424                        case SortableEntry::ERayMin:
1425                                {
1426                                        if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject && !oObject->Mailed())
1427                                        {
1428                                                oObject->Mail();
1429                                                ++ pvsl;
1430                                        }
1431
1432                                        if (tObject && !tObject->Mailed())
1433                                        {
1434                                                tObject->Mail();
1435                                                ++ pvsl;
1436                                        }
1437
1438                                        break;
1439                                }
1440                        case SortableEntry::ERayMax:
1441                                {
1442                                        if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && oObject)
1443                                        {
1444                                                if (-- oObject->mCounter == 0)
1445                                                        -- pvsr;
1446                                        }
1447
1448                                        if (tObject)
1449                                        {
1450                                                if (-- tObject->mCounter == 0)
1451                                                        -- pvsr;
1452                                        }
1453
1454                                        break;
1455                                }
1456                }
1457               
1458               
1459                // Note: we compare size of bounding boxes of front and back side because
1460                // of efficiency reasons (otherwise a new geometry would have to be computed
1461                // in each step and incremential evaluation would be difficult.
1462                // but then errors happen if the geometry is not an axis aligned box
1463                // (i.e., if a geometry aligned split was taken before)
1464                // question: is it sufficient to make this approximation?
1465                if (((*ci).value >= minBand) && ((*ci).value <= maxBand))
1466                {
1467                        sum = pvsl * ((*ci).value - minBox) + pvsr * (maxBox - (*ci).value);
1468
1469                        float currentPos;
1470                       
1471                        // HACK: current positition is BETWEEN visibility events
1472                        if (0 && ((ci + 1) != ci_end))
1473                        {
1474                                currentPos = ((*ci).value + (*(ci + 1)).value) * 0.5f;
1475                        }
1476                        else
1477                currentPos = (*ci).value;                       
1478
1479                        //Debug  << "pos=" << (*ci).value << "\t pvs=(" <<  pvsl << "," << pvsr << ")" << endl;
1480                        //Debug << "cost= " << sum << endl;
1481
1482                        if (sum < minSum)
1483                        {
1484                                splitPlaneFound = true;
1485
1486                                minSum = sum;
1487                                position = currentPos;
1488                               
1489                                pvsBack = pvsl;
1490                                pvsFront = pvsr;
1491                        }
1492                }
1493        }
1494       
1495        // -- compute cost
1496        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1497        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1498
1499        const float pOverall = sizeBox;
1500
1501        const float pBack = position - minBox;
1502        const float pFront = maxBox - position;
1503       
1504        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty(pvsSize, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1505    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1506        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1507       
1508        const float oldRenderCost = penaltyOld * pOverall;
1509        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
1510
1511        if (splitPlaneFound)
1512        {
1513                ratio = mPvsFactor * newRenderCost / (oldRenderCost + Limits::Small);
1514        }
1515        //if (axis != 1)
1516        //Debug << "axis=" << axis << " costRatio=" << ratio << " pos=" << position << " t=" << (position - minBox) / (maxBox - minBox)
1517         //    <<"\t pb=(" << pvsBack << ")\t pf=(" << pvsFront << ")" << endl;
1518
1519        return ratio;
1520}
1521
1522
1523float VspBspTree::SelectAxisAlignedPlane(Plane3 &plane,
1524                                                                                 const VspBspTraversalData &tData,
1525                                                                                 int &axis,
1526                                                                                 BspNodeGeometry **frontGeom,
1527                                                                                 BspNodeGeometry **backGeom,
1528                                                                                 float &pFront,
1529                                                                                 float &pBack,
1530                                                                                 const bool isKdNode)
1531{
1532        float nPosition[3];
1533        float nCostRatio[3];
1534        float nProbFront[3];
1535        float nProbBack[3];
1536
1537        BspNodeGeometry *nFrontGeom[3];
1538        BspNodeGeometry *nBackGeom[3];
1539
1540        // set to NULL, so I can find out which gemetry was stored
1541        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
1542        {
1543                nFrontGeom[i] = NULL;
1544                nBackGeom[i] = NULL;
1545        }
1546
1547        // create bounding box of node geometry
1548        AxisAlignedBox3 box;
1549               
1550        //TODO: for kd split geometry already is box => only take minmax vertices
1551        if (1)
1552        {       // get bounding box from geometry
1553                tData.mGeometry->GetBoundingBox(box);
1554        }
1555        else
1556        {
1557                box.Initialize();
1558                RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = tData.mRays->end();
1559
1560                for(ri = tData.mRays->begin(); ri < ri_end; ++ ri)
1561                        box.Include((*ri).ExtrapTermination());
1562        }
1563
1564
1565        int sAxis = 0;
1566        int bestAxis;
1567
1568        // if max cost ratio is exceeded, take split along longest axis instead
1569        const float maxCostRatioForArbitraryAxis = 0.9f;
1570
1571        if (mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated)
1572                bestAxis = box.Size().DrivingAxis();
1573        else
1574                bestAxis = -1;
1575
1576#if 0
1577        // maximum cost ratio for axis to be valid:
1578        // if exceeded, spatial mid split is used instead
1579        const maxCostRatioForHeur = 0.99f;
1580#endif
1581
1582        // if we use some kind of specialised fixed axis
1583    const bool useSpecialAxis =
1584                mOnlyDrivingAxis || mUseRandomAxis || mCirculatingAxis;
1585
1586        if (mUseRandomAxis)
1587                sAxis = Random(3);
1588        else if (mCirculatingAxis)
1589                sAxis = (tData.mAxis + 1) % 3;
1590        else if (mOnlyDrivingAxis)
1591                sAxis = box.Size().DrivingAxis();
1592
1593               
1594        //Debug << "use special axis: " << useSpecialAxis << endl;
1595        //Debug << "axis: " << sAxis << " drivingaxis: " << box.Size().DrivingAxis();
1596       
1597        for (axis = 0; axis < 3 ; ++ axis)
1598        {
1599                if (!useSpecialAxis || (axis == sAxis))
1600                {
1601                        if (mUseCostHeuristics)
1602                        {
1603                                //-- place split plane using heuristics
1604                                nCostRatio[axis] =
1605                                        BestCostRatioHeuristics(*tData.mRays,
1606                                                                                    box,
1607                                                                                        tData.mPvs,
1608                                                                                        axis,
1609                                                                                        nPosition[axis]);                       
1610                        }
1611                        else
1612                        {       //-- split plane position is spatial median
1613
1614                                nPosition[axis] = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
1615                                Vector3 normal(0,0,0); normal[axis] = 1.0f;
1616                               
1617                                // allows faster split because we have axis aligned kd tree boxes
1618                                if (isKdNode)
1619                                {
1620                                        nCostRatio[axis] = EvalAxisAlignedSplitCost(tData,
1621                                                                                                                                box,
1622                                                                                                                                axis,
1623                                                                                                                                nPosition[axis],
1624                                                                                                                                nProbFront[axis],
1625                                                                                                                                nProbBack[axis]);
1626                                       
1627                                        Vector3 pos;
1628                                       
1629                                        // create back geometry from box
1630                                        // NOTE: the geometry is returned from the function so we
1631                                        // don't have to recompute it when possible
1632                                        pos = box.Max(); pos[axis] = nPosition[axis];
1633                                        AxisAlignedBox3 bBox(box.Min(), pos);
1634                                        PolygonContainer fPolys;
1635                                        bBox.ExtractPolys(fPolys);
1636
1637                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry(fPolys);
1638       
1639                                        //-- create front geometry from box
1640                                        pos = box.Min(); pos[axis] = nPosition[axis];
1641                                        AxisAlignedBox3 fBox(pos, box.Max());
1642
1643                                        PolygonContainer bPolys;
1644                                        fBox.ExtractPolys(bPolys);
1645                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry(bPolys);
1646                                }
1647                                else
1648                                {
1649                                        nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1650                                        nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
1651
1652                                        nCostRatio[axis] =
1653                                                EvalSplitPlaneCost(Plane3(normal, nPosition[axis]),
1654                                                                                   tData, *nFrontGeom[axis], *nBackGeom[axis],
1655                                                                                   nProbFront[axis], nProbBack[axis]);
1656                                }
1657                        }
1658                                               
1659                       
1660                        if (mUseDrivingAxisIfMaxCostViolated)
1661                        {
1662                                // we take longest axis split if cost ratio exceeds threshold
1663                                if (nCostRatio[axis] < min(maxCostRatioForArbitraryAxis, nCostRatio[bestAxis]))
1664                                {
1665                                        bestAxis = axis;
1666                                }
1667                                /*else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
1668                                {
1669                                        Debug << "taking split along longest axis (" << bestAxis << ") instead of  (" << axis << ")" << endl;
1670                                }*/
1671
1672                        }
1673                        else
1674                        {
1675                                if (bestAxis == -1)
1676                                {
1677                                        bestAxis = axis;
1678                                }
1679                                else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
1680                                {
1681                                        bestAxis = axis;
1682                                }
1683                        }
1684                }
1685        }
1686
1687        //-- assign values
1688
1689        axis = bestAxis;
1690        pFront = nProbFront[bestAxis];
1691        pBack = nProbBack[bestAxis];
1692
1693        // assign best split nodes geometry
1694        *frontGeom = nFrontGeom[bestAxis];
1695        *backGeom = nBackGeom[bestAxis];
1696
1697        // and delete other geometry
1698        DEL_PTR(nFrontGeom[(bestAxis + 1) % 3]);
1699        DEL_PTR(nBackGeom[(bestAxis + 2) % 3]);
1700
1701        //-- split plane
1702    Vector3 normal(0,0,0); normal[bestAxis] = 1;
1703        plane = Plane3(normal, nPosition[bestAxis]);
1704
1705        //Debug << "best axis: " << bestAxis << " pos " << nPosition[bestAxis] << endl;
1706
1707        return nCostRatio[bestAxis];
1708}
1709
1710
1711bool VspBspTree::SelectPlane(Plane3 &bestPlane,
1712                                                         BspLeaf *leaf,
1713                                                         VspBspTraversalData &data,                                                     
1714                                                         VspBspTraversalData &frontData,
1715                                                         VspBspTraversalData &backData,
1716                                                         int &splitAxis)
1717{
1718        // HACK matt: subdivide regularily to certain depth
1719        if (data.mDepth < 0)    // question matt: why depth < 0 ?
