source: trunk/VUT/GtpVisibilityPreprocessor/src/VspBspTree.cpp @ 603

Revision 603, 71.7 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
[590]20
[463]21//-- static members
[508]22
[482]23/** Evaluates split plane classification with respect to the plane's
[463]24        contribution for a minimum number of ray splits.
25*/
26const float VspBspTree::sLeastRaySplitsTable[] = {0, 0, 1, 1, 0};
[482]27/** Evaluates split plane classification with respect to the plane's
[580]28        contribution for  balanced rays.
[463]29*/
30const float VspBspTree::sBalancedRaysTable[] = {1, -1, 0, 0, 0};
31
32
[482]33int VspBspTree::sFrontId = 0;
[463]34int VspBspTree::sBackId = 0;
35int VspBspTree::sFrontAndBackId = 0;
36
37
[557]38
[578]39
[579]40// pvs penalty can be different from pvs size
41inline float EvalPvsPenalty(const int pvs,
42                                                        const int lower,
43                                                        const int upper)
44{
45        // clamp to minmax values
46        if (pvs < lower)
47                return (float)lower;
48        if (pvs > upper)
49                return (float)upper;
[578]50
[579]51        return (float)pvs;
52}
[463]53
[557]54
[579]55
56
[601]57/******************************************************************************/
58/*                       class VspBspTree implementation                      */
59/******************************************************************************/
[579]60
61
[482]62VspBspTree::VspBspTree():
[463]63mRoot(NULL),
[547]64mUseAreaForPvs(false),
[478]65mCostNormalizer(Limits::Small),
66mViewCellsManager(NULL),
[497]67mOutOfBoundsCell(NULL),
[580]68mStoreRays(false),
69mRenderCostWeight(0.5)
[463]70{
[486]71        bool randomize = false;
72        environment->GetBoolValue("VspBspTree.Construction.randomize", randomize);
73        if (randomize)
74                Randomize(); // initialise random generator for heuristics
[463]75
76        //-- termination criteria for autopartition
77        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxDepth", mTermMaxDepth);
78        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minPvs", mTermMinPvs);
79        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minRays", mTermMinRays);
[547]80        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minProbability", mTermMinProbability);
[463]81        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxRayContribution", mTermMaxRayContribution);
82        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minAccRayLenght", mTermMinAccRayLength);
[472]83        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxCostRatio", mTermMaxCostRatio);
84        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.missTolerance", mTermMissTolerance);
[564]85        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxViewCells", mMaxViewCells);
86        //-- max cost ratio for early tree termination
87        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxCostRatio", mTermMaxCostRatio);
[600]88mTermMinPolygons = 25;
[463]89        //-- factors for bsp tree split plane heuristics
90        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Factor.balancedRays", mBalancedRaysFactor);
91        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Factor.pvs", mPvsFactor);
92        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.ct_div_ci", mCtDivCi);
93
[482]94
[463]95        //-- partition criteria
96        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxPolyCandidates", mMaxPolyCandidates);
97        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxRayCandidates", mMaxRayCandidates);
98        environment->GetIntValue("VspBspTree.splitPlaneStrategy", mSplitPlaneStrategy);
99
100        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.epsilon", mEpsilon);
101        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxTests", mMaxTests);
102
[564]103        // if only the driving axis is used for axis aligned split
[551]104        environment->GetBoolValue("VspBspTree.splitUseOnlyDrivingAxis", mOnlyDrivingAxis);
[580]105       
[508]106        //-- termination criteria for axis aligned split
107        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.maxRayContribution",
108                mTermMaxRayContriForAxisAligned);
109        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.minRays",
110                mTermMinRaysForAxisAligned);
[487]111
[508]112        //environment->GetFloatValue("VspBspTree.maxTotalMemory", mMaxTotalMemory);
113        environment->GetFloatValue("VspBspTree.maxStaticMemory", mMaxMemory);
114
[580]115        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.renderCostWeight", mRenderCostWeight);
[564]116
[547]117
[600]118        mSubdivisionStats.open("subdivisionStats.log");
[580]119
120
[478]121        //-- debug output
[580]122
[473]123        Debug << "******* VSP BSP options ******** " << endl;
124    Debug << "max depth: " << mTermMaxDepth << endl;
125        Debug << "min PVS: " << mTermMinPvs << endl;
[547]126        Debug << "min probabiliy: " << mTermMinProbability << endl;
[473]127        Debug << "min rays: " << mTermMinRays << endl;
128        Debug << "max ray contri: " << mTermMaxRayContribution << endl;
129        //Debug << "VSP BSP mininam accumulated ray lenght: ", mTermMinAccRayLength) << endl;
130        Debug << "max cost ratio: " << mTermMaxCostRatio << endl;
131        Debug << "miss tolerance: " << mTermMissTolerance << endl;
132        Debug << "max view cells: " << mMaxViewCells << endl;
133        Debug << "max polygon candidates: " << mMaxPolyCandidates << endl;
134        Debug << "max plane candidates: " << mMaxRayCandidates << endl;
[486]135        Debug << "randomize: " << randomize << endl;
[582]136
[551]137        Debug << "using area for pvs: " << mUseAreaForPvs << endl;
[580]138        Debug << "render cost weight: " << mRenderCostWeight << endl;
[463]139        Debug << "Split plane strategy: ";
[564]140
[463]141        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
[474]142        {
[463]143                Debug << "random polygon ";
[474]144        }
[463]145        if (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED)
[472]146        {
[463]147                Debug << "axis aligned ";
[472]148        }
[463]149        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
[472]150        {
[474]151                mCostNormalizer += mLeastRaySplitsFactor;
[463]152                Debug << "least ray splits ";
[472]153        }
[463]154        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
[472]155        {
[474]156                mCostNormalizer += mBalancedRaysFactor;
[463]157                Debug << "balanced rays ";
[472]158        }
[463]159        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
[472]160        {
[474]161                mCostNormalizer += mPvsFactor;
[463]162                Debug << "pvs";
[472]163        }
[482]164
[489]165
[480]166        mSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
[463]167
168        Debug << endl;
169}
170
[580]171
[508]172BspViewCell *VspBspTree::GetOutOfBoundsCell()
173{
174        return mOutOfBoundsCell;
175}
[463]176
[508]177
[489]178BspViewCell *VspBspTree::GetOrCreateOutOfBoundsCell()
179{
180        if (!mOutOfBoundsCell)
[508]181        {
[489]182                mOutOfBoundsCell = new BspViewCell();
[508]183                mOutOfBoundsCell->SetId(-1);
[547]184                mOutOfBoundsCell->SetValid(false);
[508]185        }
[547]186
[489]187        return mOutOfBoundsCell;
188}
189
190
[482]191const BspTreeStatistics &VspBspTree::GetStatistics() const
[463]192{
[574]193        return mBspStats;
[463]194}
195
196
197VspBspTree::~VspBspTree()
198{
199        DEL_PTR(mRoot);
[480]200        DEL_PTR(mSplitCandidates);
[463]201}
202
[579]203
[482]204int VspBspTree::AddMeshToPolygons(Mesh *mesh,
205                                                                  PolygonContainer &polys,
[463]206                                                                  MeshInstance *parent)
207{
208        FaceContainer::const_iterator fi;
[482]209
[463]210        // copy the face data to polygons
211        for (fi = mesh->mFaces.begin(); fi != mesh->mFaces.end(); ++ fi)
212        {
213                Polygon3 *poly = new Polygon3((*fi), mesh);
[482]214
[463]215                if (poly->Valid(mEpsilon))
216                {
217                        poly->mParent = parent; // set parent intersectable
218                        polys.push_back(poly);
219                }
220                else
221                        DEL_PTR(poly);
222        }
223        return (int)mesh->mFaces.size();
224}
225
[580]226
[482]227int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ViewCellContainer &viewCells,
228                                                          PolygonContainer &polys,
[463]229                                                          int maxObjects)
230{
[482]231        int limit = (maxObjects > 0) ?
[463]232                Min((int)viewCells.size(), maxObjects) : (int)viewCells.size();
[482]233
[463]234        int polysSize = 0;
235
236        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
237        {
238                if (viewCells[i]->GetMesh()) // copy the mesh data to polygons
239                {
240                        mBox.Include(viewCells[i]->GetBox()); // add to BSP tree aabb
[482]241                        polysSize +=
242                                AddMeshToPolygons(viewCells[i]->GetMesh(),
243                                                                  polys,
[463]244                                                                  viewCells[i]);
245                }
246        }
247
248        return polysSize;
249}
250
[580]251
[482]252int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ObjectContainer &objects,
253                                                                 PolygonContainer &polys,
[463]254                                                                 int maxObjects)
255{
[482]256        int limit = (maxObjects > 0) ?
[463]257                Min((int)objects.size(), maxObjects) : (int)objects.size();
[482]258
[463]259        for (int i = 0; i < limit; ++i)
260        {
261                Intersectable *object = objects[i];//*it;
262                Mesh *mesh = NULL;
263
264                switch (object->Type()) // extract the meshes
265                {
266                case Intersectable::MESH_INSTANCE:
267                        mesh = dynamic_cast<MeshInstance *>(object)->GetMesh();
268                        break;
269                case Intersectable::VIEW_CELL:
270                        mesh = dynamic_cast<ViewCell *>(object)->GetMesh();
271                        break;
272                        // TODO: handle transformed mesh instances
273                default:
274                        Debug << "intersectable type not supported" << endl;
275                        break;
276                }
[482]277
[463]278        if (mesh) // copy the mesh data to polygons
279                {
280                        mBox.Include(object->GetBox()); // add to BSP tree aabb
[485]281                        AddMeshToPolygons(mesh, polys, NULL);
[463]282                }
283        }
284
285        return (int)polys.size();
286}
287
[580]288
[483]289void VspBspTree::Construct(const VssRayContainer &sampleRays,
290                                                   AxisAlignedBox3 *forcedBoundingBox)
[463]291{
[574]292        mBspStats.nodes = 1;
[463]293        mBox.Initialize();      // initialise BSP tree bounding box
[482]294
[484]295        if (forcedBoundingBox)
296                mBox = *forcedBoundingBox;
297       
[463]298        PolygonContainer polys;
299        RayInfoContainer *rays = new RayInfoContainer();
300
301        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
302
303        long startTime = GetTime();
304
[480]305        cout << "Extracting polygons from rays ... ";
[463]306
307        Intersectable::NewMail();
308
[511]309        int numObj = 0;
[542]310
[463]311        //-- extract polygons intersected by the rays
312        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
313        {
314                VssRay *ray = *rit;
[482]315
[484]316                if ((mBox.IsInside(ray->mTermination) || !forcedBoundingBox) &&
317                        ray->mTerminationObject &&
318                        !ray->mTerminationObject->Mailed())
[463]319                {
320                        ray->mTerminationObject->Mail();
321                        MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mTerminationObject);
322                        AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
[511]323                        ++ numObj;
[484]324                        //-- compute bounding box
325                        if (!forcedBoundingBox)
326                                mBox.Include(ray->mTermination);
[463]327                }
328
[484]329                if ((mBox.IsInside(ray->mOrigin) || !forcedBoundingBox) &&
330                        ray->mOriginObject &&
331                        !ray->mOriginObject->Mailed())
[463]332                {
333                        ray->mOriginObject->Mail();
