source: trunk/VUT/GtpVisibilityPreprocessor/src/VspBspTree.cpp @ 469

Revision 469, 42.5 KB checked in by mattausch, 19 years ago (diff)

updated view cells, view cell manager. changed rendersimulator
Line 
1#include "Plane3.h"
2#include "VspBspTree.h"
3#include "Mesh.h"
4#include "common.h"
5#include "ViewCell.h"
6#include "Environment.h"
7#include "Polygon3.h"
8#include "Ray.h"
9#include "AxisAlignedBox3.h"
10#include <stack>
11#include <time.h>
12#include <iomanip>
13#include "Exporter.h"
14#include "Plane3.h"
15#include "ViewCellBsp.h"
16
17//-- static members
18/** Evaluates split plane classification with respect to the plane's
19        contribution for a minimum number of ray splits.
20*/
21const float VspBspTree::sLeastRaySplitsTable[] = {0, 0, 1, 1, 0};
22/** Evaluates split plane classification with respect to the plane's
23        contribution for balanced rays.
24*/
25const float VspBspTree::sBalancedRaysTable[] = {1, -1, 0, 0, 0};
26
27
28int VspBspTree::sFrontId = 0;
29int VspBspTree::sBackId = 0;
30int VspBspTree::sFrontAndBackId = 0;
31
32
33/****************************************************************/
34/*                  class VspBspTree implementation             */
35/****************************************************************/
36
37VspBspTree::VspBspTree():
38mRoot(NULL),
39mPvsUseArea(true)
40{
41        mRootCell = new BspViewCell();
42
43        Randomize(); // initialise random generator for heuristics
44
45        //-- termination criteria for autopartition
46        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.maxDepth", mTermMaxDepth);
47        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minPvs", mTermMinPvs);
48        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.minRays", mTermMinRays);
49        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minArea", mTermMinArea);     
50        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.maxRayContribution", mTermMaxRayContribution);
51        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.minAccRayLenght", mTermMinAccRayLength);
52
53        //-- factors for bsp tree split plane heuristics
54        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Factor.balancedRays", mBalancedRaysFactor);
55        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Factor.pvs", mPvsFactor);
56        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.ct_div_ci", mCtDivCi);
57
58        //-- termination criteria for axis aligned split
59        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.ct_div_ci", mAaCtDivCi);
60        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.maxCostRatio", mMaxCostRatio);
61       
62        environment->GetIntValue("VspBspTree.Termination.AxisAligned.minRays",
63                                                         mTermMinRaysForAxisAligned);
64       
65        //-- partition criteria
66        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxPolyCandidates", mMaxPolyCandidates);
67        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxRayCandidates", mMaxRayCandidates);
68        environment->GetIntValue("VspBspTree.splitPlaneStrategy", mSplitPlaneStrategy);
69        environment->GetFloatValue("VspBspTree.AxisAligned.splitBorder", mSplitBorder);
70
71        environment->GetFloatValue("VspBspTree.Construction.epsilon", mEpsilon);
72        environment->GetIntValue("VspBspTree.maxTests", mMaxTests);
73
74    Debug << "BSP max depth: " << mTermMaxDepth << endl;
75        Debug << "BSP min PVS: " << mTermMinPvs << endl;
76        Debug << "BSP min area: " << mTermMinArea << endl;
77        Debug << "BSP min rays: " << mTermMinRays << endl;
78        Debug << "BSP max polygon candidates: " << mMaxPolyCandidates << endl;
79        Debug << "BSP max plane candidates: " << mMaxRayCandidates << endl;
80
81        Debug << "Split plane strategy: ";
82        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
83                Debug << "random polygon ";
84        if (mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED)
85                Debug << "axis aligned ";
86        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
87                Debug << "least ray splits ";
88        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
89                Debug << "balanced rays ";
90        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
91                Debug << "pvs";
92
93        Debug << endl;
94}
95
96
97const BspTreeStatistics &VspBspTree::GetStatistics() const
98{
99        return mStat;
100}
101
102
103VspBspTree::~VspBspTree()
104{
105        DEL_PTR(mRoot);
106        DEL_PTR(mRootCell);
107}
108
109int VspBspTree::AddMeshToPolygons(Mesh *mesh,
110                                                                  PolygonContainer &polys,
111                                                                  MeshInstance *parent)
112{
113        FaceContainer::const_iterator fi;
114       
115        // copy the face data to polygons
116        for (fi = mesh->mFaces.begin(); fi != mesh->mFaces.end(); ++ fi)
117        {
118                Polygon3 *poly = new Polygon3((*fi), mesh);
119               
120                if (poly->Valid(mEpsilon))
121                {
122                        poly->mParent = parent; // set parent intersectable
123                        polys.push_back(poly);
124                }
125                else
126                        DEL_PTR(poly);
127        }
128        return (int)mesh->mFaces.size();
129}
130
131int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ViewCellContainer &viewCells,
132                                                          PolygonContainer &polys,
133                                                          int maxObjects)
134{
135        int limit = (maxObjects > 0) ?
136                Min((int)viewCells.size(), maxObjects) : (int)viewCells.size();
137 
138        int polysSize = 0;
139
140        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
141        {
142                if (viewCells[i]->GetMesh()) // copy the mesh data to polygons
143                {
144                        mBox.Include(viewCells[i]->GetBox()); // add to BSP tree aabb
145                        polysSize +=
146                                AddMeshToPolygons(viewCells[i]->GetMesh(),
147                                                                  polys,
148                                                                  viewCells[i]);
149                }
150        }
151
152        return polysSize;
153}
154
155int VspBspTree::AddToPolygonSoup(const ObjectContainer &objects,
156                                                                 PolygonContainer &polys,
157                                                                 int maxObjects)
158{
159        int limit = (maxObjects > 0) ?
160                Min((int)objects.size(), maxObjects) : (int)objects.size();
161 
162        for (int i = 0; i < limit; ++i)
163        {
164                Intersectable *object = objects[i];//*it;
165                Mesh *mesh = NULL;
166
167                switch (object->Type()) // extract the meshes
168                {
169                case Intersectable::MESH_INSTANCE:
170                        mesh = dynamic_cast<MeshInstance *>(object)->GetMesh();
171                        break;
172                case Intersectable::VIEW_CELL:
173                        mesh = dynamic_cast<ViewCell *>(object)->GetMesh();
174                        break;
175                        // TODO: handle transformed mesh instances
176                default:
177                        Debug << "intersectable type not supported" << endl;
178                        break;
179                }
180               
181        if (mesh) // copy the mesh data to polygons
182                {
183                        mBox.Include(object->GetBox()); // add to BSP tree aabb
184                        AddMeshToPolygons(mesh, polys, mRootCell);
185                }
186        }
187
188        return (int)polys.size();
189}
190
191void VspBspTree::Construct(const VssRayContainer &sampleRays)
192{
193    mStat.nodes = 1;
194        mBox.Initialize();      // initialise BSP tree bounding box
195       
196        PolygonContainer polys;
197        RayInfoContainer *rays = new RayInfoContainer();
198
199        VssRayContainer::const_iterator rit, rit_end = sampleRays.end();
200
201        long startTime = GetTime();
202
203        Debug << "**** Extracting polygons from rays ****\n";
204
205        Intersectable::NewMail();
206
207        //-- extract polygons intersected by the rays
208        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
209        {
210                VssRay *ray = *rit;
211       
212                if (ray->mTerminationObject && !ray->mTerminationObject->Mailed())
213                {
214                        ray->mTerminationObject->Mail();
215                        MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mTerminationObject);
216                        AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
217                }
218
219                if (ray->mOriginObject && !ray->mOriginObject->Mailed())
220                {
221                        ray->mOriginObject->Mail();
222                        MeshInstance *obj = dynamic_cast<MeshInstance *>(ray->mOriginObject);
223                        AddMeshToPolygons(obj->GetMesh(), polys, obj);
224                }
225        }
226
227        // compute bounding box
228        Polygon3::IncludeInBox(polys, mBox);
229
230        //-- store rays
231        for (rit = sampleRays.begin(); rit != rit_end; ++ rit)
232        {
233                VssRay *ray = *rit;
234               
235                float minT, maxT;
236
237                // TODO: not very efficient to implictly cast between rays types ...