1720        {
1721                cout << "depth: " << data.mDepth << endl;
1722
1723                // return axis aligned split
1724                AxisAlignedBox3 box;
1725                box.Initialize();
1726       
1727                // create bounding box of region
1728                data.mGeometry->GetBoundingBox(box);
1729       
1730                const int axis = box.Size().DrivingAxis();
1731                const Vector3 position = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
1732
1733                Vector3 norm(0,0,0); norm[axis] = 1.0f;
1734                bestPlane = Plane3(norm, position);
1735                splitAxis = axis;
1736
1737                return true;
1738        }
1739
1740        // simplest strategy: just take next polygon
1741        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
1742        {
1743        if (!data.mPolygons->empty())
1744                {
1745                        const int randIdx =
1746                                (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mPolygons->size() - 1));
1747                        Polygon3 *nextPoly = (*data.mPolygons)[randIdx];
1748
1749                        bestPlane = nextPoly->GetSupportingPlane();
1750                        return true;
1751                }
1752        }
1753
1754        //-- use heuristics to find appropriate plane
1755
1756        // intermediate plane
1757        Plane3 plane;
1758        float lowestCost = MAX_FLOAT;
1759       
1760        // decides if the first few splits should be only axisAligned
1761        const bool onlyAxisAligned  =
1762                (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED) &&
1763                ((int)data.mRays->size() > mTermMinRaysForAxisAligned) &&
1764                ((int)data.GetAvgRayContribution() < mTermMaxRayContriForAxisAligned);
1765       
1766        const int limit = onlyAxisAligned ? 0 :
1767                Min((int)data.mPolygons->size(), mMaxPolyCandidates);
1768
1769        float candidateCost;
1770
1771        int maxIdx = (int)data.mPolygons->size();
1772
1773        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1774        {
1775                // the already taken candidates are stored behind maxIdx
1776                // => assure that no index is taken twice
1777                const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)(-- maxIdx));
1778                Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[candidateIdx];
1779
1780                // swap candidate to the end to avoid testing same plane
1781                std::swap((*data.mPolygons)[maxIdx], (*data.mPolygons)[candidateIdx]);
1782                //Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (int)polys.size() - 1)];
1783
1784                // evaluate current candidate
1785                BspNodeGeometry fGeom, bGeom;
1786                float fArea, bArea;
1787                plane = poly->GetSupportingPlane();
1788                candidateCost = EvalSplitPlaneCost(plane, data, fGeom, bGeom, fArea, bArea);
1789               
1790                if (candidateCost < lowestCost)
1791                {
1792                        bestPlane = plane;
1793                        lowestCost = candidateCost;
1794                }
1795        }
1796
1797
1798        //-- evaluate axis aligned splits
1799       
1800        int axis;
1801        BspNodeGeometry *fGeom, *bGeom;
1802        float pFront, pBack;
1803
1804        candidateCost = 99999999.0f;
1805
1806        // as a variant, we take axis aligned split only if there is
1807        // more polygon available to guide the split
1808        if (!mUsePolygonSplitIfAvailable || data.mPolygons->empty())
1809        {
1810                candidateCost = SelectAxisAlignedPlane(plane,
1811                                                                                           data,
1812                                                                                           axis,
1813                                                                                           &fGeom,
1814                                                                                           &bGeom,
1815                                                                                           pFront,
1816                                                                                           pBack,
1817                                                                                           data.mIsKdNode);     
1818        }
1819
1820        splitAxis = 3;
1821
1822        if (candidateCost < lowestCost)
1823        {       
1824                bestPlane = plane;
1825                lowestCost = candidateCost;
1826                splitAxis = axis;
1827       
1828                // assign already computed values
1829                // we can do this because we always save the
1830                // computed values from the axis aligned splits         
1831
1832                if (fGeom && bGeom)
1833                {
1834                        frontData.mGeometry = fGeom;
1835                        backData.mGeometry = bGeom;
1836       
1837                        frontData.mProbability = pFront;
1838                        backData.mProbability = pBack;
1839                }
1840        }
1841        else
1842        {
1843                DEL_PTR(fGeom);
1844                DEL_PTR(bGeom);
1845        }
1846   
1847#ifdef GTP_DEBUG
1848        Debug << "plane lowest cost: " << lowestCost << endl;
1849#endif
1850
1851        // exeeded relative max cost ratio
1852        if (lowestCost > mTermMaxCostRatio)
1853        {
1854                return false;
1855        }
1856
1857        return true;
1858}
1859
1860
1861Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane(const RayInfoContainer &rays) const
1862{
1863        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1864
1865        const Vector3 minPt = rays[candidateIdx].ExtrapOrigin();
1866        const Vector3 maxPt = rays[candidateIdx].ExtrapTermination();
1867
1868        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1869        const Vector3 normal = Normalize(rays[candidateIdx].mRay->GetDir());
1870
1871        return Plane3(normal, pt);
1872}
1873
1874
1875Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane2(const RayInfoContainer &rays) const
1876{
1877        Vector3 pt[3];
1878
1879        int idx[3];
1880        int cmaxT = 0;
1881        int cminT = 0;
1882        bool chooseMin = false;
1883
1884        for (int j = 0; j < 3; ++ j)
1885        {
1886                idx[j] = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() * 2 - 1));
1887
1888                if (idx[j] >= (int)rays.size())
1889                {
1890                        idx[j] -= (int)rays.size();
1891
1892                        chooseMin = (cminT < 2);
1893                }
1894                else
1895                        chooseMin = (cmaxT < 2);
1896
1897                RayInfo rayInf = rays[idx[j]];
1898                pt[j] = chooseMin ? rayInf.ExtrapOrigin() : rayInf.ExtrapTermination();
1899        }
1900
1901        return Plane3(pt[0], pt[1], pt[2]);
1902}
1903
1904
1905Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane3(const RayInfoContainer &rays) const
1906{
1907        Vector3 pt[3];
1908
1909        int idx1 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1910        int idx2 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1911
1912        // check if rays different
1913        if (idx1 == idx2)
1914                idx2 = (idx2 + 1) % (int)rays.size();
1915
1916        const RayInfo ray1 = rays[idx1];
1917        const RayInfo ray2 = rays[idx2];
1918
1919        // normal vector of the plane parallel to both lines
1920        const Vector3 norm = Normalize(CrossProd(ray1.mRay->GetDir(), ray2.mRay->GetDir()));
1921
1922        // vector from line 1 to line 2
1923        const Vector3 vd = ray2.ExtrapOrigin() - ray1.ExtrapOrigin();
1924
1925        // project vector on normal to get distance
1926        const float dist = DotProd(vd, norm);
1927
1928        // point on plane lies halfway between the two planes
1929        const Vector3 planePt = ray1.ExtrapOrigin() + norm * dist * 0.5;
1930
1931        return Plane3(norm, planePt);
1932}
1933
1934
1935inline void VspBspTree::GenerateUniqueIdsForPvs()
1936{
1937        Intersectable::NewMail(); sBackId = Intersectable::sMailId;
1938        Intersectable::NewMail(); sFrontId = Intersectable::sMailId;
1939        Intersectable::NewMail(); sFrontAndBackId = Intersectable::sMailId;
1940}
1941
1942
1943float VspBspTree::EvalRenderCostDecrease(const Plane3 &candidatePlane,
1944                                                                                 const VspBspTraversalData &data,
1945                                                                                 float &normalizedOldRenderCost) const
1946{
1947        float pvsFront = 0;
1948        float pvsBack = 0;
1949        float totalPvs = 0;
1950
1951        // probability that view point lies in back / front node
1952        float pOverall = data.mProbability;
1953        float pFront = 0;
1954        float pBack = 0;
1955
1956
1957        // create unique ids for pvs heuristics
1958        GenerateUniqueIdsForPvs();
1959       
1960        for (int i = 0; i < data.mRays->size(); ++ i)
1961        {
1962                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[i];
1963
1964                float t;
1965                VssRay *ray = rayInf.mRay;
1966                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
1967
1968                // find front and back pvs for origing and termination object
1969                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1970
1971                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
1972                {
1973                        AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1974                }
1975        }
1976
1977
1978        BspNodeGeometry geomFront;
1979        BspNodeGeometry geomBack;
1980
1981        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
1982        data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
1983                                                                  geomBack,
1984                                                                  candidatePlane,
1985                                                                  mBoundingBox,
1986                                                                  //0.0f);
1987                                                                  mEpsilon);
1988
1989        if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
1990        {
1991                pFront = geomFront.GetVolume();
1992                pBack = pOverall - pFront;
1993
1994                // something is wrong with the volume
1995                if (0 && ((pFront < 0.0) || (pBack < 0.0)))
1996                {
1997                        Debug << "ERROR in volume:\n"
1998                                  << "volume f :" << pFront << " b: " << pBack << " p: " << pOverall
1999                                  << ", real volume f: " << pFront << " b: " << geomBack.GetVolume()
2000                                  << ", #polygons f: " << geomFront.Size() << " b: " << geomBack.Size() << " p: " << data.mGeometry->Size() << endl;
2001                }
2002        }
2003        else
2004        {
2005                pFront = geomFront.GetArea();
2006                pBack = geomBack.GetArea();
2007        }
2008       
2009
2010        // -- pvs rendering heuristics
2011
2012        // upper and lower bounds
2013        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
2014        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
2015
2016        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty((int)totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2017    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty((int)pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2018        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty((int)pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2019                       
2020        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
2021        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
2022
2023        const float renderCostDecrease = (oldRenderCost - newRenderCost) / mBoundingBox.GetVolume();
2024       
2025        // take render cost of node into account to avoid being stuck in a local minimum
2026        normalizedOldRenderCost = oldRenderCost / mBoundingBox.GetVolume();
2027       
2028        return renderCostDecrease;
2029}
2030
2031
2032float VspBspTree::EvalSplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
2033                                                                         const VspBspTraversalData &data,
2034                                                                         BspNodeGeometry &geomFront,
2035                                                                         BspNodeGeometry &geomBack,
2036                                                                         float &pFront,
2037                                                                         float &pBack) const
2038{
2039        float totalPvs = 0;
2040        float pvsFront = 0;
2041        float pvsBack = 0;
2042       
2043        // overall probability is used as normalizer
2044        float pOverall = 0;
2045
2046        // probability that view point lies in back / front node
2047        pFront = 0;
2048        pBack = 0;
2049
2050        int numTests; // the number of tests
2051
2052        // if random samples shold be taken instead of testing all the rays
2053        bool useRand;
2054
2055        if ((int)data.mRays->size() > mMaxTests)
2056        {
2057                useRand = true;
2058                numTests = mMaxTests;
2059        }
2060        else
2061        {
2062                useRand = false;
2063                numTests = (int)data.mRays->size();
2064        }
2065       
2066        // create unique ids for pvs heuristics
2067        GenerateUniqueIdsForPvs();
2068
2069        for (int i = 0; i < numTests; ++ i)
2070        {
2071                const int testIdx = useRand ?
