Initial revision
[blender.git] / intern / decimation / intern / LOD_EdgeCollapser.cpp
1 /**
2  * $Id$
3  * ***** BEGIN GPL/BL DUAL LICENSE BLOCK *****
4  *
5  * This program is free software; you can redistribute it and/or
6  * modify it under the terms of the GNU General Public License
7  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
8  * of the License, or (at your option) any later version. The Blender
9  * Foundation also sells licenses for use in proprietary software under
10  * the Blender License.  See http://www.blender.org/BL/ for information
11  * about this.
12  *
13  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
14  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
15  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
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17  *
18  * You should have received a copy of the GNU General Public License
19  * along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
20  * Inc., 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA  02111-1307, USA.
21  *
22  * The Original Code is Copyright (C) 2001-2002 by NaN Holding BV.
23  * All rights reserved.
24  *
25  * The Original Code is: all of this file.
26  *
27  * Contributor(s): none yet.
28  *
29  * ***** END GPL/BL DUAL LICENSE BLOCK *****
30  */
31
32 #include "LOD_EdgeCollapser.h"
33
34 #include "LOD_ManMesh2.h"
35 #include "CTR_TaggedSetOps.h"
36 #include <algorithm>
37 #include <functional>
38
39
40 using namespace std;
41
42
43         LOD_EdgeCollapser * 
44 LOD_EdgeCollapser::
45 New(
46 ){
47         return new LOD_EdgeCollapser();
48 }
49
50
51         bool
52 LOD_EdgeCollapser::
53 TJunctionTest(
54         LOD_ManMesh2 &mesh,
55         vector<LOD_EdgeInd> &e_v0v1,
56         LOD_EdgeInd collapse_edge
57 ){
58
59         // we need to copy the egdes in e_v0v1 from the mesh
60         // into a new buffer -> we are going to modify them
61
62         int original_size = e_v0v1.size();
63         if (original_size == 0) return true;
64
65         vector<LOD_Edge> &edge_set = mesh.EdgeSet();
66
67         LOD_VertexInd c_v0 = edge_set[collapse_edge].m_verts[0];
68         LOD_VertexInd c_v1 = edge_set[collapse_edge].m_verts[1];
69
70         vector<LOD_Edge> temp_edges;
71         temp_edges.reserve(e_v0v1.size());
72
73         vector<LOD_EdgeInd>::iterator edge_it = e_v0v1.begin();
74         vector<LOD_EdgeInd>::const_iterator edge_end = e_v0v1.end();
75
76         for (;edge_it != edge_end; ++edge_it) {
77                 temp_edges.push_back(edge_set[*edge_it]);
78         }
79
80         // in the copied edges replace all instances of c_v0 with c_v1
81
82         vector<LOD_Edge>::iterator e_it = temp_edges.begin();
83         vector<LOD_Edge>::const_iterator e_it_end = temp_edges.end();
84                 
85         for (; e_it != e_it_end; ++e_it) {
86
87                 if (e_it->m_verts[0] == c_v0) {
88                         e_it->m_verts[0] = c_v1;
89                 }
90                 if (e_it->m_verts[1] == c_v0) {
91                         e_it->m_verts[1] = c_v1;
92                 }
93
94                 // normalize the edge
95                 if (int(e_it->m_verts[0]) > int(e_it->m_verts[1])) {
96                         LOD_EdgeInd temp = e_it->m_verts[0];
97                         e_it->m_verts[0] = e_it->m_verts[1];
98                         e_it->m_verts[1] = temp;
99                 }
100         }
101
102         // sort the edges using the edge less functional 
103
104         sort(temp_edges.begin(),temp_edges.end(),LOD_EdgeCollapser::less());
105         // count the unique edges.
106
107         e_it = temp_edges.begin();
108         e_it_end = temp_edges.end();
109         
110         int coincedent_edges = 0;
111
112         vector<LOD_Edge>::const_iterator last_edge = e_it;
113         ++e_it;
114                 
115         for (; e_it != e_it_end; ++e_it) {
116         
117                 if ((e_it->m_verts[0] == last_edge->m_verts[0]) &&
118                         (e_it->m_verts[1] == last_edge->m_verts[1])
119                 ) {
120                         ++coincedent_edges;
121                 }
122                 last_edge = e_it;
123         }
124
125         // now if the collapse edge is a boundary edges 
126         // then we are alloved at most one coincedent edge
127
128         // otherwise at most 2 coincedent edges
129
130         if (edge_set[collapse_edge].BoundaryEdge()) {
131                 return (coincedent_edges > 1);
132         } else {
133                 return (coincedent_edges > 2);
134         }
135
136
137 }
138
139
140         
141         bool
142 LOD_EdgeCollapser::
143 CollapseEdge(
144         LOD_EdgeInd ei,
145         LOD_ManMesh2 &mesh,
146         vector<LOD_EdgeInd> & degenerate_edges,
147         vector<LOD_FaceInd> & degenerate_faces,
148         vector<LOD_VertexInd> & degenerate_vertices,
149         vector<LOD_EdgeInd> & new_edges,
150         vector<LOD_FaceInd> & update_faces,
151         vector<LOD_VertexInd> & update_vertices
152 ){
153
154         vector<LOD_Vertex>      &verts = mesh.VertexSet();
155         vector<LOD_Edge>        &edges = mesh.EdgeSet();
156         vector<LOD_TriFace> &faces = mesh.FaceSet();
157
158         // shouldn't do this (use mesh interface instead!)