238                if (mBox.GetRaySegment(*ray, minT, maxT))
239                {
240                        float len = ray->Length();
241                       
242                        if (!len)
243                                len = Limits::Small;
244                       
245                        rays->push_back(RayInfo(ray, minT / len, maxT / len));
246                }
247        }
248
249        mStat.polys = (int)polys.size();
250
251        Debug << "**** Finished polygon extraction ****" << endl;
252        Debug << (int)polys.size() << " polys extracted from " << (int)sampleRays.size() << " rays" << endl;
253        Debug << "extraction time: " << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
254
255        Construct(polys, rays);
256
257        // clean up polygons
258        CLEAR_CONTAINER(polys);
259}
260
261void VspBspTree::Construct(const PolygonContainer &polys, RayInfoContainer *rays)
262{
263        std::stack<VspBspTraversalData> tStack;
264
265        mRoot = new BspLeaf();
266
267        // constrruct root node geometry
268        BspNodeGeometry *geom = new BspNodeGeometry();
269        ConstructGeometry(mRoot, *geom);
270
271        VspBspTraversalData tData(mRoot,
272                                                          new PolygonContainer(polys),
273                                                          0,
274                                                          rays,
275                              ComputePvsSize(*rays),
276                                                          geom->GetArea(),
277                                                          geom);
278
279        tStack.push(tData);
280
281        mStat.Start();
282        cout << "Contructing vsp bsp tree ... ";
283
284        long startTime = GetTime();
285       
286        while (!tStack.empty())
287        {
288                tData = tStack.top();
289
290            tStack.pop();
291
292                // subdivide leaf node
293                BspNode *r = Subdivide(tStack, tData);
294
295                if (r == mRoot)
296                        Debug << "BSP tree construction time spent at root: "
297                                  << TimeDiff(startTime, GetTime())*1e-3 << "s" << endl;
298        }
299
300        cout << "finished\n";
301
302        mStat.Stop();
303}
304
305bool VspBspTree::TerminationCriteriaMet(const VspBspTraversalData &data) const
306{
307        return
308                (((int)data.mRays->size() <= mTermMinRays) ||
309                 (data.mPvs <= mTermMinPvs) ||
310                 (data.mArea <= mTermMinArea) ||
311                // (data.GetAvgRayContribution() >= mTermMaxRayContribution) ||
312                 (data.mDepth >= mTermMaxDepth));
313}
314
315BspNode *VspBspTree::Subdivide(VspBspTraversalStack &tStack,
316                                                           VspBspTraversalData &tData)
317{
318        //-- terminate traversal 
319        if (TerminationCriteriaMet(tData))             
320        {
321                BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
322       
323                BspViewCell *viewCell = new BspViewCell();
324               
325                leaf->SetViewCell(viewCell);
326                viewCell->mLeaves.push_back(leaf);
327
328                //-- add pvs
329                if (viewCell != mRootCell)
330                {
331                        int conSamp = 0, sampCon = 0;
332                        AddToPvs(leaf, *tData.mRays, conSamp, sampCon);
333                       
334                        mStat.contributingSamples += conSamp;
335                        mStat.sampleContributions += sampCon;
336                }
337
338                EvaluateLeafStats(tData);
339       
340                //-- clean up
341               
342                DEL_PTR(tData.mPolygons);
343                DEL_PTR(tData.mRays);
344                DEL_PTR(tData.mGeometry);
345
346                return leaf;
347        }
348
349        //-- continue subdivision
350        PolygonContainer coincident;
351       
352        VspBspTraversalData tFrontData(new PolygonContainer(),
353                                                                   tData.mDepth + 1,
354                                                                   new RayInfoContainer(),
355                                                                   new BspNodeGeometry());
356
357        VspBspTraversalData tBackData(new PolygonContainer(),
358                                                                  tData.mDepth + 1,
359                                                                  new RayInfoContainer(),
360                                                                  new BspNodeGeometry());
361
362        // create new interior node and two leaf nodes
363        BspInterior *interior =
364                SubdivideNode(tData, tFrontData, tBackData, coincident);
365
366#ifdef _DEBUG   
367//      if (frontPolys->empty() && backPolys->empty() && (coincident.size() > 2))
368//      {       for (PolygonContainer::iterator it = coincident.begin(); it != coincident.end(); ++it)
369//                      Debug << (*it) << " " << (*it)->GetArea() << " " << (*it)->mParent << endl ;
370//              Debug << endl;}
371#endif
372
373        // push the children on the stack
374        tStack.push(tFrontData);
375        tStack.push(tBackData);
376
377        // cleanup
378        DEL_PTR(tData.mNode);   
379
380        DEL_PTR(tData.mPolygons);
381        DEL_PTR(tData.mRays);
382        DEL_PTR(tData.mGeometry);
383
384        return interior;
385}
386
387BspInterior *VspBspTree::SubdivideNode(VspBspTraversalData &tData,
388                                                                           VspBspTraversalData &frontData,
389                                                                           VspBspTraversalData &backData,
390                                                                           PolygonContainer &coincident)
391{
392        mStat.nodes += 2;
393       
394        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(tData.mNode);
395       
396        // select subdivision plane
397        BspInterior *interior = new BspInterior(SelectPlane(leaf, tData));
398
399#ifdef _DEBUG
400        Debug << interior << endl;
401#endif
402       
403        // subdivide rays into front and back rays
404        SplitRays(interior->GetPlane(),
405                          *tData.mRays,
406                          *frontData.mRays,
407                          *backData.mRays);
408       
409        // subdivide polygons with plane
410        mStat.splits += SplitPolygons(interior->GetPlane(),
411                                                                  *tData.mPolygons,
412                                          *frontData.mPolygons,
413                                                                  *backData.mPolygons,
414                                                                  coincident);
415
416    // compute pvs
417        frontData.mPvs = ComputePvsSize(*frontData.mRays);
418        backData.mPvs = ComputePvsSize(*backData.mRays);
419
420        // split geometry and compute area
421        if (1)
422        {
423                tData.mGeometry->SplitGeometry(*frontData.mGeometry,
424                                                                           *backData.mGeometry,
425                                                                           interior->GetPlane(),
426                                                                           mBox,
427                                                                           mEpsilon);
428       
429               
430                frontData.mArea = frontData.mGeometry->GetArea();
431                backData.mArea = backData.mGeometry->GetArea();
432        }
433
434        // compute accumulated ray length
435        //frontData.mAccRayLength = AccumulatedRayLength(*frontData.mRays);
436        //backData.mAccRayLength = AccumulatedRayLength(*backData.mRays);
437
438        //-- create front and back leaf
439
440        BspInterior *parent = leaf->GetParent();
441
442        // replace a link from node's parent
443        if (!leaf->IsRoot())
444        {
445                parent->ReplaceChildLink(leaf, interior);
446                interior->SetParent(parent);
447        }
448        else // new root
449        {
450                mRoot = interior;
451        }
452
453        // and setup child links
454        interior->SetupChildLinks(new BspLeaf(interior), new BspLeaf(interior));
455       
456        frontData.mNode = interior->GetFront();
457        backData.mNode = interior->GetBack();
458       