2072                        (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mRays->size() - 1)) : i;
2073                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[testIdx];
2074
2075                float t;
2076                VssRay *ray = rayInf.mRay;
2077                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
2078
2079                // find front and back pvs for origing and termination object
2080                AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
2081
2082                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
2083                {
2084                        AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
2085                }
2086        }
2087
2088        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
2089        bool splitSuccessFull = data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
2090                                                                                                                  geomBack,
2091                                                                                                                  candidatePlane,
2092                                                                                                                  mBoundingBox,
2093                                                                                                                  //0.0f);
2094                                                                                                                  mEpsilon);
2095
2096        pOverall = data.mProbability;
2097
2098        if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
2099        {
2100                pFront = geomFront.GetVolume();
2101                pBack = pOverall - pFront;
2102               
2103                // HACK: precision issues possible for unbalanced split => don't take this split!
2104                if (1 &&
2105                        (!splitSuccessFull || (pFront <= 0) || (pBack <= 0) ||
2106                        !geomFront.Valid() || !geomBack.Valid()))
2107                {
2108                        //Debug << "error f: " << pFront << " b: " << pBack << endl;
2109
2110                        // high penalty for degenerated / wrong split
2111                        return 99999.9f;
2112                }
2113        }
2114        else
2115        {
2116                pFront = geomFront.GetArea();
2117                pBack = geomBack.GetArea();
2118        }
2119       
2120
2121        // -- pvs rendering heuristics
2122        const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
2123        const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
2124
2125        // only render cost heuristics or combined with standard deviation
2126        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty((int)totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2127    const float penaltyFront = EvalPvsPenalty((int)pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2128        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty((int)pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
2129                       
2130        const float oldRenderCost = pOverall * penaltyOld;
2131        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
2132
2133        float oldCost, newCost;
2134
2135        // only render cost
2136        if (1)
2137        {
2138                oldCost = oldRenderCost;
2139                newCost = newRenderCost;
2140        }
2141        else // also considering standard deviation
2142        {
2143                // standard deviation is difference of back and front pvs
2144                const float expectedCost = 0.5f * (penaltyFront + penaltyBack);
2145
2146                const float newDeviation = 0.5f *
2147                        fabs(penaltyFront - expectedCost) + fabs(penaltyBack - expectedCost);
2148
2149                const float oldDeviation = penaltyOld;
2150
2151                newCost = mRenderCostWeight * newRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * newDeviation;
2152                oldCost = mRenderCostWeight * oldRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * oldDeviation;
2153        }
2154
2155        const float cost = mPvsFactor * newCost / (oldCost + Limits::Small);
2156               
2157
2158#ifdef GTP_DEBUG
2159        Debug << "totalpvs: " << data.mPvs << " ptotal: " << pOverall
2160                  << " frontpvs: " << pvsFront << " pFront: " << pFront
2161                  << " backpvs: " << pvsBack << " pBack: " << pBack << endl << endl;
2162        Debug << "cost: " << cost << endl;
2163#endif
2164
2165        return cost;
2166}
2167
2168
2169int VspBspTree::ComputeBoxIntersections(const AxisAlignedBox3 &box,
2170                                                                                ViewCellContainer &viewCells) const
2171{
2172        stack<bspNodePair> nodeStack;
2173        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2174
2175        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2176
2177        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2178 
2179        ViewCell::NewMail();
2180
2181        while (!nodeStack.empty())
2182        {
2183                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2184                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2185                nodeStack.pop();
2186
2187                const int side = geom->ComputeIntersection(box);
2188               
2189                switch (side)
2190                {
2191                case -1:
2192                        // node geometry is contained in box
2193                        CollectViewCells(node, true, viewCells, true);
2194                        break;
2195
2196                case 0:
2197                        if (node->IsLeaf())
2198                        {
2199                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2200                       
2201                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
2202                                {
2203                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
2204                                        viewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
2205                                }
2206                        }
2207                        else
2208                        {
2209                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2210                       
2211                                BspNode *first = interior->GetFront();
2212                                BspNode *second = interior->GetBack();
2213           
2214                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
2215                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
2216
2217                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
2218                                                                        *secondGeom,
2219                                                                        interior->GetPlane(),
2220                                                                        mBoundingBox,
2221                                                                        //0.0000001f);
2222                                                                        mEpsilon);
2223
2224                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
2225                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
2226                        }
2227                       
2228                        break;
2229                default:
2230                        // default: cull
2231                        break;
2232                }
2233               
2234                DEL_PTR(geom);
2235               
2236        }
2237
2238        return (int)viewCells.size();
2239}
2240
2241
2242float VspBspTree::EvalAxisAlignedSplitCost(const VspBspTraversalData &data,
2243                                                                                   const AxisAlignedBox3 &box,
2244                                                                                   const int axis,
2245                                                                                   const float &position,                                                                                 
2246                                                                                   float &pFront,
2247                                                                                   float &pBack) const
2248{
2249        float pvsTotal = 0;
2250        float pvsFront = 0;
2251        float pvsBack = 0;
2252       
2253        // create unique ids for pvs heuristics
2254        GenerateUniqueIdsForPvs();
2255
2256        const int pvsSize = data.mPvs;
2257
2258        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = data.mRays->end();
2259
2260        // this is the main ray classification loop!
2261        for(rit = data.mRays->begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2262        {
2263                // determine the side of this ray with respect to the plane
2264                float t;
2265                const int side = (*rit).ComputeRayIntersection(axis, position, t);
2266       
2267                AddObjToPvs((*rit).mRay->mTerminationObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2268
2269                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS)
2270                {
2271                        AddObjToPvs((*rit).mRay->mOriginObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
2272                }
2273        }
2274
2275
2276        //-- pvs heuristics
2277
2278        float pOverall = data.mProbability;
2279
2280        // note: we use a simplified computation assuming that we always do a
2281        // spatial mid split   
2282       
2283        if (!mUseAreaForPvs)
2284        {   
2285                // volume
2286                pBack = pFront = pOverall * 0.5f;
2287#if 0
2288                // box length substitute for probability
2289                const float minBox = box.Min(axis);
2290                const float maxBox = box.Max(axis);
2291
2292                pBack = position - minBox;
2293                pFront = maxBox - position;
2294                pOverall = maxBox - minBox;
2295#endif
2296        }
2297        else //-- area substitute for probability
2298        {
2299                const int axis2 = (axis + 1) % 3;
2300                const int axis3 = (axis + 2) % 3;
2301
2302                const float faceArea =
2303                        (box.Max(axis2) - box.Min(axis2)) *
2304                        (box.Max(axis3) - box.Min(axis3));
2305
2306                pBack = pFront = pOverall * 0.5f + faceArea;
2307        }
2308
2309#ifdef GTP_DEBUG
2310        Debug << "axis: " << axis << " " << pvsSize << " " << pvsBack << " " << pvsFront << endl;
2311        Debug << "p: " << pFront << " " << pBack << " " << pOverall << endl;
2312#endif
2313
2314       
2315        const float newCost = pvsBack * pBack + pvsFront * pFront;
2316        const float oldCost = (float)pvsSize * pOverall + Limits::Small;
2317
2318        return  (mCtDivCi + newCost) / oldCost;
2319}
2320
2321
2322inline void VspBspTree::AddObjToPvs(Intersectable *obj,
2323                                                                                 const int cf,
2324                                                                                 float &frontPvs,
2325                                                                                 float &backPvs,
2326                                                                                 float &totalPvs) const
2327{
2328        if (!obj)
2329                return;
2330#if 0
2331        const float renderCost = mViewCellsManager->EvalRenderCost(obj);
2332#else
2333        const int renderCost = 1;
2334#endif
2335        // new object
2336        if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
2337                (obj->mMailbox != sBackId) &&
2338                (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2339        {
2340                totalPvs += renderCost;
2341        }
2342
2343        // TODO: does this really belong to no pvs?
