source: trunk/VUT/GtpVisibilityPreprocessor/src/VspBspTree.cpp @ 532

Revision 532, 70.5 KB checked in by mattausch, 18 years ago (diff)
RevLine 
[478]1#include <stack>
2#include <time.h>
3#include <iomanip>
4
[463]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"
[478]17#include "ViewCellsManager.h"
[532]18#include "Beam.h"
[463]19
20//-- static members
[508]21
[482]22/** Evaluates split plane classification with respect to the plane's
[463]23        contribution for a minimum number of ray splits.
24*/
25const float VspBspTree::sLeastRaySplitsTable[] = {0, 0, 1, 1, 0};
[482]26/** Evaluates split plane classification with respect to the plane's
[463]27        contribution for balanced rays.
28*/
29const float VspBspTree::sBalancedRaysTable[] = {1, -1, 0, 0, 0};
30
31
[482]32int VspBspTree::sFrontId = 0;
[463]33int VspBspTree::sBackId = 0;
34int VspBspTree::sFrontAndBackId = 0;
35
[485]36float BspMergeCandidate::sOverallCost = 0;
[463]37
[508]38/********************************************************************/
39/*                  class VspBspTree implementation                 */
40/********************************************************************/
[463]41
[482]42VspBspTree::VspBspTree():
[463]43mRoot(NULL),
[472]44mPvsUseArea(true),
[478]45mCostNormalizer(Limits::Small),
46mViewCellsManager(NULL),
[497]47mOutOfBoundsCell(NULL),
[508]48mShowInvalidSpace(false),
49mStoreRays(false)
[463]50{
[486]51        bool randomize = false;
52        environment->GetBoolValue("VspBspTree.Construction.randomize", randomize);
53        if (randomize)
54                Randomize(); // initialise random generator for heuristics
[463]55
56        //-- termination criteria for autopartition
57        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxDepth", mTermMaxDepth);
58        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minPvs", mTermMinPvs);
59        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minRays", mTermMinRays);
[482]60        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minArea", mTermMinArea);
[463]61        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxRayContribution", mTermMaxRayContribution);
62        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minAccRayLenght", mTermMinAccRayLength);
[472]63        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxCostRatio", mTermMaxCostRatio);
64        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.missTolerance", mTermMissTolerance);
[463]65
66        //-- factors for bsp tree split plane heuristics
67        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Factor.balancedRays", mBalancedRaysFactor);
68        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Factor.pvs", mPvsFactor);
69        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.ct_div_ci", mCtDivCi);
70
[482]71        //-- max cost ratio for early tree termination
[472]72        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxCostRatio", mTermMaxCostRatio);
[482]73
[463]74        //-- partition criteria
75        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxPolyCandidates", mMaxPolyCandidates);
76        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxRayCandidates", mMaxRayCandidates);
77        environment->GetIntValue("VspBspTree.splitPlaneStrategy", mSplitPlaneStrategy);
78
79        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.epsilon", mEpsilon);
80        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxTests", mMaxTests);
81
[478]82        // maximum and minimum number of view cells
83        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxViewCells", mMaxViewCells);
84        environment->GetIntValue("VspBspTree.PostProcess.minViewCells", mMergeMinViewCells);
[480]85        environment->GetFloatValue("VspBspTree.PostProcess.maxCostRatio", mMergeMaxCostRatio);
[463]86
[485]87        environment->GetBoolValue("VspBspTree.splitUseOnlyDrivingAxis", mOnlyDrivingAxis);
88        environment->GetBoolValue("VspBspTree.PostProcess.useRaysForMerge", mUseRaysForMerge);
[478]89
[517]90        environment->GetFloatValue("ViewCells.maxPvsRatio", mMaxPvsRatio);
[511]91
[508]92        //-- termination criteria for axis aligned split
93        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.maxRayContribution",
94                mTermMaxRayContriForAxisAligned);
95        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.minRays",
96                mTermMinRaysForAxisAligned);
[487]97
[508]98        //environment->GetFloatValue("VspBspTree.maxTotalMemory", mMaxTotalMemory);
99        environment->GetFloatValue("VspBspTree.maxStaticMemory", mMaxMemory);
100
[478]101        //-- debug output
[473]102        Debug << "******* VSP BSP options ******** " << endl;
103    Debug << "max depth: " << mTermMaxDepth << endl;
104        Debug << "min PVS: " << mTermMinPvs << endl;
105        Debug << "min area: " << mTermMinArea << endl;
106        Debug << "min rays: " << mTermMinRays << endl;
107        Debug << "max ray contri: " << mTermMaxRayContribution << endl;
108        //Debug << "VSP BSP mininam accumulated ray lenght: ", mTermMinAccRayLength) << endl;
109        Debug << "max cost ratio: " << mTermMaxCostRatio << endl;
110        Debug << "miss tolerance: " << mTermMissTolerance << endl;
111        Debug << "max view cells: " << mMaxViewCells << endl;
112        Debug << "max polygon candidates: " << mMaxPolyCandidates << endl;
113        Debug << "max plane candidates: " << mMaxRayCandidates << endl;
[486]114        Debug << "randomize: " << randomize << endl;
[482]115
[463]116        Debug << "Split plane strategy: ";
117        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
[474]118        {
[463]119                Debug << "random polygon ";
[474]120        }
[463]121        if (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED)
[472]122        {
[463]123                Debug << "axis aligned ";
[472]124        }
[463]125        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
[472]126        {
[474]127                mCostNormalizer += mLeastRaySplitsFactor;
[463]128                Debug << "least ray splits ";
[472]129        }
[463]130        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
[472]131        {
[474]132                mCostNormalizer += mBalancedRaysFactor;
[463]133                Debug << "balanced rays ";
[472]134        }
[463]135        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
[472]136        {
[474]137                mCostNormalizer += mPvsFactor;
[463]138                Debug << "pvs";
[472]139        }
[482]140
[489]141
[480]142        mSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
[463]143
144        Debug << endl;
145}
146
[508]147BspViewCell *VspBspTree::GetOutOfBoundsCell()
148{
149        return mOutOfBoundsCell;
150}
[463]151
[508]152
[489]153BspViewCell *VspBspTree::GetOrCreateOutOfBoundsCell()
154{
155        if (!mOutOfBoundsCell)
[508]156        {
[489]157                mOutOfBoundsCell = new BspViewCell();
[508]158                mOutOfBoundsCell->SetId(-1);
159        }
[489]160        return mOutOfBoundsCell;
161}
162
163
[482]164const BspTreeStatistics &VspBspTree::GetStatistics() const
[463]165{
166        return mStat;
167}
168
169
170VspBspTree::~VspBspTree()
171{
172        DEL_PTR(mRoot);
[480]173        DEL_PTR(mSplitCandidates);
[463]174}
175
[482]176int VspBspTree::AddMeshToPolygons(Mesh *mesh,
177                                                                  PolygonContainer &polys,
[463]178                                                                  MeshInstance *parent)
179{
180        FaceContainer::const_iterator fi;
[482]181
[463]182        // copy the face data to polygons
183        for (fi = mesh->mFaces.begin(); fi != mesh->mFaces.end(); ++ fi)
184        {
185                Polygon3 *poly = new Polygon3((*fi), mesh);
[482]186
[463]187                if (poly->Valid(mEpsilon))
188                {
189                        poly->mParent = parent; // set parent intersectable
190                        polys.push_back(poly);
191                }
192                else
193                        DEL_PTR(poly);
194        }
195        return (int)mesh->mFaces.size();
196}
197
[482]198int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ViewCellContainer &viewCells,
199                                                          PolygonContainer &polys,
[463]200                                                          int maxObjects)
201{
[482]202        int limit = (maxObjects > 0) ?
[463]203                Min((int)viewCells.size(), maxObjects) : (int)viewCells.size();
[482]204
[463]205        int polysSize = 0;
206
207        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
208        {
209                if (viewCells[i]->GetMesh()) // copy the mesh data to polygons
210                {
211                        mBox.Include(viewCells[i]->GetBox()); // add to BSP tree aabb
[482]212                        polysSize +=
213                                AddMeshToPolygons(viewCells[i]->GetMesh(),
214                                                                  polys,
[463]215                                                                  viewCells[i]);
216                }
217        }
218
219        return polysSize;
220}
221
[482]222int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ObjectContainer &objects,
223                                                                 PolygonContainer &polys,
[463]224                                                                 int maxObjects)
225{
[482]226        int limit = (maxObjects > 0) ?
[463]227                Min((int)objects.size(), maxObjects) : (int)objects.size();
[482]228
[463]229        for (int i = 0; i < limit; ++i)
230        {
231                Intersectable *object = objects[i];//*it;
232                Mesh *mesh = NULL;
233
234                switch (object->Type()) // extract the meshes
235                {
236                case Intersectable::MESH_INSTANCE:
237                        mesh = dynamic_cast<MeshInstance *>(object)->GetMesh();
238                        break;
239                case Intersectable::VIEW_CELL:
240                        mesh = dynamic_cast<ViewCell *>(object)->GetMesh();
241                        break;
242                        // TODO: handle transformed mesh instances
243                default:
244                        Debug << "intersectable type not supported" << endl;
245                        break;
246                }
[482]247
[463]248        if (mesh) // copy the mesh data to polygons
249                {
250                        mBox.Include(object->GetBox()); // add to BSP tree aabb
[485]251                        AddMeshToPolygons(mesh, polys, NULL);
[463]252                }
253        }
254
255        return (int)polys.size();
256}
257
[483]258void VspBspTree::Construct(const VssRayContainer &sampleRays,
259                                                   AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
[463]260{
261    mStat.nodes = 1;
262        mBox.Initialize();      // initialise BSP tree bounding box
[482]263
[484]264        if (forcedBoundingBox)
265                mBox = *forcedBoundingBox;
266       
[463]267        PolygonContainer polys;
268        RayInfoContainer *rays = new RayInfoContainer();
269
270        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
271
272        long startTime = GetTime();
273
[480]274        cout << "Extracting polygons from rays ... ";
[463]275
276        Intersectable::NewMail();
277
[511]278        int numObj = 0;
[463]279        //-- extract polygons intersected by the rays
280        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
281        {
282                VssRay *ray = *rit;
[482]283
[484]284                if ((mBox.IsInside(ray->mTermination) || !forcedBoundingBox) &&
285                        ray->mTerminationObject &&
286                        !ray->mTerminationObject->Mailed())
[463]287                {
288                        ray->mTerminationObject->Mail();
289                        MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mTerminationObject);
290                        AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
[511]291                        ++ numObj;
[484]292                        //-- compute bounding box
293                        if (!forcedBoundingBox)
294                                mBox.Include(ray->mTermination);
[463]295                }
296
[484]297                if ((mBox.IsInside(ray->mOrigin) || !forcedBoundingBox) &&
298                        ray->mOriginObject &&
299                        !ray->mOriginObject->Mailed())
[463]300                {
301                        ray->mOriginObject->Mail();
302                        MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mOriginObject);
303                        AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
[511]304                        ++ numObj;
305
[484]306                        //-- compute bounding box
307                        if (!forcedBoundingBox)
308                                mBox.Include(ray->mOrigin);
[463]309                }
310        }
311
[511]312        mMaxPvs = (int)(mMaxPvsRatio * (float)numObj);
[517]313        Debug << "maximal pvs where view cell is valid: " << mMaxPvs << endl;
[463]314        //-- store rays
315        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
316        {
317                VssRay *ray = *rit;
[482]318
[463]319                float minT, maxT;
320
[483]321                // TODO: not very efficient to implictly cast between rays types
[463]322                if (mBox.GetRaySegment(*ray, minT, maxT))
323                {
324                        float len = ray->Length();
[482]325
326                        if (!len)
[463]327                                len = Limits::Small;
[482]328
[463]329                        rays->push_back(RayInfo(ray, minT / len, maxT / len));
330                }
331        }
332
[474]333        mTermMinArea *= mBox.SurfaceArea(); // normalize
[463]334        mStat.polys = (int)polys.size();
335
[475]336        cout << "finished" << endl;
[463]337
[482]338        Debug << "\nPolygon extraction: " << (int)polys.size() << " polys extracted from "
[475]339                  << (int)sampleRays.size() << " rays in "
340                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << " secs" << endl << endl;
341
[463]342        Construct(polys, rays);
343
344        // clean up polygons
345        CLEAR_CONTAINER(polys);
346}
347
[508]348
349// return memory usage in MB
350float VspBspTree::GetMemUsage() const
351{
352        return
353                (sizeof(VspBspTree) +
354                 mStat.Leaves() * sizeof(BspLeaf) +
355                 mStat.Interior() * sizeof(BspInterior) +
356                 mStat.accumRays * sizeof(RayInfo)) / (1024.0f * 1024.0f);
357}
358
359
360
[463]361void VspBspTree::Construct(const PolygonContainer &polys, RayInfoContainer *rays)
362{
[472]363        VspBspTraversalStack tStack;
[463]364
365        mRoot = new BspLeaf();
366
367        // constrruct root node geometry
368        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
369        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
370
[482]371        VspBspTraversalData tData(mRoot,
372                                                          new PolygonContainer(polys),
[463]373                                                          0,
[482]374                                                          rays,
375                              ComputePvsSize(*rays),
376                                                          geom->GetArea(),
[463]377                                                          geom);
378
379        tStack.push(tData);
380
381        mStat.Start();
382        cout << "Contructing vsp bsp tree ... ";
383
384        long startTime = GetTime();
[508]385       
386        bool mOutOfMemory = false;
[482]387
[478]388        while (!tStack.empty())
[463]389        {
390                tData = tStack.top();
[508]391            tStack.pop();               
[463]392
[508]393                if (0 && !mOutOfMemory)
