Merge branch 'master' into blender2.8
[blender.git] / source / blender / blenkernel / intern / mesh_evaluate.c
1 /*
2  * ***** BEGIN GPL LICENSE BLOCK *****
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
5  * modify it under the terms of the GNU General Public License
6  * as published by the Free Software Foundation; either version 2
7  * of the License, or (at your option) any later version.
8  *
9  * This program is distributed in the hope that it will be useful,
10  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
12  * GNU General Public License for more details.
13  *
14  * You should have received a copy of the GNU General Public License
15  * along with this program; if not, write to the Free Software Foundation,
16  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA 02110-1301, USA.
17  *
18  * The Original Code is Copyright (C) 2001-2002 by NaN Holding BV.
19  * All rights reserved.
20  *
21  * Contributor(s): Blender Foundation
22  *
23  * ***** END GPL LICENSE BLOCK *****
24  */
25
26 /** \file blender/blenkernel/intern/mesh_evaluate.c
27  *  \ingroup bke
28  *
29  * Functions to evaluate mesh data.
30  */
31
32 #include <limits.h>
33
34 #include "MEM_guardedalloc.h"
35
36 #include "DNA_object_types.h"
37 #include "DNA_mesh_types.h"
38 #include "DNA_meshdata_types.h"
39
40 #include "BLI_utildefines.h"
41 #include "BLI_memarena.h"
42 #include "BLI_mempool.h"
43 #include "BLI_math.h"
44 #include "BLI_edgehash.h"
45 #include "BLI_bitmap.h"
46 #include "BLI_polyfill_2d.h"
47 #include "BLI_linklist.h"
48 #include "BLI_linklist_stack.h"
49 #include "BLI_alloca.h"
50 #include "BLI_stack.h"
51 #include "BLI_task.h"
52
53 #include "BKE_customdata.h"
54 #include "BKE_global.h"
55 #include "BKE_mesh.h"
56 #include "BKE_multires.h"
57 #include "BKE_report.h"
58
59 #include "BLI_strict_flags.h"
60
61 #include "atomic_ops.h"
62 #include "mikktspace.h"
63
64 // #define DEBUG_TIME
65
66 #include "PIL_time.h"
67 #ifdef DEBUG_TIME
68 #  include "PIL_time_utildefines.h"
69 #endif
70
71 /* -------------------------------------------------------------------- */
72
73 /** \name Mesh Normal Calculation
74  * \{ */
75
76 /**
77  * Call when there are no polygons.
78  */
79 static void mesh_calc_normals_vert_fallback(MVert *mverts, int numVerts)
80 {
81         int i;
82         for (i = 0; i < numVerts; i++) {
83                 MVert *mv = &mverts[i];
84                 float no[3];
85
86                 normalize_v3_v3(no, mv->co);
87                 normal_float_to_short_v3(mv->no, no);
88         }
89 }
90
91 /* Calculate vertex and face normals, face normals are returned in *r_faceNors if non-NULL
92  * and vertex normals are stored in actual mverts.