2344        //if (cf == Ray::COINCIDENT) return;
2345
2346        // object belongs to both PVS
2347        if (cf >= 0)
2348        {
2349                if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
2350                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2351                {
2352                        frontPvs += renderCost;
2353               
2354                        if (obj->mMailbox == sBackId)
2355                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
2356                        else
2357                                obj->mMailbox = sFrontId;
2358                }
2359        }
2360
2361        if (cf <= 0)
2362        {
2363                if ((obj->mMailbox != sBackId) &&
2364                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
2365                {
2366                        backPvs += renderCost;
2367               
2368                        if (obj->mMailbox == sFrontId)
2369                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
2370                        else
2371                                obj->mMailbox = sBackId;
2372                }
2373        }
2374}
2375
2376
2377void VspBspTree::CollectLeaves(vector<BspLeaf *> &leaves,
2378                                                           const bool onlyUnmailed,
2379                                                           const int maxPvsSize) const
2380{
2381        stack<BspNode *> nodeStack;
2382        nodeStack.push(mRoot);
2383
2384        while (!nodeStack.empty())
2385        {
2386                BspNode *node = nodeStack.top();
2387                nodeStack.pop();
2388               
2389                if (node->IsLeaf())
2390                {
2391                        // test if this leaf is in valid view space
2392                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2393                        if (leaf->TreeValid() &&
2394                                (!onlyUnmailed || !leaf->Mailed()) &&
2395                                ((maxPvsSize < 0) || (leaf->GetViewCell()->GetPvs().EvalPvsCost() <= maxPvsSize)))
2396                        {
2397                                leaves.push_back(leaf);
2398                        }
2399                }
2400                else
2401                {
2402                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2403
2404                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2405                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2406                }
2407        }
2408}
2409
2410
2411AxisAlignedBox3 VspBspTree::GetBoundingBox() const
2412{
2413        return mBoundingBox;
2414}
2415
2416
2417BspNode *VspBspTree::GetRoot() const
2418{
2419        return mRoot;
2420}
2421
2422
2423void VspBspTree::EvaluateLeafStats(const VspBspTraversalData &data)
2424{
2425        // the node became a leaf -> evaluate stats for leafs
2426        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(data.mNode);
2427
2428
2429        if (data.mPvs > mBspStats.maxPvs)
2430        {
2431                mBspStats.maxPvs = data.mPvs;
2432        }
2433
2434        mBspStats.pvs += data.mPvs;
2435
2436        if (data.mDepth < mBspStats.minDepth)
2437        {
2438                mBspStats.minDepth = data.mDepth;
2439        }
2440       
2441        if (data.mDepth >= mTermMaxDepth)
2442        {
2443        ++ mBspStats.maxDepthNodes;
2444                //Debug << "new max depth: " << mBspStats.maxDepthNodes << endl;
2445        }
2446
2447        // accumulate rays to compute rays /  leaf
2448        mBspStats.accumRays += (int)data.mRays->size();
2449
2450        if (data.mPvs < mTermMinPvs)
2451                ++ mBspStats.minPvsNodes;
2452
2453        if ((int)data.mRays->size() < mTermMinRays)
2454                ++ mBspStats.minRaysNodes;
2455
2456        if (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution)
2457                ++ mBspStats.maxRayContribNodes;
2458
2459        if (data.mProbability <= mTermMinProbability)
2460                ++ mBspStats.minProbabilityNodes;
2461       
2462        // accumulate depth to compute average depth
2463        mBspStats.accumDepth += data.mDepth;
2464
2465        ++ mCreatedViewCells;
2466
2467#ifdef GTP_DEBUG
2468        Debug << "BSP stats: "
2469                  << "Depth: " << data.mDepth << " (max: " << mTermMaxDepth << "), "
2470                  << "PVS: " << data.mPvs << " (min: " << mTermMinPvs << "), "
2471                  << "#rays: " << (int)data.mRays->size() << " (max: " << mTermMinRays << "), "
2472                  << "#pvs: " << leaf->GetViewCell()->GetPvs().EvalPvsCost() << "), "
2473                  << "#avg ray contrib (pvs): " << (float)data.mPvs / (float)data.mRays->size() << endl;
2474#endif
2475}
2476
2477
2478int VspBspTree::CastRay(Ray &ray)
2479{
2480        int hits = 0;
2481
2482        stack<BspRayTraversalData> tQueue;
2483
2484        float maxt, mint;
2485
2486        if (!mBoundingBox.GetRaySegment(ray, mint, maxt))
2487                return 0;
2488
2489        Intersectable::NewMail();
2490        ViewCell::NewMail();
2491
2492        Vector3 entp = ray.Extrap(mint);
2493        Vector3 extp = ray.Extrap(maxt);
2494
2495        BspNode *node = mRoot;
2496        BspNode *farChild = NULL;
2497
2498        while (1)
2499        {
2500                if (!node->IsLeaf())
2501                {
2502                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2503
2504                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
2505                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
2506                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
2507
2508                        if (entSide < 0)
2509                        {
2510                                node = in->GetBack();
2511
2512                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
2513                                        continue;
2514
2515                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
2516
2517                        } else if (entSide > 0)
2518                        {
2519                                node = in->GetFront();
2520
2521                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
2522                                        continue;
2523
2524                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
2525                        }
2526                        else // ray and plane are coincident
2527                        {
2528                                // matt: WHAT TO DO IN THIS CASE ?
2529                                //break;
2530                                node = in->GetFront();
2531                                continue;
2532                        }
2533
2534                        // push data for far child
2535                        tQueue.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
2536
2537                        // find intersection of ray segment with plane
2538                        float t;
2539                        extp = splitPlane.FindIntersection(ray.GetLoc(), extp, &t);
2540                        maxt *= t;
2541                }
2542                else // reached leaf => intersection with view cell
2543                {
2544                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2545
2546                        if (!leaf->GetViewCell()->Mailed())
2547                        {
2548                                //ray.bspIntersections.push_back(Ray::VspBspIntersection(maxt, leaf));
2549                                leaf->GetViewCell()->Mail();
2550                                ++ hits;
2551                        }
2552
2553                        //-- fetch the next far child from the stack
2554                        if (tQueue.empty())
2555                                break;
2556
2557                        entp = extp;
2558                        mint = maxt; // NOTE: need this?