394                {
395                        float mem = GetMemUsage();
[478]396
[508]397                        if (mem > mMaxMemory)
398                        {
399                                mOutOfMemory = true;
400                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
401                        }
402                }
403
[463]404                // subdivide leaf node
405                BspNode *r = Subdivide(tStack, tData);
406
407                if (r == mRoot)
[482]408                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
[475]409                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl << endl;
[463]410        }
411
[508]412        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl;
[463]413        cout << "finished\n";
414
415        mStat.Stop();
416}
417
[508]418
[478]419bool VspBspTree::TerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
[463]420{
[482]421        return
[463]422                (((int)data.mRays->size() <= mTermMinRays) ||
[473]423                 (data.mPvs <= mTermMinPvs)   ||
[463]424                 (data.mArea <= mTermMinArea) ||
[485]425                 (mStat.Leaves() >= mMaxViewCells) ||
[508]426                 (data.GetAvgRayContribution() >= mTermMaxRayContribution) ||
[463]427                 (data.mDepth >= mTermMaxDepth));
428}
429
[508]430
[482]431BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspTraversalStack &tStack,
[463]432                                                           VspBspTraversalData &tData)
433{
[473]434        BspNode *newNode = tData.mNode;
435
[508]436        if (!mOutOfMemory || !TerminationCriteriaMet(tData))
[473]437        {
438                PolygonContainer coincident;
[482]439
[473]440                VspBspTraversalData tFrontData;
441                VspBspTraversalData tBackData;
442
443                // create new interior node and two leaf nodes
444                // or return leaf as it is (if maxCostRatio missed)
445                newNode = SubdivideNode(tData, tFrontData, tBackData, coincident);
446
447                if (!newNode->IsLeaf()) //-- continue subdivision
448                {
449                        // push the children on the stack
450                        tStack.push(tFrontData);
451                        tStack.push(tBackData);
452
453                        // delete old leaf node
[482]454                        DEL_PTR(tData.mNode);
[473]455                }
456        }
[482]457
[478]458        //-- terminate traversal and create new view cell
[473]459        if (newNode->IsLeaf())
[463]460        {
[473]461                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
[489]462                BspViewCell *viewCell;
[482]463
[487]464                if (!CheckValid(tData))
465                {
466                        leaf->SetTreeValid(false);
467                        PropagateUpValidity(leaf);
[489]468                        // view cell for invalid view space
469                        viewCell = GetOrCreateOutOfBoundsCell();
[490]470                        ++ mStat.invalidLeaves;
[487]471                }
[489]472                else
[508]473                {       // create new view cell for this leaf                   
[489]474                        viewCell = new BspViewCell();
475                }
476               
[463]477                leaf->SetViewCell(viewCell);
[487]478       
479                //-- update pvs
480                int conSamp = 0, sampCon = 0;
481                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, conSamp, sampCon);
482
483                mStat.contributingSamples += conSamp;
484                mStat.sampleContributions += sampCon;
485
486                //-- store additional info
[478]487                if (mStoreRays)
488                {
489                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
490                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
491                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
492                }
493
[469]494                viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
[478]495                viewCell->SetArea(tData.mArea);
[485]496                leaf->mArea = tData.mArea;
[463]497
[487]498                EvaluateLeafStats(tData);               
[463]499        }
[482]500
[473]501        //-- cleanup
[478]502        tData.Clear();
[463]503
[472]504        return newNode;
[463]505}
506
[487]507
[472]508BspNode *VspBspTree::SubdivideNode(VspBspTraversalData &tData,
509                                                                   VspBspTraversalData &frontData,
510                                                                   VspBspTraversalData &backData,
511                                                                   PolygonContainer &coincident)
[463]512{
513        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
[508]514       
[463]515        // select subdivision plane
[472]516        Plane3 splitPlane;
[508]517        int maxCostMisses = tData.mMaxCostMisses;
518        bool success = SelectPlane(splitPlane,
519                                                           leaf,
520                                                           tData,
521                                                           frontData,
522                                                           backData);
523        if (!success)
[472]524        {
525                ++ maxCostMisses;
[463]526
[480]527                if (maxCostMisses > mTermMissTolerance)
[473]528                {
529                        // terminate branch because of max cost
[482]530                        ++ mStat.maxCostNodes;
[472]531            return leaf;
[474]532                }
[472]533        }
534
[473]535        mStat.nodes += 2;
536
537        //-- subdivide further
[482]538        BspInterior *interior = new BspInterior(splitPlane);
[472]539
[463]540#ifdef _DEBUG
541        Debug << interior << endl;
542#endif
[482]543
[473]544        //-- the front and back traversal data is filled with the new values
545        frontData.mDepth = tData.mDepth + 1;
[508]546        frontData.mPolygons = new PolygonContainer();
[473]547        frontData.mRays = new RayInfoContainer();
[508]548       
[473]549        backData.mDepth = tData.mDepth + 1;
[508]550        backData.mPolygons = new PolygonContainer();
[473]551        backData.mRays = new RayInfoContainer();
[508]552       
[473]553        // subdivide rays
[482]554        SplitRays(interior->GetPlane(),
555                          *tData.mRays,
556                          *frontData.mRays,
[463]557                          *backData.mRays);
[482]558
[473]559        // subdivide polygons
[491]560        SplitPolygons(interior->GetPlane(),
561                                  *tData.mPolygons,
562                      *frontData.mPolygons,
563                                  *backData.mPolygons,
564                                  coincident);
[463]565
[482]566
[473]567        // how often was max cost ratio missed in this branch?
[472]568        frontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
569        backData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
570
571        // compute pvs
[463]572        frontData.mPvs = ComputePvsSize(*frontData.mRays);
573        backData.mPvs = ComputePvsSize(*backData.mRays);
574
[508]575        // split front and back node geometry and compute area
576        if (mPvsUseArea)
[463]577        {
[508]578                // if not already computed
579                if (!frontData.mGeometry && !backData.mGeometry)
580                {
581                        frontData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
582                        backData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
[482]583
[508]584                        tData.mGeometry->SplitGeometry(*frontData.mGeometry,
585                                                                                   *backData.mGeometry,
586                                                                                   interior->GetPlane(),
587                                                                                   mBox,
588                                                                                   mEpsilon);
589               
590                        frontData.mArea = frontData.mGeometry->GetArea();
591                        backData.mArea = backData.mGeometry->GetArea();
592                }
[463]593        }
[508]594        else
595        {
596                frontData.mArea = (float)frontData.mRays->size();
597                backData.mArea = (float)backData.mRays->size();
598        }
[463]599
600        //-- create front and back leaf
601
602        BspInterior *parent = leaf->GetParent();
603
604        // replace a link from node's parent
[487]605        if (parent)
[463]606        {
607                parent->ReplaceChildLink(leaf, interior);
608                interior->SetParent(parent);
609        }
610        else // new root
611        {
612                mRoot = interior;
613        }
614
615        // and setup child links
616        interior->SetupChildLinks(new BspLeaf(interior), new BspLeaf(interior));
[482]617
[463]618        frontData.mNode = interior->GetFront();
619        backData.mNode = interior->GetBack();
[473]620
[463]621        //DEL_PTR(leaf);
622        return interior;
623}
624
[508]625
[463]626void VspBspTree::AddToPvs(BspLeaf *leaf,
[482]627                                                  const RayInfoContainer &rays,
[463]628                                                  int &sampleContributions,
629                                                  int &contributingSamples)
630{
631        sampleContributions = 0;
632        contributingSamples = 0;
633
634    RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
635
636        ViewCell *vc = leaf->GetViewCell();
637
638        // add contributions from samples to the PVS
639        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
640        {
641                int contribution = 0;
642                VssRay *ray = (*it).mRay;
[482]643
[463]644                if (ray->mTerminationObject)
645                        contribution += vc->GetPvs().AddSample(ray->mTerminationObject);
[482]646
[463]647                if (ray->mOriginObject)
648                        contribution += vc->GetPvs().AddSample(ray->mOriginObject);
649
650                if (contribution)
651                {
652                        sampleContributions += contribution;
653                        ++ contributingSamples;
654                }
655                //leaf->mVssRays.push_back(ray);
656        }
657}
658
[480]659void VspBspTree::SortSplitCandidates(const RayInfoContainer &rays, const int axis)
[463]660{
[480]661        mSplitCandidates->clear();
[463]662
[480]663        int requestedSize = 2 * (int)(rays.size());
664        // creates a sorted split candidates array
665        if (mSplitCandidates->capacity() > 500000 &&
666                requestedSize < (int)(mSplitCandidates->capacity()/10) )
667        {
[482]668        delete mSplitCandidates;
[480]669                mSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
670        }
[463]671
[480]672        mSplitCandidates->reserve(requestedSize);
673
674        // insert all queries
675        for(RayInfoContainer::const_iterator ri = rays.begin(); ri < rays.end(); ++ ri)
[473]676        {
[480]677                bool positive = (*ri).mRay->HasPosDir(axis);
678                mSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMin : SortableEntry::ERayMax,
[482]679                                                                                                  (*ri).ExtrapOrigin(axis), (*ri).mRay));
[480]680
681                mSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMax : SortableEntry::ERayMin,
[482]682                                                                                                  (*ri).ExtrapTermination(axis), (*ri).mRay));
[473]683        }
[480]684
685        stable_sort(mSplitCandidates->begin(), mSplitCandidates->end());
[463]686}
687
[480]688float VspBspTree::BestCostRatioHeuristics(const RayInfoContainer &rays,
689                                                                                  const AxisAlignedBox3 &box,
690                                                                                  const int pvsSize,
[481]691                                                                                  const int &axis,
[480]692                                          float &position)
[463]693{
[480]694        int raysBack;
695        int raysFront;
696        int pvsBack;
697        int pvsFront;
[463]698
[480]699        SortSplitCandidates(rays, axis);
700
[463]701        // go through the lists, count the number of objects left and right
702        // and evaluate the following cost funcion:
[480]703        // C = ct_div_ci  + (ql*rl + qr*rr)/queries
704
705        int rl = 0, rr = (int)rays.size();
706        int pl = 0, pr = pvsSize;
707
[463]708        float minBox = box.Min(axis);
709        float maxBox = box.Max(axis);
[480]710        float sizeBox = maxBox - minBox;
711
712        float minBand = minBox + 0.1f*(maxBox - minBox);
713        float maxBand = minBox + 0.9f*(maxBox - minBox);
714
715        float sum = rr*sizeBox;
[463]716        float minSum = 1e20f;
717
[480]718        Intersectable::NewMail();
719
720        // set all object as belonging to the fron pvs
721        for(RayInfoContainer::const_iterator ri = rays.begin(); ri != rays.end(); ++ ri)
[463]722        {
[480]723                if ((*ri).mRay->IsActive())
[463]724                {
[480]725                        Intersectable *object = (*ri).mRay->mTerminationObject;
726
727                        if (object)
[482]728                        {
[480]729                                if (!object->Mailed())
730                                {
731                                        object->Mail();
732                                        object->mCounter = 1;
733                                }
734                                else
735                                        ++ object->mCounter;
[482]736                        }
[463]737                }
[480]738        }
739
740        Intersectable::NewMail();
741
742        for (vector<SortableEntry>::const_iterator ci = mSplitCandidates->begin();
743                ci < mSplitCandidates->end(); ++ ci)
744        {
745                VssRay *ray;
746
747                switch ((*ci).type)
[463]748                {
[480]749                        case SortableEntry::ERayMin:
750                                {
751                                        ++ rl;
[482]752                                        ray = (VssRay *) (*ci).ray;
753
[480]754                                        Intersectable *object = ray->mTerminationObject;
[482]755
[480]756                                        if (object && !object->Mailed())
757                                        {
758                                                object->Mail();
759                                                ++ pl;
760                                        }
761                                        break;
762                                }
763                        case SortableEntry::ERayMax:
764                                {
765                                        -- rr;
[482]766                                        ray = (VssRay *) (*ci).ray;
[463]767
[480]768                                        Intersectable *object = ray->mTerminationObject;
769
770                                        if (object)
771                                        {
772                                                if (-- object->mCounter == 0)
[482]773                                                        -- pr;
[480]774                                        }
775
776                                        break;
777                                }
778                }
779
780                // Note: sufficient to compare size of bounding boxes of front and back side?