93  */
94 void BKE_mesh_calc_normals_mapping(
95         MVert *mverts, int numVerts,
96         const MLoop *mloop, const MPoly *mpolys, int numLoops, int numPolys, float (*r_polyNors)[3],
97         const MFace *mfaces, int numFaces, const int *origIndexFace, float (*r_faceNors)[3])
98 {
99         BKE_mesh_calc_normals_mapping_ex(
100                 mverts, numVerts, mloop, mpolys,
101                 numLoops, numPolys, r_polyNors, mfaces, numFaces,
102                 origIndexFace, r_faceNors, false);
103 }
104 /* extended version of 'BKE_mesh_calc_normals_poly' with option not to calc vertex normals */
105 void BKE_mesh_calc_normals_mapping_ex(
106         MVert *mverts, int numVerts,
107         const MLoop *mloop, const MPoly *mpolys,
108         int numLoops, int numPolys, float (*r_polyNors)[3],
109         const MFace *mfaces, int numFaces, const int *origIndexFace, float (*r_faceNors)[3],
110         const bool only_face_normals)
111 {
112         float (*pnors)[3] = r_polyNors, (*fnors)[3] = r_faceNors;
113         int i;
114         const MFace *mf;
115         const MPoly *mp;
116
117         if (numPolys == 0) {
118                 if (only_face_normals == false) {
119                         mesh_calc_normals_vert_fallback(mverts, numVerts);
120                 }
121                 return;
122         }
123
124         /* if we are not calculating verts and no verts were passes then we have nothing to do */
125         if ((only_face_normals == true) && (r_polyNors == NULL) && (r_faceNors == NULL)) {
126                 printf("%s: called with nothing to do\n", __func__);
127                 return;
128         }
129
130         if (!pnors) pnors = MEM_calloc_arrayN((size_t)numPolys, sizeof(float[3]), __func__);
131         /* if (!fnors) fnors = MEM_calloc_arrayN(numFaces, sizeof(float[3]), "face nors mesh.c"); */ /* NO NEED TO ALLOC YET */
132
133
134         if (only_face_normals == false) {
135                 /* vertex normals are optional, they require some extra calculations,
136                  * so make them optional */
137                 BKE_mesh_calc_normals_poly(mverts, NULL, numVerts, mloop, mpolys, numLoops, numPolys, pnors, false);
138         }
139         else {
140                 /* only calc poly normals */
141                 mp = mpolys;
142                 for (i = 0; i < numPolys; i++, mp++) {
143                         BKE_mesh_calc_poly_normal(mp, mloop + mp->loopstart, mverts, pnors[i]);
144                 }
145         }
146
147         if (origIndexFace &&
148             /* fnors == r_faceNors */ /* NO NEED TO ALLOC YET */
149             fnors != NULL &&
150             numFaces)
151         {
152                 mf = mfaces;
153                 for (i = 0; i < numFaces; i++, mf++, origIndexFace++) {
154                         if (*origIndexFace < numPolys) {
155                                 copy_v3_v3(fnors[i], pnors[*origIndexFace]);
156                         }
157                         else {
158                                 /* eek, we're not corresponding to polys */
159                                 printf("error in %s: tessellation face indices are incorrect.  normals may look bad.\n", __func__);
160                         }
161                 }
162         }
163
164         if (pnors != r_polyNors) MEM_freeN(pnors);
165         /* if (fnors != r_faceNors) MEM_freeN(fnors); */ /* NO NEED TO ALLOC YET */
166
167         fnors = pnors = NULL;
168         
169 }
170
171 typedef struct MeshCalcNormalsData {
172         const MPoly *mpolys;
173         const MLoop *mloop;
174         MVert *mverts;
175         float (*pnors)[3];
176         float (*lnors_weighted)[3];
177         float (*vnors)[3];
178 } MeshCalcNormalsData;
179
180 static void mesh_calc_normals_poly_cb(
181         void *__restrict userdata, 
182         const int pidx,
183         const ParallelRangeTLS *__restrict UNUSED(tls))
184 {
185         MeshCalcNormalsData *data = userdata;
186         const MPoly *mp = &data->mpolys[pidx];
187