459        //DEL_PTR(leaf);
460        return interior;
461}
462
463void VspBspTree::AddToPvs(BspLeaf *leaf,
464                                                  const RayInfoContainer &rays,
465                                                  int &sampleContributions,
466                                                  int &contributingSamples)
467{
468        sampleContributions = 0;
469        contributingSamples = 0;
470
471    RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
472
473        ViewCell *vc = leaf->GetViewCell();
474
475        // add contributions from samples to the PVS
476        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
477        {
478                int contribution = 0;
479                VssRay *ray = (*it).mRay;
480                       
481                if (ray->mTerminationObject)
482                        contribution += vc->GetPvs().AddSample(ray->mTerminationObject);
483               
484                if (ray->mOriginObject)
485                        contribution += vc->GetPvs().AddSample(ray->mOriginObject);
486
487                if (contribution)
488                {
489                        sampleContributions += contribution;
490                        ++ contributingSamples;
491                }
492                //leaf->mVssRays.push_back(ray);
493        }
494}
495
496void VspBspTree::SortSplitCandidates(const PolygonContainer &polys,
497                                                                         const int axis,
498                                                                         vector<SortableEntry> &splitCandidates) const
499{
500  splitCandidates.clear();
501 
502  int requestedSize = 2 * (int)polys.size();
503  // creates a sorted split candidates array 
504  splitCandidates.reserve(requestedSize);
505 
506  PolygonContainer::const_iterator it, it_end = polys.end();
507
508  AxisAlignedBox3 box;
509
510  // insert all queries
511  for(it = polys.begin(); it != it_end; ++ it)
512  {
513          box.Initialize();
514          box.Include(*(*it));
515         
516          splitCandidates.push_back(SortableEntry(SortableEntry::POLY_MIN, box.Min(axis), *it));
517      splitCandidates.push_back(SortableEntry(SortableEntry::POLY_MAX, box.Max(axis), *it));
518  }
519 
520  stable_sort(splitCandidates.begin(), splitCandidates.end());
521}
522
523
524float VspBspTree::BestCostRatio(const PolygonContainer &polys,
525                                                                const AxisAlignedBox3 &box,
526                                                                const int axis,
527                                                                float &position,
528                                                                int &objectsBack,
529                                int &objectsFront) const
530{
531        vector<SortableEntry> splitCandidates;
532
533        SortSplitCandidates(polys, axis, splitCandidates);
534       
535        // go through the lists, count the number of objects left and right
536        // and evaluate the following cost funcion:
537        // C = ct_div_ci  + (ol + or)/queries
538       
539        int objectsLeft = 0, objectsRight = (int)polys.size();
540       
541        float minBox = box.Min(axis);
542        float maxBox = box.Max(axis);
543        float boxArea = box.SurfaceArea();
544 
545        float minBand = minBox + mSplitBorder * (maxBox - minBox);
546        float maxBand = minBox + (1.0f - mSplitBorder) * (maxBox - minBox);
547       
548        float minSum = 1e20f;
549        vector<SortableEntry>::const_iterator ci, ci_end = splitCandidates.end();
550
551        for(ci = splitCandidates.begin(); ci != ci_end; ++ ci)
552        {
553                switch ((*ci).type)
554                {
555                        case SortableEntry::POLY_MIN:
556                                ++ objectsLeft;
557                                break;
558                        case SortableEntry::POLY_MAX:
559                            -- objectsRight;
560                                break;
561                        default:
562                                break;
563                }
564               
565                if ((*ci).value > minBand && (*ci).value < maxBand)
566                {
567                        AxisAlignedBox3 lbox = box;
568                        AxisAlignedBox3 rbox = box;
569                        lbox.SetMax(axis, (*ci).value);
570                        rbox.SetMin(axis, (*ci).value);
571
572                        float sum = objectsLeft * lbox.SurfaceArea() +
573                                                objectsRight * rbox.SurfaceArea();
574     
575                        if (sum < minSum)
576                        {
577                                minSum = sum;
578                                position = (*ci).value;
579
580                                objectsBack = objectsLeft;
581                                objectsFront = objectsRight;
582                        }
583                }
584        }
585 
586        float oldCost = (float)polys.size();
587        float newCost = mAaCtDivCi + minSum / boxArea;
588        float ratio = newCost / oldCost;
589
590
591#if 0
592  Debug << "====================" << endl;
593  Debug << "costRatio=" << ratio << " pos=" << position<<" t=" << (position - minBox)/(maxBox - minBox)
594      << "\t o=(" << objectsBack << "," << objectsFront << ")" << endl;
595#endif
596  return ratio;
597}
598
599bool VspBspTree::SelectAxisAlignedPlane(Plane3 &plane,
600                                        const PolygonContainer &polys) const
601{
602        AxisAlignedBox3 box;
603        box.Initialize();
604       
605        // create bounding box of region
606        Polygon3::IncludeInBox(polys, box);
607       
608        int objectsBack = 0, objectsFront = 0;
609        int axis = 0;
610        float costRatio = MAX_FLOAT;
611        Vector3 position;
612
613        //-- area subdivision
614        for (int i = 0; i < 3; ++ i)
615        {
616                float p = 0;
617                float r = BestCostRatio(polys, box, i, p, objectsBack, objectsFront);
618               
619                if (r < costRatio)
620                {
621                        costRatio = r;
622                        axis = i;
623                        position = p;
624                }
625        }
626       
627        if (costRatio >= mMaxCostRatio)
628                return false;
629
630        Vector3 norm(0,0,0); norm[axis] = 1.0f;
631        plane = Plane3(norm, position);
632
633        return true;
634}
635
636Plane3 VspBspTree::SelectPlane(BspLeaf *leaf, VspBspTraversalData &data)
637{
638        if ((mSplitPlaneStrategy & AXIS_ALIGNED) &&
639                ((int)data.mRays->size() > mTermMinRaysForAxisAligned))
640        {
641                Plane3 plane;
642                if (SelectAxisAlignedPlane(plane, *data.mPolygons)) // TODO: should be rays
643                        return plane;
644        }
645
646        // simplest strategy: just take next polygon
647        if (mSplitPlaneStrategy & RANDOM_POLYGON)
648        {
649        if (!data.mPolygons->empty())
650                {
651                        const int randIdx = Random((int)data.mPolygons->size());
652                        Polygon3 *nextPoly = (*data.mPolygons)[randIdx];
653                        return nextPoly->GetSupportingPlane();
654                }
655                else
656                {
657                        //-- choose plane on midpoint of a ray
658                        const int candidateIdx = Random((int)data.mRays->size());
659                                                                       
660                        const Vector3 minPt = (*data.mRays)[candidateIdx].ExtrapOrigin();
661                        const Vector3 maxPt = (*data.mRays)[candidateIdx].ExtrapTermination();
662
663                        const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
664
665                        const Vector3 normal = (*data.mRays)[candidateIdx].mRay->GetDir();
666                       
667                        return Plane3(normal, pt);
668                }
669
670                return Plane3();
671        }
672
673        // use heuristics to find appropriate plane
674        return SelectPlaneHeuristics(leaf, data);
675}
676
677Plane3 VspBspTree::SelectPlaneHeuristics(BspLeaf *leaf, VspBspTraversalData &data)
678{
679        float lowestCost = MAX_FLOAT;
680        Plane3 bestPlane;
681        Plane3 plane;
682
683        int limit = Min((int)data.mPolygons->size(), mMaxPolyCandidates);
684       
685        int candidateIdx = limit;
686       
687        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