781                if ((*ci).value > minBand && (*ci).value < maxBand)
782                {
783                        sum = pl*((*ci).value - minBox) + pr*(maxBox - (*ci).value);
784
785                        //  cout<<"pos="<<(*ci).value<<"\t q=("<<ql<<","<<qr<<")\t r=("<<rl<<","<<rr<<")"<<endl;
786                        // cout<<"cost= "<<sum<<endl;
787
788                        if (sum < minSum)
[463]789                        {
790                                minSum = sum;
791                                position = (*ci).value;
792
[480]793                                raysBack = rl;
794                                raysFront = rr;
795
796                                pvsBack = pl;
797                                pvsFront = pr;
798
[463]799                        }
800                }
801        }
802
[480]803        float oldCost = (float)pvsSize;
804        float newCost = mCtDivCi + minSum / sizeBox;
805        float ratio = newCost / oldCost;
[463]806
[480]807        //Debug << "costRatio=" << ratio << " pos=" << position << " t=" << (position - minBox) / (maxBox - minBox)
808        //     <<"\t q=(" << queriesBack << "," << queriesFront << ")\t r=(" << raysBack << "," << raysFront << ")" << endl;
809
810        return ratio;
[463]811}
812
[480]813
[482]814float VspBspTree::SelectAxisAlignedPlane(Plane3 &plane,
[491]815                                                                                 const VspBspTraversalData &tData,
[495]816                                                                                 int &axis,
[508]817                                                                                 BspNodeGeometry **frontGeom,
818                                                                                 BspNodeGeometry **backGeom,
819                                                                                 float &frontArea,
820                                                                                 float &backArea)
[463]821{
[508]822        const bool useCostHeuristics = false;
823
824        //-- regular split
825        float nPosition[3];
826        float nCostRatio[3];
827        float nFrontArea[3];
828        float nBackArea[3];
829
830        BspNodeGeometry *nFrontGeom[3];
831        BspNodeGeometry *nBackGeom[3];
832
833        int bestAxis = -1;
834
835        // create bounding box of node extent
[463]836        AxisAlignedBox3 box;
837        box.Initialize();
[508]838       
[509]839        if (1 && mPvsUseArea)
840        {
841                PolygonContainer::const_iterator it, it_end = tData.mGeometry->mPolys.end();
[480]842
[509]843                for(it = tData.mGeometry->mPolys.begin(); it < it_end; ++ it)
844                        box.Include(*(*it));
845        }
846        else
847        {
848                RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = tData.mRays->end();
[480]849
[509]850                for(ri = tData.mRays->begin(); ri < ri_end; ++ ri)
851                        box.Include((*ri).ExtrapTermination());
852        }
[463]853
[508]854        int sAxis = box.Size().DrivingAxis();
[480]855
[495]856        for (axis = 0; axis < 3; ++ axis)
[480]857        {
[508]858                nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
859                nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
860
[480]861                if (!mOnlyDrivingAxis || axis == sAxis)
[463]862                {
[480]863                        if (!useCostHeuristics)
864                        {
865                                nPosition[axis] = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
866                                Vector3 normal(0,0,0); normal[axis] = 1;
[508]867                               
868                                nCostRatio[axis] = SplitPlaneCost(Plane3(normal, nPosition[axis]),
869                                                                                                  tData, *nFrontGeom[axis], *nBackGeom[axis],
870                                                                                                  nFrontArea[axis], nBackArea[axis]);
[480]871                        }
[481]872                        else
873                        {
[482]874                                nCostRatio[axis] =
[481]875                                        BestCostRatioHeuristics(*tData.mRays,
876                                                                                    box,
877                                                                                        tData.mPvs,
878                                                                                        axis,
879                                                                                        nPosition[axis]);
880                        }
881
[480]882                        if (bestAxis == -1)
883                        {
884                                bestAxis = axis;
885                        }
886
887                        else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
888                        {
889                                bestAxis = axis;
890                        }
891
[463]892                }
893        }
894
[495]895        //-- assign values
896        axis = bestAxis;
[508]897        frontArea = nFrontArea[bestAxis];
898        backArea = nBackArea[bestAxis];
[495]899
[508]900        // assign best split nodes geometry
901        *frontGeom = nFrontGeom[bestAxis];
902        *backGeom = nBackGeom[bestAxis];
903        // and delete other geometry
904        delete nFrontGeom[(bestAxis + 1) % 3];
905        delete nBackGeom[(bestAxis + 2) % 3];
[495]906
[508]907        //-- split plane
908    Vector3 normal(0,0,0); normal[bestAxis] = 1;
[480]909        plane = Plane3(normal, nPosition[bestAxis]);
[508]910
[480]911        return nCostRatio[bestAxis];
[463]912}
913
[480]914
[508]915bool VspBspTree::SelectPlane(Plane3 &bestPlane,
916                                                         BspLeaf *leaf,
917                                                         VspBspTraversalData &data,
918                                                         VspBspTraversalData &frontData,
919                                                         VspBspTraversalData &backData)
[491]920{
[508]921        // simplest strategy: just take next polygon
922        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
[491]923        {
[508]924        if (!data.mPolygons->empty())
925                {
926                        const int randIdx =
927                                (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mPolygons->size() - 1));
928                        Polygon3 *nextPoly = (*data.mPolygons)[randIdx];
[491]929
[508]930                        bestPlane = nextPoly->GetSupportingPlane();
931                        return true;
932                }
[491]933        }
934
[508]935        //-- use heuristics to find appropriate plane
[491]936
[508]937        // intermediate plane
938        Plane3 plane;
939        float lowestCost = MAX_FLOAT;
[517]940       
941        // decides if the first few splits should be only axisAligned
[508]942        const bool onlyAxisAligned  =
943                (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED) &&
944                ((int)data.mRays->size() > mTermMinRaysForAxisAligned) &&
945                ((int)data.GetAvgRayContribution() < mTermMaxRayContriForAxisAligned);
946       
947        const int limit = onlyAxisAligned ? 0 :
948                Min((int)data.mPolygons->size(), mMaxPolyCandidates);
[491]949
[508]950        float candidateCost;
[491]951
[508]952        int maxIdx = (int)data.mPolygons->size();
[491]953
[508]954        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
[491]955        {
[508]956                //-- assure that no index is taken twice
957                const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)(-- maxIdx));
958                Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[candidateIdx];
[491]959
[508]960                // swap candidate to the end to avoid testing same plane
961                std::swap((*data.mPolygons)[maxIdx], (*data.mPolygons)[candidateIdx]);
962                //Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (int)polys.size() - 1)];
[491]963
[508]964                // evaluate current candidate
965                BspNodeGeometry fGeom, bGeom;
966                float fArea, bArea;
967                plane = poly->GetSupportingPlane();
968                candidateCost = SplitPlaneCost(plane, data, fGeom, bGeom, fArea, bArea);
[491]969               
[508]970                if (candidateCost < lowestCost)
[491]971                {
[508]972                        bestPlane = plane;
973                        lowestCost = candidateCost;
[491]974                }
975        }
976
[508]977        //-- evaluate axis aligned splits
978        int axis;
979        BspNodeGeometry *fGeom, *bGeom;
980        float fArea, bArea;
[491]981
[508]982        candidateCost = SelectAxisAlignedPlane(plane, data, axis,
983                                                                                   &fGeom, &bGeom,
984                                                                                   fArea, bArea);                                               
[491]985
[508]986        if (candidateCost < lowestCost)
987        {       
988                bestPlane = plane;
989                lowestCost = candidateCost;
[491]990
[508]991                //-- assign already computed values
992                frontData.mGeometry = fGeom;
993                backData.mGeometry = bGeom;
994                frontData.mArea = fArea;
995                backData.mArea = bArea;
[491]996
[508]997                //! error also computed if cost ratio is missed
998                ++ mStat.splits[axis];
999        }
1000        else
[463]1001        {
[508]1002                DEL_PTR(fGeom);
1003                DEL_PTR(bGeom);
[463]1004        }
1005
[508]1006#ifdef _DEBUG
1007        Debug << "plane lowest cost: " << lowestCost << endl;
1008#endif
1009
1010        // cost ratio miss
1011        if (lowestCost > mTermMaxCostRatio)
1012                return false;
1013
1014        return true;
[463]1015}
1016
[480]1017
[473]1018Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1019{
[473]1020        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
[482]1021
[473]1022        const Vector3 minPt = rays[candidateIdx].ExtrapOrigin();
1023        const Vector3 maxPt = rays[candidateIdx].ExtrapTermination();
1024
1025        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1026        const Vector3 normal = Normalize(rays[candidateIdx].mRay->GetDir());
1027
1028        return Plane3(normal, pt);
1029}
1030
[480]1031
[473]1032Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane2(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1033{
[473]1034        Vector3 pt[3];
[482]1035
[473]1036        int idx[3];
1037        int cmaxT = 0;
1038        int cminT = 0;
1039        bool chooseMin = false;
1040
1041        for (int j = 0; j < 3; ++ j)
1042        {
1043                idx[j] = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() * 2 - 1));
[482]1044
[473]1045                if (idx[j] >= (int)rays.size())
1046                {
1047                        idx[j] -= (int)rays.size();
[482]1048
[473]1049                        chooseMin = (cminT < 2);
1050                }
1051                else
1052                        chooseMin = (cmaxT < 2);
1053
1054                RayInfo rayInf = rays[idx[j]];
1055                pt[j] = chooseMin ? rayInf.ExtrapOrigin() : rayInf.ExtrapTermination();
[482]1056        }
[473]1057
1058        return Plane3(pt[0], pt[1], pt[2]);
1059}
1060
1061Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane3(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1062{
[473]1063        Vector3 pt[3];
[482]1064
[473]1065        int idx1 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1066        int idx2 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1067
1068        // check if rays different
1069        if (idx1 == idx2)
1070                idx2 = (idx2 + 1) % (int)rays.size();
1071
1072        const RayInfo ray1 = rays[idx1];
1073        const RayInfo ray2 = rays[idx2];
1074
1075        // normal vector of the plane parallel to both lines
1076        const Vector3 norm = Normalize(CrossProd(ray1.mRay->GetDir(), ray2.mRay->GetDir()));
1077
1078        // vector from line 1 to line 2
[479]1079        const Vector3 vd = ray2.ExtrapOrigin() - ray1.ExtrapOrigin();
[482]1080
[473]1081        // project vector on normal to get distance
1082        const float dist = DotProd(vd, norm);
1083
1084        // point on plane lies halfway between the two planes
1085        const Vector3 planePt = ray1.ExtrapOrigin() + norm * dist * 0.5;
1086
1087        return Plane3(norm, planePt);
1088}
1089
[495]1090
[463]1091inline void VspBspTree::GenerateUniqueIdsForPvs()
1092{
1093        Intersectable::NewMail(); sBackId = ViewCell::sMailId;
1094        Intersectable::NewMail(); sFrontId = ViewCell::sMailId;
1095        Intersectable::NewMail(); sFrontAndBackId = ViewCell::sMailId;
1096}
1097
[495]1098
[482]1099float VspBspTree::SplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
[508]1100                                                                 const VspBspTraversalData &data,
1101                                                                 BspNodeGeometry &geomFront,
1102                                                                 BspNodeGeometry &geomBack,
1103                                                                 float &areaFront,
1104                                                                 float &areaBack) const
[463]1105{
[472]1106        float cost = 0;
[463]1107
1108        float sumBalancedRays = 0;
1109        float sumRaySplits = 0;
[482]1110
[508]1111        int pvsFront = 0;
1112        int pvsBack = 0;
[463]1113
[508]1114        // probability that view point lies in back / front node
[463]1115        float pOverall = 0;
1116        float pFront = 0;
1117        float pBack = 0;
1118
[508]1119        int raysFront = 0;
1120        int raysBack = 0;
1121        int totalPvs = 0;
1122
[463]1123        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1124        {
1125                // create unique ids for pvs heuristics
[495]1126                GenerateUniqueIdsForPvs();
[482]1127
[463]1128                if (mPvsUseArea) // use front and back cell areas to approximate volume
[482]1129                {
[463]1130                        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
[508]1131                        data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
1132                                                                                  geomBack,
[463]1133                                                                                  candidatePlane,
1134                                                                                  mBox,
1135                                                                                  mEpsilon);
[482]1136
[508]1137                        areaFront = geomFront.GetArea();
1138                        areaBack = geomBack.GetArea();
[463]1139
[508]1140                        pBack = areaBack;
1141                        pFront = areaFront;
[463]1142                        pOverall = data.mArea;
1143                }
[508]1144                else // use number of rays to approximate volume
1145                {
1146                        pOverall = (float)data.mRays->size();
1147                        pFront = (float)raysFront;
1148                        pBack = (float)raysBack;
1149                }
[463]1150        }
[482]1151
[463]1152        int limit;
1153        bool useRand;
1154
[491]1155        // choose test rays randomly if too much
[463]1156        if ((int)data.mRays->size() > mMaxTests)
1157        {
1158                useRand = true;
1159                limit = mMaxTests;
1160        }
1161        else
1162        {
1163                useRand = false;
1164                limit = (int)data.mRays->size();
1165        }
[508]1166       
[463]1167        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1168        {
[508]1169                const int testIdx = useRand ?