2559
2560                        if (ray.GetType() == Ray::LINE_SEGMENT && mint > 1.0f)
2561                                break;
2562
2563                        BspRayTraversalData &s = tQueue.top();
2564
2565                        node = s.mNode;
2566                        extp = s.mExitPoint;
2567                        maxt = s.mMaxT;
2568
2569                        tQueue.pop();
2570                }
2571        }
2572
2573        return hits;
2574}
2575
2576
2577void VspBspTree::CollectViewCells(ViewCellContainer &viewCells,
2578                                                                  bool onlyValid) const
2579{
2580        ViewCell::NewMail();
2581        CollectViewCells(mRoot, onlyValid, viewCells, true);
2582}
2583
2584
2585void VspBspTree::CollectViewCells(BspNode *root,
2586                                                                  bool onlyValid,
2587                                                                  ViewCellContainer &viewCells,
2588                                                                  bool onlyUnmailed) const
2589{
2590        stack<BspNode *> nodeStack;
2591
2592        if (!root)
2593                return;
2594
2595        nodeStack.push(root);
2596       
2597        while (!nodeStack.empty())
2598        {
2599                BspNode *node = nodeStack.top();
2600                nodeStack.pop();
2601               
2602                if (node->IsLeaf())
2603                {
2604                        if (!onlyValid || node->TreeValid())
2605                        {
2606                                ViewCellLeaf *leafVc = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2607
2608                                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leafVc);
2609                                               
2610                                if (!onlyUnmailed || !viewCell->Mailed())
2611                                {
2612                                        viewCell->Mail();
2613                                        viewCells.push_back(viewCell);
2614                                }
2615                        }
2616                }
2617                else
2618                {
2619                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2620               
2621                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2622                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2623                }
2624        }
2625}
2626
2627
2628void VspBspTree::CollapseViewCells()
2629{
2630// TODO
2631#if HAS_TO_BE_REDONE
2632        stack<BspNode *> nodeStack;
2633
2634        if (!mRoot)
2635                return;
2636
2637        nodeStack.push(mRoot);
2638       
2639        while (!nodeStack.empty())
2640        {
2641                BspNode *node = nodeStack.top();
2642                nodeStack.pop();
2643               
2644                if (node->IsLeaf())
2645        {
2646                        BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2647
2648                        if (!viewCell->GetValid())
2649                        {
2650                                BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2651       
2652                                ViewCellContainer leaves;
2653                                mViewCellsTree->CollectLeaves(viewCell, leaves);
2654
2655                                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2656
2657                                for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2658                                {
2659                                        BspLeaf *l = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
2660                                        l->SetViewCell(GetOrCreateOutOfBoundsCell());
2661                                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
2662                                }
2663
2664                                // add to unbounded view cell
2665                                GetOrCreateOutOfBoundsCell()->GetPvs().AddPvs(viewCell->GetPvs());
2666                                DEL_PTR(viewCell);
2667                        }
2668                }
2669                else
2670                {
2671                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2672               
2673                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2674                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2675                }
2676        }
2677
2678        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
2679#endif
2680}
2681
2682
2683void VspBspTree::CollectRays(VssRayContainer &rays)
2684{
2685        vector<BspLeaf *> leaves;
2686
2687        vector<BspLeaf *>::const_iterator lit, lit_end = leaves.end();
2688
2689        for (lit = leaves.begin(); lit != lit_end; ++ lit)
2690        {
2691                BspLeaf *leaf = *lit;
2692                VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = leaf->mVssRays.end();
2693
2694                for (rit = leaf->mVssRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
2695                        rays.push_back(*rit);
2696        }
2697}
2698
2699
2700void VspBspTree::ValidateTree()
2701{
2702        stack<BspNode *> nodeStack;
2703
2704        if (!mRoot)
2705                return;
2706
2707        nodeStack.push(mRoot);
2708       
2709        mBspStats.invalidLeaves = 0;
2710        while (!nodeStack.empty())
2711        {
2712                BspNode *node = nodeStack.top();
2713                nodeStack.pop();
2714               
2715                if (node->IsLeaf())
2716                {
2717                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2718
2719                        if (!leaf->GetViewCell()->GetValid())
2720                                ++ mBspStats.invalidLeaves;
2721
2722                        // validity flags don't match => repair
2723                        if (leaf->GetViewCell()->GetValid() != leaf->TreeValid())
2724                        {
2725                                leaf->SetTreeValid(leaf->GetViewCell()->GetValid());
2726                                PropagateUpValidity(leaf);
2727                        }
2728                }
2729                else
2730                {
2731                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2732               
2733                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2734                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2735                }
2736        }
2737
2738        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
2739}
2740
2741
2742void VspBspTree::PreprocessPolygons(PolygonContainer &polys)
2743{
2744        // preprocess: throw out polygons coincident to the view space box (not needed)
2745        PolygonContainer boxPolys;
2746       
2747        mBoundingBox.ExtractPolys(boxPolys);
2748        vector<Plane3> boxPlanes;
2749
2750        PolygonContainer::iterator pit, pit_end = boxPolys.end();
2751
2752        // extract planes of box
2753        // TODO: can be done more elegantly than first extracting polygons
2754        // and take their planes
2755        for (pit = boxPolys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2756        {
2757                boxPlanes.push_back((*pit)->GetSupportingPlane());
2758        }
2759
2760        pit_end = polys.end();
2761
2762        for (pit = polys.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2763        {
2764                vector<Plane3>::const_iterator bit, bit_end = boxPlanes.end();
2765               
2766                for (bit = boxPlanes.begin(); (bit != bit_end) && (*pit); ++ bit)
2767                {
2768                        const int cf = (*pit)->ClassifyPlane(*bit, mEpsilon);
2769
2770                        if (cf == Polygon3::COINCIDENT)
2771                        {
2772                                DEL_PTR(*pit);
2773                                //Debug << "coincident!!" << endl;
2774                        }
2775                }
2776        }
2777
2778        // remove deleted entries after swapping them to end of vector
2779        for (int i = 0; i < (int)polys.size(); ++ i)
2780        {
2781                while (!polys[i] && (i < (int)polys.size()))
2782                {
2783                        swap(polys[i], polys.back());
2784                        polys.pop_back();
2785                }
2786        }
2787}
2788
2789
2790float VspBspTree::AccumulatedRayLength(const RayInfoContainer &rays) const
2791{
2792        float len = 0;
2793
2794        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2795
2796        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2797                len += (*it).SegmentLength();
2798
2799        return len;
2800}
2801
2802
2803int VspBspTree::SplitRays(const Plane3 &plane,
2804                                                  RayInfoContainer &rays,
2805                                                  RayInfoContainer &frontRays,
2806                                                  RayInfoContainer &backRays) const
2807{
2808        int splits = 0;
2809
2810        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2811
2812        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
2813        {
2814                RayInfo bRay = *it;
2815               
2816                VssRay *ray = bRay.mRay;
2817                float t;
2818
2819                // get classification and receive new t
2820                const int cf = bRay.ComputeRayIntersection(plane, t);
2821
2822                switch (cf)
2823                {
2824                case -1:
2825                        backRays.push_back(bRay);
2826                        break;
2827                case 1:
2828                        frontRays.push_back(bRay);
2829                        break;
2830                case 0:
2831                        {
2832                                //-- split ray
2833                                //   test if start point behind or in front of plane
2834                                const int side = plane.Side(bRay.ExtrapOrigin());
2835
2836                                ++ splits;
2837
2838                                if (side <= 0)
2839                                {
2840                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2841                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2842                                }
2843                                else
2844                                {
2845                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
2846                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
2847                                }
2848                        }
2849                        break;
2850                default:
2851                        Debug << "Should not come here" << endl;
2852                        break;
2853                }
2854        }
2855
2856        return splits;
2857}
2858
2859
2860void VspBspTree::ExtractHalfSpaces(BspNode *n, vector<Plane3> &halfSpaces) const
2861{
2862        BspNode *lastNode;
2863
2864        do
2865        {
2866                lastNode = n;
2867
2868                // want to get planes defining geometry of this node => don't take
2869                // split plane of node itself
2870                n = n->GetParent();
2871
2872                if (n)
2873                {
2874                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(n);
2875                        Plane3 halfSpace = dynamic_cast<BspInterior *>(interior)->GetPlane();
2876
2877            if (interior->GetBack() != lastNode)
2878                                halfSpace.ReverseOrientation();
2879
2880                        halfSpaces.push_back(halfSpace);
2881                }
2882        }
2883        while (n);
2884}
2885
2886
2887void VspBspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
2888                                                                   BspNodeGeometry &geom) const
2889{
2890        vector<Plane3> halfSpaces;
2891        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2892
2893        PolygonContainer candidatePolys;
2894        vector<Plane3> candidatePlanes;
2895
2896        vector<Plane3>::const_iterator pit, pit_end = halfSpaces.end();
2897
2898        // bounded planes are added to the polygons
2899        for (pit = halfSpaces.begin(); pit != pit_end; ++ pit)
2900        {
2901                Polygon3 *p = GetBoundingBox().CrossSection(*pit);
2902
2903                if (p->Valid(mEpsilon))
2904                {
2905                        candidatePolys.push_back(p);
2906                        candidatePlanes.push_back(*pit);
2907                }
2908        }
2909
2910        // add faces of bounding box (also could be faces of the cell)
2911        for (int i = 0; i < 6; ++ i)
2912        {
2913                VertexContainer vertices;
2914
2915                for (int j = 0; j < 4; ++ j)
2916                {
2917                        vertices.push_back(mBoundingBox.GetFace(i).mVertices[j]);
2918                }
2919
2920                Polygon3 *poly = new Polygon3(vertices);
2921
2922                candidatePolys.push_back(poly);
2923                candidatePlanes.push_back(poly->GetSupportingPlane());
2924        }
2925
2926        for (int i = 0; i < (int)candidatePolys.size(); ++ i)
2927        {
2928                // polygon is split by all other planes
2929                for (int j = 0; (j < (int)halfSpaces.size()) && candidatePolys[i]; ++ j)
2930                {
2931                        if (i == j) // polygon and plane are coincident
2932                                continue;
2933
2934                        VertexContainer splitPts;
2935                        Polygon3 *frontPoly, *backPoly;
2936
2937                        const int cf =
2938                                candidatePolys[i]->ClassifyPlane(halfSpaces[j],
2939                                                                                                 mEpsilon);
2940
2941                        switch (cf)
2942                        {
2943                                case Polygon3::SPLIT:
2944                                        frontPoly = new Polygon3();
2945                                        backPoly = new Polygon3();
2946
2947                                        candidatePolys[i]->Split(halfSpaces[j],
2948                                                                                         *frontPoly,
2949                                                                                         *backPoly,
2950                                                                                         mEpsilon);
2951
2952                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2953
2954                                        if (backPoly->Valid(mEpsilon))
2955                                        {
2956                                                candidatePolys[i] = backPoly;
2957                                        }
2958                                        else
2959                                        {
2960                                                DEL_PTR(backPoly);
2961                                        }
2962
2963                                        // outside, don't need this
2964                                        DEL_PTR(frontPoly);
2965                                        break;
2966
2967                                // polygon outside of halfspace
2968                                case Polygon3::FRONT_SIDE:
2969                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2970                                        break;
2971
2972                                // just take polygon as it is
2973                                case Polygon3::BACK_SIDE:
2974                                case Polygon3::COINCIDENT:
2975                                default:
2976                                        break;
2977                        }
2978                }
2979
2980                if (candidatePolys[i])
2981                {
2982                        geom.Add(candidatePolys[i], candidatePlanes[i]);
2983                }
2984        }
2985}
2986
2987
2988bool VspBspTree::IsOutOfBounds(ViewCell *vc) const
2989{
2990        return vc->GetId() == OUT_OF_BOUNDS_ID;
2991}
2992
2993
2994void VspBspTree::SetViewCellsTree(ViewCellsTree *viewCellsTree)
2995{
2996        mViewCellsTree = viewCellsTree;
2997}
2998
2999
3000void VspBspTree::ConstructGeometry(ViewCell *vc,
3001                                                                   BspNodeGeometry &vcGeom) const
3002{
3003        // if false, cannot construct geometry for interior leaf
3004        if (!mViewCellsTree)
3005                return;
3006
3007        ViewCellContainer leaves;
3008        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
3009
3010        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3011
3012        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3013        {
3014                if (IsOutOfBounds(*it))
3015                        continue;
3016               
3017                BspViewCell *bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it);
3018                vector<BspLeaf *>::const_iterator bit, bit_end = bspVc->mLeaves.end();
3019
3020                for (bit = bspVc->mLeaves.begin(); bit != bit_end; ++ bit)
3021                {
3022                        BspLeaf *l = *bit;
3023                        ConstructGeometry(l, vcGeom);
3024                }
3025        }
3026}
3027
3028
3029int VspBspTree::FindNeighbors(BspNode *n, vector<BspLeaf *> &neighbors,
3030                                                          const bool onlyUnmailed) const
3031{
3032        stack<bspNodePair> nodeStack;
3033       
3034        BspNodeGeometry nodeGeom;
3035        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
3036//      const float eps = 0.5f;
3037        const float eps = 0.01f;
3038        // split planes from the root to this node
3039        // needed to verify that we found neighbor leaf
3040        // TODO: really needed?