688        {
689                candidateIdx = GetNextCandidateIdx(candidateIdx, *data.mPolygons);
690               
691                Polygon3 *poly = (*data.mPolygons)[candidateIdx];
692
693                // evaluate current candidate
694                const float candidateCost =
695                        SplitPlaneCost(poly->GetSupportingPlane(), data);
696
697                if (candidateCost < lowestCost)
698                {
699                        bestPlane = poly->GetSupportingPlane();
700                        lowestCost = candidateCost;
701                }
702        }
703       
704        //Debug << "lowest: " << lowestCost << endl;
705
706        //-- choose candidate planes extracted from rays
707        // we currently use different two methods chosen with
708        // equal probability
709       
710        // take 3 ray endpoints, where two are minimum and one a maximum
711        // point or the other way round
712        for (int i = 0; i < mMaxRayCandidates / 2; ++ i)
713        {
714                candidateIdx = Random((int)data.mRays->size());
715       
716                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[candidateIdx];
717
718                const Vector3 minPt = rayInf.ExtrapOrigin();
719                const Vector3 maxPt = rayInf.ExtrapTermination();
720
721                const Vector3 pt = (maxPt + minPt) * 0.5;
722                const Vector3 normal = Normalize(rayInf.mRay->GetDir());
723
724                plane = Plane3(normal, pt);
725
726                const float candidateCost = SplitPlaneCost(plane, data);
727
728                if (candidateCost < lowestCost)
729                {
730                        bestPlane = plane;     
731                        lowestCost = candidateCost;
732                }
733        }
734
735        // take plane normal as plane normal and the midpoint of the ray.
736        // PROBLEM: does not resemble any point where visibility is likely to change
737        //Debug << "lowest2: " << lowestCost << endl;
738        for (int i = 0; i < mMaxRayCandidates / 2; ++ i)
739        {
740                Vector3 pt[3];
741                int idx[3];
742                int cmaxT = 0;
743                int cminT = 0;
744                bool chooseMin = false;
745
746                for (int j = 0; j < 3; j ++)
747                {
748                        idx[j] = Random((int)data.mRays->size() * 2);
749                               
750                        if (idx[j] >= (int)data.mRays->size())
751                        {
752                                idx[j] -= (int)data.mRays->size();
753                               
754                                chooseMin = (cminT < 2);
755                        }
756                        else
757                                chooseMin = (cmaxT < 2);
758
759                        RayInfo rayInf = (*data.mRays)[idx[j]];
760                        pt[j] = chooseMin ? rayInf.ExtrapOrigin() : rayInf.ExtrapTermination();
761                }       
762                       
763                plane = Plane3(pt[0], pt[1], pt[2]);
764
765                const float candidateCost = SplitPlaneCost(plane, data);
766
767                if (candidateCost < lowestCost)
768                {
769                        //Debug << "choose ray plane 2: " << candidateCost << endl;
770                        bestPlane = plane;
771                       
772                        lowestCost = candidateCost;
773                }
774        }       
775
776#ifdef _DEBUG
777        Debug << "plane lowest cost: " << lowestCost << endl;
778#endif
779        return bestPlane;
780}
781
782int VspBspTree::GetNextCandidateIdx(int currentIdx, PolygonContainer &polys)
783{
784        const int candidateIdx = Random(currentIdx --);
785
786        // swap candidates to avoid testing same plane 2 times
787        std::swap(polys[currentIdx], polys[candidateIdx]);
788       
789        return currentIdx;
790        //return Random((int)polys.size());
791}
792
793
794inline void VspBspTree::GenerateUniqueIdsForPvs()
795{
796        Intersectable::NewMail(); sBackId = ViewCell::sMailId;
797        Intersectable::NewMail(); sFrontId = ViewCell::sMailId;
798        Intersectable::NewMail(); sFrontAndBackId = ViewCell::sMailId;
799}
800
801float VspBspTree::SplitPlaneCost(const Plane3 &candidatePlane,
802                                                                 const VspBspTraversalData &data)
803{
804        float val = 0;
805
806        float sumBalancedRays = 0;
807        float sumRaySplits = 0;
808       
809        int frontPvs = 0;
810        int backPvs = 0;
811
812        // probability that view point lies in child
813        float pOverall = 0;
814        float pFront = 0;
815        float pBack = 0;
816
817        const bool pvsUseLen = false;
818
819        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
820        {
821                // create unique ids for pvs heuristics
822                GenerateUniqueIdsForPvs();
823       
824                if (mPvsUseArea) // use front and back cell areas to approximate volume
825                {       
826                        // construct child geometry with regard to the candidate split plane
827                        BspNodeGeometry frontCell;
828                        BspNodeGeometry backCell;
829               
830                        data.mGeometry->SplitGeometry(frontCell,
831                                                                                  backCell,
832                                                                                  candidatePlane,
833                                                                                  mBox,
834                                                                                  mEpsilon);
835               
836                        pFront = frontCell.GetArea();
837                        pBack = backCell.GetArea();
838
839                        pOverall = data.mArea;
840                }
841        }
842               
843        int limit;
844        bool useRand;
845
846        // choose test polyongs randomly if over threshold
847        if ((int)data.mRays->size() > mMaxTests)
848        {
849                useRand = true;
850                limit = mMaxTests;
851        }
852        else
853        {
854                useRand = false;
855                limit = (int)data.mRays->size();
856        }
857
858        for (int i = 0; i < limit; ++ i)
859        {
860                const int testIdx = useRand ? Random(limit) : i;
861                RayInfo rayInf = (*data.mRays)[testIdx];
862
863                VssRay *ray = rayInf.mRay;
864                float t;
865                const int cf = rayInf.ComputeRayIntersection(candidatePlane, t);
866
867                if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
868                {
869                        sumBalancedRays += cf;
870                }
871               
872                if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
873                {
874                        if (cf == 0)
875                                ++ sumRaySplits;
876                }
877
878                if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
879                {
880                        // in case the ray intersects an object
881                        // assure that we only count the object
882                        // once for the front and once for the back side of the plane
883                       
884                        // add the termination object
885                        AddObjToPvs(ray->mTerminationObject, cf, frontPvs, backPvs);
886                       
887                        // add the source object
888                        AddObjToPvs(ray->mOriginObject, cf, frontPvs, backPvs);
889                       
890                        // use number or length of rays to approximate volume
891                        if (!mPvsUseArea)
892                        {
893                                float len = 1;
894
895                                if (pvsUseLen) // use length of rays
896                                        len = rayInf.SqrSegmentLength();
897                       
898                                pOverall += len;
899
900                                if (cf == 1)
901                                        pFront += len;
902                                if (cf == -1)
903                                        pBack += len;
904                                if (cf == 0)
905                                {
906                                        // use length of rays to approximate volume