1170                        (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mRays->size() - 1)) : i;
[463]1171                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[testIdx];
1172
1173                float t;
[508]1174                VssRay *ray = rayInf.mRay;
[463]1175                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
1176
[508]1177        if (cf >= 0)
1178                        ++ raysFront;
1179                if (cf <= 0)
1180                        ++ raysBack;
1181
[463]1182                if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
1183                {
1184                        sumBalancedRays += cf;
1185                }
[482]1186
[463]1187                if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
1188                {
1189                        if (cf == 0)
1190                                ++ sumRaySplits;
1191                }
1192
1193                if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1194                {
[508]1195                        // find front and back pvs for origing and termination object
1196                        AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1197                        AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
[463]1198                }
1199        }
1200
1201        const float raysSize = (float)data.mRays->size() + Limits::Small;
[482]1202
[463]1203        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
[472]1204                cost += mLeastRaySplitsFactor * sumRaySplits / raysSize;
[463]1205
1206        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
[495]1207                cost += mBalancedRaysFactor * fabs(sumBalancedRays) / raysSize;
[482]1208
[472]1209        // pvs criterium
[463]1210        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1211        {
[508]1212                const float oldCost = pOverall * (float)totalPvs + Limits::Small;
1213                cost += mPvsFactor * (pvsFront * pFront + pvsBack * pBack) / oldCost;
[463]1214        }
1215
1216#ifdef _DEBUG
[474]1217        Debug << "totalpvs: " << data.mPvs << " ptotal: " << pOverall
[508]1218                  << " frontpvs: " << pvsFront << " pFront: " << pFront
1219                  << " backpvs: " << pvsBack << " pBack: " << pBack << endl << endl;
[463]1220#endif
[482]1221
[474]1222        // normalize cost by sum of linear factors
1223        return cost / (float)mCostNormalizer;
[463]1224}
1225
[508]1226
[463]1227void VspBspTree::AddObjToPvs(Intersectable *obj,
1228                                                         const int cf,
1229                                                         int &frontPvs,
[508]1230                                                         int &backPvs,
1231                                                         int &totalPvs) const
[463]1232{
1233        if (!obj)
1234                return;
[508]1235       
1236        if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
1237                (obj->mMailbox != sBackId) &&
1238                (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
1239        {
1240                ++ totalPvs;
1241        }
1242
[463]1243        // TODO: does this really belong to no pvs?
1244        //if (cf == Ray::COINCIDENT) return;
1245
1246        // object belongs to both PVS
1247        if (cf >= 0)
1248        {
[482]1249                if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
[463]1250                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
1251                {
1252                        ++ frontPvs;
[508]1253               
[463]1254                        if (obj->mMailbox == sBackId)
[482]1255                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
[463]1256                        else
[482]1257                                obj->mMailbox = sFrontId;
[463]1258                }
1259        }
[482]1260
[463]1261        if (cf <= 0)
1262        {
1263                if ((obj->mMailbox != sBackId) &&
1264                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
1265                {
1266                        ++ backPvs;
[508]1267               
[463]1268                        if (obj->mMailbox == sFrontId)
[482]1269                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
[463]1270                        else
[482]1271                                obj->mMailbox = sBackId;
[463]1272                }
1273        }
1274}
1275
[491]1276
[503]1277void VspBspTree::CollectLeaves(vector<BspLeaf *> &leaves,
1278                                                           const bool onlyUnmailed,
1279                                                           const int maxPvsSize) const
[463]1280{
1281        stack<BspNode *> nodeStack;
1282        nodeStack.push(mRoot);
[482]1283
1284        while (!nodeStack.empty())
[463]1285        {
1286                BspNode *node = nodeStack.top();
1287                nodeStack.pop();
[489]1288               
[482]1289                if (node->IsLeaf())
[463]1290                {
[490]1291                        // test if this leaf is in valid view space
[503]1292                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
1293                        if (leaf->TreeValid() &&
[508]1294                                (!onlyUnmailed || !leaf->Mailed()) &&
[503]1295                                ((maxPvsSize < 0) || (leaf->GetViewCell()->GetPvs().GetSize() <= maxPvsSize)))
[490]1296                        {
1297                                leaves.push_back(leaf);
1298                        }
[482]1299                }
1300                else
[463]1301                {
1302                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1303
1304                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1305                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1306                }
1307        }
1308}
1309
[489]1310
[463]1311AxisAlignedBox3 VspBspTree::GetBoundingBox() const
1312{
1313        return mBox;
1314}
1315
[489]1316
[463]1317BspNode *VspBspTree::GetRoot() const
1318{
1319        return mRoot;
1320}
1321
[489]1322
[463]1323void VspBspTree::EvaluateLeafStats(const VspBspTraversalData &data)
1324{
1325        // the node became a leaf -> evaluate stats for leafs
1326        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(data.mNode);
1327
1328        // store maximal and minimal depth
1329        if (data.mDepth > mStat.maxDepth)
1330                mStat.maxDepth = data.mDepth;
1331
[485]1332        if (data.mPvs > mStat.maxPvs)
1333                mStat.maxPvs = data.mPvs;
[508]1334       
[463]1335        if (data.mDepth < mStat.minDepth)
1336                mStat.minDepth = data.mDepth;
[508]1337
[463]1338        if (data.mDepth >= mTermMaxDepth)
1339                ++ mStat.maxDepthNodes;
[508]1340        // accumulate rays to compute rays /  leaf
1341        mStat.accumRays += (int)data.mRays->size();
[463]1342
[437]1343        if (data.mPvs < mTermMinPvs)
1344                ++ mStat.minPvsNodes;
1345
1346        if ((int)data.mRays->size() < mTermMinRays)
1347                ++ mStat.minRaysNodes;
1348
1349        if (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution)
1350                ++ mStat.maxRayContribNodes;
[482]1351
1352        if (data.mArea <= mTermMinArea)
[463]1353                ++ mStat.minAreaNodes;
[508]1354       
[474]1355        // accumulate depth to compute average depth
1356        mStat.accumDepth += data.mDepth;
[463]1357
1358#ifdef _DEBUG
1359        Debug << "BSP stats: "
1360                  << "Depth: " << data.mDepth << " (max: " << mTermMaxDepth << "), "
1361                  << "PVS: " << data.mPvs << " (min: " << mTermMinPvs << "), "
1362                  << "Area: " << data.mArea << " (min: " << mTermMinArea << "), "
[482]1363                  << "#rays: " << (int)data.mRays->size() << " (max: " << mTermMinRays << "), "
[463]1364                  << "#pvs: " << leaf->GetViewCell()->GetPvs().GetSize() << "=, "
1365                  << "#avg ray contrib (pvs): " << (float)data.mPvs / (float)data.mRays->size() << endl;
1366#endif
1367}
1368
1369int VspBspTree::CastRay(Ray &ray)
1370{
1371        int hits = 0;
[482]1372
[463]1373        stack<BspRayTraversalData> tStack;
[482]1374
[463]1375        float maxt, mint;
1376
1377        if (!mBox.GetRaySegment(ray, mint, maxt))
1378                return 0;
1379
1380        Intersectable::NewMail();
1381
1382        Vector3 entp = ray.Extrap(mint);
1383        Vector3 extp = ray.Extrap(maxt);
[482]1384
[463]1385        BspNode *node = mRoot;
1386        BspNode *farChild = NULL;
[482]1387
[463]1388        while (1)
1389        {
[482]1390                if (!node->IsLeaf())
[463]1391                {
1392                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1393
1394                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
1395                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
1396                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
1397
1398                        if (entSide < 0)
1399                        {
1400                                node = in->GetBack();
1401
1402                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
1403                                        continue;
[482]1404
[463]1405                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
1406
1407                        } else if (entSide > 0)
1408                        {
1409                                node = in->GetFront();
1410
1411                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
1412                                        continue;
1413
[482]1414                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
[463]1415                        }
1416                        else // ray and plane are coincident
1417                        {
1418                                // WHAT TO DO IN THIS CASE ?
1419                                //break;
1420                                node = in->GetFront();
1421                                continue;
1422                        }
1423
1424                        // push data for far child
1425                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
1426
1427                        // find intersection of ray segment with plane
1428                        float t;
1429                        extp = splitPlane.FindIntersection(ray.GetLoc(), extp, &t);
1430                        maxt *= t;
[482]1431
[463]1432                } else // reached leaf => intersection with view cell
1433                {
1434                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[482]1435
[463]1436                        if (!leaf->GetViewCell()->Mailed())
1437                        {
1438                                //ray.bspIntersections.push_back(Ray::VspBspIntersection(maxt, leaf));
1439                                leaf->GetViewCell()->Mail();
1440                                ++ hits;
1441                        }
[482]1442
[463]1443                        //-- fetch the next far child from the stack
1444                        if (tStack.empty())
1445                                break;
[482]1446
[463]1447                        entp = extp;
1448                        mint = maxt; // NOTE: need this?