334                        MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mOriginObject);
335                        AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
[511]336                        ++ numObj;
337
[484]338                        //-- compute bounding box
339                        if (!forcedBoundingBox)
340                                mBox.Include(ray->mOrigin);
[463]341                }
342        }
[535]343       
[547]344        Debug << "maximal pvs (i.e., pvs still considered as valid) : " << mViewCellsManager->GetMaxPvsSize() << endl;
[580]345
[463]346        //-- store rays
347        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
348        {
349                VssRay *ray = *rit;
[482]350
[463]351                float minT, maxT;
352
[564]353                static Ray hray;
354                hray.Init(*ray);
[562]355
[483]356                // TODO: not very efficient to implictly cast between rays types
[564]357                if (mBox.GetRaySegment(hray, minT, maxT))
[463]358                {
359                        float len = ray->Length();
[482]360
361                        if (!len)
[463]362                                len = Limits::Small;
[482]363
[463]364                        rays->push_back(RayInfo(ray, minT / len, maxT / len));
365                }
366        }
367
[587]368        // normalize
[547]369        if (mUseAreaForPvs)
[587]370                mTermMinProbability *= mBox.SurfaceArea();
[547]371        else
372                mTermMinProbability *= mBox.GetVolume();
373
[574]374        mBspStats.polys = (int)polys.size();
[463]375
[475]376        cout << "finished" << endl;
[463]377
[482]378        Debug << "\nPolygon extraction: " << (int)polys.size() << " polys extracted from "
[475]379                  << (int)sampleRays.size() << " rays in "
380                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << " secs" << endl << endl;
381
[463]382        Construct(polys, rays);
383
384        // clean up polygons
385        CLEAR_CONTAINER(polys);
386}
387
[508]388
389// return memory usage in MB
[600]390float VspBspTree::GetMemUsage(/*const VspBspTraversalQueue &tstack*/) const
[508]391{
392        return
393                (sizeof(VspBspTree) +
[587]394                 (float)mBspStats.Leaves() * sizeof(BspLeaf) +
395                 // the nodes in the stack is the minimal additional number of leaves
396                 //(float)tstack.size() * sizeof(BspLeaf) +
[574]397                 mBspStats.Interior() * sizeof(BspInterior) +
398                 mBspStats.accumRays * sizeof(RayInfo)) / (1024.0f * 1024.0f);
[508]399}
400
401
402
[463]403void VspBspTree::Construct(const PolygonContainer &polys, RayInfoContainer *rays)
404{
[600]405        VspBspTraversalQueue tQueue;
[463]406
407        mRoot = new BspLeaf();
408
409        // constrruct root node geometry
410        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
411        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
412
[547]413        const float prop = mUseAreaForPvs ? geom->GetArea() : geom->GetVolume();
414
[482]415        VspBspTraversalData tData(mRoot,
416                                                          new PolygonContainer(polys),
[463]417                                                          0,
[482]418                                                          rays,
419                              ComputePvsSize(*rays),
[547]420                                                          prop,
[463]421                                                          geom);
422
[578]423        // first node is kd node, i.e. an axis aligned box
424        if (1)
425        tData.mIsKdNode = true;
426        else
427                tData.mIsKdNode = false;
[562]428
[600]429        tQueue.push(tData);
[463]430
[600]431        mTotalCost = tData.GetCost() / mBox.GetVolume();
432
[601]433        mSplits = 0;
434        mSubdivisionStats
435                        << "#Nodes\n" << ++ mSplits << endl
436                        << "#RenderCostDecrease\n0\n" << endl
437                        << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl;
438
[600]439        Debug << "total cost: " << mTotalCost << endl;
440       
[601]441       
[574]442        mBspStats.Start();
[542]443        cout << "Contructing vsp bsp tree ... \n";
[463]444
[542]445        long startTime = GetTime();     
[587]446
447        // used for intermediate time measurements and progress
[542]448        long interTime = GetTime();     
[547]449
[542]450        mOutOfMemory = false;
[482]451
[542]452        int nleaves = 500;
453
[600]454        while (!tQueue.empty())
[463]455        {
[600]456                tData = tQueue.top();
457            tQueue.pop();               
[463]458
[508]459                if (0 && !mOutOfMemory)
460                {
461                        float mem = GetMemUsage();
[478]462
[508]463                        if (mem > mMaxMemory)
464                        {
465                                mOutOfMemory = true;
466                                Debug << "memory limit reached: " << mem << endl;
467                        }
468                }
469
[587]470                // subdivide leaf node
[600]471                BspNode *r = Subdivide(tQueue, tData);
[463]472
473                if (r == mRoot)
[482]474                        Debug << "VSP BSP tree construction time spent at root: "
[542]475                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
476
[574]477                if (mBspStats.Leaves() >= nleaves)
[542]478                {
479                        nleaves += 500;
480                               
[574]481                        cout << "leaves=" << mBspStats.Leaves() << endl;
[542]482                        Debug << "needed "
[587]483                                  << TimeDiff(interTime, GetTime())*1e-3
484                                  << " secs to create 500 leaves" << endl;
[542]485                        interTime = GetTime();
486                }
[463]487        }
488
[542]489        Debug << "Used Memory: " << GetMemUsage() << " MB" << endl << endl;
[463]490        cout << "finished\n";
491
[574]492        mBspStats.Stop();
[463]493}
494
[508]495
[478]496bool VspBspTree::TerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
[463]497{
[482]498        return
[463]499                (((int)data.mRays->size() <= mTermMinRays) ||
[473]500                 (data.mPvs <= mTermMinPvs)   ||
[547]501                 (data.mProbability <= mTermMinProbability) ||
[574]502                 (mBspStats.Leaves() >= mMaxViewCells) ||
[600]503#if 0
504                 (((int)data.mPolygons->size() <= mTermMinPolygons) && !data.mPolygons->empty())||
505#endif
[535]506                 (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution) ||
[463]507                 (data.mDepth >= mTermMaxDepth));
508}
509
[508]510
[600]511BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspTraversalQueue &tQueue,
[463]512                                                           VspBspTraversalData &tData)
513{
[473]514        BspNode *newNode = tData.mNode;
515
[542]516        if (!mOutOfMemory && !TerminationCriteriaMet(tData))
[473]517        {
518                PolygonContainer coincident;
[482]519
[473]520                VspBspTraversalData tFrontData;
521                VspBspTraversalData tBackData;
522
523                // create new interior node and two leaf nodes
524                // or return leaf as it is (if maxCostRatio missed)
525                newNode = SubdivideNode(tData, tFrontData, tBackData, coincident);
526
527                if (!newNode->IsLeaf()) //-- continue subdivision
528                {
[600]529                        if (1)
530                        {
531                                float costDecr =
532                                        (tFrontData.GetCost() + tBackData.GetCost() - tData.GetCost()) / mBox.GetVolume();
533                                mTotalCost += costDecr;
534
535                                mSubdivisionStats
536                                                << "#Nodes\n" << ++ mSplits << endl
537                                                << "#RenderCostDecrease\n" << -costDecr << endl
538                                                << "#TotalRenderCost\n" << mTotalCost << endl;
539                        }
540
[473]541                        // push the children on the stack
[600]542                        tQueue.push(tFrontData);
543                        tQueue.push(tBackData);
[473]544
545                        // delete old leaf node
[482]546                        DEL_PTR(tData.mNode);
[473]547                }
548        }
[482]549
[478]550        //-- terminate traversal and create new view cell
[473]551        if (newNode->IsLeaf())
[463]552        {
[473]553                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(newNode);
[547]554                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
[489]555               
[463]556                leaf->SetViewCell(viewCell);
[487]557       
558                //-- update pvs
[556]559                int conSamp = 0;
560                float sampCon = 0.0f;
561                AddToPvs(leaf, *tData.mRays, sampCon, conSamp);
[487]562
[574]563                mBspStats.contributingSamples += conSamp;
564                mBspStats.sampleContributions +=(int) sampCon;
[487]565
566                //-- store additional info
[478]567                if (mStoreRays)
568                {
569                        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = tData.mRays->end();
570                        for (it = tData.mRays->begin(); it != it_end; ++ it)
571                                leaf->mVssRays.push_back((*it).mRay);
572                }
[564]573                // should I check here?
[562]574                if (0 && !mViewCellsManager->CheckValidity(viewCell, 0, mViewCellsManager->GetMaxPvsSize()))
[547]575                {
576                        viewCell->SetValid(false);
577                        leaf->SetTreeValid(false);
578                        PropagateUpValidity(leaf);
[463]579
[574]580                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
[547]581                }
582               
[580]583        viewCell->mLeaf = leaf;
[547]584
585                if (mUseAreaForPvs)
586                        viewCell->SetArea(tData.mProbability);
587                else
588                        viewCell->SetVolume(tData.mProbability);
589
590                leaf->mProbability = tData.mProbability;
591
[487]592                EvaluateLeafStats(tData);               
[463]593        }
[482]594
[473]595        //-- cleanup
[478]596        tData.Clear();
[463]597
[472]598        return newNode;
[463]599}
600
[487]601
[472]602BspNode *VspBspTree::SubdivideNode(VspBspTraversalData &tData,
603                                                                   VspBspTraversalData &frontData,
604                                                                   VspBspTraversalData &backData,
605                                                                   PolygonContainer &coincident)
[463]606{
607        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
[508]608       
[463]609        // select subdivision plane
[472]610        Plane3 splitPlane;
[542]611       
[508]612        int maxCostMisses = tData.mMaxCostMisses;
[542]613
614        const bool success =
615                SelectPlane(splitPlane, leaf, tData, frontData, backData);
616
[508]617        if (!success)
[472]618        {
619                ++ maxCostMisses;
[463]620
[480]621                if (maxCostMisses > mTermMissTolerance)
[473]622                {
623                        // terminate branch because of max cost
[574]624                        ++ mBspStats.maxCostNodes;
[472]625            return leaf;
[474]626                }
[472]627        }
628
[574]629        mBspStats.nodes += 2;
[473]630
631        //-- subdivide further
[482]632        BspInterior *interior = new BspInterior(splitPlane);
[472]633
[463]634#ifdef _DEBUG
635        Debug << interior << endl;
636#endif
[482]637
[473]638        //-- the front and back traversal data is filled with the new values
639        frontData.mDepth = tData.mDepth + 1;
[508]640        frontData.mPolygons = new PolygonContainer();
[473]641        frontData.mRays = new RayInfoContainer();
[508]642       
[473]643        backData.mDepth = tData.mDepth + 1;
[508]644        backData.mPolygons = new PolygonContainer();
[473]645        backData.mRays = new RayInfoContainer();
[508]646       
[473]647        // subdivide rays
[482]648        SplitRays(interior->GetPlane(),
649                          *tData.mRays,
650                          *frontData.mRays,
[463]651                          *backData.mRays);
[482]652
[473]653        // subdivide polygons
[491]654        SplitPolygons(interior->GetPlane(),
655                                  *tData.mPolygons,
656                      *frontData.mPolygons,
657                                  *backData.mPolygons,
658                                  coincident);
[463]659
[482]660
[473]661        // how often was max cost ratio missed in this branch?