188         BKE_mesh_calc_poly_normal(mp, data->mloop + mp->loopstart, data->mverts, data->pnors[pidx]);
189 }
190
191 static void mesh_calc_normals_poly_prepare_cb(
192         void *__restrict userdata, 
193         const int pidx,
194         const ParallelRangeTLS *__restrict UNUSED(tls))
195 {
196         MeshCalcNormalsData *data = userdata;
197         const MPoly *mp = &data->mpolys[pidx];
198         const MLoop *ml = &data->mloop[mp->loopstart];
199         const MVert *mverts = data->mverts;
200
201         float pnor_temp[3];
202         float *pnor = data->pnors ? data->pnors[pidx] : pnor_temp;
203         float (*lnors_weighted)[3] = data->lnors_weighted;
204
205         const int nverts = mp->totloop;
206         float (*edgevecbuf)[3] = BLI_array_alloca(edgevecbuf, (size_t)nverts);
207         int i;
208
209         /* Polygon Normal and edge-vector */
210         /* inline version of #BKE_mesh_calc_poly_normal, also does edge-vectors */
211         {
212                 int i_prev = nverts - 1;
213                 const float *v_prev = mverts[ml[i_prev].v].co;
214                 const float *v_curr;
215
216                 zero_v3(pnor);
217                 /* Newell's Method */
218                 for (i = 0; i < nverts; i++) {
219                         v_curr = mverts[ml[i].v].co;
220                         add_newell_cross_v3_v3v3(pnor, v_prev, v_curr);
221
222                         /* Unrelated to normalize, calculate edge-vector */
223                         sub_v3_v3v3(edgevecbuf[i_prev], v_prev, v_curr);
224                         normalize_v3(edgevecbuf[i_prev]);
225                         i_prev = i;
226
227                         v_prev = v_curr;
228                 }
229                 if (UNLIKELY(normalize_v3(pnor) == 0.0f)) {
230                         pnor[2] = 1.0f; /* other axes set to 0.0 */
231                 }
232         }
233
234         /* accumulate angle weighted face normal */
235         /* inline version of #accumulate_vertex_normals_poly_v3,
236          * split between this threaded callback and #mesh_calc_normals_poly_accum_cb. */
237         {
238                 const float *prev_edge = edgevecbuf[nverts - 1];
239
240                 for (i = 0; i < nverts; i++) {
241                         const int lidx = mp->loopstart + i;
242                         const float *cur_edge = edgevecbuf[i];
243
244                         /* calculate angle between the two poly edges incident on
245                          * this vertex */
246                         const float fac = saacos(-dot_v3v3(cur_edge, prev_edge));
247
248                         /* Store for later accumulation */
249                         mul_v3_v3fl(lnors_weighted[lidx], pnor, fac);
250
251                         prev_edge = cur_edge;
252                 }
253         }
254 }
255
256 static void mesh_calc_normals_poly_finalize_cb(
257         void *__restrict userdata,
258         const int vidx,
259         const ParallelRangeTLS *__restrict UNUSED(tls))
260 {
261         MeshCalcNormalsData *data = userdata;
262
263         MVert *mv = &data->mverts[vidx];
264         float *no = data->vnors[vidx];
265
266         if (UNLIKELY(normalize_v3(no) == 0.0f)) {
267                 /* following Mesh convention; we use vertex coordinate itself for normal in this case */
268                 normalize_v3_v3(no, mv->co);
269         }
270
271         normal_float_to_short_v3(mv->no, no);
272 }
273
274 void BKE_mesh_calc_normals_poly(
275         MVert *mverts, float (*r_vertnors)[3], int numVerts,
276         const MLoop *mloop, const MPoly *mpolys,
277         int numLoops, int numPolys, float (*r_polynors)[3],
278         const bool only_face_normals)
279 {
280         float (*pnors)[3] = r_polynors;
281
282         ParallelRangeSettings settings;
283         BLI_parallel_range_settings_defaults(&settings);
284         settings.min_iter_per_thread = 1024;
285
286         if (only_face_normals) {
287                 BLI_assert((pnors != NULL) || (numPolys == 0));
288                 BLI_assert(r_vertnors == NULL);