1449
1450                        if (ray.GetType() == Ray::LINE_SEGMENT && mint > 1.0f)
1451                                break;
1452
1453                        BspRayTraversalData &s = tStack.top();
1454
1455                        node = s.mNode;
1456                        extp = s.mExitPoint;
1457                        maxt = s.mMaxT;
1458
1459                        tStack.pop();
1460                }
1461        }
1462
1463        return hits;
1464}
1465
[532]1466
[463]1467void VspBspTree::CollectViewCells(ViewCellContainer &viewCells) const
1468{
[532]1469        ViewCell::NewMail();
1470        CollectViewCells(mRoot, viewCells, true);
1471}
1472
1473
1474void VspBspTree::CollectViewCells(BspNode *root,
1475                                                                  ViewCellContainer &viewCells,
1476                                                                  bool onlyUnmailed) const
1477{
[498]1478        stack<BspNode *> nodeStack;
[463]1479
[498]1480        if (!mRoot)
[508]1481                return;
[463]1482
[498]1483        nodeStack.push(mRoot);
1484       
1485        while (!nodeStack.empty())
1486        {
1487                BspNode *node = nodeStack.top();
1488                nodeStack.pop();
1489               
1490                if (node->IsLeaf())
1491                {
1492                        if (!mShowInvalidSpace && node->TreeValid())
1493                        {
1494                                ViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
1495                       
[532]1496                                if (!onlyUnmailed || !viewCell->Mailed())
[498]1497                                {
1498                                        viewCell->Mail();
1499                                        viewCells.push_back(viewCell);
1500                                }
1501                        }
1502                }
1503                else
1504                {
1505                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[508]1506               
[498]1507                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1508                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1509                }
1510        }
[463]1511}
1512
1513
1514float VspBspTree::AccumulatedRayLength(const RayInfoContainer &rays) const
1515{
1516        float len = 0;
1517
1518        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1519
1520        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
1521                len += (*it).SegmentLength();
1522
1523        return len;
1524}
1525
[479]1526
[463]1527int VspBspTree::SplitRays(const Plane3 &plane,
[482]1528                                                  RayInfoContainer &rays,
1529                                                  RayInfoContainer &frontRays,
[463]1530                                                  RayInfoContainer &backRays)
1531{
1532        int splits = 0;
1533
1534        while (!rays.empty())
1535        {
1536                RayInfo bRay = rays.back();
[473]1537                rays.pop_back();
1538
[463]1539                VssRay *ray = bRay.mRay;
[473]1540                float t;
[463]1541
[485]1542                // get classification and receive new t
[463]1543                const int cf = bRay.ComputeRayIntersection(plane, t);
[482]1544
[463]1545                switch (cf)
1546                {
1547                case -1:
1548                        backRays.push_back(bRay);
1549                        break;
1550                case 1:
1551                        frontRays.push_back(bRay);
1552                        break;
[482]1553                case 0:
1554                        {
[485]1555                                //-- split ray
1556                                //-- test if start point behind or in front of plane
1557                                const int side = plane.Side(bRay.ExtrapOrigin());
1558
1559                                if (side <= 0)
1560                                {
1561                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
1562                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
1563                                }
1564                                else
1565                                {
1566                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
1567                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
1568                                }
[463]1569                        }
1570                        break;
1571                default:
[485]1572                        Debug << "Should not come here" << endl;
[463]1573                        break;
1574                }
1575        }
1576
1577        return splits;
1578}
1579
[479]1580
[463]1581void VspBspTree::ExtractHalfSpaces(BspNode *n, vector<Plane3> &halfSpaces) const
1582{
1583        BspNode *lastNode;
1584
1585        do
1586        {
1587                lastNode = n;
1588
1589                // want to get planes defining geometry of this node => don't take
1590                // split plane of node itself
1591                n = n->GetParent();
[482]1592
[463]1593                if (n)
1594                {
1595                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(n);
1596                        Plane3 halfSpace = dynamic_cast<BspInterior *>(interior)->GetPlane();
1597
1598            if (interior->GetFront() != lastNode)
1599                                halfSpace.ReverseOrientation();
1600
1601                        halfSpaces.push_back(halfSpace);
1602                }
1603        }
1604        while (n);
1605}
1606
[485]1607
[482]1608void VspBspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
[503]1609                                                                   BspNodeGeometry &geom) const
[463]1610{
[437]1611        vector<Plane3> halfSpaces;
1612        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
1613
1614        PolygonContainer candidatePolys;
1615
1616        // bounded planes are added to the polygons (reverse polygons
1617        // as they have to be outfacing
1618        for (int i = 0; i < (int)halfSpaces.size(); ++ i)
1619        {
1620                Polygon3 *p = GetBoundingBox().CrossSection(halfSpaces[i]);
[482]1621
[448]1622                if (p->Valid(mEpsilon))
[437]1623                {
1624                        candidatePolys.push_back(p->CreateReversePolygon());
1625                        DEL_PTR(p);
1626                }
1627        }
1628
1629        // add faces of bounding box (also could be faces of the cell)
1630        for (int i = 0; i < 6; ++ i)
1631        {
1632                VertexContainer vertices;
[482]1633
[437]1634                for (int j = 0; j < 4; ++ j)
1635                        vertices.push_back(mBox.GetFace(i).mVertices[j]);
1636
1637                candidatePolys.push_back(new Polygon3(vertices));
1638        }
1639
1640        for (int i = 0; i < (int)candidatePolys.size(); ++ i)
1641        {
1642                // polygon is split by all other planes
1643                for (int j = 0; (j < (int)halfSpaces.size()) && candidatePolys[i]; ++ j)
1644                {
1645                        if (i == j) // polygon and plane are coincident
1646                                continue;
1647
1648                        VertexContainer splitPts;
1649                        Polygon3 *frontPoly, *backPoly;
1650
[482]1651                        const int cf =
[448]1652                                candidatePolys[i]->ClassifyPlane(halfSpaces[j],
1653                                                                                                 mEpsilon);
[482]1654
[437]1655                        switch (cf)
1656                        {
1657                                case Polygon3::SPLIT:
1658                                        frontPoly = new Polygon3();
1659                                        backPoly = new Polygon3();
1660
[482]1661                                        candidatePolys[i]->Split(halfSpaces[j],
1662                                                                                         *frontPoly,
[448]1663                                                                                         *backPoly,
1664                                                                                         mEpsilon);
[437]1665
1666                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
1667
[448]1668                                        if (frontPoly->Valid(mEpsilon))
[437]1669                                                candidatePolys[i] = frontPoly;
1670                                        else
1671                                                DEL_PTR(frontPoly);
1672
1673                                        DEL_PTR(backPoly);
1674                                        break;
1675                                case Polygon3::BACK_SIDE:
1676                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
1677                                        break;
1678                                // just take polygon as it is
1679                                case Polygon3::FRONT_SIDE:
1680                                case Polygon3::COINCIDENT:
1681                                default:
1682                                        break;
1683                        }
1684                }
[482]1685
[437]1686                if (candidatePolys[i])
[503]1687                        geom.mPolys.push_back(candidatePolys[i]);
[437]1688        }
[463]1689}
1690
[485]1691
1692void VspBspTree::ConstructGeometry(BspViewCell *vc,
[503]1693                                                                   BspNodeGeometry &vcGeom) const
[463]1694{
[469]1695        vector<BspLeaf *> leaves = vc->mLeaves;
[463]1696        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
1697
1698        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
1699                ConstructGeometry(*it, vcGeom);
1700}
1701
[485]1702
[482]1703int VspBspTree::FindNeighbors(BspNode *n, vector<BspLeaf *> &neighbors,
[463]1704                                                   const bool onlyUnmailed) const
1705{
[503]1706        BspNodeGeometry geom;
[498]1707        ConstructGeometry(n, geom);
[463]1708
1709        stack<BspNode *> nodeStack;
1710        nodeStack.push(mRoot);
[482]1711
[500]1712        // split planes from the root to this node
1713        // needed to verify that we found neighbor leaf
[463]1714        vector<Plane3> halfSpaces;
1715        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
1716
[482]1717        while (!nodeStack.empty())
[463]1718        {
1719                BspNode *node = nodeStack.top();
1720                nodeStack.pop();
1721
1722                if (node->IsLeaf())
[498]1723
[490]1724                {       // test if this leaf is in valid view space
1725            if (node->TreeValid() &&
1726                                node != n &&
1727                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
[463]1728                        {
1729                                // test all planes of current node if candidate really
1730                                // is neighbour
[503]1731                                BspNodeGeometry neighborCandidate;
[463]1732                                ConstructGeometry(node, neighborCandidate);
[482]1733
[463]1734                                bool isAdjacent = true;
1735                                for (int i = 0; (i < halfSpaces.size()) && isAdjacent; ++ i)
1736                                {
[482]1737                                        const int cf =
[503]1738                                                Polygon3::ClassifyPlane(neighborCandidate.mPolys,
[463]1739                                                                                                halfSpaces[i],
1740                                                                                                mEpsilon);
1741
1742                                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
1743                                                isAdjacent = false;
1744                                }
[500]1745                                // neighbor was found
[463]1746                                if (isAdjacent)
1747                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
1748                        }
1749                }
[482]1750                else
[463]1751                {
1752                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[482]1753
[503]1754                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(geom.mPolys,
[482]1755                                                                                                   interior->GetPlane(),
[463]1756                                                                                                   mEpsilon);
1757
1758                        if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
1759                                nodeStack.push(interior->GetFront());
1760                        else
1761                                if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
1762                                        nodeStack.push(interior->GetBack());
[482]1763                                else
[463]1764                                {
1765                                        // random decision
1766                                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1767                                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1768                                }
1769                }
1770        }
[482]1771
[463]1772        return (int)neighbors.size();
1773}
1774
[489]1775
[463]1776BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const Plane3 &halfspace)
1777{
1778    stack<BspNode *> nodeStack;
1779        nodeStack.push(mRoot);
[482]1780
[463]1781        int mask = rand();
[482]1782
1783        while (!nodeStack.empty())
[463]1784        {
1785                BspNode *node = nodeStack.top();
1786                nodeStack.pop();
[482]1787
1788                if (node->IsLeaf())
[463]1789                {
1790                        return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[482]1791                }
1792                else
[463]1793                {
1794                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1795                        BspNode *next;
[503]1796                        BspNodeGeometry geom;
[482]1797
[463]1798                        // todo: not very efficient: constructs full cell everytime
[498]1799                        ConstructGeometry(interior, geom);
[463]1800
[503]1801                        const int cf =
1802                                Polygon3::ClassifyPlane(geom.mPolys, halfspace, mEpsilon);
[463]1803
1804                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
1805                                next = interior->GetFront();
1806                        else
1807                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
1808                                        next = interior->GetFront();
[482]1809                        else
[463]1810                        {
1811                                // random decision
1812                                if (mask & 1)
1813                                        next = interior->GetBack();
1814                                else
1815                                        next = interior->GetFront();
1816                                mask = mask >> 1;
1817                        }
1818
1819                        nodeStack.push(next);
1820                }
1821        }
[482]1822
[463]1823        return NULL;
1824}
1825
1826BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed)
1827{
1828        stack<BspNode *> nodeStack;
[482]1829
[463]1830        nodeStack.push(mRoot);
1831
1832        int mask = rand();
[482]1833
1834        while (!nodeStack.empty())
[463]1835        {
1836                BspNode *node = nodeStack.top();
1837                nodeStack.pop();
[482]1838
1839                if (node->IsLeaf())
[463]1840                {
1841                        if ( (!onlyUnmailed || !node->Mailed()) )
1842                                return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
1843                }
[482]1844                else
[463]1845                {
1846                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1847
1848                        // random decision
1849                        if (mask & 1)
1850                                nodeStack.push(interior->GetBack());
1851                        else
1852                                nodeStack.push(interior->GetFront());
1853
1854                        mask = mask >> 1;
1855                }
1856        }
[482]1857
[463]1858        return NULL;
1859}
1860
1861int VspBspTree::ComputePvsSize(const RayInfoContainer &rays) const
1862{
1863        int pvsSize = 0;
1864
1865        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = rays.end();
1866
1867        Intersectable::NewMail();
1868
1869        for (rit = rays.begin(); rit != rays.end(); ++ rit)
1870        {
1871                VssRay *ray = (*rit).mRay;
[482]1872
[463]1873                if (ray->mOriginObject)
1874                {
1875                        if (!ray->mOriginObject->Mailed())
1876                        {
1877                                ray->mOriginObject->Mail();
1878                                ++ pvsSize;
1879                        }
1880                }
1881                if (ray->mTerminationObject)
1882                {
1883                        if (!ray->mTerminationObject->Mailed())
1884                        {
1885                                ray->mTerminationObject->Mail();
1886                                ++ pvsSize;
1887                        }
1888                }
1889        }
1890
1891        return pvsSize;
1892}
1893
1894float VspBspTree::GetEpsilon() const
1895{
1896        return mEpsilon;
1897}
1898
1899
1900int VspBspTree::SplitPolygons(const Plane3 &plane,
[482]1901                                                          PolygonContainer &polys,
1902                                                          PolygonContainer &frontPolys,
1903                                                          PolygonContainer &backPolys,
[463]1904                                                          PolygonContainer &coincident) const
1905{
1906        int splits = 0;
1907
1908        while (!polys.empty())
1909        {
1910                Polygon3 *poly = polys.back();
1911                polys.pop_back();
1912
1913                // classify polygon
1914                const int cf = poly->ClassifyPlane(plane, mEpsilon);
1915
1916                switch (cf)
1917                {
1918                        case Polygon3::COINCIDENT:
1919                                coincident.push_back(poly);
[482]1920                                break;
1921                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
[463]1922                                frontPolys.push_back(poly);
1923                                break;
1924                        case Polygon3::BACK_SIDE:
1925                                backPolys.push_back(poly);
1926                                break;
1927                        case Polygon3::SPLIT:
1928                                backPolys.push_back(poly);
1929                                frontPolys.push_back(poly);
1930                                ++ splits;
1931                                break;
1932                        default:
1933                Debug << "SHOULD NEVER COME HERE\n";
1934                                break;
1935                }
1936        }
1937
1938        return splits;
1939}
[466]1940
1941
[469]1942int VspBspTree::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
1943                                                                const Vector3 &termination,
1944                                                                vector<ViewCell *> &viewcells)
[466]1945{
[469]1946        int hits = 0;
1947        stack<BspRayTraversalData> tStack;
[482]1948
[469]1949        float mint = 0.0f, maxt = 1.0f;
[482]1950
[469]1951        Intersectable::NewMail();
[482]1952
[469]1953        Vector3 entp = origin;
1954        Vector3 extp = termination;
[482]1955
[469]1956        BspNode *node = mRoot;
1957        BspNode *farChild = NULL;
[482]1958
[485]1959        float t;
[482]1960        while (1)
[469]1961        {
[482]1962                if (!node->IsLeaf())
[469]1963                {
1964                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[482]1965
[469]1966                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
[485]1967                       
[469]1968                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
1969                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
[482]1970
[485]1971                        if (entSide < 0)
[469]1972                        {
1973                                node = in->GetBack();
[485]1974                                // plane does not split ray => no far child
1975                                if (extSide <= 0)
[469]1976                                        continue;
[482]1977
[469]1978                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
[485]1979                        }
1980                        else if (entSide > 0)
[469]1981                        {
1982                                node = in->GetFront();
[482]1983
[469]1984                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
1985                                        continue;
[482]1986
1987                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
[469]1988                        }
[485]1989                        else // ray end point on plane
1990                        {       // NOTE: what to do if ray is coincident with plane?
