source: GTP/trunk/Lib/Vis/Preprocessing/src/VssPreprocessor.cpp @ 2332

Revision 2332, 16.5 KB checked in by mattausch, 17 years ago (diff)

implemented part of rendering estimation of wimmer et al. for view space / object space subdivision.
warning: not working with undersampling estimation + local visibility based subdivision.

RevLine 
[372]1#include "SceneGraph.h"
2#include "KdTree.h"
3#include "VssPreprocessor.h"
4#include "X3dExporter.h"
5#include "Environment.h"
6#include "MutualVisibility.h"
7#include "Polygon3.h"
8#include "ViewCell.h"
[376]9#include "VssRay.h"
[382]10#include "VssTree.h"
[439]11#include "ViewCellsManager.h"
[452]12#include "RenderSimulator.h"
[531]13#include "Beam.h"
14#include "GlRenderer.h"
[1221]15#include "Intersectable.h"
[1521]16#include "RayCaster.h"
[1883]17#include "SamplingStrategy.h"
[2116]18#include "ViewCellBsp.h"
[372]19
[1521]20
[863]21namespace GtpVisibilityPreprocessor {
[860]22
[1577]23
[427]24bool use2dSampling = false;
[534]25bool useViewspacePlane = false;
[427]26
[372]27VssPreprocessor::VssPreprocessor():
[1486]28  mVssRays()
[372]29{
30  // this should increase coherence of the samples
[1966]31  //  Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VssPreprocessor.samplesPerPass", mSamplesPerPass);
32  //  Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VssPreprocessor.initialSamples", mInitialSamples);
33  //  Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VssPreprocessor.vssSamples", mVssSamples);
34  //  Environment::GetSingleton()->GetIntValue("VssPreprocessor.vssSamplesPerPass", mVssSamplesPerPass);
[1004]35  Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VssPreprocessor.useImportanceSampling", mUseImportanceSampling);
[574]36 
[1004]37  Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VssPreprocessor.loadInitialSamples", mLoadInitialSamples);
38  Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VssPreprocessor.storeInitialSamples", mStoreInitialSamples);
39  Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VssPreprocessor.testBeamSampling", mTestBeamSampling);
40  Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("VssPreprocessor.enlargeViewSpace", mEnlargeViewSpace);
41  Environment::GetSingleton()->GetBoolValue("Preprocessor.detectEmptyViewSpace", mDetectEmptyViewSpace);
[694]42 
[508]43  useViewspacePlane = mUseViewSpaceBox; //hack
[675]44 
45  Debug << "*********** vss preprocessor options **************" << endl;
46  Debug << "use view space box=" << mUseViewSpaceBox << endl;
47  Debug << "enlarge view space=" << mEnlargeViewSpace << endl;
48  Debug << "*********** end vss preprocessor options **************" << endl;
49
[372]50}
51
[685]52
[372]53VssPreprocessor::~VssPreprocessor()
54{
[674]55        CLEAR_CONTAINER(mVssRays);
[372]56}
57
[685]58
[376]59Vector3
[382]60VssPreprocessor::GetViewpoint(AxisAlignedBox3 *viewSpaceBox)
[372]61{
[434]62  AxisAlignedBox3 box;
[468]63
[434]64  if (viewSpaceBox)
65        box =*viewSpaceBox;
[468]66  else
[434]67        box = mKdTree->GetBox();
[468]68
[434]69  // shrink the box in the y direction
70  return box.GetRandomPoint();
[372]71}
72
[376]73Vector3
[427]74VssPreprocessor::GetDirection(const Vector3 &viewpoint,
[434]75                                                          AxisAlignedBox3 *viewSpaceBox
76                                                          )
[372]77{
[434]78  Vector3 point;
[600]79  if (!use2dSampling)
80  {
81          if (0)
82          {
83                  Vector3 normal;
84                  int i = Random((int)mObjects.size());
85                  Intersectable *object = mObjects[i];
86                  object->GetRandomSurfacePoint(point, normal);
87          }
88          else
89                  point = mKdTree->GetBox().GetRandomPoint();
[534]90        //        point = viewpoint + UniformRandomVector();
[600]91  }
92  else
93  {
94          AxisAlignedBox3 box;
[534]95
[600]96          if (viewSpaceBox)
97                  box =*viewSpaceBox;
98          else
99                  box = mKdTree->GetBox();
[468]100
[600]101          point = box.GetRandomPoint();
102          point.y = viewpoint.y;
[434]103  }
[468]104
[434]105  return point - viewpoint;
[372]106}
107
[401]108int
[427]109VssPreprocessor::GenerateImportanceRays(VssTree *vssTree,
[434]110                                                                                const int desiredSamples,
111                                                                                SimpleRayContainer &rays
112                                                                                )