289
290                 MeshCalcNormalsData data = {
291                     .mpolys = mpolys, .mloop = mloop, .mverts = mverts, .pnors = pnors,
292                 };
293
294                 BLI_task_parallel_range(0, numPolys, &data, mesh_calc_normals_poly_cb, &settings);
295                 return;
296         }
297
298         float (*vnors)[3] = r_vertnors;
299         float (*lnors_weighted)[3] = MEM_malloc_arrayN((size_t)numLoops, sizeof(*lnors_weighted), __func__);
300         bool free_vnors = false;
301
302         /* first go through and calculate normals for all the polys */
303         if (vnors == NULL) {
304                 vnors = MEM_calloc_arrayN((size_t)numVerts, sizeof(*vnors), __func__);
305                 free_vnors = true;
306         }
307         else {
308                 memset(vnors, 0, sizeof(*vnors) * (size_t)numVerts);
309         }
310
311         MeshCalcNormalsData data = {
312             .mpolys = mpolys, .mloop = mloop, .mverts = mverts,
313             .pnors = pnors, .lnors_weighted = lnors_weighted, .vnors = vnors
314         };
315
316         /* Compute poly normals, and prepare weighted loop normals. */
317         BLI_task_parallel_range(0, numPolys, &data, mesh_calc_normals_poly_prepare_cb, &settings);
318
319         /* Actually accumulate weighted loop normals into vertex ones. */
320         /* Unfortunately, not possible to thread that (not in a reasonable, totally lock- and barrier-free fashion),
321          * since several loops will point to the same vertex... */
322         for (int lidx = 0; lidx < numLoops; lidx++) {
323                 add_v3_v3(vnors[mloop[lidx].v], data.lnors_weighted[lidx]);
324         }
325
326         /* Normalize and validate computed vertex normals. */
327         BLI_task_parallel_range(0, numVerts, &data, mesh_calc_normals_poly_finalize_cb, &settings);
328
329         if (free_vnors) {
330                 MEM_freeN(vnors);
331         }
332         MEM_freeN(lnors_weighted);
333 }
334
335 void BKE_mesh_calc_normals(Mesh *mesh)
336 {
337 #ifdef DEBUG_TIME
338         TIMEIT_START_AVERAGED(BKE_mesh_calc_normals);
339 #endif
340         BKE_mesh_calc_normals_poly(mesh->mvert, NULL, mesh->totvert,
341                                    mesh->mloop, mesh->mpoly, mesh->totloop, mesh->totpoly,
342                                    NULL, false);
343 #ifdef DEBUG_TIME
344         TIMEIT_END_AVERAGED(BKE_mesh_calc_normals);
345 #endif
346 }
347
348 void BKE_mesh_calc_normals_tessface(
349         MVert *mverts, int numVerts,
350         const MFace *mfaces, int numFaces,
351         float (*r_faceNors)[3])
352 {
353         float (*tnorms)[3] = MEM_calloc_arrayN((size_t)numVerts, sizeof(*tnorms), "tnorms");
354         float (*fnors)[3] = (r_faceNors) ? r_faceNors : MEM_calloc_arrayN((size_t)numFaces, sizeof(*fnors), "meshnormals");
355         int i;
356
357         if (!tnorms || !fnors) {
358                 goto cleanup;
359         }
360
361         for (i = 0; i < numFaces; i++) {
362                 const MFace *mf = &mfaces[i];
363                 float *f_no = fnors[i];
364                 float *n4 = (mf->v4) ? tnorms[mf->v4] : NULL;
365                 const float *c4 = (mf->v4) ? mverts[mf->v4].co : NULL;
366
367                 if (mf->v4)
368                         normal_quad_v3(f_no, mverts[mf->v1].co, mverts[mf->v2].co, mverts[mf->v3].co, mverts[mf->v4].co);
369                 else
370                         normal_tri_v3(f_no, mverts[mf->v1].co, mverts[mf->v2].co, mverts[mf->v3].co);
371
372                 accumulate_vertex_normals_v3(
373                         tnorms[mf->v1], tnorms[mf->v2], tnorms[mf->v3], n4,
374                         f_no, mverts[mf->v1].co, mverts[mf->v2].co, mverts[mf->v3].co, c4);
375         }
376
377         /* following Mesh convention; we use vertex coordinate itself for normal in this case */
378         for (i = 0; i < numVerts; i++) {
379                 MVert *mv = &mverts[i];
380                 float *no = tnorms[i];
381                 
382                 if (UNLIKELY(normalize_v3(no) == 0.0f)) {