1991                                if (extSide < 0)
1992                                        node = in->GetBack();
[487]1993                                else
[485]1994                                        node = in->GetFront();
[487]1995                                                               
[485]1996                                continue; // no far child
[469]1997                        }
[482]1998
[469]1999                        // push data for far child
[485]2000                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp));
[482]2001
[469]2002                        // find intersection of ray segment with plane
2003                        extp = splitPlane.FindIntersection(origin, extp, &t);
[485]2004                }
2005                else
[469]2006                {
2007                        // reached leaf => intersection with view cell
2008                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[482]2009
2010                        if (!leaf->GetViewCell()->Mailed())
[469]2011                        {
2012                                viewcells.push_back(leaf->GetViewCell());
2013                                leaf->GetViewCell()->Mail();
2014                                ++ hits;
2015                        }
[482]2016
[469]2017                        //-- fetch the next far child from the stack
2018                        if (tStack.empty())
2019                                break;
[482]2020
[469]2021                        entp = extp;
[485]2022                       
[469]2023                        BspRayTraversalData &s = tStack.top();
[482]2024
[469]2025                        node = s.mNode;
2026                        extp = s.mExitPoint;
[482]2027
[469]2028                        tStack.pop();
2029                }
[466]2030        }
[487]2031
[469]2032        return hits;
[466]2033}
[478]2034
[485]2035int VspBspTree::TreeDistance(BspNode *n1, BspNode *n2) const
[482]2036{
2037        std::deque<BspNode *> path1;
2038        BspNode *p1 = n1;
[479]2039
[482]2040        // create path from node 1 to root
2041        while (p1)
2042        {
2043                if (p1 == n2) // second node on path
2044                        return (int)path1.size();
2045
2046                path1.push_front(p1);
2047                p1 = p1->GetParent();
2048        }
2049
2050        int depth = n2->GetDepth();
2051        int d = depth;
2052
2053        BspNode *p2 = n2;
2054
2055        // compare with same depth
2056        while (1)
2057        {
2058                if ((d < (int)path1.size()) && (p2 == path1[d]))
2059                        return (depth - d) + ((int)path1.size() - 1 - d);
2060
2061                -- d;
2062                p2 = p2->GetParent();
2063        }
2064
2065        return 0; // never come here
2066}
2067
[501]2068BspNode *VspBspTree::CollapseTree(BspNode *node, int &collapsed)
[479]2069{
[495]2070        if (node->IsLeaf())
[479]2071                return node;
2072
[492]2073        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2074
[501]2075        BspNode *front = CollapseTree(interior->GetFront(), collapsed);
2076        BspNode *back = CollapseTree(interior->GetBack(), collapsed);
[492]2077
[479]2078        if (front->IsLeaf() && back->IsLeaf())
2079        {
2080                BspLeaf *frontLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(front);
2081                BspLeaf *backLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(back);
2082
2083                //-- collapse tree
2084                if (frontLeaf->GetViewCell() == backLeaf->GetViewCell())
2085                {
2086                        BspViewCell *vc = frontLeaf->GetViewCell();
2087
2088                        BspLeaf *leaf = new BspLeaf(interior->GetParent(), vc);
[489]2089                        leaf->SetTreeValid(frontLeaf->TreeValid());
[482]2090
[479]2091                        // replace a link from node's parent
2092                        if (leaf->GetParent())
2093                                leaf->GetParent()->ReplaceChildLink(node, leaf);
[517]2094                        else
2095                                mRoot = leaf;
2096
[501]2097                        ++ collapsed;
[479]2098                        delete interior;
2099
2100                        return leaf;
2101                }
2102        }
2103
[495]2104        return node;
2105}
2106
2107
[501]2108int VspBspTree::CollapseTree()
[495]2109{
[501]2110        int collapsed = 0;
[517]2111       
[501]2112        (void)CollapseTree(mRoot, collapsed);
[517]2113
[485]2114        // revalidate leaves
[517]2115        RepairViewCellsLeafLists();
[501]2116
2117        return collapsed;
[479]2118}
2119
2120
[517]2121void VspBspTree::RepairViewCellsLeafLists()
[492]2122{
[479]2123        // list not valid anymore => clear
[492]2124        stack<BspNode *> nodeStack;
2125        nodeStack.push(mRoot);
2126
2127        ViewCell::NewMail();
2128
2129        while (!nodeStack.empty())
2130        {
2131                BspNode *node = nodeStack.top();
2132                nodeStack.pop();
2133
2134                if (node->IsLeaf())
2135                {
2136                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2137
2138                        BspViewCell *viewCell = leaf->GetViewCell();
2139
2140                        if (!viewCell->Mailed())
2141                        {
2142                                viewCell->mLeaves.clear();
2143                                viewCell->Mail();
2144                        }
2145
2146                        viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
2147                }
2148                else
2149                {
2150                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2151
2152                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2153                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2154                }
[479]2155        }
2156}
2157
2158
[532]2159typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
2160
2161int VspBspTree::CastBeam(Beam &beam)
2162{
2163    stack<bspNodePair> nodeStack;
2164        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2165        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2166
2167        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2168 
2169        ViewCell::NewMail();
2170
2171        while (!nodeStack.empty())
2172        {
2173                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2174                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2175                nodeStack.pop();
2176               
2177                AxisAlignedBox3 box;
2178                geom->ComputeBoundingBox(box);
2179
2180                int side = beam.ComputeIntersection(box);
2181               
2182                switch (side)
2183                {
2184                case -1:
2185                        CollectViewCells(node, beam.mViewCells, true);
2186                        break;
2187                case 0:
2188                        if (node->IsLeaf())
2189                        {
2190                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(leaf);
2191                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
2192                                        beam.mViewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
2193                        }
2194                        else
2195                        {
2196                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2197                                BspNode *first = interior->GetBack();
2198                                BspNode *second = interior->GetFront();
2199               
2200                                // decide on the order of the nodes
2201                                if (DotProd(beam.mPlanes[0].mNormal,
2202                                        interior->GetPlane().mNormal) > 0)
2203                                {
2204                                        swap(first, second);
2205                                }
2206
2207                                BspNodeGeometry *leftGeom = new BspNodeGeometry();
2208                                BspNodeGeometry *rightGeom = new BspNodeGeometry();
2209
2210                                ConstructGeometry(first, *leftGeom);
2211                                ConstructGeometry(second, *rightGeom);
2212
2213                                nodeStack.push(bspNodePair(first, leftGeom));
2214                                nodeStack.push(bspNodePair(second, rightGeom));
2215                        }
2216                        break;
2217                        // default: cull
2218                }
2219                DEL_PTR(geom);
2220        }
2221
2222        return beam.mViewCells.size();
2223}
2224
2225
[492]2226bool VspBspTree::MergeViewCells(BspLeaf *l1, BspLeaf *l2) const
2227{
2228        //-- change pointer to view cells of all leaves associated
2229        //-- with the previous view cells
2230        BspViewCell *fVc = l1->GetViewCell();
2231        BspViewCell *bVc = l2->GetViewCell();
2232
2233        BspViewCell *vc = dynamic_cast<BspViewCell *>(
2234                mViewCellsManager->MergeViewCells(*fVc, *bVc));
2235
2236        // if merge was unsuccessful
2237        if (!vc) return false;
2238
2239        // set new size of view cell
2240        vc->SetArea(fVc->GetArea() + bVc->GetArea());
2241
2242        vector<BspLeaf *> fLeaves = fVc->mLeaves;
2243        vector<BspLeaf *> bLeaves = bVc->mLeaves;
2244
2245        vector<BspLeaf *>::const_iterator it;
2246
2247        //-- change view cells of all the other leaves the view cell belongs to
2248        for (it = fLeaves.begin(); it != fLeaves.end(); ++ it)
2249        {
2250                (*it)->SetViewCell(vc);
2251                vc->mLeaves.push_back(*it);
2252        }
2253
2254        for (it = bLeaves.begin(); it != bLeaves.end(); ++ it)
2255        {
2256                (*it)->SetViewCell(vc);
2257                vc->mLeaves.push_back(*it);
2258        }
2259
[485]2260        vc->Mail();
[492]2261
2262        // clean up old view cells
2263        DEL_PTR(fVc);
2264        DEL_PTR(bVc);
2265
[485]2266        return true;
2267}
2268
2269
2270void VspBspTree::SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm)
[478]2271{
[485]2272        mViewCellsManager = vcm;
2273}
2274
2275
[503]2276int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const vector<BspLeaf *> leaves)
[485]2277{
[478]2278        BspLeaf::NewMail();
[508]2279       
[478]2280        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2281
[509]2282        int candidates = 0;
2283
[478]2284        // find merge candidates and push them into queue
2285        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2286        {
2287                BspLeaf *leaf = *it;
[485]2288               
2289                /// create leaf pvs (needed for post processing
2290                leaf->mPvs = new ObjectPvs(leaf->GetViewCell()->GetPvs());
[478]2291
[485]2292                BspMergeCandidate::sOverallCost +=
2293                        leaf->mArea * leaf->mPvs->GetSize();
2294
2295                // the same leaves must not be part of two merge candidates
2296                leaf->Mail();
2297                vector<BspLeaf *> neighbors;
2298                FindNeighbors(leaf, neighbors, true);
2299
2300                vector<BspLeaf *>::const_iterator nit, nit_end = neighbors.end();
2301
2302                // TODO: test if at least one ray goes from one leaf to the other
2303                for (nit = neighbors.begin(); nit != nit_end; ++ nit)
[508]2304                {
2305                        if ((*nit)->GetViewCell() != leaf->GetViewCell())
[509]2306                        {
[508]2307                                mMergeQueue.push(BspMergeCandidate(leaf, *nit));
[509]2308                                ++ candidates;
2309                        }
[485]2310                }
2311        }
2312
[509]2313        Debug << "found " << candidates << " new merge candidates" << endl;
[508]2314
[485]2315        return (int)leaves.size();
2316}
2317
2318
2319int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays)
2320{