[472]662        frontData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
663        backData.mMaxCostMisses = maxCostMisses;
664
665        // compute pvs
[463]666        frontData.mPvs = ComputePvsSize(*frontData.mRays);
667        backData.mPvs = ComputePvsSize(*backData.mRays);
668
[508]669        // split front and back node geometry and compute area
[547]670       
671        // if geometry was not already computed
[602]672        if (!frontData.mGeometry && !backData.mGeometry)
[463]673        {
[547]674                frontData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
675                backData.mGeometry = new BspNodeGeometry();
[482]676
[547]677                tData.mGeometry->SplitGeometry(*frontData.mGeometry,
678                                                                           *backData.mGeometry,
679                                                                           interior->GetPlane(),
680                                                                           mBox,
681                                                                           mEpsilon);
[508]682               
[547]683                if (mUseAreaForPvs)
684                {
685                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetArea();
686                        backData.mProbability = backData.mGeometry->GetArea();
[508]687                }
[547]688                else
689                {
690                        frontData.mProbability = frontData.mGeometry->GetVolume();
[602]691                        backData.mProbability =  tData.mProbability - frontData.mProbability;
[547]692                }
[463]693        }
[547]694       
[463]695
696        //-- create front and back leaf
697
698        BspInterior *parent = leaf->GetParent();
699
700        // replace a link from node's parent
[487]701        if (parent)
[463]702        {
703                parent->ReplaceChildLink(leaf, interior);
704                interior->SetParent(parent);
705        }
706        else // new root
707        {
708                mRoot = interior;
709        }
710
711        // and setup child links
712        interior->SetupChildLinks(new BspLeaf(interior), new BspLeaf(interior));
[482]713
[463]714        frontData.mNode = interior->GetFront();
715        backData.mNode = interior->GetBack();
[473]716
[463]717        //DEL_PTR(leaf);
718        return interior;
719}
720
[508]721
[463]722void VspBspTree::AddToPvs(BspLeaf *leaf,
[482]723                                                  const RayInfoContainer &rays,
[556]724                                                  float &sampleContributions,
[463]725                                                  int &contributingSamples)
726{
[556]727  sampleContributions = 0;
728  contributingSamples = 0;
729 
730  RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
731 
732  ViewCell *vc = leaf->GetViewCell();
733 
734  // add contributions from samples to the PVS
735  for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
[463]736        {
[556]737          float sc = 0.0f;
738          VssRay *ray = (*it).mRay;
739          bool madeContrib = false;
740          float contribution;
741          if (ray->mTerminationObject) {
742                if (vc->GetPvs().AddSample(ray->mTerminationObject, ray->mPdf, contribution))
743                  madeContrib = true;
744                sc += contribution;
745          }
746         
747          if (ray->mOriginObject) {
748                if (vc->GetPvs().AddSample(ray->mOriginObject, ray->mPdf, contribution))
749                  madeContrib = true;
750                sc += contribution;
751          }
752         
753          sampleContributions += sc;
754          if (madeContrib)
755                  ++ contributingSamples;
756               
757          //leaf->mVssRays.push_back(ray);
[463]758        }
759}
760
[580]761
[480]762void VspBspTree::SortSplitCandidates(const RayInfoContainer &rays, const int axis)
[463]763{
[480]764        mSplitCandidates->clear();
[463]765
[480]766        int requestedSize = 2 * (int)(rays.size());
767        // creates a sorted split candidates array
768        if (mSplitCandidates->capacity() > 500000 &&
769                requestedSize < (int)(mSplitCandidates->capacity()/10) )
770        {
[482]771        delete mSplitCandidates;
[480]772                mSplitCandidates = new vector<SortableEntry>;
773        }
[463]774
[480]775        mSplitCandidates->reserve(requestedSize);
776
777        // insert all queries
778        for(RayInfoContainer::const_iterator ri = rays.begin(); ri < rays.end(); ++ ri)
[473]779        {
[480]780                bool positive = (*ri).mRay->HasPosDir(axis);
781                mSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMin : SortableEntry::ERayMax,
[482]782                                                                                                  (*ri).ExtrapOrigin(axis), (*ri).mRay));
[480]783
784                mSplitCandidates->push_back(SortableEntry(positive ? SortableEntry::ERayMax : SortableEntry::ERayMin,
[482]785                                                                                                  (*ri).ExtrapTermination(axis), (*ri).mRay));
[473]786        }
[480]787
788        stable_sort(mSplitCandidates->begin(), mSplitCandidates->end());
[463]789}
790
[580]791
[480]792float VspBspTree::BestCostRatioHeuristics(const RayInfoContainer &rays,
793                                                                                  const AxisAlignedBox3 &box,
794                                                                                  const int pvsSize,
[481]795                                                                                  const int &axis,
[480]796                                          float &position)
[463]797{
[480]798        int raysBack;
799        int raysFront;
800        int pvsBack;
801        int pvsFront;
[463]802
[480]803        SortSplitCandidates(rays, axis);
804
[463]805        // go through the lists, count the number of objects left and right
806        // and evaluate the following cost funcion:
[480]807        // C = ct_div_ci  + (ql*rl + qr*rr)/queries
808
809        int rl = 0, rr = (int)rays.size();
810        int pl = 0, pr = pvsSize;
811
[463]812        float minBox = box.Min(axis);
813        float maxBox = box.Max(axis);
[480]814        float sizeBox = maxBox - minBox;
815
816        float minBand = minBox + 0.1f*(maxBox - minBox);
817        float maxBand = minBox + 0.9f*(maxBox - minBox);
818
819        float sum = rr*sizeBox;
[463]820        float minSum = 1e20f;
821
[480]822        Intersectable::NewMail();
823
824        // set all object as belonging to the fron pvs
825        for(RayInfoContainer::const_iterator ri = rays.begin(); ri != rays.end(); ++ ri)
[463]826        {
[480]827                if ((*ri).mRay->IsActive())
[463]828                {
[480]829                        Intersectable *object = (*ri).mRay->mTerminationObject;
830
831                        if (object)
[482]832                        {
[480]833                                if (!object->Mailed())
834                                {
835                                        object->Mail();
836                                        object->mCounter = 1;
837                                }
838                                else
839                                        ++ object->mCounter;
[482]840                        }
[463]841                }
[480]842        }
843
844        Intersectable::NewMail();
845
846        for (vector<SortableEntry>::const_iterator ci = mSplitCandidates->begin();
847                ci < mSplitCandidates->end(); ++ ci)
848        {
849                VssRay *ray;
850
851                switch ((*ci).type)
[463]852                {
[480]853                        case SortableEntry::ERayMin:
854                                {
855                                        ++ rl;
[482]856                                        ray = (VssRay *) (*ci).ray;
857
[480]858                                        Intersectable *object = ray->mTerminationObject;
[482]859
[480]860                                        if (object && !object->Mailed())
861                                        {
862                                                object->Mail();
863                                                ++ pl;
864                                        }
865                                        break;
866                                }
867                        case SortableEntry::ERayMax:
868                                {
869                                        -- rr;
[482]870                                        ray = (VssRay *) (*ci).ray;
[463]871
[480]872                                        Intersectable *object = ray->mTerminationObject;
873
874                                        if (object)
875                                        {
876                                                if (-- object->mCounter == 0)
[482]877                                                        -- pr;
[480]878                                        }
879
880                                        break;
881                                }
882                }
883
884                // Note: sufficient to compare size of bounding boxes of front and back side?
885                if ((*ci).value > minBand && (*ci).value < maxBand)
886                {
887                        sum = pl*((*ci).value - minBox) + pr*(maxBox - (*ci).value);
888
889                        //  cout<<"pos="<<(*ci).value<<"\t q=("<<ql<<","<<qr<<")\t r=("<<rl<<","<<rr<<")"<<endl;
890                        // cout<<"cost= "<<sum<<endl;
891
892                        if (sum < minSum)
[463]893                        {
894                                minSum = sum;
895                                position = (*ci).value;
896
[480]897                                raysBack = rl;
898                                raysFront = rr;
899
900                                pvsBack = pl;
901                                pvsFront = pr;
902
[463]903                        }
904                }
905        }
906
[480]907        float oldCost = (float)pvsSize;
908        float newCost = mCtDivCi + minSum / sizeBox;
909        float ratio = newCost / oldCost;
[463]910
[480]911        //Debug << "costRatio=" << ratio << " pos=" << position << " t=" << (position - minBox) / (maxBox - minBox)
912        //     <<"\t q=(" << queriesBack << "," << queriesFront << ")\t r=(" << raysBack << "," << raysFront << ")" << endl;
913
914        return ratio;
[463]915}
916
[480]917
[482]918float VspBspTree::SelectAxisAlignedPlane(Plane3 &plane,
[491]919                                                                                 const VspBspTraversalData &tData,
[495]920                                                                                 int &axis,
[508]921                                                                                 BspNodeGeometry **frontGeom,
922                                                                                 BspNodeGeometry **backGeom,
[547]923                                                                                 float &pFront,
924                                                                                 float &pBack,
925                                                                                 const bool useKdSplit)
[463]926{
[508]927        const bool useCostHeuristics = false;
928
929        //-- regular split
930        float nPosition[3];
931        float nCostRatio[3];
[547]932        float nProbFront[3];
933        float nProbBack[3];
[508]934
935        BspNodeGeometry *nFrontGeom[3];
936        BspNodeGeometry *nBackGeom[3];
937
938        int bestAxis = -1;
939
[545]940        // create bounding box of node geometry
[463]941        AxisAlignedBox3 box;
942        box.Initialize();
[547]943       
[562]944        //TODO: for kd split geometry already is box => only take minmax vertices
[551]945        if (1)
[509]946        {
947                PolygonContainer::const_iterator it, it_end = tData.mGeometry->mPolys.end();
[480]948
[509]949                for(it = tData.mGeometry->mPolys.begin(); it < it_end; ++ it)
950                        box.Include(*(*it));
951        }
952        else
953        {
954                RayInfoContainer::const_iterator ri, ri_end = tData.mRays->end();
[480]955
[509]956                for(ri = tData.mRays->begin(); ri < ri_end; ++ ri)
957                        box.Include((*ri).ExtrapTermination());
958        }
[463]959
[547]960        const int sAxis = box.Size().DrivingAxis();
[480]961
[495]962        for (axis = 0; axis < 3; ++ axis)
[480]963        {
[508]964                nFrontGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
965                nBackGeom[axis] = new BspNodeGeometry();
966
[545]967                if (!mOnlyDrivingAxis || (axis == sAxis))
[463]968                {
[480]969                        if (!useCostHeuristics)
970                        {
971                                nPosition[axis] = (box.Min()[axis] + box.Max()[axis]) * 0.5f;
[543]972                                Vector3 normal(0,0,0); normal[axis] = 1.0f;
[547]973
974                                // allows faster split because we have axis aligned kd tree boxes
[542]975                                if (useKdSplit)
976                                {
977                                        nCostRatio[axis] = EvalAxisAlignedSplitCost(tData,
978                                                                                                                                box,
979                                                                                                                                axis,
[547]980                                                                                                                                nPosition[axis],
981                                                                                                                                nProbFront[axis],
982                                                                                                                                nProbBack[axis]);
[542]983                                       
[543]984                                        Vector3 pos;
[542]985                                       
[543]986                                        pos = box.Max(); pos[axis] = nPosition[axis];
[547]987                                        AxisAlignedBox3 bBox(box.Min(), pos);
988                                        bBox.ExtractPolys(nBackGeom[axis]->mPolys);
[543]989                                       
[542]990                                        pos = box.Min(); pos[axis] = nPosition[axis];
[547]991                                        AxisAlignedBox3 fBox(pos, box.Max());
992                                        fBox.ExtractPolys(nFrontGeom[axis]->mPolys);
[542]993                                }
994                                else
995                                {
[573]996                                        nCostRatio[axis] =
997                                                EvalSplitPlaneCost(Plane3(normal, nPosition[axis]),
998                                                                                   tData, *nFrontGeom[axis], *nBackGeom[axis],
999                                                                                   nProbFront[axis], nProbBack[axis]);
[542]1000                                }
[480]1001                        }
[481]1002                        else
1003                        {
[482]1004                                nCostRatio[axis] =
[481]1005                                        BestCostRatioHeuristics(*tData.mRays,
1006                                                                                    box,
1007                                                                                        tData.mPvs,
1008                                                                                        axis,
1009                                                                                        nPosition[axis]);
1010                        }
1011
[480]1012                        if (bestAxis == -1)
1013                        {
1014                                bestAxis = axis;
1015                        }
1016
1017                        else if (nCostRatio[axis] < nCostRatio[bestAxis])
1018                        {
1019                                bestAxis = axis;
1020                        }
1021
[463]1022                }
1023        }
1024
[495]1025        //-- assign values
1026        axis = bestAxis;
[547]1027        pFront = nProbFront[bestAxis];
1028        pBack = nProbBack[bestAxis];
[495]1029
[508]1030        // assign best split nodes geometry
1031        *frontGeom = nFrontGeom[bestAxis];
1032        *backGeom = nBackGeom[bestAxis];
[542]1033
[508]1034        // and delete other geometry
1035        delete nFrontGeom[(bestAxis + 1) % 3];
1036        delete nBackGeom[(bestAxis + 2) % 3];