383                         normalize_v3_v3(no, mv->co);
384                 }
385
386                 normal_float_to_short_v3(mv->no, no);
387         }
388         
389 cleanup:
390         MEM_freeN(tnorms);
391
392         if (fnors != r_faceNors)
393                 MEM_freeN(fnors);
394 }
395
396 void BKE_mesh_calc_normals_looptri(
397         MVert *mverts, int numVerts,
398         const MLoop *mloop,
399         const MLoopTri *looptri, int looptri_num,
400         float (*r_tri_nors)[3])
401 {
402         float (*tnorms)[3] = MEM_calloc_arrayN((size_t)numVerts, sizeof(*tnorms), "tnorms");
403         float (*fnors)[3] = (r_tri_nors) ? r_tri_nors : MEM_calloc_arrayN((size_t)looptri_num, sizeof(*fnors), "meshnormals");
404         int i;
405
406         if (!tnorms || !fnors) {
407                 goto cleanup;
408         }
409
410         for (i = 0; i < looptri_num; i++) {
411                 const MLoopTri *lt = &looptri[i];
412                 float *f_no = fnors[i];
413                 const unsigned int vtri[3] = {
414                     mloop[lt->tri[0]].v,
415                     mloop[lt->tri[1]].v,
416                     mloop[lt->tri[2]].v,
417                 };
418
419                 normal_tri_v3(
420                         f_no,
421                         mverts[vtri[0]].co, mverts[vtri[1]].co, mverts[vtri[2]].co);
422
423                 accumulate_vertex_normals_tri_v3(
424                         tnorms[vtri[0]], tnorms[vtri[1]], tnorms[vtri[2]],
425                         f_no, mverts[vtri[0]].co, mverts[vtri[1]].co, mverts[vtri[2]].co);
426         }
427
428         /* following Mesh convention; we use vertex coordinate itself for normal in this case */
429         for (i = 0; i < numVerts; i++) {
430                 MVert *mv = &mverts[i];
431                 float *no = tnorms[i];
432
433                 if (UNLIKELY(normalize_v3(no) == 0.0f)) {
434                         normalize_v3_v3(no, mv->co);
435                 }
436
437                 normal_float_to_short_v3(mv->no, no);
438         }
439
440 cleanup:
441         MEM_freeN(tnorms);
442
443         if (fnors != r_tri_nors)
444                 MEM_freeN(fnors);
445 }
446
447 void BKE_lnor_spacearr_init(MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr, const int numLoops)
448 {
449         if (!(lnors_spacearr->lspacearr && lnors_spacearr->loops_pool)) {
450                 MemArena *mem;
451
452                 if (!lnors_spacearr->mem) {
453                         lnors_spacearr->mem = BLI_memarena_new(BLI_MEMARENA_STD_BUFSIZE, __func__);
454                 }
455                 mem = lnors_spacearr->mem;
456                 lnors_spacearr->lspacearr = BLI_memarena_calloc(mem, sizeof(MLoopNorSpace *) * (size_t)numLoops);
457                 lnors_spacearr->loops_pool = BLI_memarena_alloc(mem, sizeof(LinkNode) * (size_t)numLoops);
458         }
459 }
460
461 void BKE_lnor_spacearr_clear(MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr)
462 {
463         BLI_memarena_clear(lnors_spacearr->mem);
464         lnors_spacearr->lspacearr = NULL;
465         lnors_spacearr->loops_pool = NULL;
466 }
467
468 void BKE_lnor_spacearr_free(MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr)
469 {
470         BLI_memarena_free(lnors_spacearr->mem);
471         lnors_spacearr->lspacearr = NULL;
472         lnors_spacearr->loops_pool = NULL;
473         lnors_spacearr->mem = NULL;
474 }
475
476 MLoopNorSpace *BKE_lnor_space_create(MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr)
477 {
478         return BLI_memarena_calloc(lnors_spacearr->mem, sizeof(MLoopNorSpace));
479 }
480
481 /* This threshold is a bit touchy (usual float precision issue), this value seems OK. */
482 #define LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD (1.0f - 1e-4f)
483
484 /* Should only be called once.
485  * Beware, this modifies ref_vec and other_vec in place!
486  * In case no valid space can be generated, ref_alpha and ref_beta are set to zero (which means 'use auto lnors').