2321        vector<BspRay *> bspRays;
2322
[503]2323        long startTime = GetTime();
[485]2324        ConstructBspRays(bspRays, rays);
[508]2325        Debug << (int)bspRays.size() << " bsp rays constructed in "
2326                  << TimeDiff(startTime, GetTime()) * 1e-3f << " secs" << endl;
[503]2327
[485]2328        map<BspLeaf *, vector<BspLeaf*> > neighborMap;
2329        vector<BspIntersection>::const_iterator iit;
2330
[503]2331        int numLeaves = 0;
[485]2332       
2333        BspLeaf::NewMail();
2334
2335        for (int i = 0; i < (int)bspRays.size(); ++ i)
2336        { 
2337                BspRay *ray = bspRays[i];
2338         
2339                // traverse leaves stored in the rays and compare and
2340                // merge consecutive leaves (i.e., the neighbors in the tree)
2341                if (ray->intersections.size() < 2)
2342                        continue;
2343         
2344                iit = ray->intersections.begin();
[489]2345                BspLeaf *leaf = (*(iit ++)).mLeaf;
[485]2346               
2347                // create leaf pvs (needed for post processing)
[489]2348                if (!leaf->mPvs)
[478]2349                {
[489]2350                        leaf->mPvs =
2351                                new ObjectPvs(leaf->GetViewCell()->GetPvs());
[478]2352
[485]2353                        BspMergeCandidate::sOverallCost +=
[489]2354                                leaf->mArea * leaf->mPvs->GetSize();
[485]2355                       
[503]2356                        ++ numLeaves;
[485]2357                }
2358               
2359                // traverse intersections
[489]2360                // consecutive leaves are neighbors => add them to queue
[485]2361                for (; iit != ray->intersections.end(); ++ iit)
2362                {
[489]2363                        // next pair
2364                        BspLeaf *prevLeaf = leaf;
2365            leaf = (*iit).mLeaf;
2366
[508]2367                        // view space not valid or same view cell
2368                        if (!leaf->TreeValid() || !prevLeaf->TreeValid() ||
2369                                (leaf->GetViewCell() == prevLeaf->GetViewCell()))
[489]2370                                continue;
2371
2372            // create leaf pvs (needed for post processing)
[485]2373                        if (!leaf->mPvs)
2374                        {
2375                                leaf->mPvs =
2376                                        new ObjectPvs(leaf->GetViewCell()->GetPvs());
2377                               
2378                                BspMergeCandidate::sOverallCost +=
2379                                        leaf->mArea * leaf->mPvs->GetSize();
[478]2380
[503]2381                                ++ numLeaves;
[485]2382                        }
2383               
2384                        vector<BspLeaf *> &neighbors = neighborMap[leaf];
2385                       
2386                        bool found = false;
[478]2387
[485]2388                        // both leaves inserted in queue already =>
2389                        // look if double pair already exists
2390                        if (leaf->Mailed() && prevLeaf->Mailed())
[478]2391                        {
[485]2392                                vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = neighbors.end();
2393                               
2394                for (it = neighbors.begin(); !found && (it != it_end); ++ it)
2395                                        if (*it == prevLeaf)
2396                                                found = true; // already in queue
2397                        }
2398                       
2399                        if (!found)
2400                        {
2401                                // this pair is not in map already
2402                                // => insert into the neighbor map and the queue
2403                                neighbors.push_back(prevLeaf);
2404                                neighborMap[prevLeaf].push_back(leaf);
[478]2405
[485]2406                                leaf->Mail();
2407                                prevLeaf->Mail();
2408
2409                                mMergeQueue.push(BspMergeCandidate(leaf, prevLeaf));
[478]2410                        }
[485]2411        }
2412        }
2413        Debug << "neighbormap size: " << (int)neighborMap.size() << endl;
2414        Debug << "mergequeue: " << (int)mMergeQueue.size() << endl;
[503]2415        Debug << "leaves in queue: " << numLeaves << endl;
[485]2416        Debug << "overall cost: " << BspMergeCandidate::sOverallCost << endl;
2417
2418        CLEAR_CONTAINER(bspRays);
2419
[503]2420        //-- collect the leaves which haven't been found by ray casting
2421        vector<BspLeaf *> leaves;
2422        CollectLeaves(leaves, true, mMaxPvs);
[508]2423        Debug << "found " << (int)leaves.size() << " new leaves" << endl << endl;
2424        // TODO
2425        CollectMergeCandidates(leaves);
[503]2426
2427        return numLeaves;
[485]2428}
2429
2430
2431void VspBspTree::ConstructBspRays(vector<BspRay *> &bspRays,
2432                                                                  const VssRayContainer &rays)
2433{
2434        VssRayContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
2435
2436        for (it = rays.begin(); it != rays.end(); ++ it)
2437        {
2438                VssRay *vssRay = *it;
2439                BspRay *ray = new BspRay(vssRay);
2440
2441                ViewCellContainer viewCells;
2442
2443                Ray hray(*vssRay);
2444                float tmin = 0, tmax = 1.0;
2445                // matt TODO: remove this!!
2446                //hray.Init(ray.GetOrigin(), ray.GetDir(), Ray::LINE_SEGMENT);
2447                if (!mBox.GetRaySegment(hray, tmin, tmax) || (tmin > tmax))
2448                        continue;
2449
2450                Vector3 origin = hray.Extrap(tmin);
2451                Vector3 termination = hray.Extrap(tmax);
2452       
2453                // cast line segment to get intersections with bsp leaves
2454                CastLineSegment(origin, termination, viewCells);
2455
2456                ViewCellContainer::const_iterator vit, vit_end = viewCells.end();
2457                for (vit = viewCells.begin(); vit != vit_end; ++ vit)
2458                {
2459                        BspViewCell *vc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*vit);
2460                        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = vc->mLeaves.end();
2461                        //NOTE: not sorted!
2462                        for (it = vc->mLeaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2463                                ray->intersections.push_back(BspIntersection(0, *it));
[478]2464                }
[485]2465
2466                bspRays.push_back(ray);
[478]2467        }
[485]2468}
[478]2469
2470
[485]2471int VspBspTree::MergeViewCells(const VssRayContainer &rays)
2472{
2473        MergeStatistics mergeStats;
2474        mergeStats.Start();
2475        // TODO: REMOVE LATER for performance!
2476        const bool showMergeStats = true;
2477        //BspMergeCandidate::sOverallCost = mBox.SurfaceArea() * mStat.maxPvs;
2478        long startTime = GetTime();
[482]2479
[485]2480        if (mUseRaysForMerge)
2481                mergeStats.nodes = CollectMergeCandidates(rays);
2482        else
[503]2483        {
2484                vector<BspLeaf *> leaves;
2485                CollectLeaves(leaves);
2486                mergeStats.nodes = CollectMergeCandidates(leaves);
2487        }
[485]2488
2489        mergeStats.collectTime = TimeDiff(startTime, GetTime());
2490        mergeStats.candidates = (int)mMergeQueue.size();
2491        startTime = GetTime();
2492
[490]2493        int nViewCells = /*mergeStats.nodes*/ mStat.Leaves() - mStat.invalidLeaves;
[485]2494
[480]2495        //-- use priority queue to merge leaf pairs
[485]2496        while (!mMergeQueue.empty() && (nViewCells > mMergeMinViewCells) &&
2497                   (mMergeQueue.top().GetMergeCost() <
[479]2498                    mMergeMaxCostRatio * BspMergeCandidate::sOverallCost))
[478]2499        {
[485]2500                //Debug << "abs mergecost: " << mMergeQueue.top().GetMergeCost() << " rel mergecost: "
2501                //        << mMergeQueue.top().GetMergeCost() / BspMergeCandidate::sOverallCost
2502                //        << " max ratio: " << mMergeMaxCostRatio << endl;
2503                BspMergeCandidate mc = mMergeQueue.top();
2504                mMergeQueue.pop();
[478]2505
2506                // both view cells equal!
2507                if (mc.GetLeaf1()->GetViewCell() == mc.GetLeaf2()->GetViewCell())
2508                        continue;
2509
2510                if (mc.Valid())
2511                {
2512                        ViewCell::NewMail();
2513                        MergeViewCells(mc.GetLeaf1(), mc.GetLeaf2());
[485]2514                        -- nViewCells;
2515                       
2516                        ++ mergeStats.merged;
2517                       
[478]2518                        // increase absolute merge cost
2519                        BspMergeCandidate::sOverallCost += mc.GetMergeCost();
[482]2520
[485]2521                        if (showMergeStats)
[482]2522                        {
[485]2523                                if (mc.GetLeaf1()->IsSibling(mc.GetLeaf2()))
2524                                        ++ mergeStats.siblings;
[482]2525
[485]2526                                const int dist =
2527                                        TreeDistance(mc.GetLeaf1(), mc.GetLeaf2());
2528                                if (dist > mergeStats.maxTreeDist)
2529                                        mergeStats.maxTreeDist = dist;
2530                                mergeStats.accTreeDist += dist;
[482]2531                        }
[478]2532                }
2533                // merge candidate not valid, because one of the leaves was already
[485]2534                // merged with another one => validate and reinsert into queue
[478]2535                else
[485]2536                {
[478]2537                        mc.SetValid();
[485]2538                        mMergeQueue.push(mc);
[478]2539                }
2540        }
2541
[485]2542        mergeStats.mergeTime = TimeDiff(startTime, GetTime());
2543        mergeStats.Stop();
[478]2544
[485]2545        if (showMergeStats)
2546                Debug << mergeStats << endl << endl;
2547       
2548        //TODO: should return sample contributions?
2549        return mergeStats.merged;
2550}
[478]2551
[485]2552
[508]2553ViewCell *VspBspTree::GetViewCell(const Vector3 &point)
[492]2554{
2555  if (mRoot == NULL)
2556        return NULL;
2557 
2558  stack<BspNode *> nodeStack;
2559  nodeStack.push(mRoot);
2560 
2561  ViewCell *viewcell = NULL;
2562 
2563  while (!nodeStack.empty())  {
2564        BspNode *node = nodeStack.top();
2565        nodeStack.pop();
2566       
2567        if (node->IsLeaf()) {
2568          viewcell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2569          break;
2570        } else {
2571         
2572          BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2573               
2574          // random decision
2575          if (interior->GetPlane().Side(point) < 0)
2576                nodeStack.push(interior->GetBack());
2577          else
2578                nodeStack.push(interior->GetFront());
2579        }
2580  }
2581 
2582  return viewcell;
2583}
2584
2585
[485]2586int VspBspTree::RefineViewCells(const VssRayContainer &rays)
2587{
2588        int shuffled = 0;
2589
2590        Debug << "refining " << (int)mMergeQueue.size() << " candidates " << endl;
2591        BspLeaf::NewMail();
2592
2593        // Use priority queue of remaining leaf pairs
2594        // These candidates either share the same view cells or
2595        // are border leaves which share a boundary.
2596        // We test if they can be shuffled, i.e.,
2597        // either one leaf is made part of one view cell or the other
2598        // leaf is made part of the other view cell. It is tested if the
2599        // remaining view cells are "better" than the old ones.