907                                        if (pvsUseLen)
908                                        {
909                                                float newLen = len *
910                                                        (rayInf.GetMaxT() - t) /
911                                                        (rayInf.GetMaxT() - rayInf.GetMinT());
912               
913                                                if (candidatePlane.Side(rayInf.ExtrapOrigin()) <= 0)
914                                                {
915                                                        pBack += newLen;
916                                                        pFront += len - newLen;
917                                                }
918                                                else
919                                                {
920                                                        pFront += newLen;
921                                                        pBack += len - newLen;
922                                                }
923                                        }
924                                        else
925                                        {
926                                                ++ pFront;
927                                                ++ pBack;
928                                        }
929                                }
930                        }
931                }
932        }
933
934        const float raysSize = (float)data.mRays->size() + Limits::Small;
935
936        if (mSplitPlaneStrategy & LEAST_RAY_SPLITS)
937                val += mLeastRaySplitsFactor * sumRaySplits / raysSize;
938
939        if (mSplitPlaneStrategy & BALANCED_RAYS)
940                val += mBalancedRaysFactor * fabs(sumBalancedRays) /  raysSize;
941
942        const float denom = pOverall * (float)data.mPvs * 2.0f + Limits::Small;
943
944        if (mSplitPlaneStrategy & PVS)
945        {
946                val += mPvsFactor * (frontPvs * pFront + (backPvs * pBack)) / denom;
947
948                // give penalty to unbalanced split
949                if (0)
950                if (((pFront * 0.2 + Limits::Small) > pBack) ||
951                        (pFront < (pBack * 0.2 + Limits::Small)))
952                        val += 0.5;
953        }
954
955#ifdef _DEBUG
956//      Debug << "totalpvs: " << pvs << " ptotal: " << pOverall
957//                << " frontpvs: " << frontPvs << " pFront: " << pFront
958//                << " backpvs: " << backPvs << " pBack: " << pBack << endl << endl;
959#endif
960        return val;
961}
962
963void VspBspTree::AddObjToPvs(Intersectable *obj,
964                                                         const int cf,
965                                                         int &frontPvs,
966                                                         int &backPvs) const
967{
968        if (!obj)
969                return;
970        // TODO: does this really belong to no pvs?
971        //if (cf == Ray::COINCIDENT) return;
972
973        // object belongs to both PVS
974        if (cf >= 0)
975        {
976                if ((obj->mMailbox != sFrontId) &&
977                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
978                {
979                        ++ frontPvs;
980
981                        if (obj->mMailbox == sBackId)
982                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;       
983                        else
984                                obj->mMailbox = sFrontId;                                                               
985                }
986        }
987       
988        if (cf <= 0)
989        {
990                if ((obj->mMailbox != sBackId) &&
991                        (obj->mMailbox != sFrontAndBackId))
992                {
993                        ++ backPvs;
994
995                        if (obj->mMailbox == sFrontId)
996                                obj->mMailbox = sFrontAndBackId;
997                        else
998                                obj->mMailbox = sBackId;                               
999                }
1000        }
1001}
1002
1003void VspBspTree::CollectLeaves(vector<BspLeaf *> &leaves) const
1004{
1005        stack<BspNode *> nodeStack;
1006        nodeStack.push(mRoot);
1007 
1008        while (!nodeStack.empty())
1009        {
1010                BspNode *node = nodeStack.top();
1011   
1012                nodeStack.pop();
1013   
1014                if (node->IsLeaf())
1015                {
1016                        BspLeaf *leaf = (BspLeaf *)node;               
1017                        leaves.push_back(leaf);
1018                }
1019                else
1020                {
1021                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1022
1023                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1024                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1025                }
1026        }
1027}
1028
1029AxisAlignedBox3 VspBspTree::GetBoundingBox() const
1030{
1031        return mBox;
1032}
1033
1034BspNode *VspBspTree::GetRoot() const
1035{
1036        return mRoot;
1037}
1038
1039void VspBspTree::EvaluateLeafStats(const VspBspTraversalData &data)
1040{
1041        // the node became a leaf -> evaluate stats for leafs
1042        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(data.mNode);
1043
1044        // store maximal and minimal depth
1045        if (data.mDepth > mStat.maxDepth)
1046                mStat.maxDepth = data.mDepth;
1047
1048        if (data.mDepth < mStat.minDepth)
1049                mStat.minDepth = data.mDepth;
1050
1051        // accumulate depth to compute average depth
1052        mStat.accumDepth += data.mDepth;
1053       
1054
1055        if (data.mDepth >= mTermMaxDepth)
1056                ++ mStat.maxDepthNodes;
1057
1058        if (data.mPvs < mTermMinPvs)
1059                ++ mStat.minPvsNodes;
1060
1061        if ((int)data.mRays->size() < mTermMinRays)
1062                ++ mStat.minRaysNodes;
1063
1064        if (data.GetAvgRayContribution() > mTermMaxRayContribution)
1065                ++ mStat.maxRayContribNodes;
1066       
1067        if (data.mGeometry->GetArea() <= mTermMinArea)
1068                ++ mStat.minAreaNodes;
1069
1070#ifdef _DEBUG
1071        Debug << "BSP stats: "
1072                  << "Depth: " << data.mDepth << " (max: " << mTermMaxDepth << "), "
1073                  << "PVS: " << data.mPvs << " (min: " << mTermMinPvs << "), "
1074                  << "Area: " << data.mArea << " (min: " << mTermMinArea << "), "
1075                  << "#rays: " << (int)data.mRays->size() << " (max: " << mTermMinRays << "), "
1076                  << "#pvs: " << leaf->GetViewCell()->GetPvs().GetSize() << "=, "
1077                  << "#avg ray contrib (pvs): " << (float)data.mPvs / (float)data.mRays->size() << endl;
1078#endif
1079}
1080
1081int VspBspTree::CastRay(Ray &ray)
1082{
1083        int hits = 0;
1084 
1085        stack<BspRayTraversalData> tStack;
1086 
1087        float maxt, mint;
1088
1089        if (!mBox.GetRaySegment(ray, mint, maxt))
1090                return 0;
1091
1092        Intersectable::NewMail();
1093
1094        Vector3 entp = ray.Extrap(mint);
1095        Vector3 extp = ray.Extrap(maxt);
1096 
1097        BspNode *node = mRoot;
1098        BspNode *farChild = NULL;
1099       
1100        while (1)
1101        {
1102                if (!node->IsLeaf())
1103                {
1104                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1105
1106                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
1107                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
1108                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
1109
1110                        if (entSide < 0)
1111                        {
1112                                node = in->GetBack();
1113
1114                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
1115                                        continue;
1116                                       
1117                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
1118
1119                        } else if (entSide > 0)
1120                        {
1121                                node = in->GetFront();
1122
1123                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
1124                                        continue;
1125
1126                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray                   
1127                        }
1128                        else // ray and plane are coincident
1129                        {
1130                                // WHAT TO DO IN THIS CASE ?