3041        vector<Plane3> halfSpaces;
3042        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
3043
3044
3045        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3046        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3047
3048        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3049
3050        while (!nodeStack.empty())
3051        {
3052                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3053                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3054       
3055                nodeStack.pop();
3056
3057                if (node->IsLeaf())
3058                {
3059                        // test if this leaf is in valid view space
3060                        if (node->TreeValid() &&
3061                                (node != n) &&
3062                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
3063                        {
3064                                bool isAdjacent = true;
3065
3066                                if (1)
3067                                {
3068                                        // test all planes of current node if still adjacent
3069                                        for (int i = 0; (i < halfSpaces.size()) && isAdjacent; ++ i)
3070                                        {
3071                                                const int cf =
3072                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
3073                                                                                                        halfSpaces[i],
3074                                                                                                        eps);
3075
3076                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3077                                                {
3078                                                        isAdjacent = false;
3079                                                }
3080                                        }
3081                                }
3082                                else
3083                                {
3084                                        // TODO: why is this wrong??
3085                                        // test all planes of current node if still adjacent
3086                                        for (int i = 0; (i < nodeGeom.Size()) && isAdjacent; ++ i)
3087                                        {
3088                                                Polygon3 *poly = nodeGeom.GetPolys()[i];
3089
3090                                                const int cf =
3091                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->GetPolys(),
3092                                                                                                        poly->GetSupportingPlane(),
3093                                                                                                        eps);
3094
3095                                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3096                                                {
3097                                                        isAdjacent = false;
3098                                                }
3099                                        }
3100                                }
3101                                // neighbor was found
3102                                if (isAdjacent)
3103                                {       
3104                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
3105                                }
3106                        }
3107                }
3108                else
3109                {
3110                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3111
3112                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
3113                                                                                                   interior->GetPlane(),
3114                                                                                                   eps);
3115                       
3116                        BspNode *front = interior->GetFront();
3117                        BspNode *back = interior->GetBack();
3118           
3119                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
3120                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
3121
3122                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
3123                                                                *bGeom,
3124                                                                interior->GetPlane(),
3125                                                                mBoundingBox,
3126                                                                //0.0000001f);
3127                                                                eps);
3128               
3129                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3130                        {
3131                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
3132                                DEL_PTR(fGeom);
3133                        }
3134                        else
3135                        {
3136                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3137                                {
3138                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
3139                                        DEL_PTR(bGeom);
3140                                }
3141                                else
3142                                {       // random decision
3143                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
3144                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
3145                                }
3146                        }
3147                }
3148       
3149                DEL_PTR(geom);
3150        }
3151
3152        return (int)neighbors.size();
3153}
3154
3155
3156
3157int VspBspTree::FindApproximateNeighbors(BspNode *n,
3158                                                                                 vector<BspLeaf *> &neighbors,
3159                                                                                 const bool onlyUnmailed) const
3160{
3161        stack<bspNodePair> nodeStack;
3162       
3163        BspNodeGeometry nodeGeom;
3164        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
3165       
3166        float eps = 0.01f;
3167        // split planes from the root to this node
3168        // needed to verify that we found neighbor leaf
3169        // TODO: really needed?
3170        vector<Plane3> halfSpaces;
3171        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
3172
3173
3174        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3175        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3176
3177        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3178
3179        while (!nodeStack.empty())
3180        {
3181                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3182                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3183       
3184                nodeStack.pop();
3185
3186                if (node->IsLeaf())
3187                {
3188                        // test if this leaf is in valid view space
3189                        if (node->TreeValid() &&
3190                                (node != n) &&
3191                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
3192                        {
3193                                bool isAdjacent = true;
3194
3195                                // neighbor was found
3196                                if (isAdjacent)
3197                                {       
3198                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
3199                                }
3200                        }
3201                }
3202                else
3203                {
3204                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3205
3206                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.GetPolys(),
3207                                                                                                   interior->GetPlane(),
3208                                                                                                   eps);
3209                       
3210                        BspNode *front = interior->GetFront();
3211                        BspNode *back = interior->GetBack();
3212           
3213                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
3214                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
3215
3216                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
3217                                                                *bGeom,
3218                                                                interior->GetPlane(),
3219                                                                mBoundingBox,
3220                                                                //0.0000001f);
3221                                                                eps);
3222               
3223                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3224                        {
3225                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
3226                                DEL_PTR(fGeom);
3227                                }
3228                        else
3229                        {
3230                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3231                                {
3232                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
3233                                        DEL_PTR(bGeom);
3234                                }
3235                                else
3236                                {       // random decision
3237                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
3238                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
3239                                }
3240                        }
3241                }
3242       
3243                DEL_PTR(geom);
3244        }
3245
3246        return (int)neighbors.size();
3247}
3248
3249
3250
3251BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const Plane3 &halfspace)
3252{
3253    stack<BspNode *> nodeStack;
3254        nodeStack.push(mRoot);
3255
3256        int mask = rand();
3257
3258        while (!nodeStack.empty())
3259        {
3260                BspNode *node = nodeStack.top();
3261                nodeStack.pop();
3262
3263                if (node->IsLeaf())
3264                {
3265                        return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3266                }
3267                else
3268                {
3269                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3270                        BspNode *next;
3271                        BspNodeGeometry geom;
3272
3273                        // todo: not very efficient: constructs full cell everytime
3274                        ConstructGeometry(interior, geom);
3275
3276                        const int cf =
3277                                Polygon3::ClassifyPlane(geom.GetPolys(), halfspace, mEpsilon);
3278
3279                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
3280                                next = interior->GetFront();
3281                        else
3282                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
3283                                        next = interior->GetFront();
3284                        else
3285                        {
3286                                // random decision
3287                                if (mask & 1)
3288                                        next = interior->GetBack();
3289                                else
3290                                        next = interior->GetFront();
3291                                mask = mask >> 1;
3292                        }
3293
3294                        nodeStack.push(next);
3295                }
3296        }
3297
3298        return NULL;
3299}
3300
3301
3302BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed)
3303{
3304        stack<BspNode *> nodeStack;
3305
3306        nodeStack.push(mRoot);
3307
3308        int mask = rand();
3309
3310        while (!nodeStack.empty())
3311        {
3312                BspNode *node = nodeStack.top();
3313                nodeStack.pop();
3314
3315                if (node->IsLeaf())
3316                {
3317                        if ( (!onlyUnmailed || !node->Mailed()) )
3318                                return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3319                }
3320                else
3321                {
3322                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3323
3324                        // random decision
3325                        if (mask & 1)
3326                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3327                        else
3328                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3329
3330                        mask = mask >> 1;
3331                }
3332        }
3333
3334        return NULL;
3335}
3336
3337