2600        while (!mMergeQueue.empty())
[482]2601        {
[485]2602                BspMergeCandidate mc = mMergeQueue.top();
2603                mMergeQueue.pop();
2604
2605                // both view cells equal or already shuffled
2606                if ((mc.GetLeaf1()->GetViewCell() == mc.GetLeaf2()->GetViewCell()) ||
2607                        (mc.GetLeaf1()->Mailed()) || (mc.GetLeaf2()->Mailed()))
2608                        continue;
2609               
2610                // candidate for shuffling
2611                const bool wasShuffled =
2612                        ShuffleLeaves(mc.GetLeaf1(), mc.GetLeaf2());
2613               
2614                //-- stats
2615                if (wasShuffled)
2616                        ++ shuffled;
[482]2617        }
2618
[485]2619        return shuffled;
[478]2620}
2621
2622
[485]2623inline int AddedPvsSize(ObjectPvs pvs1, const ObjectPvs &pvs2)
2624{
2625        return pvs1.AddPvs(pvs2);
[478]2626}
2627
[485]2628/*inline int SubtractedPvsSize(BspViewCell *vc, BspLeaf *l, const ObjectPvs &pvs2)
2629{
2630        ObjectPvs pvs;
2631        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = vc->mLeaves.end();
2632        for (it = vc->mLeaves.begin(); it != vc->mLeaves.end(); ++ it)
2633                if (*it != l)
2634                        pvs.AddPvs(*(*it)->mPvs);
2635        return pvs.GetSize();
2636}*/
[478]2637
[485]2638inline int SubtractedPvsSize(ObjectPvs pvs1, const ObjectPvs &pvs2)
[478]2639{
[485]2640        return pvs1.SubtractPvs(pvs2);
[478]2641}
2642
[485]2643
2644float GetShuffledVcCost(BspLeaf *leaf, BspViewCell *vc1, BspViewCell *vc2)
2645{
2646        //const int pvs1 = SubtractedPvsSize(vc1, leaf, *leaf->mPvs);
2647        const int pvs1 = SubtractedPvsSize(vc1->GetPvs(), *leaf->mPvs);
2648        const int pvs2 = AddedPvsSize(vc2->GetPvs(), *leaf->mPvs);
2649
2650        const float area1 = vc1->GetArea() - leaf->mArea;
2651        const float area2 = vc2->GetArea() + leaf->mArea;
2652
2653        const float cost1 = pvs1 * area1;
2654        const float cost2 = pvs2 * area2;
2655
2656        return cost1 + cost2;
2657}
2658
2659
2660void VspBspTree::ShuffleLeaf(BspLeaf *leaf,
2661                                                         BspViewCell *vc1,
2662                                                         BspViewCell *vc2) const
2663{
2664        // compute new pvs and area
2665        vc1->GetPvs().SubtractPvs(*leaf->mPvs);
2666        vc2->GetPvs().AddPvs(*leaf->mPvs);
2667       
2668        vc1->SetArea(vc1->GetArea() - leaf->mArea);
2669        vc2->SetArea(vc2->GetArea() + leaf->mArea);
2670
2671        /// add to second view cell
2672        vc2->mLeaves.push_back(leaf);
2673
2674        // erase leaf from old view cell
2675        vector<BspLeaf *>::iterator it = vc1->mLeaves.begin();
2676
2677        for (; *it != leaf; ++ it);
2678        vc1->mLeaves.erase(it);
2679
2680        /*vc1->GetPvs().mEntries.clear();
2681        for (; it != vc1->mLeaves.end(); ++ it)
2682        {
2683                if (*it == leaf)
2684                        vc1->mLeaves.erase(it);
2685                else
2686                        vc1->GetPvs().AddPvs(*(*it)->mPvs);
2687        }*/
2688
[486]2689        leaf->SetViewCell(vc2); // finally change view cell
[485]2690       
2691        //Debug << "new pvs: " << vc1->GetPvs().GetSize() + vc2->GetPvs().GetSize()
2692        //        << " (" << vc1->GetPvs().GetSize() << ", " << vc2->GetPvs().GetSize() << ")" << endl;
2693
2694}
2695
2696
2697bool VspBspTree::ShuffleLeaves(BspLeaf *leaf1, BspLeaf *leaf2) const
2698{
2699        BspViewCell *vc1 = leaf1->GetViewCell();
2700        BspViewCell *vc2 = leaf2->GetViewCell();
2701
2702        const float cost1 = vc1->GetPvs().GetSize() * vc1->GetArea();
2703        const float cost2 = vc2->GetPvs().GetSize() * vc2->GetArea();
2704
2705        const float oldCost = cost1 + cost2;
2706       
2707        float shuffledCost1 = Limits::Infinity;
2708        float shuffledCost2 = Limits::Infinity;
2709
2710        // the view cell should not be empty after the shuffle
2711        if (vc1->mLeaves.size() > 1)
2712                shuffledCost1 = GetShuffledVcCost(leaf1, vc1, vc2);
2713        if (vc2->mLeaves.size() > 1)
2714                shuffledCost2 = GetShuffledVcCost(leaf2, vc2, vc1);
2715
2716        // shuffling unsuccessful
2717        if ((oldCost <= shuffledCost1) && (oldCost <= shuffledCost2))
2718                return false;
2719       
2720        if (shuffledCost1 < shuffledCost2)
2721        {
2722                //Debug << "old cost: " << oldCost << ", new cost: " << shuffledCost1 << endl;
2723                ShuffleLeaf(leaf1, vc1, vc2);
2724                leaf1->Mail();
2725        }
2726        else
2727        {
2728                //Debug << "old cost: " << oldCost << ", new cost: " << shuffledCost2 << endl;
2729                ShuffleLeaf(leaf2, vc2, vc1);
2730                leaf2->Mail();
2731        }
2732
2733        return true;
2734}
2735
[487]2736bool VspBspTree::ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const
2737{
2738        BspNode *node = mRoot;
[485]2739
[487]2740        while (1)
2741        {
2742                // early exit
2743                if (node->TreeValid())
2744                        return true;
2745
2746                if (node->IsLeaf())
2747                        return false;
2748                       
2749                BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[490]2750                                       
2751                if (in->GetPlane().Side(viewPoint) <= 0)
[487]2752                {
2753                        node = in->GetBack();
2754                }
2755                else
2756                {
2757                        node = in->GetFront();
2758                }
2759        }
2760
2761        // should never come here
2762        return false;
2763}
2764
2765
2766bool VspBspTree::CheckValid(const VspBspTraversalData &data) const
2767{
2768        return data.mPvs <= mMaxPvs;
2769}
2770
2771
2772void VspBspTree::PropagateUpValidity(BspNode *node)
2773{
[490]2774        while (!node->IsRoot() && node->GetParent()->TreeValid())
[487]2775        {
2776                node = node->GetParent();
2777                node->SetTreeValid(false);
2778        }
2779}
2780
[508]2781
2782bool VspBspTree::Export(ofstream &stream)
[503]2783{
[508]2784        ExportNode(mRoot, stream);
[487]2785
[503]2786        return true;
2787}
2788
2789
[508]2790void VspBspTree::ExportNode(BspNode *node, ofstream &stream)
2791{
2792        if (node->IsLeaf())
[503]2793        {
[508]2794                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2795                       
2796                int id = -1;
2797                if (leaf->GetViewCell() != mOutOfBoundsCell)
2798                        id = leaf->GetViewCell()->GetId();
[503]2799
[508]2800                stream << "<Leaf viewCellId=\"" << id << "\" />" << endl;
[503]2801        }
[508]2802        else
[503]2803        {
[508]2804                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2805       
2806                Plane3 plane = interior->GetPlane();
2807                stream << "<Interior plane=\"" << plane.mNormal.x << " "
2808                           << plane.mNormal.y << " " << plane.mNormal.z << " "
2809                           << plane.mD << "\">" << endl;
[503]2810
[508]2811                ExportNode(interior->GetBack(), stream);
2812                ExportNode(interior->GetFront(), stream);
[503]2813
[508]2814                stream << "</Interior>" << endl;
[503]2815        }
2816}
2817
[478]2818/************************************************************************/
2819/*                BspMergeCandidate implementation                      */
2820/************************************************************************/
2821
2822
2823BspMergeCandidate::BspMergeCandidate(BspLeaf *l1, BspLeaf *l2):
2824mMergeCost(0),
2825mLeaf1(l1),
2826mLeaf2(l2),
2827mLeaf1Id(l1->GetViewCell()->mMailbox),
2828mLeaf2Id(l2->GetViewCell()->mMailbox)
2829{
2830        EvalMergeCost();
2831}
2832
[485]2833float BspMergeCandidate::GetCost(ViewCell *vc) const
2834{
2835        return vc->GetPvs().GetSize() * vc->GetArea();
2836}
2837
[478]2838float BspMergeCandidate::GetLeaf1Cost() const
2839{
2840        BspViewCell *vc = mLeaf1->GetViewCell();
[485]2841        return GetCost(vc);
[478]2842}
2843
2844float BspMergeCandidate::GetLeaf2Cost() const
2845{
2846        BspViewCell *vc = mLeaf2->GetViewCell();
[485]2847        return GetCost(vc);
[478]2848}
2849
2850void BspMergeCandidate::EvalMergeCost()
2851{
2852        //-- compute pvs difference
2853        BspViewCell *vc1 = mLeaf1->GetViewCell();
2854        BspViewCell *vc2 = mLeaf2->GetViewCell();
2855
2856        const int diff1 = vc1->GetPvs().Diff(vc2->GetPvs());
[485]2857        const int newPvs = diff1 + vc1->GetPvs().GetSize();
[478]2858
2859        //-- compute ratio of old cost
2860        //-- (added size of left and right view cell times pvs size)
2861        //-- to new rendering cost (size of merged view cell times pvs size)
2862        const float oldCost = GetLeaf1Cost() + GetLeaf2Cost();
[482]2863
[478]2864        const float newCost =
[485]2865                (float)newPvs * (vc1->GetArea() + vc2->GetArea());
[478]2866
2867        mMergeCost = newCost - oldCost;
2868//      if (vcPvs > sMaxPvsSize) // strong penalty if pvs size too large
2869//              mMergeCost += 1.0;
2870}
2871
2872void BspMergeCandidate::SetLeaf1(BspLeaf *l)
2873{
2874        mLeaf1 = l;
2875}
2876
2877void BspMergeCandidate::SetLeaf2(BspLeaf *l)
2878{
2879        mLeaf2 = l;
2880}
2881
2882BspLeaf *BspMergeCandidate::GetLeaf1()
2883{
2884        return mLeaf1;
2885}
2886
2887BspLeaf *BspMergeCandidate::GetLeaf2()
2888{
2889        return mLeaf2;
2890}
2891
2892bool BspMergeCandidate::Valid() const
2893{
2894        return
2895                (mLeaf1->GetViewCell()->mMailbox == mLeaf1Id) &&
2896                (mLeaf2->GetViewCell()->mMailbox == mLeaf2Id);
2897}
2898
2899float BspMergeCandidate::GetMergeCost() const
2900{
2901        return mMergeCost;
2902}
2903
2904void BspMergeCandidate::SetValid()
2905{
2906        mLeaf1Id = mLeaf1->GetViewCell()->mMailbox;
2907        mLeaf2Id = mLeaf2->GetViewCell()->mMailbox;
2908
2909        EvalMergeCost();
2910}
[485]2911
2912
2913/************************************************************************/
2914/*                  MergeStatistics implementation                      */
2915/************************************************************************/
2916
2917
2918void MergeStatistics::Print(ostream &app) const
2919{
2920        app << "===== Merge statistics ===============\n";
2921
2922        app << setprecision(4);
2923
2924        app << "#N_CTIME ( Overall time [s] )\n" << Time() << " \n";
2925
2926        app << "#N_CCTIME ( Collect candidates time [s] )\n" << collectTime * 1e-3f << " \n";
2927
2928        app << "#N_MTIME ( Merge time [s] )\n" << mergeTime * 1e-3f << " \n";
2929
2930        app << "#N_NODES ( Number of nodes before merge )\n" << nodes << "\n";
2931
2932        app << "#N_CANDIDATES ( Number of merge candidates )\n" << candidates << "\n";
2933
2934        app << "#N_MERGEDSIBLINGS ( Number of merged siblings )\n" << siblings << "\n";
2935        app << "#N_MERGEDNODES ( Number of merged nodes )\n" << merged << "\n";
2936
2937        app << "#MAX_TREEDIST ( Maximal distance in tree of merged leaves )\n" << maxTreeDist << "\n";
2938
2939        app << "#AVG_TREEDIST ( Average distance in tree of merged leaves )\n" << AvgTreeDist() << "\n";
2940
2941        app << "===== END OF BspTree statistics ==========\n";
2942}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.