1131                                //break;
1132                                node = in->GetFront();
1133                                continue;
1134                        }
1135
1136                        // push data for far child
1137                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
1138
1139                        // find intersection of ray segment with plane
1140                        float t;
1141                        extp = splitPlane.FindIntersection(ray.GetLoc(), extp, &t);
1142                        maxt *= t;
1143                       
1144                } else // reached leaf => intersection with view cell
1145                {
1146                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
1147     
1148                        if (!leaf->GetViewCell()->Mailed())
1149                        {
1150                                //ray.bspIntersections.push_back(Ray::VspBspIntersection(maxt, leaf));
1151                                leaf->GetViewCell()->Mail();
1152                                ++ hits;
1153                        }
1154                       
1155                        //-- fetch the next far child from the stack
1156                        if (tStack.empty())
1157                                break;
1158     
1159                        entp = extp;
1160                        mint = maxt; // NOTE: need this?
1161
1162                        if (ray.GetType() == Ray::LINE_SEGMENT && mint > 1.0f)
1163                                break;
1164
1165                        BspRayTraversalData &s = tStack.top();
1166
1167                        node = s.mNode;
1168                        extp = s.mExitPoint;
1169                        maxt = s.mMaxT;
1170
1171                        tStack.pop();
1172                }
1173        }
1174
1175        return hits;
1176}
1177
1178bool VspBspTree::Export(const string filename)
1179{
1180        Exporter *exporter = Exporter::GetExporter(filename);
1181
1182        if (exporter)
1183        {
1184                //exporter->ExportVspBspTree(*this);
1185                return true;
1186        }       
1187
1188        return false;
1189}
1190
1191void VspBspTree::CollectViewCells(ViewCellContainer &viewCells) const
1192{
1193        stack<BspNode *> nodeStack;
1194        nodeStack.push(mRoot);
1195
1196        ViewCell::NewMail();
1197
1198        while (!nodeStack.empty())
1199        {
1200                BspNode *node = nodeStack.top();
1201                nodeStack.pop();
1202
1203                if (node->IsLeaf())
1204                {
1205                        ViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
1206
1207                        if (!viewCell->Mailed())
1208                        {
1209                                viewCell->Mail();
1210                                viewCells.push_back(viewCell);
1211                        }
1212                }
1213                else
1214                {
1215                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1216
1217                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1218                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1219                }
1220        }
1221}
1222
1223void VspBspTree::EvaluateViewCellsStats(ViewCellsStatistics &stat) const
1224{
1225        stat.Reset();
1226
1227        stack<BspNode *> nodeStack;
1228        nodeStack.push(mRoot);
1229
1230        ViewCell::NewMail();
1231
1232        // exclude root cell
1233        mRootCell->Mail();
1234
1235        while (!nodeStack.empty())
1236        {
1237                BspNode *node = nodeStack.top();
1238                nodeStack.pop();
1239
1240                if (node->IsLeaf())
1241                {
1242                        ++ stat.leaves;
1243
1244                        BspViewCell *viewCell = dynamic_cast<BspLeaf *>(node)->GetViewCell();
1245
1246                        if (!viewCell->Mailed())
1247                        {
1248                                viewCell->Mail();
1249                               
1250                                ++ stat.viewCells;
1251                                const int pvsSize = viewCell->GetPvs().GetSize();
1252
1253                stat.pvs += pvsSize;
1254
1255                                if (pvsSize < 1)
1256                                        ++ stat.emptyPvs;
1257
1258                                if (pvsSize > stat.maxPvs)
1259                                        stat.maxPvs = pvsSize;
1260
1261                                if (pvsSize < stat.minPvs)
1262                                        stat.minPvs = pvsSize;
1263
1264                                if ((int)viewCell->mLeaves.size() > stat.maxLeaves)
1265                                        stat.maxLeaves = (int)viewCell->mLeaves.size();         
1266                        }
1267                }
1268                else
1269                {
1270                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1271
1272                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1273                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1274                }
1275        }
1276}
1277
1278BspTreeStatistics &VspBspTree::GetStat()
1279{
1280        return mStat;
1281}
1282
1283float VspBspTree::AccumulatedRayLength(const RayInfoContainer &rays) const
1284{
1285        float len = 0;
1286
1287        RayInfoContainer::const_iterator it, it_end = rays.end();
1288
1289        for (it = rays.begin(); it != it_end; ++ it)
1290                len += (*it).SegmentLength();
1291
1292        return len;
1293}
1294
1295int VspBspTree::SplitRays(const Plane3 &plane,
1296                                                  RayInfoContainer &rays,
1297                                                  RayInfoContainer &frontRays,
1298                                                  RayInfoContainer &backRays)
1299{
1300        int splits = 0;
1301
1302        while (!rays.empty())
1303        {
1304                RayInfo bRay = rays.back();
1305                VssRay *ray = bRay.mRay;
1306
1307                rays.pop_back();
1308                float t;
1309                // get classification and receive new t
1310                const int cf = bRay.ComputeRayIntersection(plane, t);
1311
1312                switch (cf)
1313                {
1314                case -1:
1315                        backRays.push_back(bRay);
1316                        break;
1317                case 1:
1318                        frontRays.push_back(bRay);
1319                        break;
1320                case 0:
1321                        //-- split ray
1322
1323                        // if start point behind plane
1324                        if (plane.Side(bRay.ExtrapOrigin()) <= 0)
1325                        {       
1326                                backRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
1327                                frontRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
1328                        }
1329                        else
1330                        {
1331                                frontRays.push_back(RayInfo(ray, bRay.GetMinT(), t));
1332                                backRays.push_back(RayInfo(ray, t, bRay.GetMaxT()));
1333                        }
1334                        break;
1335                default:
1336                        Debug << "Should not come here 4" << endl;
1337                        break;
1338                }
1339        }
1340
1341        return splits;
1342}
1343
1344void VspBspTree::ExtractHalfSpaces(BspNode *n, vector<Plane3> &halfSpaces) const
1345{
1346        BspNode *lastNode;
1347
1348        do
1349        {
1350                lastNode = n;
1351
1352                // want to get planes defining geometry of this node => don't take
1353                // split plane of node itself
1354                n = n->GetParent();
1355               
1356                if (n)
1357                {
1358                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(n);
1359                        Plane3 halfSpace = dynamic_cast<BspInterior *>(interior)->GetPlane();
1360
1361            if (interior->GetFront() != lastNode)
1362                                halfSpace.ReverseOrientation();
1363
1364                        halfSpaces.push_back(halfSpace);
1365                }
1366        }
1367        while (n);
1368}
1369
1370void VspBspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
1371                                                                   BspNodeGeometry &cell) const
1372{
1373        PolygonContainer polys;
1374        ConstructGeometry(n, polys);
1375        cell.mPolys = polys;
1376}
1377
1378void VspBspTree::ConstructGeometry(BspNode *n,