[401]113{
[434]114  int num;
115  if (0) {
116        float minRayContribution;
117        float maxRayContribution;
118        float avgRayContribution;
[468]119
[434]120        vssTree->GetRayContributionStatistics(minRayContribution,
121                                                                                  maxRayContribution,
122                                                                                  avgRayContribution);
[468]123
[434]124        cout<<
125          "#MIN_RAY_CONTRIB\n"<<minRayContribution<<endl<<
126          "#MAX_RAY_CONTRIB\n"<<maxRayContribution<<endl<<
127          "#AVG_RAY_CONTRIB\n"<<avgRayContribution<<endl;
[468]128
[434]129        float p = desiredSamples/(float)(avgRayContribution*vssTree->stat.Leaves());
130        num = vssTree->GenerateRays(p, rays);
131  } else {
[534]132        int leaves = vssTree->stat.Leaves();
[434]133        num = vssTree->GenerateRays(desiredSamples, leaves, rays);
134  }
[468]135
[434]136  cout<<"Generated "<<num<<" rays."<<endl;
[468]137
[434]138  return num;
[427]139}
[376]140
141
[427]142bool
143VssPreprocessor::ExportRays(const char *filename,
[434]144                                                        const VssRayContainer &vssRays,
[2199]145                                                        const int number,
146                                                        const bool exportScene
[434]147                                                        )
[427]148{
[434]149  cout<<"Exporting vss rays..."<<endl<<flush;
[468]150
[434]151  Exporter *exporter = NULL;
152  exporter = Exporter::GetExporter(filename);
[1074]153  exporter->SetWireframe();
154  exporter->ExportKdTree(*mKdTree);
[434]155  exporter->SetFilled();
[1328]156  exporter->ExportScene(mSceneGraph->GetRoot());
[434]157  exporter->SetWireframe();
[427]158
[1486]159  exporter->SetForcedMaterial(RgbColor(1,0,1));
[1563]160  exporter->ExportBox(mViewCellsManager->GetViewSpaceBox());
[1486]161  exporter->ResetForcedMaterial();
[468]162
[1486]163
[534]164  VssRayContainer rays;
165  vssRays.SelectRays(number, rays);
166 
[685]167  //exporter->ExportRays(rays, RgbColor(1, 0, 0));
[468]168
[434]169  delete exporter;
[401]170
[434]171  cout<<"done."<<endl<<flush;
[427]172
[434]173  return true;
[401]174}
175
176
[372]177bool
[434]178VssPreprocessor::ExportVssTree(char *filename,
[438]179                                                           VssTree *tree,
180                                                           const Vector3 &dir
181                                                           )
[434]182{
183  Exporter *exporter = Exporter::GetExporter(filename);
184  exporter->SetFilled();
[1328]185  exporter->ExportScene(mSceneGraph->GetRoot());
[438]186  //  exporter->SetWireframe();
187  bool result = exporter->ExportVssTree2( *tree, dir );
[434]188  delete exporter;
189  return result;
190}
191
192bool
[427]193VssPreprocessor::ExportVssTreeLeaf(char *filename,
[434]194                                                                   VssTree *tree,
195                                                                   VssTreeLeaf *leaf)
[427]196{
[434]197  Exporter *exporter = NULL;
198  exporter = Exporter::GetExporter(filename);
199  exporter->SetWireframe();
200  exporter->ExportKdTree(*mKdTree);
[468]201
[1486]202  exporter->SetForcedMaterial(RgbColor(1,0,0));
[1563]203  exporter->ExportBox(mViewCellsManager->GetViewSpaceBox());
[1486]204  exporter->ResetForcedMaterial();
[468]205
[434]206  exporter->SetForcedMaterial(RgbColor(0,0,1));
207  exporter->ExportBox(tree->GetBBox(leaf));
208  exporter->ResetForcedMaterial();
[468]209
[434]210  VssRayContainer rays[4];
211  for (int i=0; i < leaf->rays.size(); i++) {
212        int k = leaf->rays[i].GetRayClass();
213        rays[k].push_back(leaf->rays[i].mRay);
214  }
[468]215
[434]216  // SOURCE RAY
217  exporter->ExportRays(rays[0], RgbColor(1, 0, 0));
218  // TERMINATION RAY
219  exporter->ExportRays(rays[1], RgbColor(1, 1, 1));
220  // PASSING_RAY
221  exporter->ExportRays(rays[2], RgbColor(1, 1, 0));
222  // CONTAINED_RAY
223  exporter->ExportRays(rays[3], RgbColor(0, 0, 1));
[427]224
[434]225  delete exporter;
226  return true;
[427]227}
228
229void
230VssPreprocessor::ExportVssTreeLeaves(VssTree *tree, const int number)
231{
[434]232  vector<VssTreeLeaf *> leaves;
233  tree->CollectLeaves(leaves);
[427]234
[434]235  int num = 0;
236  int i;
237  float p = number / (float)leaves.size();
238  for (i=0; i < leaves.size(); i++) {