[495]1037
[508]1038        //-- split plane
1039    Vector3 normal(0,0,0); normal[bestAxis] = 1;
[480]1040        plane = Plane3(normal, nPosition[bestAxis]);
[508]1041
[480]1042        return nCostRatio[bestAxis];
[463]1043}
1044
[480]1045
[508]1046bool VspBspTree::SelectPlane(Plane3 &bestPlane,
1047                                                         BspLeaf *leaf,
1048                                                         VspBspTraversalData &data,
1049                                                         VspBspTraversalData &frontData,
1050                                                         VspBspTraversalData &backData)
[491]1051{
[508]1052        // simplest strategy: just take next polygon
1053        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
[491]1054        {
[508]1055        if (!data.mPolygons->empty())
1056                {
1057                        const int randIdx =
1058                                (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mPolygons->size() - 1));
1059                        Polygon3 *nextPoly = (*data.mPolygons)[randIdx];
[491]1060
[508]1061                        bestPlane = nextPoly->GetSupportingPlane();
1062                        return true;
1063                }
[491]1064        }
1065
[508]1066        //-- use heuristics to find appropriate plane
[491]1067
[508]1068        // intermediate plane
1069        Plane3 plane;
1070        float lowestCost = MAX_FLOAT;
[517]1071       
1072        // decides if the first few splits should be only axisAligned
[508]1073        const bool onlyAxisAligned  =
1074                (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED) &&
1075                ((int)data.mRays->size() > mTermMinRaysForAxisAligned) &&
1076                ((int)data.GetAvgRayContribution() < mTermMaxRayContriForAxisAligned);
1077       
1078        const int limit = onlyAxisAligned ? 0 :
1079                Min((int)data.mPolygons->size(), mMaxPolyCandidates);
[491]1080
[508]1081        float candidateCost;
[491]1082
[508]1083        int maxIdx = (int)data.mPolygons->size();
[491]1084
[508]1085        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
[491]1086        {
[562]1087                // the already taken candidates are stored behind maxIdx
1088                // => assure that no index is taken twice
[508]1089                const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)(-- maxIdx));
1090                Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[candidateIdx];
[491]1091
[508]1092                // swap candidate to the end to avoid testing same plane
1093                std::swap((*data.mPolygons)[maxIdx], (*data.mPolygons)[candidateIdx]);
1094                //Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[(int)RandomValue(0, (int)polys.size() - 1)];
[491]1095
[508]1096                // evaluate current candidate
1097                BspNodeGeometry fGeom, bGeom;
1098                float fArea, bArea;
1099                plane = poly->GetSupportingPlane();
[573]1100                candidateCost = EvalSplitPlaneCost(plane, data, fGeom, bGeom, fArea, bArea);
[491]1101               
[508]1102                if (candidateCost < lowestCost)
[491]1103                {
[508]1104                        bestPlane = plane;
1105                        lowestCost = candidateCost;
[491]1106                }
1107        }
1108
[508]1109        //-- evaluate axis aligned splits
1110        int axis;
1111        BspNodeGeometry *fGeom, *bGeom;
[547]1112        float pFront, pBack;
[491]1113
[508]1114        candidateCost = SelectAxisAlignedPlane(plane, data, axis,
1115                                                                                   &fGeom, &bGeom,
[547]1116                                                                                   pFront, pBack,
[562]1117                                                                                   data.mIsKdNode);     
[491]1118
[562]1119        bool isAxisAlignedSplit = false;
1120
[508]1121        if (candidateCost < lowestCost)
1122        {       
1123                bestPlane = plane;
1124                lowestCost = candidateCost;
[491]1125
[542]1126                // assign already computed values
1127                // we can do this because we always save the
[562]1128                // computed values from the axis aligned splits         
[545]1129                frontData.mGeometry = fGeom;
[508]1130                backData.mGeometry = bGeom;
[547]1131       
1132                frontData.mProbability = pFront;
1133                backData.mProbability = pBack;
1134               
[508]1135                //! error also computed if cost ratio is missed
[574]1136                ++ mBspStats.splits[axis];
[562]1137                isAxisAlignedSplit = true;
[508]1138        }
1139        else
[463]1140        {
[508]1141                DEL_PTR(fGeom);
1142                DEL_PTR(bGeom);
[463]1143        }
1144
[562]1145        frontData.mIsKdNode = backData.mIsKdNode = (data.mIsKdNode && isAxisAlignedSplit);
1146
[508]1147#ifdef _DEBUG
1148        Debug << "plane lowest cost: " << lowestCost << endl;
1149#endif
1150
1151        // cost ratio miss
1152        if (lowestCost > mTermMaxCostRatio)
1153                return false;
1154
1155        return true;
[463]1156}
1157
[480]1158
[473]1159Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1160{
[473]1161        const int candidateIdx = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
[482]1162
[473]1163        const Vector3 minPt = rays[candidateIdx].ExtrapOrigin();
1164        const Vector3 maxPt = rays[candidateIdx].ExtrapTermination();
1165
1166        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
1167        const Vector3 normal = Normalize(rays[candidateIdx].mRay->GetDir());
1168
1169        return Plane3(normal, pt);
1170}
1171
[480]1172
[473]1173Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane2(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1174{
[473]1175        Vector3 pt[3];
[482]1176
[473]1177        int idx[3];
1178        int cmaxT = 0;
1179        int cminT = 0;
1180        bool chooseMin = false;
1181
1182        for (int j = 0; j < 3; ++ j)
1183        {
1184                idx[j] = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() * 2 - 1));
[482]1185
[473]1186                if (idx[j] >= (int)rays.size())
1187                {
1188                        idx[j] -= (int)rays.size();
[482]1189
[473]1190                        chooseMin = (cminT < 2);
1191                }
1192                else
1193                        chooseMin = (cmaxT < 2);
1194
1195                RayInfo rayInf = rays[idx[j]];
1196                pt[j] = chooseMin ? rayInf.ExtrapOrigin() : rayInf.ExtrapTermination();
[482]1197        }
[473]1198
1199        return Plane3(pt[0], pt[1], pt[2]);
1200}
1201
[580]1202
[473]1203Plane3 VspBspTree::ChooseCandidatePlane3(const RayInfoContainer &rays) const
[482]1204{
[473]1205        Vector3 pt[3];
[482]1206
[473]1207        int idx1 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1208        int idx2 = (int)RandomValue(0, (Real)((int)rays.size() - 1));
1209
1210        // check if rays different
1211        if (idx1 == idx2)
1212                idx2 = (idx2 + 1) % (int)rays.size();
1213
1214        const RayInfo ray1 = rays[idx1];
1215        const RayInfo ray2 = rays[idx2];
1216
1217        // normal vector of the plane parallel to both lines
1218        const Vector3 norm = Normalize(CrossProd(ray1.mRay->GetDir(), ray2.mRay->GetDir()));
1219
1220        // vector from line 1 to line 2
[479]1221        const Vector3 vd = ray2.ExtrapOrigin() - ray1.ExtrapOrigin();
[482]1222
[473]1223        // project vector on normal to get distance
1224        const float dist = DotProd(vd, norm);
1225
1226        // point on plane lies halfway between the two planes
1227        const Vector3 planePt = ray1.ExtrapOrigin() + norm * dist * 0.5;
1228
1229        return Plane3(norm, planePt);
1230}
1231
[495]1232
[463]1233inline void VspBspTree::GenerateUniqueIdsForPvs()
1234{
[580]1235        Intersectable::NewMail(); sBackId = Intersectable::sMailId;
1236        Intersectable::NewMail(); sFrontId = Intersectable::sMailId;
1237        Intersectable::NewMail(); sFrontAndBackId = Intersectable::sMailId;
[463]1238}
1239
[495]1240
[573]1241float VspBspTree::EvalSplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
1242                                                                         const VspBspTraversalData &data,
1243                                                                         BspNodeGeometry &geomFront,
1244                                                                         BspNodeGeometry &geomBack,
1245                                                                         float &pFront,
1246                                                                         float &pBack) const
[463]1247{
[472]1248        float cost = 0;
[463]1249
1250        float sumBalancedRays = 0;
1251        float sumRaySplits = 0;
[482]1252
[508]1253        int pvsFront = 0;
1254        int pvsBack = 0;
[463]1255
[508]1256        // probability that view point lies in back / front node
[463]1257        float pOverall = 0;
[547]1258        pFront = 0;
1259        pBack = 0;
[463]1260
[508]1261        int raysFront = 0;
1262        int raysBack = 0;
1263        int totalPvs = 0;
1264
[463]1265        int limit;
1266        bool useRand;
1267
[491]1268        // choose test rays randomly if too much
[463]1269        if ((int)data.mRays->size() > mMaxTests)
1270        {
1271                useRand = true;
1272                limit = mMaxTests;
1273        }
1274        else
1275        {
1276                useRand = false;
1277                limit = (int)data.mRays->size();
1278        }
[508]1279       
[463]1280        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
1281        {
[508]1282                const int testIdx = useRand ?
1283                        (int)RandomValue(0, (Real)((int)data.mRays->size() - 1)) : i;
[463]1284                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[testIdx];
1285
1286                float t;
[508]1287                VssRay *ray = rayInf.mRay;
[463]1288                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
1289
[562]1290        if (0)
1291                {
1292                        if (cf >= 0)
1293                                ++ raysFront;
1294                        if (cf <= 0)
1295                                ++ raysBack;
1296                }
[508]1297
[463]1298                if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
1299                {
1300                        sumBalancedRays += cf;
1301                }
[482]1302
[463]1303                if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
1304                {
1305                        if (cf == 0)
1306                                ++ sumRaySplits;
1307                }
1308
1309                if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1310                {
[508]1311                        // find front and back pvs for origing and termination object
1312                        AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
1313                        AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, pvsFront, pvsBack, totalPvs);
[463]1314                }
1315        }
1316
1317        const float raysSize = (float)data.mRays->size() + Limits::Small;
[547]1318
[542]1319        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1320        {
1321                // create unique ids for pvs heuristics
1322                GenerateUniqueIdsForPvs();
[482]1323
[547]1324                // construct child geometry with regard to the candidate split plane
1325                data.mGeometry->SplitGeometry(geomFront,
1326                                                                          geomBack,
1327                                                                          candidatePlane,
1328                                                                          mBox,
1329                                                                          mEpsilon);
1330
1331                pOverall = data.mProbability;
1332
1333                if (!mUseAreaForPvs) // use front and back cell areas to approximate volume
[542]1334                {
[545]1335                        pFront = geomFront.GetVolume();
[603]1336                        pBack = pOverall - pFront;
[542]1337                }
[547]1338                else
[542]1339                {
[547]1340                        pFront = geomFront.GetArea();
1341                        pBack = geomBack.GetArea();
[542]1342                }
1343        }
1344
1345
[463]1346        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
[472]1347                cost += mLeastRaySplitsFactor * sumRaySplits / raysSize;
[463]1348
1349        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
[495]1350                cost += mBalancedRaysFactor * fabs(sumBalancedRays) / raysSize;
[482]1351
[580]1352        // -- pvs rendering heuristics
[463]1353        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
1354        {
[580]1355                const int lowerPvsLimit = mViewCellsManager->GetMinPvsSize();
1356                const int upperPvsLimit = mViewCellsManager->GetMaxPvsSize();
1357
1358                // only render cost heuristics or combined with standard deviation
[573]1359                if (1)
1360                {
[579]1361                        const float penaltyOld = EvalPvsPenalty(totalPvs, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
[580]1362                const float penaltyFront = EvalPvsPenalty(pvsFront, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
[579]1363                        const float penaltyBack = EvalPvsPenalty(pvsBack, lowerPvsLimit, upperPvsLimit);
1364                       
[580]1365                        const float oldRenderCost = pOverall * (float)penaltyOld + Limits::Small;
1366                        const float newRenderCost = penaltyFront * pFront + penaltyBack * pBack;
[579]1367
[580]1368                        float oldCost, newCost;
1369
[600]1370                        // only render cost
[580]1371                        if (1)
1372                        {
1373                                oldCost = oldRenderCost;
1374                                newCost = newRenderCost;
1375                        }
[600]1376                        else // also considering standard deviation
[580]1377                        {
1378                                // standard deviation is difference of back and front pvs
1379                                const float expectedCost = 0.5f * (penaltyFront + penaltyBack);
1380
1381                                const float newDeviation = 0.5f *
1382                                        fabs(penaltyFront - expectedCost) + fabs(penaltyBack - expectedCost);
1383
1384                const float oldDeviation = penaltyOld + Limits::Small;
1385
1386                                newCost = mRenderCostWeight * newRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * newDeviation;
1387                                oldCost = mRenderCostWeight * oldRenderCost + (1.0f - mRenderCostWeight) * oldDeviation;
1388                        }
1389
1390                        cost += mPvsFactor * newCost / oldCost;
[573]1391                }
[463]1392        }
1393
1394#ifdef _DEBUG
[474]1395        Debug << "totalpvs: " << data.mPvs << " ptotal: " << pOverall
[508]1396                  << " frontpvs: " << pvsFront << " pFront: " << pFront
1397                  << " backpvs: " << pvsBack << " pBack: " << pBack << endl << endl;
[600]1398        Debug << "cost: " << cost << endl;
[463]1399#endif
[482]1400
[600]1401       
[474]1402        // normalize cost by sum of linear factors
[562]1403        if(0)
1404                return cost / (float)mCostNormalizer;
1405        else
1406                return cost;
[463]1407}
1408
[508]1409
[580]1410float VspBspTree::EvalAxisAlignedSplitCost(const VspBspTraversalData &data,
1411                                                                                   const AxisAlignedBox3 &box,
1412                                                                                   const int axis,
1413                                                                                   const float &position,                                                                                 
1414                                                                                   float &pFront,
1415                                                                                   float &pBack) const
1416{
1417        int pvsTotal = 0;
1418        int pvsFront = 0;
1419        int pvsBack = 0;
1420       
1421        // create unique ids for pvs heuristics
1422        GenerateUniqueIdsForPvs();
1423
1424        const int pvsSize = data.mPvs;
1425
1426        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = data.mRays->end();
1427
1428        // this is the main ray classification loop!