487  */
488 void BKE_lnor_space_define(MLoopNorSpace *lnor_space, const float lnor[3],
489                            float vec_ref[3], float vec_other[3], BLI_Stack *edge_vectors)
490 {
491         const float pi2 = (float)M_PI * 2.0f;
492         float tvec[3], dtp;
493         const float dtp_ref = dot_v3v3(vec_ref, lnor);
494         const float dtp_other = dot_v3v3(vec_other, lnor);
495
496         if (UNLIKELY(fabsf(dtp_ref) >= LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD || fabsf(dtp_other) >= LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD)) {
497                 /* If vec_ref or vec_other are too much aligned with lnor, we can't build lnor space,
498                  * tag it as invalid and abort. */
499                 lnor_space->ref_alpha = lnor_space->ref_beta = 0.0f;
500
501                 if (edge_vectors) {
502                         BLI_stack_clear(edge_vectors);
503                 }
504                 return;
505         }
506
507         copy_v3_v3(lnor_space->vec_lnor, lnor);
508
509         /* Compute ref alpha, average angle of all available edge vectors to lnor. */
510         if (edge_vectors) {
511                 float alpha = 0.0f;
512                 int nbr = 0;
513                 while (!BLI_stack_is_empty(edge_vectors)) {
514                         const float *vec = BLI_stack_peek(edge_vectors);
515                         alpha += saacosf(dot_v3v3(vec, lnor));
516                         BLI_stack_discard(edge_vectors);
517                         nbr++;
518                 }
519                 /* Note: In theory, this could be 'nbr > 2', but there is one case where we only have two edges for
520                  *       two loops: a smooth vertex with only two edges and two faces (our Monkey's nose has that, e.g.). */
521                 BLI_assert(nbr >= 2);  /* This piece of code shall only be called for more than one loop... */
522                 lnor_space->ref_alpha = alpha / (float)nbr;
523         }
524         else {
525                 lnor_space->ref_alpha = (saacosf(dot_v3v3(vec_ref, lnor)) + saacosf(dot_v3v3(vec_other, lnor))) / 2.0f;
526         }
527
528         /* Project vec_ref on lnor's ortho plane. */
529         mul_v3_v3fl(tvec, lnor, dtp_ref);
530         sub_v3_v3(vec_ref, tvec);
531         normalize_v3_v3(lnor_space->vec_ref, vec_ref);
532
533         cross_v3_v3v3(tvec, lnor, lnor_space->vec_ref);
534         normalize_v3_v3(lnor_space->vec_ortho, tvec);
535
536         /* Project vec_other on lnor's ortho plane. */
537         mul_v3_v3fl(tvec, lnor, dtp_other);
538         sub_v3_v3(vec_other, tvec);
539         normalize_v3(vec_other);
540
541         /* Beta is angle between ref_vec and other_vec, around lnor. */
542         dtp = dot_v3v3(lnor_space->vec_ref, vec_other);
543         if (LIKELY(dtp < LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD)) {
544                 const float beta = saacos(dtp);
545                 lnor_space->ref_beta = (dot_v3v3(lnor_space->vec_ortho, vec_other) < 0.0f) ? pi2 - beta : beta;
546         }
547         else {
548                 lnor_space->ref_beta = pi2;
549         }
550 }
551
552 void BKE_lnor_space_add_loop(MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr, MLoopNorSpace *lnor_space, const int ml_index,
553                              const bool do_add_loop)
554 {
555         lnors_spacearr->lspacearr[ml_index] = lnor_space;
556         if (do_add_loop) {
557                 BLI_linklist_prepend_nlink(&lnor_space->loops, SET_INT_IN_POINTER(ml_index), &lnors_spacearr->loops_pool[ml_index]);
558         }
559 }
560
561 MINLINE float unit_short_to_float(const short val)
562 {
563         return (float)val / (float)SHRT_MAX;
564 }
565
566 MINLINE short unit_float_to_short(const float val)
567 {
568         /* Rounding... */
569         return (short)floorf(val * (float)SHRT_MAX + 0.5f);
570 }
571