159         LOD_VertexInd v0_ind = edges[ei].m_verts[0];
160         LOD_VertexInd v1_ind = edges[ei].m_verts[1];
161 #if 0
162         LOD_Vertex &v0 = verts[v0_ind];
163         LOD_Vertex &v1 = verts[v1_ind];
164 #endif
165         vector<vector<LOD_EdgeInd> > e_v01(2);
166         e_v01[0].reserve(32);
167         e_v01[1].reserve(32);
168         
169         mesh.VertexEdges(v0_ind,e_v01[0]);
170         mesh.VertexEdges(v1_ind,e_v01[1]);
171
172
173         // compute the union of e_v0 and e_v1 -> this is the degenerate edges of the collapse
174         // we remove old edges and replace edges inside the collapse zone with new ones 
175
176         CTR_TaggedSetOps<LOD_EdgeInd,LOD_Edge>::Union(e_v01,edges,degenerate_edges);
177
178         vector< vector<LOD_FaceInd> > p_v01(2);
179         p_v01[0].reserve(32);
180         p_v01[1].reserve(32);
181
182         mesh.VertexFaces(v0_ind,p_v01[0]);
183         mesh.VertexFaces(v1_ind,p_v01[1]);
184
185         // compute the union of p_v0 anf p_v1
186         vector<LOD_FaceInd> p_v0v1;
187         p_v0v1.reserve(32);
188
189         CTR_TaggedSetOps<LOD_FaceInd,LOD_TriFace>::Union(p_v01,faces,p_v0v1);
190
191         // compute the union of all the edges in p_v0v1 this is the collapse zone
192
193         vector<vector<LOD_EdgeInd> > e_input_vectors(p_v0v1.size());
194
195         vector<LOD_FaceInd>::iterator p_v0v1_end = p_v0v1.end();
196         vector<LOD_FaceInd>::iterator p_v0v1_start = p_v0v1.begin();
197
198         vector<vector<LOD_FaceInd> >::iterator vector_insert_it = e_input_vectors.begin();
199         
200         for (;p_v0v1_start != p_v0v1_end; ++p_v0v1_start , ++vector_insert_it) {
201                 mesh.FaceEdges(*p_v0v1_start,*vector_insert_it);
202         }
203
204         vector<LOD_EdgeInd> collapse_zone;
205         collapse_zone.reserve(32);
206
207         CTR_TaggedSetOps<LOD_EdgeInd,LOD_Edge>::Union(e_input_vectors,edges,collapse_zone);
208
209         // compute the ring edges = collpase_zone - e_v0v1
210
211         vector<LOD_EdgeInd> edge_ring;
212         edge_ring.reserve(32);
213
214         CTR_TaggedSetOps<LOD_EdgeInd,LOD_Edge>::Difference(collapse_zone,degenerate_edges,edges,edge_ring);
215
216         // T Junction test
217         //////////////////
218         // At this point we check to see if any of the polygons
219         // in p_v0v1 are coninceddent - this leads
220         // to errors later on if we try and insert a polygon
221         // into the mesh to an edge which already has 2 polygons.
222
223         // not that t junctions occur naturally from edge collapses
224         // and are not just the result of coincedent polygons
225         // for example consider collapsing an edge that forms part
226         // of a triangular bottle neck.
227
228         // Really we need to make sure that we don't create t-junctions.
229
230         // I think that a sufficient test is to check the number of
231         // coincedent edge pairs after a collapse. If it is more than 2
232         // then collapsing the edge may result in an undeleted edge 
233         // sharing more than 2 polygons. This test probably is too 
234         // restictive though.
235         
236         // To perform this test we need to make a copy of the edges
237         // in e_v0v1. We then apply the contraction to these edge
238         // copies. Sort them using a function that places coincedent 
239         // edges next to each other. And then count the number
240         // of coincedent pairs. 
241
242         // Of course we have to do this test before we change any of the
243         // mesh -> so we can back out safely.
244
245         if (TJunctionTest(mesh,degenerate_edges,ei)) return false; 
246
247         // Compute the set of possibly degenerate vertices
248         // this is the union of all the vertices of polygons
249         // of v0 and v1
250
251         vector<LOD_FaceInd>::iterator face_it = p_v0v1.begin();
252         vector<LOD_FaceInd>::const_iterator face_end = p_v0v1.end();
253
254
255         vector<vector<LOD_VertexInd> > p_v0v1_vertices(p_v0v1.size());
256         
257         for (int i = 0; face_it != face_end; ++face_it, ++i) {
258                 mesh.FaceVertices(*face_it,p_v0v1_vertices[i]);
259         }
260         
261         vector<LOD_VertexInd> vertex_ring;
262         vertex_ring.reserve(32);
263
264         CTR_TaggedSetOps<LOD_VertexInd,LOD_Vertex>::Union(p_v0v1_vertices,verts,vertex_ring);
265
266         // remove all the internal edges e_v0v1 from the mesh.