239        if (RandomValue(0,1) < p) {
240          char filename[64];
241          sprintf(filename, "vss-leaf-%04d.x3d", num);
242          ExportVssTreeLeaf(filename, tree, leaves[i]);
243          num++;
[427]244        }
[434]245        if (num >= number)
246          break;
247  }
[427]248}
249
[685]250
[535]251void VssPreprocessor::TestBeamCasting(VssTree *tree,
252                                                                          ViewCellsManager *vm,
253                                                                          const ObjectContainer &objects)
[530]254{
[540]255        //debuggerWidget = new GlDebuggerWidget(renderer);
256        //  renderer->resize(640, 480);
257        //debuggerWidget->resize(640, 480);
258
[531]259        vector<VssTreeLeaf *> leaves;
260        tree->CollectLeaves(leaves);
[530]261
[535]262        Exporter *exporter = Exporter::GetExporter("shafts.x3d");
263
264        exporter->SetWireframe();
[540]265        exporter->ExportGeometry(objects);
[535]266        exporter->SetFilled();
267        //Randomize();
[1145]268// §§matt
269//      debuggerWidget = new GlDebuggerWidget(renderer);
[540]270
271        /*debuggerWidget->mBeam = beam;
272        debuggerWidget->mSourceObject = sourceObj;
273        debuggerWidget->mSamples = 10000;
274       
275        Debug << "showing window" << endl;
[1145]276        debuggerWidget->show();
[540]277       
[1145]278        renderer->makeCurrent();*/
[540]279
280        for (int i = 0; i < 10; ++ i)
[530]281        {
[540]282                Beam beam;
283                Intersectable *sourceObj = mObjects[5];
284
[2283]285                const int index = (int)RandomValue(0, (Real)((float)leaves.size() - 0.5f));
[531]286                VssTreeLeaf *leaf = leaves[index];
[530]287
[535]288                AxisAlignedBox3 dirBox = tree->GetDirBBox(leaf);
[531]289                AxisAlignedBox3 box = tree->GetBBox(leaf);
[532]290               
[535]291                beam.Construct(box, dirBox);
[532]292
293                // collect kd leaves and view cells
294                mKdTree->CastBeam(beam);
295                vm->CastBeam(beam);
296
[577]297                Debug << "found " << (int)beam.mViewCells.size() << " view cells and "
298                          << (int)beam.mKdNodes.size() << " kd nodes" << endl;
[532]299
[530]300                BeamSampleStatistics stats;
[1145]301// §§matt
302/*              renderer->SampleBeamContributions(sourceObj,
[589]303                                                                                  beam,
304                                                                                  200000,
[531]305                                                                                  stats);
[530]306
[540]307                char s[64]; sprintf(s, "shaft%04d.png", i);
308
309                QImage image = renderer->toImage();
310                image.save(s, "PNG");
[532]311                Debug << "beam statistics: " << stats << endl << endl;
[1145]312*/
[540]313                if (1)
314                {
315                        AxisAlignedBox3 sbox = mSceneGraph->GetBox();
316                        Vector3 bmin = sbox.Min() - 150.0f;
317                        Vector3 bmax = sbox.Max() + 150.0f;
318                        AxisAlignedBox3 vbox(bmin, bmax);
[535]319               
[540]320                        exporter->ExportBeam(beam, vbox);
321                }
[535]322
[540]323                bool exportViewCells = false;
[535]324                if (exportViewCells)
325                {
326                        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = beam.mViewCells.end();
327                       
328                        for (it = beam.mViewCells.begin(); it != beam.mViewCells.end(); ++ it)
329                        {
330                                BspNodeGeometry geom;
331                                AxisAlignedBox3 vbox;
332                                vbox.Initialize();
[538]333                                vbox.Include((*it)->GetMesh());
334                       
335                                exporter->SetWireframe();
[535]336                                exporter->ExportBox(vbox);
[538]337                                exporter->SetFilled();
338                                exporter->ExportViewCell(*it);
[535]339                        }
[538]340
341                        /*vector<KdNode *>::const_iterator it, it_end = beam.mKdNodes.end();
342                       