1379                                                                   PolygonContainer &cell) const
1380{
1381        vector<Plane3> halfSpaces;
1382        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
1383
1384        PolygonContainer candidatePolys;
1385
1386        // bounded planes are added to the polygons (reverse polygons
1387        // as they have to be outfacing
1388        for (int i = 0; i < (int)halfSpaces.size(); ++ i)
1389        {
1390                Polygon3 *p = GetBoundingBox().CrossSection(halfSpaces[i]);
1391               
1392                if (p->Valid(mEpsilon))
1393                {
1394                        candidatePolys.push_back(p->CreateReversePolygon());
1395                        DEL_PTR(p);
1396                }
1397        }
1398
1399        // add faces of bounding box (also could be faces of the cell)
1400        for (int i = 0; i < 6; ++ i)
1401        {
1402                VertexContainer vertices;
1403       
1404                for (int j = 0; j < 4; ++ j)
1405                        vertices.push_back(mBox.GetFace(i).mVertices[j]);
1406
1407                candidatePolys.push_back(new Polygon3(vertices));
1408        }
1409
1410        for (int i = 0; i < (int)candidatePolys.size(); ++ i)
1411        {
1412                // polygon is split by all other planes
1413                for (int j = 0; (j < (int)halfSpaces.size()) && candidatePolys[i]; ++ j)
1414                {
1415                        if (i == j) // polygon and plane are coincident
1416                                continue;
1417
1418                        VertexContainer splitPts;
1419                        Polygon3 *frontPoly, *backPoly;
1420
1421                        const int cf =
1422                                candidatePolys[i]->ClassifyPlane(halfSpaces[j],
1423                                                                                                 mEpsilon);
1424                       
1425                        switch (cf)
1426                        {
1427                                case Polygon3::SPLIT:
1428                                        frontPoly = new Polygon3();
1429                                        backPoly = new Polygon3();
1430
1431                                        candidatePolys[i]->Split(halfSpaces[j],
1432                                                                                         *frontPoly,
1433                                                                                         *backPoly,
1434                                                                                         mEpsilon);
1435
1436                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
1437
1438                                        if (frontPoly->Valid(mEpsilon))
1439                                                candidatePolys[i] = frontPoly;
1440                                        else
1441                                                DEL_PTR(frontPoly);
1442
1443                                        DEL_PTR(backPoly);
1444                                        break;
1445                                case Polygon3::BACK_SIDE:
1446                                        DEL_PTR(candidatePolys[i]);
1447                                        break;
1448                                // just take polygon as it is
1449                                case Polygon3::FRONT_SIDE:
1450                                case Polygon3::COINCIDENT:
1451                                default:
1452                                        break;
1453                        }
1454                }
1455               
1456                if (candidatePolys[i])
1457                        cell.push_back(candidatePolys[i]);
1458        }
1459}
1460
1461void VspBspTree::ConstructGeometry(BspViewCell *vc, PolygonContainer &vcGeom) const
1462{
1463        vector<BspLeaf *> leaves = vc->mLeaves;
1464
1465        vector<BspLeaf *>::const_iterator it, it_end = leaves.end();
1466
1467        for (it = leaves.begin(); it != it_end; ++ it)
1468                ConstructGeometry(*it, vcGeom);
1469}
1470
1471int VspBspTree::FindNeighbors(BspNode *n, vector<BspLeaf *> &neighbors,
1472                                                   const bool onlyUnmailed) const
1473{
1474        PolygonContainer cell;
1475
1476        ConstructGeometry(n, cell);
1477
1478        stack<BspNode *> nodeStack;
1479        nodeStack.push(mRoot);
1480               
1481        // planes needed to verify that we found neighbor leaf.
1482        vector<Plane3> halfSpaces;
1483        ExtractHalfSpaces(n, halfSpaces);
1484
1485        while (!nodeStack.empty())
1486        {
1487                BspNode *node = nodeStack.top();
1488                nodeStack.pop();
1489
1490                if (node->IsLeaf())
1491                {
1492            if (node != n && (!onlyUnmailed || !node->Mailed()))
1493                        {
1494                                // test all planes of current node if candidate really
1495                                // is neighbour
1496                                PolygonContainer neighborCandidate;
1497                                ConstructGeometry(node, neighborCandidate);
1498                               
1499                                bool isAdjacent = true;
1500                                for (int i = 0; (i < halfSpaces.size()) && isAdjacent; ++ i)
1501                                {
1502                                        const int cf =
1503                                                Polygon3::ClassifyPlane(neighborCandidate,
1504                                                                                                halfSpaces[i],
1505                                                                                                mEpsilon);
1506
1507                                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
1508                                                isAdjacent = false;
1509                                }
1510
1511                                if (isAdjacent)
1512                                        neighbors.push_back(dynamic_cast<BspLeaf *>(node));
1513
1514                                CLEAR_CONTAINER(neighborCandidate);
1515                        }
1516                }
1517                else
1518                {
1519                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1520       
1521                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(cell,
1522                                                                                                   interior->GetPlane(),
1523                                                                                                   mEpsilon);
1524
1525                        if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
1526                                nodeStack.push(interior->GetFront());
1527                        else
1528                                if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
1529                                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1530                                else
1531                                {
1532                                        // random decision
1533                                        nodeStack.push(interior->GetBack());
1534                                        nodeStack.push(interior->GetFront());
1535                                }
1536                }
1537        }
1538       
1539        CLEAR_CONTAINER(cell);
1540        return (int)neighbors.size();
1541}
1542
1543BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const Plane3 &halfspace)
1544{
1545    stack<BspNode *> nodeStack;
1546        nodeStack.push(mRoot);
1547       
1548        int mask = rand();
1549 
1550        while (!nodeStack.empty())
1551        {
1552                BspNode *node = nodeStack.top();
1553                nodeStack.pop();
1554         
1555                if (node->IsLeaf())
1556                {
1557                        return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
1558                }
1559                else
1560                {
1561                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1562                       
1563                        BspNode *next;
1564       
1565                        PolygonContainer cell;
1566
1567                        // todo: not very efficient: constructs full cell everytime
1568                        ConstructGeometry(interior, cell);
1569
1570                        const int cf = Polygon3::ClassifyPlane(cell, halfspace, mEpsilon);
1571
1572                        if (cf == Polygon3::BACK_SIDE)
1573                                next = interior->GetFront();