267         // for each edge remove the egde from it's vertices edge lists.
268
269         vector<LOD_EdgeInd>::iterator edge_it = degenerate_edges.begin();
270         vector<LOD_EdgeInd>::const_iterator edge_end = degenerate_edges.end();
271
272         for (; edge_it != edge_end; ++edge_it) {
273                         
274                 LOD_Edge & edge = edges[*edge_it];
275         
276                 verts[edge.m_verts[0]].RemoveEdge(*edge_it);
277                 verts[edge.m_verts[1]].RemoveEdge(*edge_it);
278         }
279
280         // we postpone deletion of the internal edges untill the end
281         // this is because deleting edges invalidates all of the 
282         // EdgeInd vectors above.
283
284                 
285         // now untie all the polygons in p_v0v1 from the edge ring
286
287         // select all polygons in p_v0v1
288
289         face_it = p_v0v1.begin();
290         face_end = p_v0v1.end();
291
292         for (;face_it != face_end; ++face_it) {
293                 faces[*face_it].SetSelectTag(true);
294         }
295
296         edge_it = edge_ring.begin();
297         edge_end = edge_ring.end();
298
299         for (;edge_it != edge_end; ++edge_it) {
300                 LOD_Edge & edge = edges[*edge_it];
301
302                 // presumably all edges in edge_ring point to at least
303                 // one polygon from p_v0v1
304                 
305                 if (!edge.m_faces[0].IsEmpty() && faces[edge.m_faces[0]].SelectTag()) {
306                         edge.m_faces[0].Invalidate();
307                 }
308
309                 if (!edge.m_faces[1].IsEmpty() && faces[edge.m_faces[1]].SelectTag()) {
310                         edge.m_faces[1].Invalidate();
311                 }
312         }
313         
314         // deselect the faces
315
316         face_it = p_v0v1.begin();
317         face_end = p_v0v1.end();
318
319         for (;face_it != face_end; ++face_it) {
320                 faces[*face_it].SetSelectTag(false);
321         }
322
323         // perform the edge collapse
324         ////////////////////////////
325
326         // iterate through the polygons of p_v0 and replace the vertex
327         // index v0 with v1
328
329         face_it = p_v01[0].begin();
330         face_end = p_v01[0].end();
331         
332         for (;face_it != face_end; ++face_it) {
333                 faces[*face_it].SwapVertex(v0_ind,v1_ind);
334         }
335
336         face_it = p_v0v1.begin();
337         face_end = p_v0v1.end();
338         
339         for (;face_it != face_end; ++face_it) {
340                 if (faces[*face_it].Degenerate()) {
341                         degenerate_faces.push_back(*face_it);
342                 } else {
343                         update_faces.push_back(*face_it);
344                 }
345         }
346         
347         // Add all the non-degenerate faces back into the 
348         // mesh. Get a record of the new edges created in
349         // this process.
350
351         face_it = update_faces.begin();
352         face_end = update_faces.end();
353
354         for (;face_it != face_end; ++face_it) {
355                 mesh.ConnectTriangle(*face_it,new_edges);
356         }
357
358         // degenerate ring primitives
359         /////////////////////////////
360
361         // we now need to examine each of the edges on the ring
362         // and work out if they are degenerate - if so we attempt
363         // to delete them -> add them to the other edges to delete
364         // in e_v0v1
365
366         edge_it = edge_ring.begin();
367         edge_end = edge_ring.end();
368
369         for (;edge_it != edge_end; ++edge_it) {
370                 if (edges[*edge_it].Degenerate()) {
371                         degenerate_edges.push_back(*edge_it);
372                 }
373         }
374
375         // do the same for the ring vertices.
376                 
377         vector<LOD_VertexInd>::iterator vertex_it = vertex_ring.begin();
378         vector<LOD_VertexInd>::const_iterator vertex_end = vertex_ring.end();
379
380         for (;vertex_it != vertex_end; ++vertex_it) {
381                 if (verts[*vertex_it].Degenerate()) {
382                         degenerate_vertices.push_back(*vertex_it);
383                 } else {
384                         update_vertices.push_back(*vertex_it);
385                 }
386         }
387
388         // we now know all the degenerate primitives
389         // and the new primitives we have inserted into the mesh
390
391         // We now delete the mesh primitives, mesh.DeleteXXXXXX() methods
392         // assume that the index vectors are sorted into descending order.
393         // we do that now.
394
395         sort(degenerate_edges.begin(),degenerate_edges.end(),LOD_EdgeInd::greater());
396         sort(degenerate_faces.begin(),degenerate_faces.end(),LOD_FaceInd::greater());
397         sort(degenerate_vertices.begin(),degenerate_vertices.end(),LOD_VertexInd::greater());
398
399         
400         return true;
401         
402 }
403
404 LOD_EdgeCollapser::
405 LOD_EdgeCollapser(
406 ){
407         // nothing to do
408 }