3338int VspBspTree::ComputePvsSize(const RayInfoContainer &rays) const
3339{
3340        int pvsSize = 0;
3341
3342        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = rays.end();
3343
3344        Intersectable::NewMail();
3345
3346        for (rit = rays.begin(); rit != rays.end(); ++ rit)
3347        {
3348                VssRay *ray = (*rit).mRay;
3349
3350                if (COUNT_ORIGIN_OBJECTS && ray->mOriginObject)
3351                {
3352                        if (!ray->mOriginObject->Mailed())
3353                        {
3354                                ray->mOriginObject->Mail();
3355                                ++ pvsSize;
3356                        }
3357                }
3358
3359                if (ray->mTerminationObject)
3360                {
3361                        if (!ray->mTerminationObject->Mailed())
3362                        {
3363                                ray->mTerminationObject->Mail();
3364                                ++ pvsSize;
3365                        }
3366                }
3367        }
3368
3369        return pvsSize;
3370}
3371
3372
3373float VspBspTree::GetEpsilon() const
3374{
3375        return mEpsilon;
3376}
3377
3378
3379int VspBspTree::SplitPolygons(const Plane3 &plane,
3380                                                          PolygonContainer &polys,
3381                                                          PolygonContainer &frontPolys,
3382                                                          PolygonContainer &backPolys,
3383                                                          PolygonContainer &coincident) const
3384{
3385        int splits = 0;
3386
3387        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
3388
3389        for (it = polys.begin(); it != polys.end(); ++ it)     
3390        {
3391                Polygon3 *poly = *it;
3392
3393                // classify polygon
3394                const int cf = poly->ClassifyPlane(plane, mEpsilon);
3395
3396                switch (cf)
3397                {
3398                        case Polygon3::COINCIDENT:
3399                                coincident.push_back(poly);
3400                                break;
3401                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
3402                                frontPolys.push_back(poly);
3403                                break;
3404                        case Polygon3::BACK_SIDE:
3405                                backPolys.push_back(poly);
3406                                break;
3407                        case Polygon3::SPLIT:
3408                                backPolys.push_back(poly);
3409                                frontPolys.push_back(poly);
3410                                ++ splits;
3411                                break;
3412                        default:
3413                Debug << "SHOULD NEVER COME HERE\n";
3414                                break;
3415                }
3416        }
3417
3418        return splits;
3419}
3420
3421
3422int VspBspTree::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
3423                                                                const Vector3 &termination,
3424                                                                ViewCellContainer &viewcells)
3425{
3426        int hits = 0;
3427        stack<BspRayTraversalData> tStack;
3428
3429        float mint = 0.0f, maxt = 1.0f;
3430
3431        //ViewCell::NewMail();
3432
3433        Vector3 entp = origin;
3434        Vector3 extp = termination;
3435
3436        BspNode *node = mRoot;
3437        BspNode *farChild = NULL;
3438
3439        float t;
3440        const float thresh = 1e-6f; // matt: change this to adjustable value
3441       
3442        while (1)
3443        {
3444                if (!node->IsLeaf())
3445                {
3446                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3447
3448                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
3449                       
3450                        const int entSide = splitPlane.Side(entp, thresh);
3451                        const int extSide = splitPlane.Side(extp, thresh);
3452
3453                        if (entSide < 0)
3454                        {
3455                                node = in->GetBack();
3456                               
3457                                // plane does not split ray => no far child
3458                                if (extSide <= 0)
3459                                        continue;
3460 
3461                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
3462                        }
3463                        else if (entSide > 0)
3464                        {
3465                                node = in->GetFront();
3466
3467                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
3468                                        continue;
3469
3470                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
3471                        }
3472                        else // one of the ray end points is on the plane
3473                        {       
3474                                // NOTE: what to do if ray is coincident with plane?
3475                                if (extSide < 0)
3476                                        node = in->GetBack();
3477                                else //if (extSide > 0)
3478                                        node = in->GetFront();
3479                                //else break; // coincident => count no intersections
3480
3481                                continue; // no far child
3482                        }
3483
3484                        // push data for far child
3485                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp));
3486
3487                        // find intersection of ray segment with plane
3488                        extp = splitPlane.FindIntersection(origin, extp, &t);
3489                }
3490                else
3491                {
3492                        // reached leaf => intersection with view cell
3493                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3494                        ViewCell *viewCell;
3495                       
3496                        // question: always contribute to leaf or to currently active view cell?
3497                        if (0)
3498                                viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3499                        else
3500                                viewCell = leaf->GetViewCell();
3501
3502                        if (!viewCell->Mailed())
3503                        {
3504                                viewcells.push_back(viewCell);
3505                                viewCell->Mail();
3506                                ++ hits;
3507                        }
3508
3509                        //-- fetch the next far child from the stack
3510                        if (tStack.empty())
3511                                break;
3512
3513                        entp = extp;
3514                       
3515                        const BspRayTraversalData &s = tStack.top();
3516
3517                        node = s.mNode;
3518                        extp = s.mExitPoint;
3519
3520                        tStack.pop();
3521                }
3522        }
3523
3524        return hits;
3525}
3526
3527
3528
3529
3530int VspBspTree::TreeDistance(BspNode *n1, BspNode *n2) const
3531{
3532        std::deque<BspNode *> path1;
3533        BspNode *p1 = n1;
3534
3535        // create path from node 1 to root
3536        while (p1)
3537        {
3538                if (p1 == n2) // second node on path
3539                        return (int)path1.size();
3540
3541                path1.push_front(p1);
3542                p1 = p1->GetParent();
3543        }
3544
3545        int depth = n2->GetDepth();
3546        int d = depth;
3547
3548        BspNode *p2 = n2;
3549
3550        // compare with same depth
3551        while (1)
3552        {
3553                if ((d < (int)path1.size()) && (p2 == path1[d]))
3554                        return (depth - d) + ((int)path1.size() - 1 - d);
3555
3556                -- d;
3557                p2 = p2->GetParent();
3558        }
3559
3560        return 0; // never come here
3561}
3562
3563
3564BspNode *VspBspTree::CollapseTree(BspNode *node, int &collapsed)
3565{
3566// TODO
3567#if HAS_TO_BE_REDONE
3568        if (node->IsLeaf())
3569                return node;
3570
3571        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3572
3573        BspNode *front = CollapseTree(interior->GetFront(), collapsed);
3574        BspNode *back = CollapseTree(interior->GetBack(), collapsed);
3575
3576        if (front->IsLeaf() && back->IsLeaf())
3577        {
3578                BspLeaf *frontLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(front);
3579                BspLeaf *backLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(back);
3580
3581                //-- collapse tree
3582                if (frontLeaf->GetViewCell() == backLeaf->GetViewCell())
3583                {
3584                        BspViewCell *vc = frontLeaf->GetViewCell();
3585
3586                        BspLeaf *leaf = new BspLeaf(interior->GetParent(), vc);
3587                        leaf->SetTreeValid(frontLeaf->TreeValid());
3588
3589                        // replace a link from node's parent
3590                        if (leaf->GetParent())
3591                                leaf->GetParent()->ReplaceChildLink(node, leaf);
3592                        else
3593                                mRoot = leaf;
3594
3595                        ++ collapsed;
3596                        delete interior;
3597
3598                        return leaf;
3599                }
3600        }
3601#endif
3602        return node;
3603}
3604
3605
3606int VspBspTree::CollapseTree()
3607{
3608        int collapsed = 0;
3609        //TODO
3610#if HAS_TO_BE_REDONE
3611        (void)CollapseTree(mRoot, collapsed);
3612
3613        // revalidate leaves
3614        RepairViewCellsLeafLists();
3615#endif
3616        return collapsed;
3617}
3618
3619
3620void VspBspTree::RepairViewCellsLeafLists()
3621{
3622// TODO
3623#if HAS_TO_BE_REDONE
3624        // list not valid anymore => clear
3625        stack<BspNode *> nodeStack;
3626        nodeStack.push(mRoot);
3627
3628        ViewCell::NewMail();
3629
3630        while (!nodeStack.empty())
3631        {
3632                BspNode *node = nodeStack.top();
3633                nodeStack.pop();
3634
3635                if (node->IsLeaf())
3636                {
3637                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3638
3639                        BspViewCell *viewCell = leaf->GetViewCell();
3640
3641                        if (!viewCell->Mailed())
3642                        {
3643                                viewCell->mLeaves.clear();
3644                                viewCell->Mail();
3645                        }
3646       
3647                        viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
3648
3649                }
3650                else
3651                {
3652                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3653
3654                        nodeStack.push(interior->GetFront());
3655                        nodeStack.push(interior->GetBack());
3656                }
3657        }
3658// TODO
3659#endif
3660}
3661
3662
3663int VspBspTree::CastBeam(Beam &beam)
3664{
3665    stack<bspNodePair> nodeStack;
3666        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
3667        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
3668
3669        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
3670 
3671        ViewCell::NewMail();
3672
3673        while (!nodeStack.empty())
3674        {
3675                BspNode *node = nodeStack.top().first;
3676                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
3677                nodeStack.pop();
3678               
3679                AxisAlignedBox3 box;
3680                geom->GetBoundingBox(box);
3681
3682                const int side = beam.ComputeIntersection(box);
3683               
3684                switch (side)
3685                {
3686                case -1:
3687                        CollectViewCells(node, true, beam.mViewCells, true);
3688                        break;
3689                case 0:
3690                       
3691                        if (node->IsLeaf())
3692                        {
3693                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
3694                       
3695                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
3696                                {
3697                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
3698                                        beam.mViewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
3699                                }
3700                        }
3701                        else
3702                        {
3703                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3704                       
3705                                BspNode *first = interior->GetFront();
3706                                BspNode *second = interior->GetBack();