343                        for (it = beam.mKdNodes.begin(); it != beam.mKdNodes.end(); ++ it)
344                        {
345                                exporter->ExportBox(mKdTree->GetBox((*it)));
346                        }*/
[535]347                }
[530]348        }
[540]349        /*while (1)
350        { debuggerWidget->repaint();
351        };*/
[535]352        delete exporter;
[530]353}
354
[540]355
[434]356float
357VssPreprocessor::GetAvgPvsSize(VssTree *tree,
358                                                           const vector<AxisAlignedBox3> &viewcells
359                                                           )
360{
361  vector<AxisAlignedBox3>::const_iterator it, it_end = viewcells.end();
362
363  int sum = 0;
364  for (it = viewcells.begin(); it != it_end; ++ it)
365        sum += tree->GetPvsSize(*it);
[468]366
[434]367  return sum/(float)viewcells.size();
368}
369
[427]370bool
[372]371VssPreprocessor::ComputeVisibility()
372{
[579]373        Debug << "type: vss" << endl;
[468]374
[1563]375        const long startTime = GetTime();
376        int totalSamples = 0;
[468]377
[1723]378        //mSceneGraph->CollectObjects(&mObjects);
[372]379
[1563]380        if (!mLoadViewCells)
381        {
382                //-- generate new view cells from the scratch
383                //-- for construction the manager uses it's own set of samples
384                ConstructViewCells();
385        }
386#if 0
387        else
388        {       
389                //-- load view cells from file
390                //-- test successful view cells loading by exporting them again
391                VssRayContainer dummies;
392                mViewCellsManager->Visualize(mObjects, dummies);
393                mViewCellsManager->ExportViewCells("test.xml.zip", mViewCellsManager->GetExportPvs(), mObjects);
394        }
395#endif
[579]396
[1563]397        VssTree *vssTree = NULL;
398        const long initialTime = GetTime();
[677]399
[1563]400        if (mLoadInitialSamples)
401        {
402                cout << "Loading samples from file ... ";
403                LoadSamples(mVssRays, mObjects);
404                cout << "finished\n" << endl;
405                totalSamples = (int)mVssRays.size();
406        }
407        else
408        {
[2065]409                while (totalSamples < mInitialSamples)
410                {
[1563]411                        int passContributingSamples = 0;
412                        int passSampleContributions = 0;
413                        int passSamples = 0;
[598]414
[1563]415                        int index = 0;
[1052]416
[1563]417                        int sampleContributions;
[590]418
[1563]419                        int s = Min(mSamplesPerPass, mInitialSamples);
420                        for (int k=0; k < s; k++)
421                        {
422                                Vector3 viewpoint;
[1404]423
[1563]424                                mViewCellsManager->GetViewPoint(viewpoint);
[2199]425                                AxisAlignedBox3 vspBox = mViewCellsManager->GetViewSpaceBox();
426                                const Vector3 direction = GetDirection(viewpoint, &vspBox);
[468]427
[1883]428                                const SimpleRay sray(viewpoint, direction,
429                                                                         SamplingStrategy::DIRECTION_BOX_BASED_DISTRIBUTION,
430                                                                         1.0f);
431                                sampleContributions = mRayCaster->CastRay(sray,
432                                                                                                                  mVssRays,
433                                                                                                                  mViewCellsManager->GetViewSpaceBox(),
434                                                                                                                  true);
[468]435
[1563]436                                if (sampleContributions) {
437                                        passContributingSamples ++;
438                                        passSampleContributions += sampleContributions;
439                                }
440                                passSamples++;
441                                totalSamples++;
442                        }
[468]443
[1563]444                        mPass++;
445                        int pvsSize = 0;
446                        float avgRayContrib = (passContributingSamples > 0) ?