1574                        else
1575                                if (cf == Polygon3::FRONT_SIDE)
1576                                        next = interior->GetFront();
1577                        else
1578                        {
1579                                // random decision
1580                                if (mask & 1)
1581                                        next = interior->GetBack();
1582                                else
1583                                        next = interior->GetFront();
1584                                mask = mask >> 1;
1585                        }
1586
1587                        nodeStack.push(next);
1588                }
1589        }
1590       
1591        return NULL;
1592}
1593
1594BspLeaf *VspBspTree::GetRandomLeaf(const bool onlyUnmailed)
1595{
1596        stack<BspNode *> nodeStack;
1597       
1598        nodeStack.push(mRoot);
1599
1600        int mask = rand();
1601       
1602        while (!nodeStack.empty())
1603        {
1604                BspNode *node = nodeStack.top();
1605                nodeStack.pop();
1606               
1607                if (node->IsLeaf())
1608                {
1609                        if ( (!onlyUnmailed || !node->Mailed()) )
1610                                return dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
1611                }
1612                else
1613                {
1614                        BspInterior *interior = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1615
1616                        // random decision
1617                        if (mask & 1)
1618                                nodeStack.push(interior->GetBack());
1619                        else
1620                                nodeStack.push(interior->GetFront());
1621
1622                        mask = mask >> 1;
1623                }
1624        }
1625       
1626        return NULL;
1627}
1628
1629int VspBspTree::ComputePvsSize(const RayInfoContainer &rays) const
1630{
1631        int pvsSize = 0;
1632
1633        RayInfoContainer::const_iterator rit, rit_end = rays.end();
1634
1635        Intersectable::NewMail();
1636
1637        for (rit = rays.begin(); rit != rays.end(); ++ rit)
1638        {
1639                VssRay *ray = (*rit).mRay;
1640               
1641                if (ray->mOriginObject)
1642                {
1643                        if (!ray->mOriginObject->Mailed())
1644                        {
1645                                ray->mOriginObject->Mail();
1646                                ++ pvsSize;
1647                        }
1648                }
1649                if (ray->mTerminationObject)
1650                {
1651                        if (!ray->mTerminationObject->Mailed())
1652                        {
1653                                ray->mTerminationObject->Mail();
1654                                ++ pvsSize;
1655                        }
1656                }
1657        }
1658
1659        return pvsSize;
1660}
1661
1662float VspBspTree::GetEpsilon() const
1663{
1664        return mEpsilon;
1665}
1666
1667BspViewCell *VspBspTree::GetRootCell() const
1668{
1669        return mRootCell;
1670}
1671
1672int VspBspTree::SplitPolygons(const Plane3 &plane,
1673                                                          PolygonContainer &polys,
1674                                                          PolygonContainer &frontPolys,
1675                                                          PolygonContainer &backPolys,
1676                                                          PolygonContainer &coincident) const
1677{
1678        int splits = 0;
1679
1680        while (!polys.empty())
1681        {
1682                Polygon3 *poly = polys.back();
1683                polys.pop_back();
1684
1685                // classify polygon
1686                const int cf = poly->ClassifyPlane(plane, mEpsilon);
1687
1688                switch (cf)
1689                {
1690                        case Polygon3::COINCIDENT:
1691                                coincident.push_back(poly);
1692                                break;                 
1693                        case Polygon3::FRONT_SIDE:     
1694                                frontPolys.push_back(poly);
1695                                break;
1696                        case Polygon3::BACK_SIDE:
1697                                backPolys.push_back(poly);
1698                                break;
1699                        case Polygon3::SPLIT:
1700                                backPolys.push_back(poly);
1701                                frontPolys.push_back(poly);
1702                                ++ splits;
1703                                break;
1704                        default:
1705                Debug << "SHOULD NEVER COME HERE\n";
1706                                break;
1707                }
1708        }
1709
1710        return splits;
1711}
1712
1713
1714int VspBspTree::CastLineSegment(const Vector3 &origin,
1715                                                                const Vector3 &termination,
1716                                                                vector<ViewCell *> &viewcells)
1717{
1718        int hits = 0;
1719        stack<BspRayTraversalData> tStack;
1720 
1721        float mint = 0.0f, maxt = 1.0f;
1722 
1723        Intersectable::NewMail();
1724 
1725        Vector3 entp = origin;
1726        Vector3 extp = termination;
1727 
1728        BspNode *node = mRoot;
1729        BspNode *farChild = NULL;
1730 
1731        while (1)
1732        {
1733                if (!node->IsLeaf()) 
1734                {
1735                        BspInterior *in = dynamic_cast<BspInterior *>(node);
1736         
1737                        Plane3 splitPlane = in->GetPlane();
1738                        const int entSide = splitPlane.Side(entp);
1739                        const int extSide = splitPlane.Side(extp);
1740         
1741                        if (entSide < 0)
1742                        {
1743                                node = in->GetBack();
1744               
1745                                if(extSide <= 0) // plane does not split ray => no far child
1746                                        continue;
1747               
1748                                farChild = in->GetFront(); // plane splits ray
1749                        } else if (entSide > 0)
1750                        {
1751                                node = in->GetFront();
1752                 
1753                                if (extSide >= 0) // plane does not split ray => no far child
1754                                        continue;
1755                 
1756                                farChild = in->GetBack(); // plane splits ray                   
1757                        }
1758                        else // ray and plane are coincident
1759                        {
1760                                // WHAT TO DO IN THIS CASE ?
1761                                //break;
1762                                node = in->GetFront();
1763                                continue;
1764                        }
1765         
1766                        // push data for far child
1767                        tStack.push(BspRayTraversalData(farChild, extp, maxt));
1768         
1769                        // find intersection of ray segment with plane
1770                        float t;
1771                        extp = splitPlane.FindIntersection(origin, extp, &t);
1772                        maxt *= t;
1773         
1774                } else
1775                {
1776                        // reached leaf => intersection with view cell
1777                        BspLeaf *leaf = dynamic_cast<BspLeaf *>(node);
1778         
1779                        if (!leaf->GetViewCell()->Mailed())
1780                        {
1781                                viewcells.push_back(leaf->GetViewCell());
1782                                leaf->GetViewCell()->Mail();
1783                                ++ hits;
1784                        }
1785         
1786                        //-- fetch the next far child from the stack
1787                        if (tStack.empty())
1788                                break;
1789     
1790                        entp = extp;
1791                        mint = maxt; // NOTE: need this?
1792         
1793                       
1794                        BspRayTraversalData &s = tStack.top();
1795           
1796                        node = s.mNode;
1797                        extp = s.mExitPoint;
1798                        maxt = s.mMaxT;
1799         
1800                        tStack.pop();
1801                }
1802        }
1803        return hits;
1804}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.