3707           
3708                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
3709                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
3710
3711                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
3712                                                                        *secondGeom,
3713                                                                        interior->GetPlane(),
3714                                                                        mBoundingBox,
3715                                                                        //0.0000001f);
3716                                                                        mEpsilon);
3717
3718                                // decide on the order of the nodes
3719                                if (DotProd(beam.mPlanes[0].mNormal,
3720                                        interior->GetPlane().mNormal) > 0)
3721                                {
3722                                        swap(first, second);
3723                                        swap(firstGeom, secondGeom);
3724                                }
3725
3726                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
3727                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
3728                        }
3729                       
3730                        break;
3731                default:
3732                        // default: cull
3733                        break;
3734                }
3735               
3736                DEL_PTR(geom);
3737               
3738        }
3739
3740        return (int)beam.mViewCells.size();
3741}
3742
3743
3744void VspBspTree::SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm)
3745{
3746        mViewCellsManager = vcm;
3747}
3748
3749
3750int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const vector<BspLeaf *> leaves,
3751                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
3752{
3753        BspLeaf::NewMail();
3754       
3755        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
3756
3757        int numCandidates = 0;
3758
3759        // find merge candidates and push them into queue
3760        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
3761        {
3762                BspLeaf *leaf = *it;
3763               
3764                // the same leaves must not be part of two merge candidates
3765                leaf->Mail();
3766               
3767                vector<BspLeaf *> neighbors;
3768               
3769                // appoximate neighbor search has slightl relaxed constraints
3770                if (1)
3771                        FindNeighbors(leaf, neighbors, true);
3772                else
3773                        FindApproximateNeighbors(leaf, neighbors, true);
3774
3775                vector<BspLeaf *>::const_iterator nit, nit_end = neighbors.end();
3776
3777                // TODO: test if at least one ray goes from one leaf to the other
3778                for (nit = neighbors.begin(); nit != nit_end; ++ nit)
3779                {
3780                        if ((*nit)->GetViewCell() != leaf->GetViewCell())
3781                        {
3782                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), (*nit)->GetViewCell());
3783
3784                                if (!leaf->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
3785                                        !(*nit)->GetViewCell()->GetPvs().Empty() ||
3786                    leaf->IsSibling(*nit))
3787                                {
3788                                        candidates.push_back(mc);
3789                                }
3790
3791                                ++ numCandidates;
3792                                if ((numCandidates % 1000) == 0)
3793                                {
3794                                        cout << "collected " << numCandidates << " merge candidates" << endl;
3795                                }
3796                        }
3797                }
3798        }
3799
3800        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
3801        Debug << "leaves in queue: " << numCandidates << endl;
3802       
3803
3804        return (int)leaves.size();
3805}
3806
3807
3808int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
3809                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
3810{
3811        ViewCell::NewMail();
3812        long startTime = GetTime();
3813       
3814        map<BspLeaf *, vector<BspLeaf*> > neighborMap;
3815        ViewCellContainer::const_iterator iit;
3816
3817        int numLeaves = 0;
3818       
3819        BspLeaf::NewMail();
3820
3821        for (int i = 0; i < (int)rays.size(); ++ i)
3822        { 
3823                VssRay *ray = rays[i];
3824       
3825                // traverse leaves stored in the rays and compare and
3826                // merge consecutive leaves (i.e., the neighbors in the tree)
3827                if (ray->mViewCells.size() < 2)
3828                        continue;
3829
3830                iit = ray->mViewCells.begin();
3831                BspViewCell *bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*(iit ++));
3832                BspLeaf *leaf = bspVc->mLeaves[0];
3833               
3834                // traverse intersections
3835                // consecutive leaves are neighbors => add them to queue
3836                for (; iit != ray->mViewCells.end(); ++ iit)
3837                {
3838                        // next pair
3839                        BspLeaf *prevLeaf = leaf;
3840                        bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*iit);
3841            leaf = bspVc->mLeaves[0]; // exactly one leaf
3842
3843                        // view space not valid or same view cell
3844                        if (!leaf->TreeValid() || !prevLeaf->TreeValid() ||
3845                                (leaf->GetViewCell() == prevLeaf->GetViewCell()))
3846                                continue;
3847
3848                vector<BspLeaf *> &neighbors = neighborMap[leaf];
3849                       
3850                        bool found = false;
3851
3852                        // both leaves inserted in queue already =>
3853                        // look if double pair already exists
3854                        if (leaf->Mailed() && prevLeaf->Mailed())
3855                        {
3856                                vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = neighbors.end();
3857                               
3858                for (it = neighbors.begin(); !found && (it != it_end); ++ it)
3859                                        if (*it == prevLeaf)
3860                                                found = true; // already in queue
3861                        }
3862               
3863                        if (!found)
3864                        {
3865                                // this pair is not in map yet
3866                                // => insert into the neighbor map and the queue
3867                                neighbors.push_back(prevLeaf);
3868                                neighborMap[prevLeaf].push_back(leaf);
3869
3870                                leaf->Mail();
3871                                prevLeaf->Mail();
3872               
3873                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), prevLeaf->GetViewCell());
3874                               
3875                                candidates.push_back(mc);
3876
3877                                if (((int)candidates.size() % 1000) == 0)
3878                                {
3879                                        cout << "collected " << (int)candidates.size() << " merge candidates" << endl;
3880                                }
3881                        }
3882        }
3883        }
3884
3885        Debug << "neighbormap size: " << (int)neighborMap.size() << endl;
3886        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
3887        Debug << "leaves in queue: " << numLeaves << endl;
3888
3889
3890        //-- collect the leaves which haven't been found by ray casting
3891        if (0)
3892        {
3893                cout << "finding additional merge candidates using geometry" << endl;
3894                vector<BspLeaf *> leaves;
3895                CollectLeaves(leaves, true);
3896                Debug << "found " << (int)leaves.size() << " new leaves" << endl << endl;
3897                CollectMergeCandidates(leaves, candidates);
3898        }
3899
3900        return numLeaves;
3901}
3902
3903
3904
3905
3906ViewCell *VspBspTree::GetViewCell(const Vector3 &point, const bool active)
3907{
3908        if (mRoot == NULL)
3909                return NULL;
3910
3911        stack<BspNode *> nodeStack;
3912        nodeStack.push(mRoot);
3913 
3914        ViewCellLeaf *viewcell = NULL;
3915 
3916        while (!nodeStack.empty()) 
3917        {
3918                BspNode *node = nodeStack.top();
3919                nodeStack.pop();
3920       
3921                if (node->IsLeaf())
3922                {
3923                        viewcell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
3924                        break;
3925                }
3926                else   
3927                {       
3928                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3929       
3930                        // random decision
3931                        if (interior->GetPlane().Side(point) < 0)
3932                                nodeStack.push(interior->GetBack());
3933                        else
3934                                nodeStack.push(interior->GetFront());
3935                }
3936        }
3937 
3938        if (active)
3939                return mViewCellsTree->GetActiveViewCell(viewcell);
3940        else
3941                return viewcell;
3942}
3943
3944
3945bool VspBspTree::ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const
3946{
3947        BspNode *node = mRoot;
3948
3949        while (1)
3950        {
3951                // early exit
3952                if (node->TreeValid())
3953                        return true;
3954
3955                if (node->IsLeaf())
3956                        return false;
3957                       
3958                BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3959                                       
3960                if (in->GetPlane().Side(viewPoint) <= 0)
3961                {
3962                        node = in->GetBack();
3963                }
3964                else
3965                {
3966                        node = in->GetFront();
3967                }
3968        }
3969
3970        // should never come here
3971        return false;
3972}
3973
3974
3975void VspBspTree::PropagateUpValidity(BspNode *node)
3976{
3977        const bool isValid = node->TreeValid();
3978
3979        // propagative up invalid flag until only invalid nodes exist over this node
3980        if (!isValid)
3981        {
3982                while (!node->IsRoot() && node->GetParent()->TreeValid())
3983                {
3984                        node = node->GetParent();
3985                        node->SetTreeValid(false);
3986                }
3987        }
3988        else
3989        {
3990                // propagative up valid flag until one of the subtrees is invalid
3991                while (!node->IsRoot() && !node->TreeValid())
3992                {
3993            node = node->GetParent();
3994                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3995                       
3996                        // the parent is valid iff both leaves are valid
3997                        node->SetTreeValid(interior->GetBack()->TreeValid() &&
3998                                                           interior->GetFront()->TreeValid());
3999                }
4000        }
4001}
4002
4003
4004bool VspBspTree::Export(OUT_STREAM &stream)
4005{
4006        ExportNode(mRoot, stream);
4007        return true;
4008}
4009
4010
4011void VspBspTree::ExportNode(BspNode *node, OUT_STREAM &stream)
4012{
4013        if (node->IsLeaf())
4014        {
4015                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
4016                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
4017
4018                int id = -1;
4019                if (viewCell != mOutOfBoundsCell)
4020                        id = viewCell->GetId();
4021
4022                stream << "<Leaf viewCellId=\"" << id << "\" />" << endl;
4023        }
4024        else
4025        {
4026                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
4027       
4028                Plane3 plane = interior->GetPlane();
4029                stream << "<Interior plane=\"" << plane.mNormal.x << " "
4030                           << plane.mNormal.y << " " << plane.mNormal.z << " "
4031                           << plane.mD << "\">" << endl;
4032
4033                ExportNode(interior->GetBack(), stream);
4034                ExportNode(interior->GetFront(), stream);
4035
4036                stream << "</Interior>" << endl;
4037        }
4038}
4039
4040}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.