1429        for(rit = data.mRays->begin(); rit != rit_end; ++ rit)
1430        {
1431                //if (!(*rit).mRay->IsActive()) continue;
1432
1433                // determine the side of this ray with respect to the plane
1434                float t;
1435                const int side = (*rit).ComputeRayIntersection(axis, position, t);
1436       
1437                AddObjToPvs((*rit).mRay->mTerminationObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
1438                AddObjToPvs((*rit).mRay->mOriginObject, side, pvsFront, pvsBack, pvsTotal);
1439        }
1440
1441        //-- pvs heuristics
1442        float pOverall;
1443
1444        //-- compute heurstics
1445        //   we take simplified computation for mid split
1446               
1447        pOverall = data.mProbability;
1448
1449        if (!mUseAreaForPvs)
1450        {   // volume
1451                pBack = pFront = pOverall * 0.5f;
1452               
1453#if 0
1454                // box length substitute for probability
1455                const float minBox = box.Min(axis);
1456                const float maxBox = box.Max(axis);
1457
1458                pBack = position - minBox;
1459                pFront = maxBox - position;
1460                pOverall = maxBox - minBox;
1461#endif
1462        }
1463        else //-- area substitute for probability
1464        {
1465                const int axis2 = (axis + 1) % 3;
1466                const int axis3 = (axis + 2) % 3;
1467
1468                const float faceArea =
1469                        (box.Max(axis2) - box.Min(axis2)) *
1470                        (box.Max(axis3) - box.Min(axis3));
1471
1472                pBack = pFront = pOverall * 0.5f + faceArea;
1473        }
1474
1475#ifdef _DEBUG
1476        Debug << axis << " " << pvsSize << " " << pvsBack << " " << pvsFront << endl;
1477        Debug << pFront << " " << pBack << " " << pOverall << endl;
1478#endif
1479
1480       
1481        const float newCost = pvsBack * pBack + pvsFront * pFront;
1482        const float oldCost = (float)pvsSize * pOverall + Limits::Small;
1483
1484        return  (mCtDivCi + newCost) / oldCost;
1485}
1486
1487
[463]1488void VspBspTree::AddObjToPvs(Intersectable *obj,
1489                                                         const int cf,
1490                                                         int &frontPvs,
[508]1491                                                         int &backPvs,
1492                                                         int &totalPvs) const
[463]1493{
1494        if (!obj)
1495                return;
[508]1496       
1497        if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
1498                (obj->mMailbox != sBackId) &&
1499                (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
1500        {
1501                ++ totalPvs;
1502        }
1503
[463]1504        // TODO: does this really belong to no pvs?
1505        //if (cf == Ray::COINCIDENT) return;
1506
1507        // object belongs to both PVS
1508        if (cf >= 0)
1509        {
[482]1510                if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
[463]1511                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
1512                {
1513                        ++ frontPvs;
[508]1514               
[463]1515                        if (obj->mMailbox == sBackId)
[482]1516                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
[463]1517                        else
[482]1518                                obj->mMailbox = sFrontId;
[463]1519                }
1520        }
[482]1521
[463]1522        if (cf <= 0)
1523        {
1524                if ((obj->mMailbox != sBackId) &&
1525                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
1526                {
1527                        ++ backPvs;
[508]1528               
[463]1529                        if (obj->mMailbox == sFrontId)
[482]1530                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
[463]1531                        else
[482]1532                                obj->mMailbox = sBackId;
[463]1533                }
1534        }
1535}
1536
[491]1537
[503]1538void VspBspTree::CollectLeaves(vector<BspLeaf *> &leaves,
1539                                                           const bool onlyUnmailed,
1540                                                           const int maxPvsSize) const
[463]1541{
1542        stack<BspNode *> nodeStack;
1543        nodeStack.push(mRoot);
[482]1544
1545        while (!nodeStack.empty())
[463]1546        {
1547                BspNode *node = nodeStack.top();
1548                nodeStack.pop();
[489]1549               
[482]1550                if (node->IsLeaf())
[463]1551                {
[490]1552                        // test if this leaf is in valid view space
[503]1553                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
1554                        if (leaf->TreeValid() &&
[508]1555                                (!onlyUnmailed || !leaf->Mailed()) &&
[503]1556                                ((maxPvsSize < 0) || (leaf->GetViewCell()->GetPvs().GetSize() <= maxPvsSize)))
[490]1557                        {
1558                                leaves.push_back(leaf);
1559                        }
[482]1560                }
1561                else
[463]1562                {
1563                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1564
1565                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1566                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1567                }
1568        }
1569}
1570
[489]1571
[463]1572AxisAlignedBox3 VspBspTree::GetBoundingBox() const
1573{
1574        return mBox;
1575}
1576
[489]1577
[463]1578BspNode *VspBspTree::GetRoot() const
1579{
1580        return mRoot;
1581}
1582
[489]1583
[463]1584void VspBspTree::EvaluateLeafStats(const VspBspTraversalData &data)
1585{
1586        // the node became a leaf -> evaluate stats for leafs
1587        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(data.mNode);
1588
1589        // store maximal and minimal depth
[574]1590        if (data.mDepth > mBspStats.maxDepth)
1591                mBspStats.maxDepth = data.mDepth;
[463]1592
[574]1593        if (data.mPvs > mBspStats.maxPvs)
1594                mBspStats.maxPvs = data.mPvs;
[508]1595       
[574]1596        if (data.mDepth < mBspStats.minDepth)
1597                mBspStats.minDepth = data.mDepth;
[508]1598
[463]1599        if (data.mDepth >= mTermMaxDepth)
[574]1600                ++ mBspStats.maxDepthNodes;
[508]1601        // accumulate rays to compute rays /  leaf
[574]1602        mBspStats.accumRays += (int)data.mRays->size();
[463]1603
[437]1604        if (data.mPvs < mTermMinPvs)
[574]1605                ++ mBspStats.minPvsNodes;
[437]1606
1607        if ((int)data.mRays->size() < mTermMinRays)
[574]1608                ++ mBspStats.minRaysNodes;
[437]1609
1610        if (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution)
[574]1611                ++ mBspStats.maxRayContribNodes;
[482]1612
[547]1613        if (data.mProbability <= mTermMinProbability)
[574]1614                ++ mBspStats.minProbabilityNodes;
[508]1615       
[474]1616        // accumulate depth to compute average depth
[574]1617        mBspStats.accumDepth += data.mDepth;
[463]1618
1619#ifdef _DEBUG
1620        Debug << "BSP stats: "
1621                  << "Depth: " << data.mDepth << " (max: " << mTermMaxDepth << "), "
1622                  << "PVS: " << data.mPvs << " (min: " << mTermMinPvs << "), "
[587]1623          //              << "Area: " << data.mProbability << " (min: " << mTermMinProbability << "), "
[482]1624                  << "#rays: " << (int)data.mRays->size() << " (max: " << mTermMinRays << "), "
[463]1625                  << "#pvs: " << leaf->GetViewCell()->GetPvs().GetSize() << "=, "
1626                  << "#avg ray contrib (pvs): " << (float)data.mPvs / (float)data.mRays->size() << endl;
1627#endif
1628}
1629
1630int VspBspTree::CastRay(Ray &ray)
1631{
1632        int hits = 0;
[482]1633
[600]1634        stack<BspRayTraversalData> tQueue;
[482]1635
[463]1636        float maxt, mint;
1637
1638        if (!mBox.GetRaySegment(ray, mint, maxt))
1639                return 0;
1640
1641        Intersectable::NewMail();
[600]1642        ViewCell::NewMail();
[463]1643        Vector3 entp = ray.Extrap(mint);
1644        Vector3 extp = ray.Extrap(maxt);
[482]1645
[463]1646        BspNode *node = mRoot;
1647        BspNode *farChild = NULL;
[482]1648
[463]1649        while (1)
1650        {
[482]1651                if (!node->IsLeaf())
[463]1652                {
1653                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1654
1655                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
1656                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
1657                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
1658
1659                        if (entSide < 0)
1660                        {
1661                                node = in->GetBack();
1662
1663                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
1664                                        continue;
[482]1665
[463]1666                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
1667
1668                        } else if (entSide > 0)
1669                        {
1670                                node = in->GetFront();
1671
1672                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
1673                                        continue;
1674
[482]1675                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
[463]1676                        }
1677                        else // ray and plane are coincident
1678                        {
1679                                // WHAT TO DO IN THIS CASE ?
1680                                //break;
1681                                node = in->GetFront();
1682                                continue;
1683                        }
1684
1685                        // push data for far child
[600]1686                        tQueue.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
[463]1687
1688                        // find intersection of ray segment with plane
1689                        float t;
1690                        extp = splitPlane.FindIntersection(ray.GetLoc(), extp, &t);
1691                        maxt *= t;
[482]1692
[463]1693                } else // reached leaf => intersection with view cell
1694                {
1695                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[482]1696
[463]1697                        if (!leaf->GetViewCell()->Mailed())
1698                        {
1699                                //ray.bspIntersections.push_back(Ray::VspBspIntersection(maxt, leaf));
1700                                leaf->GetViewCell()->Mail();
1701                                ++ hits;
1702                        }
[482]1703
[463]1704                        //-- fetch the next far child from the stack
[600]1705                        if (tQueue.empty())
[463]1706                                break;
[482]1707
[463]1708                        entp = extp;
1709                        mint = maxt; // NOTE: need this?