447                                passSampleContributions/(float)passContributingSamples : 0;
[468]448
[1563]449                        cout << "#Pass " << mPass << " : t = " << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
450                        cout << "#TotalSamples=" << totalSamples/1000
451                                << "#SampleContributions=" << passSampleContributions << " ("
452                                << 100*passContributingSamples/(float)passSamples<<"%)" << " avgPVS="
453                                << pvsSize/(float)mObjects.size() << endl
454                                << "avg ray contrib=" << avgRayContrib << endl;
[534]455
[1563]456                        mStats <<
457                                "#Pass\n" <<mPass<<endl<<
458                                "#Time\n" << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << endl<<
459                                "#TotalSamples\n" << totalSamples<< endl<<
460                                "#SampleContributions\n" << passSampleContributions << endl <<
461                                "#PContributingSamples\n"<<100*passContributingSamples/(float)passSamples<<endl <<
462                                "#AvgPVS\n"<< pvsSize/(float)mObjects.size() << endl <<
463                                "#AvgRayContrib\n" << avgRayContrib << endl;
[490]464                }
[1563]465        }
[534]466
[564]467
[1563]468        cout << "#totalRayStackSize=" << (int)mVssRays.size() << endl << flush;
469        Debug << (int)mVssRays.size() << " rays generated in "
470                << TimeDiff(initialTime, GetTime()) * 1e-3 << " seconds" << endl;
[401]471
[1563]472        if (mStoreInitialSamples)
473        {
474                cout << "Writing " << (int)mVssRays.size() << " samples to file ... ";
475                ExportSamples(mVssRays);
476                cout << "finished\n" << endl;
477        }
[468]478
[372]479
[1563]480        //int numExportRays = 2000;
481        int numExportRays = 0;
[468]482
[1563]483        if (numExportRays) {
484                char filename[64];
485                sprintf(filename, "vss-rays-initial.x3d");
486                ExportRays(filename, mVssRays, numExportRays);
487        }
[468]488
[1563]489        vssTree = new VssTree;
490        // viewcells = Construct(mVssRays);
[468]491
[1563]492        vssTree->Construct(mVssRays, NULL);
493        cout<<"VssTree root PVS size = "<<vssTree->GetRootPvsSize()<<endl;
[1074]494
[1563]495        if (0) ExportRays("kdtree.x3d", mVssRays, 10);
[430]496
[1563]497        if (0)
498        {
499                ExportVssTree("vss-tree-100.x3d", vssTree, Vector3(1,0,0));
500                ExportVssTree("vss-tree-001.x3d", vssTree, Vector3(0,0,1));
501                ExportVssTree("vss-tree-101.x3d", vssTree, Vector3(1,0,1));
502                ExportVssTree("vss-tree-101m.x3d", vssTree, Vector3(-1,0,-1));
503                ExportVssTreeLeaves(vssTree, 10);
504        }
[468]505
[1563]506        // viewcells->UpdatePVS(newVssRays);
507        // get viewcells as kd tree boxes
508        vector<AxisAlignedBox3> kdViewcells;
[2065]509        if (0)
510        {
[1563]511                vector<KdLeaf *> leaves;
512                mKdTree->CollectLeaves(leaves);
513                vector<KdLeaf *>::const_iterator it;
514                int targetLeaves = 50;
515                float prob = targetLeaves/(float)leaves.size();
516                for (it = leaves.begin(); it != leaves.end(); ++it)
517                        if (RandomValue(0.0f,1.0f) < prob)
518                                kdViewcells.push_back(mKdTree->GetBox(*it));
[434]519
[1563]520                float avgPvs = GetAvgPvsSize(vssTree, kdViewcells);
521                cout<<"Initial average PVS size = "<<avgPvs<<endl;
522        }
[468]523
[448]524
[1563]525        int samples = 0;
526        int pass = 0;
[468]527
528
[1563]529        // cast view cell samples
530        while (samples < mVssSamples)
531        {