1710
1711                        if (ray.GetType() == Ray::LINE_SEGMENT && mint > 1.0f)
1712                                break;
1713
[600]1714                        BspRayTraversalData &s = tQueue.top();
[463]1715
1716                        node = s.mNode;
1717                        extp = s.mExitPoint;
1718                        maxt = s.mMaxT;
1719
[600]1720                        tQueue.pop();
[463]1721                }
1722        }
1723
1724        return hits;
1725}
1726
[532]1727
[547]1728void VspBspTree::CollectViewCells(ViewCellContainer &viewCells, bool onlyValid) const
[463]1729{
[532]1730        ViewCell::NewMail();
[551]1731       
1732        CollectViewCells(mRoot, onlyValid, viewCells, true);
[532]1733}
1734
1735
[574]1736void VspBspTree::CollapseViewCells()
[542]1737{
[590]1738// TODO
1739#if VC_HISTORY
[542]1740        stack<BspNode *> nodeStack;
1741
1742        if (!mRoot)
1743                return;
1744
1745        nodeStack.push(mRoot);
1746       
1747        while (!nodeStack.empty())
1748        {
1749                BspNode *node = nodeStack.top();
1750                nodeStack.pop();
1751               
1752                if (node->IsLeaf())
[574]1753        {
1754                        BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
[542]1755
[574]1756                        if (!viewCell->GetValid())
[542]1757                        {
1758                                BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
[580]1759       
1760                                ViewCellContainer leaves;
[590]1761                                mViewCellsTree->CollectLeaves(viewCell, leaves);
[580]1762
1763                                ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
1764
1765                                for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
[542]1766                                {
[580]1767                                        BspLeaf *l = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
[574]1768                                        l->SetViewCell(GetOrCreateOutOfBoundsCell());
1769                                        ++ mBspStats.invalidLeaves;
1770                                }
[542]1771
[574]1772                                // add to unbounded view cell
1773                                GetOrCreateOutOfBoundsCell()->GetPvs().AddPvs(viewCell->GetPvs());
1774                                DEL_PTR(viewCell);
1775                        }
1776                }
1777                else
1778                {
1779                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1780               
1781                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1782                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1783                }
1784        }
[542]1785
[574]1786        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
[590]1787#endif
[574]1788}
1789
1790
1791void VspBspTree::ValidateTree()
1792{
1793        stack<BspNode *> nodeStack;
1794
1795        if (!mRoot)
1796                return;
1797
1798        nodeStack.push(mRoot);
1799       
1800        mBspStats.invalidLeaves = 0;
1801        while (!nodeStack.empty())
1802        {
1803                BspNode *node = nodeStack.top();
1804                nodeStack.pop();
1805               
1806                if (node->IsLeaf())
1807                {
1808                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
1809
1810                        if (!leaf->GetViewCell()->GetValid())
1811                                ++ mBspStats.invalidLeaves;
1812
1813                        // validity flags don't match => repair
1814                        if (leaf->GetViewCell()->GetValid() != leaf->TreeValid())
1815                        {
1816                                leaf->SetTreeValid(leaf->GetViewCell()->GetValid());
1817                                PropagateUpValidity(leaf);
[542]1818                        }
1819                }
1820                else
1821                {
1822                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1823               
1824                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1825                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1826                }
1827        }
[562]1828
[574]1829        Debug << "invalid leaves: " << mBspStats.invalidLeaves << endl;
[542]1830}
1831
[547]1832
[574]1833
[547]1834void VspBspTree::CollectViewCells(BspNode *root,
1835                                                                  bool onlyValid,
[532]1836                                                                  ViewCellContainer &viewCells,
1837                                                                  bool onlyUnmailed) const
1838{
[498]1839        stack<BspNode *> nodeStack;
[463]1840
[538]1841        if (!root)
[508]1842                return;
[463]1843
[538]1844        nodeStack.push(root);
[498]1845       
1846        while (!nodeStack.empty())
1847        {
1848                BspNode *node = nodeStack.top();
1849                nodeStack.pop();
1850               
1851                if (node->IsLeaf())
1852                {
[564]1853                        if (!onlyValid || node->TreeValid())
[498]1854                        {
[590]1855                                ViewCell *viewCell =
1856                                        mViewCellsTree->GetActiveViewCell(dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell());
1857                                               
[532]1858                                if (!onlyUnmailed || !viewCell->Mailed())
[498]1859                                {
1860                                        viewCell->Mail();
1861                                        viewCells.push_back(viewCell);
1862                                }
1863                        }
1864                }
1865                else
1866                {
1867                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[508]1868               
[498]1869                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1870                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1871                }
1872        }
[590]1873
[463]1874}
1875
1876
1877float VspBspTree::AccumulatedRayLength(const RayInfoContainer &rays) const
1878{
1879        float len = 0;
1880
1881        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1882
1883        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
1884                len += (*it).SegmentLength();
1885
1886        return len;
1887}
1888
[479]1889
[463]1890int VspBspTree::SplitRays(const Plane3 &plane,
[482]1891                                                  RayInfoContainer &rays,
1892                                                  RayInfoContainer &frontRays,
[463]1893                                                  RayInfoContainer &backRays)
1894{
1895        int splits = 0;
1896
[574]1897        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1898
1899        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
[463]1900        {
[574]1901                RayInfo bRay = *it;
1902               
[463]1903                VssRay *ray = bRay.mRay;
[473]1904                float t;
[463]1905
[485]1906                // get classification and receive new t
[463]1907                const int cf = bRay.ComputeRayIntersection(plane, t);
[482]1908
[463]1909                switch (cf)
1910                {
1911                case -1:
1912                        backRays.push_back(bRay);
1913                        break;
1914                case 1:
1915                        frontRays.push_back(bRay);
1916                        break;
[482]1917                case 0:
1918                        {
[485]1919                                //-- split ray
1920                                //-- test if start point behind or in front of plane
1921                                const int side = plane.Side(bRay.ExtrapOrigin());
1922
1923                                if (side <= 0)
1924                                {
1925                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
1926                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
1927                                }
1928                                else
1929                                {
1930                                        frontRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
1931                                        backRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
1932                                }
[463]1933                        }
1934                        break;
1935                default:
[485]1936                        Debug << "Should not come here" << endl;
[463]1937                        break;
1938                }
1939        }
1940
1941        return splits;
1942}
1943
[479]1944
[463]1945void VspBspTree::ExtractHalfSpaces(BspNode *n, vector<Plane3> &halfSpaces) const
1946{
1947        BspNode *lastNode;
1948
1949        do
1950        {
1951                lastNode = n;
1952
1953                // want to get planes defining geometry of this node => don't take
1954                // split plane of node itself
1955                n = n->GetParent();
[482]1956
[463]1957                if (n)
1958                {
1959                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(n);
1960                        Plane3 halfSpace = dynamic_cast<BspInterior *>(interior)->GetPlane();
1961
1962            if (interior->GetFront() != lastNode)
1963                                halfSpace.ReverseOrientation();
1964
1965                        halfSpaces.push_back(halfSpace);
1966                }
1967        }
1968        while (n);
1969}
1970
[485]1971
[482]1972void VspBspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
[503]1973                                                                   BspNodeGeometry &geom) const
[463]1974{
[437]1975        vector<Plane3> halfSpaces;
1976        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
1977
1978        PolygonContainer candidatePolys;
1979
1980        // bounded planes are added to the polygons (reverse polygons
1981        // as they have to be outfacing
1982        for (int i = 0; i < (int)halfSpaces.size(); ++ i)
1983        {
1984                Polygon3 *p = GetBoundingBox().CrossSection(halfSpaces[i]);
[482]1985
[448]1986                if (p->Valid(mEpsilon))
[437]1987                {
1988                        candidatePolys.push_back(p->CreateReversePolygon());
1989                        DEL_PTR(p);
1990                }
1991        }
1992
1993        // add faces of bounding box (also could be faces of the cell)
1994        for (int i = 0; i < 6; ++ i)
1995        {
1996                VertexContainer vertices;
[482]1997
[437]1998                for (int j = 0; j < 4; ++ j)
1999                        vertices.push_back(mBox.GetFace(i).mVertices[j]);
2000
2001                candidatePolys.push_back(new Polygon3(vertices));
2002        }
2003
2004        for (int i = 0; i < (int)candidatePolys.size(); ++ i)
2005        {
2006                // polygon is split by all other planes
2007                for (int j = 0; (j < (int)halfSpaces.size()) && candidatePolys[i]; ++ j)
2008                {
2009                        if (i == j) // polygon and plane are coincident
2010                                continue;
2011
2012                        VertexContainer splitPts;
2013                        Polygon3 *frontPoly, *backPoly;
2014
[482]2015                        const int cf =
[448]2016                                candidatePolys[i]->ClassifyPlane(halfSpaces[j],
2017                                                                                                 mEpsilon);
[482]2018
[437]2019                        switch (cf)
2020                        {
2021                                case Polygon3::SPLIT:
2022                                        frontPoly = new Polygon3();
2023                                        backPoly = new Polygon3();
2024
[482]2025                                        candidatePolys[i]->Split(halfSpaces[j],
2026                                                                                         *frontPoly,
[448]2027                                                                                         *backPoly,
2028                                                                                         mEpsilon);
[437]2029
2030                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2031
[448]2032                                        if (frontPoly->Valid(mEpsilon))
[437]2033                                                candidatePolys[i] = frontPoly;
2034                                        else
2035                                                DEL_PTR(frontPoly);
2036
2037                                        DEL_PTR(backPoly);
2038                                        break;
2039                                case Polygon3::BACK_SIDE:
2040                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
2041                                        break;
2042                                // just take polygon as it is
2043                                case Polygon3::FRONT_SIDE:
2044                                case Polygon3::COINCIDENT:
2045                                default:
2046                                        break;
2047                        }
2048                }
[482]2049
[437]2050                if (candidatePolys[i])
[503]2051                        geom.mPolys.push_back(candidatePolys[i]);
[437]2052        }
[463]2053}
2054
[485]2055
[582]2056void VspBspTree::ConstructGeometry(ViewCell *vc,
[503]2057                                                                   BspNodeGeometry &vcGeom) const
[589]2058{
[580]2059        ViewCellContainer leaves;
[590]2060       
2061        mViewCellsTree->CollectLeaves(vc, leaves);
[463]2062
[580]2063        ViewCellContainer::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2064
[463]2065        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
[580]2066        {
2067                BspLeaf *l = dynamic_cast<BspViewCell *>(*it)->mLeaf;
[590]2068               
[580]2069                ConstructGeometry(l, vcGeom);
2070        }
[463]2071}
2072
[485]2073
[551]2074typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
2075
[557]2076
[482]2077int VspBspTree::FindNeighbors(BspNode *n, vector<BspLeaf *> &neighbors,
[562]2078                                                          const bool onlyUnmailed) const
[463]2079{
[551]2080        stack<bspNodePair> nodeStack;
2081       
2082        BspNodeGeometry nodeGeom;
2083        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
2084       
[500]2085        // split planes from the root to this node
2086        // needed to verify that we found neighbor leaf
[557]2087        // TODO: really needed?
[463]2088        vector<Plane3> halfSpaces;
2089        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2090
[551]2091
2092        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2093        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2094
2095        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2096
[482]2097        while (!nodeStack.empty())
[463]2098        {
[551]2099                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2100                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
[562]2101       
[463]2102                nodeStack.pop();
2103
[557]2104                if (node->IsLeaf())
[562]2105                {
[557]2106                        // test if this leaf is in valid view space
2107                        if (node->TreeValid() &&
2108                                (node != n) &&
2109                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
2110                        {
2111                                bool isAdjacent = true;
[551]2112
[570]2113                                if (1)
[557]2114                                {
[562]2115                                        // test all planes of current node if still adjacent
2116                                        for (int i = 0; (i < halfSpaces.size()) && isAdjacent; ++ i)
2117                                        {
2118                                                const int cf =
2119                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->mPolys,
2120                                                                                                        halfSpaces[i],
2121                                                                                                        mEpsilon);
[482]2122
[562]2123                                                if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
2124                                                {
2125                                                        isAdjacent = false;
2126                                                }
[557]2127                                        }
2128                                }
[562]2129                                else
[557]2130                                {
[562]2131                                        // TODO: why is this wrong??
2132                                        // test all planes of current node if still adjacent
2133                                        for (int i = 0; (i < (int)nodeGeom.mPolys.size()) && isAdjacent; ++ i)
2134                                        {
2135                                                Polygon3 *poly = nodeGeom.mPolys[i];
[555]2136
[562]2137                                                const int cf =
2138                                                        Polygon3::ClassifyPlane(geom->mPolys,
2139                                                                                                        poly->GetSupportingPlane(),
2140                                                                                                        mEpsilon);
[557]2141
[562]2142                                                if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
2143                                                {
2144                                                        isAdjacent = false;
2145                                                }
[557]2146                                        }
[570]2147                                }
[557]2148                                // neighbor was found
2149                                if (isAdjacent)
[562]2150                                {       
[551]2151                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
[562]2152                                }
[463]2153                        }
[562]2154                }
2155                else
2156                {
2157                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[482]2158
[562]2159                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.mPolys,
2160                                                                                                   interior->GetPlane(),
2161                                                                                                   mEpsilon);
[551]2162                       
[562]2163                        BspNode *front = interior->GetFront();
2164                        BspNode *back = interior->GetBack();
[551]2165           
[562]2166                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
2167                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
[463]2168
[562]2169                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
2170                                                                *bGeom,
2171                                                                interior->GetPlane(),
2172                                                                mBox,
2173                                                                mEpsilon);
[551]2174               
[562]2175                        if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
2176                        {
2177                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
2178                                DEL_PTR(bGeom);
2179                        }
2180                        else
2181                        {
2182                                if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
[551]2183                                {
[562]2184                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
2185                                        DEL_PTR(fGeom);
[551]2186                                }
[482]2187                                else
[562]2188                                {       // random decision
2189                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
2190                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
[463]2191                                }
[551]2192                        }
[463]2193                }
[562]2194       
[551]2195                DEL_PTR(geom);
[463]2196        }
[482]2197
[463]2198        return (int)neighbors.size();
2199}
2200
[489]2201
[600]2202
2203int VspBspTree::FindApproximateNeighbors(BspNode *n, vector<BspLeaf *> &neighbors,
2204                                                                                 const bool onlyUnmailed) const
2205{
2206        stack<bspNodePair> nodeStack;
2207       
2208        BspNodeGeometry nodeGeom;
2209        ConstructGeometry(n, nodeGeom);
2210       
2211        // split planes from the root to this node
2212        // needed to verify that we found neighbor leaf
2213        // TODO: really needed?
2214        vector<Plane3> halfSpaces;
2215        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
2216
2217
2218        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2219        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2220
2221        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2222
2223        while (!nodeStack.empty())
2224        {
2225                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2226                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2227       
2228                nodeStack.pop();
2229
2230                if (node->IsLeaf())
2231                {
2232                        // test if this leaf is in valid view space
2233                        if (node->TreeValid() &&
2234                                (node != n) &&
2235                                (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
2236                        {
2237                                bool isAdjacent = true;
2238
2239                                // neighbor was found
2240                                if (isAdjacent)
2241                                {       
2242                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
2243                                }
2244                        }
2245                }
2246                else
2247                {
2248                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2249
2250                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(nodeGeom.mPolys,
2251                                                                                                   interior->GetPlane(),
2252                                                                                                   mEpsilon);
2253                       
2254                        BspNode *front = interior->GetFront();
2255                        BspNode *back = interior->GetBack();
2256           
2257                        BspNodeGeometry *fGeom = new BspNodeGeometry();
2258                        BspNodeGeometry *bGeom = new BspNodeGeometry();
2259
2260                        geom->SplitGeometry(*fGeom,
2261                                                                *bGeom,
2262                                                                interior->GetPlane(),
2263                                                                mBox,
2264                                                                mEpsilon);
2265               
2266                        if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
2267                        {
2268                                nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetFront(), fGeom));
2269                                DEL_PTR(bGeom);
2270                        }
2271                        else
2272                        {
2273                                if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
2274                                {
2275                                        nodeStack.push(bspNodePair(interior->GetBack(), bGeom));
2276                                        DEL_PTR(fGeom);
2277                                }
2278                                else
2279                                {       // random decision
2280                                        nodeStack.push(bspNodePair(front, fGeom));
2281                                        nodeStack.push(bspNodePair(back, bGeom));
2282                                }
2283                        }
2284                }
2285       
2286                DEL_PTR(geom);
2287        }
2288
2289        return (int)neighbors.size();
2290}
2291
2292
2293
[463]2294BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const Plane3 &halfspace)
2295{
2296    stack<BspNode *> nodeStack;
2297        nodeStack.push(mRoot);
[482]2298
[463]2299        int mask = rand();
[482]2300
2301        while (!nodeStack.empty())
[463]2302        {
2303                BspNode *node = nodeStack.top();
2304                nodeStack.pop();
[482]2305
2306                if (node->IsLeaf())
[463]2307                {
2308                        return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[482]2309                }
2310                else
[463]2311                {
2312                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2313                        BspNode *next;
[503]2314                        BspNodeGeometry geom;
[482]2315
[463]2316                        // todo: not very efficient: constructs full cell everytime
[498]2317                        ConstructGeometry(interior, geom);
[463]2318
[503]2319                        const int cf =
2320                                Polygon3::ClassifyPlane(geom.mPolys, halfspace, mEpsilon);
[463]2321
2322                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
2323                                next = interior->GetFront();
2324                        else
2325                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
2326                                        next = interior->GetFront();
[482]2327                        else
[463]2328                        {
2329                                // random decision
2330                                if (mask & 1)
2331                                        next = interior->GetBack();
2332                                else
2333                                        next = interior->GetFront();
2334                                mask = mask >> 1;
2335                        }
2336
2337                        nodeStack.push(next);
2338                }
2339        }
[482]2340
[463]2341        return NULL;
2342}
2343
2344BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed)
2345{
2346        stack<BspNode *> nodeStack;
[482]2347
[463]2348        nodeStack.push(mRoot);
2349
2350        int mask = rand();
[482]2351
2352        while (!nodeStack.empty())
[463]2353        {
2354                BspNode *node = nodeStack.top();
2355                nodeStack.pop();
[482]2356
2357                if (node->IsLeaf())
[463]2358                {
2359                        if ( (!onlyUnmailed || !node->Mailed()) )
2360                                return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2361                }
[482]2362                else
[463]2363                {
2364                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2365
2366                        // random decision
2367                        if (mask & 1)
2368                                nodeStack.push(interior->GetBack());
2369                        else
2370                                nodeStack.push(interior->GetFront());
2371
2372                        mask = mask >> 1;
2373                }
2374        }
[482]2375
[463]2376        return NULL;
2377}
2378
2379int VspBspTree::ComputePvsSize(const RayInfoContainer &rays) const
2380{
2381        int pvsSize = 0;
2382
2383        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = rays.end();
2384
2385        Intersectable::NewMail();
2386
2387        for (rit = rays.begin(); rit != rays.end(); ++ rit)
2388        {
2389                VssRay *ray = (*rit).mRay;
[482]2390
[463]2391                if (ray->mOriginObject)
2392                {
2393                        if (!ray->mOriginObject->Mailed())
2394                        {
2395                                ray->mOriginObject->Mail();
2396                                ++ pvsSize;
2397                        }
2398                }
2399                if (ray->mTerminationObject)
2400                {
2401                        if (!ray->mTerminationObject->Mailed())
2402                        {
2403                                ray->mTerminationObject->Mail();
2404                                ++ pvsSize;
2405                        }
2406                }
2407        }
2408
2409        return pvsSize;
2410}
2411
2412float VspBspTree::GetEpsilon() const
2413{
2414        return mEpsilon;
2415}
2416
2417
2418int VspBspTree::SplitPolygons(const Plane3 &plane,
[482]2419                                                          PolygonContainer &polys,
2420                                                          PolygonContainer &frontPolys,
2421                                                          PolygonContainer &backPolys,
[463]2422                                                          PolygonContainer &coincident) const
2423{
2424        int splits = 0;
2425
[574]2426        PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
2427
2428        for (it = polys.begin(); it != polys.end(); ++ it)     
[463]2429        {
[574]2430                Polygon3 *poly = *it;
[463]2431
2432                // classify polygon
2433                const int cf = poly->ClassifyPlane(plane, mEpsilon);
2434
2435                switch (cf)
2436                {
2437                        case Polygon3::COINCIDENT:
2438                                coincident.push_back(poly);
[482]2439                                break;
2440                        case Polygon3::FRONT_SIDE:
[463]2441                                frontPolys.push_back(poly);
2442                                break;
2443                        case Polygon3::BACK_SIDE:
2444                                backPolys.push_back(poly);
2445                                break;
2446                        case Polygon3::SPLIT:
2447                                backPolys.push_back(poly);
2448                                frontPolys.push_back(poly);
2449                                ++ splits;
2450                                break;
2451                        default:
2452                Debug << "SHOULD NEVER COME HERE\n";
2453                                break;
2454                }
2455        }
2456
2457        return splits;
2458}
[466]2459
2460
[469]2461int VspBspTree::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
2462                                                                const Vector3 &termination,
2463                                                                vector<ViewCell *> &viewcells)
[466]2464{
[469]2465        int hits = 0;
[600]2466        stack<BspRayTraversalData> tQueue;
[482]2467
[469]2468        float mint = 0.0f, maxt = 1.0f;
[482]2469
[469]2470        Intersectable::NewMail();
[600]2471        ViewCell::NewMail();
[482]2472
[469]2473        Vector3 entp = origin;
2474        Vector3 extp = termination;
[482]2475
[469]2476        BspNode *node = mRoot;
2477        BspNode *farChild = NULL;
[482]2478
[485]2479        float t;
[482]2480        while (1)
[469]2481        {
[482]2482                if (!node->IsLeaf())
[469]2483                {
2484                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[482]2485
[469]2486                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
[485]2487                       
[469]2488                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
2489                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
[482]2490
[485]2491                        if (entSide < 0)
[469]2492                        {
[576]2493                          node = in->GetBack();
2494                          // plane does not split ray => no far child
2495                          if (extSide <= 0)
2496                                continue;
2497                         
2498                          farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
[485]2499                        }
2500                        else if (entSide > 0)
[469]2501                        {
[576]2502                          node = in->GetFront();
[482]2503
[576]2504                          if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
2505                                continue;
[482]2506
2507                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray
[469]2508                        }
[485]2509                        else // ray end point on plane
2510                        {       // NOTE: what to do if ray is coincident with plane?
2511                                if (extSide < 0)
2512                                        node = in->GetBack();
[487]2513                                else
[485]2514                                        node = in->GetFront();
[487]2515                                                               
[485]2516                                continue; // no far child
[469]2517                        }
[482]2518
[469]2519                        // push data for far child
[600]2520                        tQueue.push(BspRayTraversalData(farChild, extp));
[482]2521
[469]2522                        // find intersection of ray segment with plane
2523                        extp = splitPlane.FindIntersection(origin, extp, &t);
[485]2524                }
2525                else
[469]2526                {
2527                        // reached leaf => intersection with view cell
2528                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[482]2529
[590]2530                        ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
2531                        if (!viewCell->Mailed())
[469]2532                        {
[590]2533                                viewcells.push_back(viewCell);
2534                                viewCell->Mail();
[469]2535                                ++ hits;
2536                        }
[482]2537
[469]2538                        //-- fetch the next far child from the stack
[600]2539                        if (tQueue.empty())
[469]2540                                break;
[482]2541
[469]2542                        entp = extp;
[485]2543                       
[600]2544                        BspRayTraversalData &s = tQueue.top();
[482]2545
[469]2546                        node = s.mNode;
2547                        extp = s.mExitPoint;
[482]2548
[600]2549                        tQueue.pop();
[469]2550                }
[466]2551        }
[487]2552
[469]2553        return hits;
[466]2554}
[478]2555
[576]2556
2557
2558
[485]2559int VspBspTree::TreeDistance(BspNode *n1, BspNode *n2) const
[482]2560{
2561        std::deque<BspNode *> path1;
2562        BspNode *p1 = n1;
[479]2563
[482]2564        // create path from node 1 to root
2565        while (p1)
2566        {
2567                if (p1 == n2) // second node on path
2568                        return (int)path1.size();
2569
2570                path1.push_front(p1);
2571                p1 = p1->GetParent();
2572        }
2573
2574        int depth = n2->GetDepth();
2575        int d = depth;
2576
2577        BspNode *p2 = n2;
2578
2579        // compare with same depth
2580        while (1)
2581        {
2582                if ((d < (int)path1.size()) && (p2 == path1[d]))
2583                        return (depth - d) + ((int)path1.size() - 1 - d);
2584
2585                -- d;
2586                p2 = p2->GetParent();
2587        }
2588
2589        return 0; // never come here
2590}
2591
[580]2592
[501]2593BspNode *VspBspTree::CollapseTree(BspNode *node, int &collapsed)
[479]2594{
[590]2595// TODO
2596#if VC_HISTORY
[495]2597        if (node->IsLeaf())
[479]2598                return node;
2599
[492]2600        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2601
[501]2602        BspNode *front = CollapseTree(interior->GetFront(), collapsed);
2603        BspNode *back = CollapseTree(interior->GetBack(), collapsed);
[492]2604
[479]2605        if (front->IsLeaf() && back->IsLeaf())
2606        {
2607                BspLeaf *frontLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(front);
2608                BspLeaf *backLeaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(back);
2609
2610                //-- collapse tree
2611                if (frontLeaf->GetViewCell() == backLeaf->GetViewCell())
2612                {
2613                        BspViewCell *vc = frontLeaf->GetViewCell();
2614
2615                        BspLeaf *leaf = new BspLeaf(interior->GetParent(), vc);
[489]2616                        leaf->SetTreeValid(frontLeaf->TreeValid());
[482]2617
[479]2618                        // replace a link from node's parent
2619                        if (leaf->GetParent())
2620                                leaf->GetParent()->ReplaceChildLink(node, leaf);
[517]2621                        else
2622                                mRoot = leaf;
2623
[501]2624                        ++ collapsed;
[479]2625                        delete interior;
2626
2627                        return leaf;
2628                }
2629        }
[590]2630#endif
[495]2631        return node;
2632}
2633
2634
[501]2635int VspBspTree::CollapseTree()
[495]2636{