532                int num = mVssSamplesPerPass;
533                SimpleRayContainer rays;
534                VssRayContainer vssRays;
[427]535
[2065]536                if (!mUseImportanceSampling)
537                {
[1563]538                        for (int j=0; j < num; j++) {
539                                Vector3 viewpoint;
540                                mViewCellsManager->GetViewPoint(viewpoint);
541                                Vector3 direction = GetDirection(viewpoint, NULL);
[1883]542                                rays.push_back(SimpleRay(viewpoint, direction,
543                                                                                 SamplingStrategy::DIRECTION_BOX_BASED_DISTRIBUTION,
544                                                                                 1.0f)
545                                                           );
[1563]546                        }
[2065]547                }
548                else
549                {
[1563]550                        num = GenerateImportanceRays(vssTree, num, rays);
551                }
[430]552
[1563]553                CastRays(rays, vssRays, true);
554                vssTree->AddRays(vssRays);
[468]555
[2065]556                if (0)
557                {
[1563]558                        int subdivided = vssTree->UpdateSubdivision();
559                        cout<<"subdivided leafs = "<<subdivided<<endl;
560                }
561
562                float avgPvs = GetAvgPvsSize(vssTree, kdViewcells);
563                cout<<"Average PVS size = "<<avgPvs<<endl;
564
565                /// compute view cell contribution of rays
566                mViewCellsManager->ComputeSampleContributions(vssRays, true, false);
567
568                if (numExportRays) {
569                        char filename[64];
570                        if (mUseImportanceSampling)
571                                sprintf(filename, "vss-rays-i%04d.x3d", pass);
572                        else
573                                sprintf(filename, "vss-rays-%04d.x3d", pass);
574
575                        ExportRays(filename, vssRays, numExportRays);
576                }
577
[2065]578                samples += num;
579
[1563]580                float pvs = vssTree->GetAvgPvsSize();
581                cout<<"*****************************\n";
582                cout<<samples<<" avgPVS ="<<pvs<<endl;
583                cout<<"VssTree root PVS size = "<<vssTree->GetRootPvsSize()<<endl;
584                cout<<"*****************************\n";
585                //      if (samples >= mVssSamples) break;
586                pass ++;
[401]587        }
[386]588
[1563]589        if (mTestBeamSampling && mUseGlRenderer)
590        {       
591                TestBeamCasting(vssTree, mViewCellsManager, mObjects);
592        }
[448]593
[1563]594        if (0)  Debug << vssTree->stat << endl;
[553]595
[1563]596        if (0)
597        {
598                VssRayContainer viewCellRays;
599                // compute rays used for view cells construction
600                const int numRays = mViewCellsManager->GetVisualizationSamples();
601                vssTree->CollectRays(viewCellRays, numRays);
602        }
[468]603
[535]604
[1563]605        ////////////////////
606        //-- render simulation after construction
[605]607
[1563]608        mRenderSimulator->RenderScene();
609        SimulationStatistics ss;
610        mRenderSimulator->GetStatistics(ss);
611        Debug << "\nFinal view cells partition render time\n" << ss << endl;
612        cout << "\nFinal view cells partition render time\n" << ss << endl;
[1414]613
[1563]614        delete vssTree;
[468]615
[1563]616        return true;
[466]617}
[697]618
[2063]619
620void VssPreprocessor::DeterminePvsObjects(VssRayContainer &rays)
621{
[2187]622        // store higher order object
[2198]623        mViewCellsManager->DeterminePvsObjects(rays, !mViewCellsManager->ViewCellsConstructed());
[1743]624}
[2063]625
626
627}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.