[501]2637        int collapsed = 0;
[580]2638        //TODO
2639#if VC_HISTORY
[501]2640        (void)CollapseTree(mRoot, collapsed);
[517]2641
[485]2642        // revalidate leaves
[517]2643        RepairViewCellsLeafLists();
[580]2644#endif
[501]2645        return collapsed;
[479]2646}
2647
2648
[517]2649void VspBspTree::RepairViewCellsLeafLists()
[492]2650{
[590]2651// TODO
2652#if VC_HISTORY
[479]2653        // list not valid anymore => clear
[492]2654        stack<BspNode *> nodeStack;
2655        nodeStack.push(mRoot);
2656
2657        ViewCell::NewMail();
2658
2659        while (!nodeStack.empty())
2660        {
2661                BspNode *node = nodeStack.top();
2662                nodeStack.pop();
2663
2664                if (node->IsLeaf())
2665                {
2666                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2667
2668                        BspViewCell *viewCell = leaf->GetViewCell();
[590]2669
[492]2670                        if (!viewCell->Mailed())
2671                        {
2672                                viewCell->mLeaves.clear();
2673                                viewCell->Mail();
2674                        }
[580]2675       
[492]2676                        viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
[590]2677
[492]2678                }
2679                else
2680                {
2681                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2682
2683                        nodeStack.push(interior->GetFront());
2684                        nodeStack.push(interior->GetBack());
2685                }
[479]2686        }
[590]2687// TODO
2688#endif
[479]2689}
2690
2691
[532]2692typedef pair<BspNode *, BspNodeGeometry *> bspNodePair;
2693
[535]2694
[532]2695int VspBspTree::CastBeam(Beam &beam)
2696{
2697    stack<bspNodePair> nodeStack;
2698        BspNodeGeometry *rgeom = new BspNodeGeometry();
2699        ConstructGeometry(mRoot, *rgeom);
2700
2701        nodeStack.push(bspNodePair(mRoot, rgeom));
2702 
2703        ViewCell::NewMail();
2704
2705        while (!nodeStack.empty())
2706        {
2707                BspNode *node = nodeStack.top().first;
2708                BspNodeGeometry *geom = nodeStack.top().second;
2709                nodeStack.pop();
2710               
2711                AxisAlignedBox3 box;
[535]2712                box.Initialize();
2713                geom->IncludeInBox(box);
[532]2714
[535]2715                const int side = beam.ComputeIntersection(box);
[532]2716               
2717                switch (side)
2718                {
2719                case -1:
[547]2720                        CollectViewCells(node, true, beam.mViewCells, true);
[532]2721                        break;
2722                case 0:
[535]2723                       
[532]2724                        if (node->IsLeaf())
2725                        {
[535]2726                                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
2727                       
[532]2728                                if (!leaf->GetViewCell()->Mailed() && leaf->TreeValid())
[535]2729                                {
2730                                        leaf->GetViewCell()->Mail();
[532]2731                                        beam.mViewCells.push_back(leaf->GetViewCell());
[535]2732                                }
[532]2733                        }
2734                        else
2735                        {
2736                                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[535]2737                       
[538]2738                                BspNode *first = interior->GetFront();
2739                                BspNode *second = interior->GetBack();
[535]2740           
2741                                BspNodeGeometry *firstGeom = new BspNodeGeometry();
2742                                BspNodeGeometry *secondGeom = new BspNodeGeometry();
2743
[538]2744                                geom->SplitGeometry(*firstGeom,
2745                                                                        *secondGeom,
2746                                                                        interior->GetPlane(),
2747                                                                        mBox,
2748                                                                        mEpsilon);
[535]2749
[532]2750                                // decide on the order of the nodes
2751                                if (DotProd(beam.mPlanes[0].mNormal,
2752                                        interior->GetPlane().mNormal) > 0)
2753                                {
2754                                        swap(first, second);
[535]2755                                        swap(firstGeom, secondGeom);
[532]2756                                }
2757
[535]2758                                nodeStack.push(bspNodePair(first, firstGeom));
2759                                nodeStack.push(bspNodePair(second, secondGeom));
[532]2760                        }
[535]2761                       
[532]2762                        break;
[538]2763                default:
[532]2764                        // default: cull
[538]2765                        break;
[532]2766                }
[538]2767               
[532]2768                DEL_PTR(geom);
[535]2769               
[532]2770        }
2771
[538]2772        return (int)beam.mViewCells.size();
[532]2773}
2774
2775
[485]2776void VspBspTree::SetViewCellsManager(ViewCellsManager *vcm)
[478]2777{
[485]2778        mViewCellsManager = vcm;
2779}
2780
2781
[580]2782int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const vector<BspLeaf *> leaves,
2783                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
[485]2784{
[478]2785        BspLeaf::NewMail();
[508]2786       
[478]2787        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
2788
[580]2789        int numCandidates = 0;
[509]2790
[478]2791        // find merge candidates and push them into queue
2792        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
2793        {
2794                BspLeaf *leaf = *it;
[485]2795               
2796                // the same leaves must not be part of two merge candidates
2797                leaf->Mail();
2798                vector<BspLeaf *> neighbors;
2799                FindNeighbors(leaf, neighbors, true);
[600]2800                //FindApproximateNeighbors(leaf, neighbors, true);
[485]2801                vector<BspLeaf *>::const_iterator nit, nit_end = neighbors.end();
2802
2803                // TODO: test if at least one ray goes from one leaf to the other
2804                for (nit = neighbors.begin(); nit != nit_end; ++ nit)
[508]2805                {
2806                        if ((*nit)->GetViewCell() != leaf->GetViewCell())
[509]2807                        {
[580]2808                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), (*nit)->GetViewCell());
2809                                candidates.push_back(mc);
[564]2810
[580]2811                                ++ numCandidates;
2812                                if ((numCandidates % 1000) == 0)
[566]2813                                {
[580]2814                                        cout << "collected " << numCandidates << " merge candidates" << endl;
[566]2815                                }
[509]2816                        }
[485]2817                }
2818        }
2819
[580]2820        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
2821        Debug << "leaves in queue: " << numCandidates << endl;
2822       
[508]2823
[485]2824        return (int)leaves.size();
2825}
2826
2827
[580]2828int VspBspTree::CollectMergeCandidates(const VssRayContainer &rays,
2829                                                                           vector<MergeCandidate> &candidates)
[485]2830{
[547]2831        ViewCell::NewMail();
[503]2832        long startTime = GetTime();
[574]2833       
[485]2834        map<BspLeaf *, vector<BspLeaf*> > neighborMap;
[574]2835        ViewCellContainer::const_iterator iit;
[485]2836
[503]2837        int numLeaves = 0;
[485]2838       
2839        BspLeaf::NewMail();
2840
[574]2841        for (int i = 0; i < (int)rays.size(); ++ i)
[485]2842        { 
[574]2843                VssRay *ray = rays[i];
[547]2844       
[485]2845                // traverse leaves stored in the rays and compare and
2846                // merge consecutive leaves (i.e., the neighbors in the tree)
[574]2847                if (ray->mViewCells.size() < 2)
[485]2848                        continue;
[580]2849//TODO viewcellhierarchy
[574]2850                iit = ray->mViewCells.begin();
2851                BspViewCell *bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*(iit ++));
[580]2852                BspLeaf *leaf = bspVc->mLeaf;
[485]2853               
2854                // traverse intersections
[489]2855                // consecutive leaves are neighbors => add them to queue
[574]2856                for (; iit != ray->mViewCells.end(); ++ iit)
[485]2857                {
[489]2858                        // next pair
2859                        BspLeaf *prevLeaf = leaf;
[574]2860                        bspVc = dynamic_cast<BspViewCell *>(*iit);
[580]2861            leaf = bspVc->mLeaf;
[489]2862
[508]2863                        // view space not valid or same view cell
2864                        if (!leaf->TreeValid() || !prevLeaf->TreeValid() ||
2865                                (leaf->GetViewCell() == prevLeaf->GetViewCell()))
[489]2866                                continue;
2867
[580]2868                vector<BspLeaf *> &neighbors = neighborMap[leaf];
[485]2869                       
2870                        bool found = false;
[478]2871
[485]2872                        // both leaves inserted in queue already =>
2873                        // look if double pair already exists
2874                        if (leaf->Mailed() && prevLeaf->Mailed())
[478]2875                        {
[485]2876                                vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = neighbors.end();
2877                               
2878                for (it = neighbors.begin(); !found && (it != it_end); ++ it)
2879                                        if (*it == prevLeaf)
2880                                                found = true; // already in queue
2881                        }
[547]2882               
[485]2883                        if (!found)
2884                        {
[564]2885                                // this pair is not in map yet
[485]2886                                // => insert into the neighbor map and the queue
2887                                neighbors.push_back(prevLeaf);
2888                                neighborMap[prevLeaf].push_back(leaf);
[478]2889
[485]2890                                leaf->Mail();
2891                                prevLeaf->Mail();
[547]2892               
[580]2893                                MergeCandidate mc(leaf->GetViewCell(), prevLeaf->GetViewCell());
2894                               
2895                                candidates.push_back(mc);
[564]2896
[580]2897                                if (((int)candidates.size() % 1000) == 0)
[564]2898                                {
[580]2899                                        cout << "collected " << (int)candidates.size() << " merge candidates" << endl;
[564]2900                                }
[478]2901                        }
[485]2902        }
2903        }
[564]2904
[485]2905        Debug << "neighbormap size: " << (int)neighborMap.size() << endl;
[580]2906        Debug << "merge queue: " << (int)candidates.size() << endl;
[503]2907        Debug << "leaves in queue: " << numLeaves << endl;
[485]2908
[580]2909
[503]2910        //-- collect the leaves which haven't been found by ray casting
[542]2911        if (0)
2912        {
[551]2913                cout << "finding additional merge candidates using geometry" << endl;
[542]2914                vector<BspLeaf *> leaves;
[547]2915                CollectLeaves(leaves, true);
[542]2916                Debug << "found " << (int)leaves.size() << " new leaves" << endl << endl;
[580]2917                CollectMergeCandidates(leaves, candidates);
[542]2918        }
[503]2919
2920        return numLeaves;
[485]2921}
2922
2923
2924
2925
[508]2926ViewCell *VspBspTree::GetViewCell(const Vector3 &point)
[492]2927{
2928  if (mRoot == NULL)
2929        return NULL;
2930 
2931  stack<BspNode *> nodeStack;
2932  nodeStack.push(mRoot);
2933 
2934  ViewCell *viewcell = NULL;
2935 
2936  while (!nodeStack.empty())  {
2937        BspNode *node = nodeStack.top();
2938        nodeStack.pop();
2939       
2940        if (node->IsLeaf()) {
2941          viewcell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
2942          break;
2943        } else {
2944         
2945          BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
2946               
2947          // random decision
2948          if (interior->GetPlane().Side(point) < 0)
2949                nodeStack.push(interior->GetBack());
2950          else
2951                nodeStack.push(interior->GetFront());
2952        }
2953  }
2954 
2955  return viewcell;
2956}
2957
2958
[487]2959bool VspBspTree::ViewPointValid(const Vector3 &viewPoint) const
2960{
2961        BspNode *node = mRoot;
[485]2962
[487]2963        while (1)
2964        {
2965                // early exit
2966                if (node->TreeValid())
2967                        return true;
2968
2969                if (node->IsLeaf())
2970                        return false;
2971                       
2972                BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
[490]2973                                       
2974                if (in->GetPlane().Side(viewPoint) <= 0)
[487]2975                {
2976                        node = in->GetBack();
2977                }
2978                else
2979                {
2980                        node = in->GetFront();
2981                }
2982        }
2983
2984        // should never come here
2985        return false;
2986}
2987
2988
2989void VspBspTree::PropagateUpValidity(BspNode *node)
2990{
[574]2991        const bool isValid = node->TreeValid();
2992
2993        // propagative up invalid flag until only invalid nodes exist over this node
2994        if (!isValid)
[487]2995        {
[574]2996                while (!node->IsRoot() && node->GetParent()->TreeValid())
2997                {
2998                        node = node->GetParent();
2999                        node->SetTreeValid(false);
3000                }
[487]3001        }
[574]3002        else
3003        {
3004                // propagative up valid flag until one of the subtrees is invalid
3005                while (!node->IsRoot() && !node->TreeValid())
3006                {
3007            node = node->GetParent();
3008                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3009                       
3010                        // the parent is valid iff both leaves are valid
3011                        node->SetTreeValid(interior->GetBack()->TreeValid() &&
3012                                                           interior->GetFront()->TreeValid());
3013                }
3014        }
[487]3015}
3016
[508]3017
3018bool VspBspTree::Export(ofstream &stream)
[503]3019{
[508]3020        ExportNode(mRoot, stream);
[487]3021
[503]3022        return true;
3023}
3024
3025
[508]3026void VspBspTree::ExportNode(BspNode *node, ofstream &stream)
3027{
3028        if (node->IsLeaf())
[503]3029        {
[508]3030                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
[590]3031                ViewCell *viewCell = mViewCellsTree->GetActiveViewCell(leaf->GetViewCell());
3032
[508]3033                int id = -1;
[590]3034                if (viewCell != mOutOfBoundsCell)
3035                        id = viewCell->GetId();
[503]3036
[508]3037                stream << "<Leaf viewCellId=\"" << id << "\" />" << endl;
[503]3038        }
[508]3039        else
[503]3040        {
[508]3041                BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
3042       
3043                Plane3 plane = interior->GetPlane();
3044                stream << "<Interior plane=\"" << plane.mNormal.x << " "
3045                           << plane.mNormal.y << " " << plane.mNormal.z << " "
3046                           << plane.mD << "\">" << endl;
[503]3047
[508]3048                ExportNode(interior->GetBack(), stream);
3049                ExportNode(interior->GetFront(), stream);
[503]3050
[508]3051                stream << "</Interior>" << endl;
[503]3052        }
3053}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.