572 void BKE_lnor_space_custom_data_to_normal(MLoopNorSpace *lnor_space, const short clnor_data[2], float r_custom_lnor[3])
573 {
574         /* NOP custom normal data or invalid lnor space, return. */
575         if (clnor_data[0] == 0 || lnor_space->ref_alpha == 0.0f || lnor_space->ref_beta == 0.0f) {
576                 copy_v3_v3(r_custom_lnor, lnor_space->vec_lnor);
577                 return;
578         }
579
580         {
581                 /* TODO Check whether using sincosf() gives any noticeable benefit
582                  *      (could not even get it working under linux though)! */
583                 const float pi2 = (float)(M_PI * 2.0);
584                 const float alphafac = unit_short_to_float(clnor_data[0]);
585                 const float alpha = (alphafac > 0.0f ? lnor_space->ref_alpha : pi2 - lnor_space->ref_alpha) * alphafac;
586                 const float betafac = unit_short_to_float(clnor_data[1]);
587
588                 mul_v3_v3fl(r_custom_lnor, lnor_space->vec_lnor, cosf(alpha));
589
590                 if (betafac == 0.0f) {
591                         madd_v3_v3fl(r_custom_lnor, lnor_space->vec_ref, sinf(alpha));
592                 }
593                 else {
594                         const float sinalpha = sinf(alpha);
595                         const float beta = (betafac > 0.0f ? lnor_space->ref_beta : pi2 - lnor_space->ref_beta) * betafac;
596                         madd_v3_v3fl(r_custom_lnor, lnor_space->vec_ref, sinalpha * cosf(beta));
597                         madd_v3_v3fl(r_custom_lnor, lnor_space->vec_ortho, sinalpha * sinf(beta));
598                 }
599         }
600 }
601
602 void BKE_lnor_space_custom_normal_to_data(MLoopNorSpace *lnor_space, const float custom_lnor[3], short r_clnor_data[2])
603 {
604         /* We use null vector as NOP custom normal (can be simpler than giving autocomputed lnor...). */
605         if (is_zero_v3(custom_lnor) || compare_v3v3(lnor_space->vec_lnor, custom_lnor, 1e-4f)) {
606                 r_clnor_data[0] = r_clnor_data[1] = 0;
607                 return;
608         }
609
610         {
611                 const float pi2 = (float)(M_PI * 2.0);
612                 const float cos_alpha = dot_v3v3(lnor_space->vec_lnor, custom_lnor);
613                 float vec[3], cos_beta;
614                 float alpha;
615
616                 alpha = saacosf(cos_alpha);
617                 if (alpha > lnor_space->ref_alpha) {
618                         /* Note we could stick to [0, pi] range here, but makes decoding more complex, not worth it. */
619                         r_clnor_data[0] = unit_float_to_short(-(pi2 - alpha) / (pi2 - lnor_space->ref_alpha));
620                 }
621                 else {
622                         r_clnor_data[0] = unit_float_to_short(alpha / lnor_space->ref_alpha);
623                 }
624
625                 /* Project custom lnor on (vec_ref, vec_ortho) plane. */
626                 mul_v3_v3fl(vec, lnor_space->vec_lnor, -cos_alpha);
627                 add_v3_v3(vec, custom_lnor);
628                 normalize_v3(vec);
629
630                 cos_beta = dot_v3v3(lnor_space->vec_ref, vec);
631
632                 if (cos_beta < LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD) {
633                         float beta = saacosf(cos_beta);
634                         if (dot_v3v3(lnor_space->vec_ortho, vec) < 0.0f) {
635                                 beta = pi2 - beta;
636                         }
637
638                         if (beta > lnor_space->ref_beta) {
639                                 r_clnor_data[1] = unit_float_to_short(-(pi2 - beta) / (pi2 - lnor_space->ref_beta));
640                         }
641                         else {
642                                 r_clnor_data[1] = unit_float_to_short(beta / lnor_space->ref_beta);
643                         }
644                 }
645                 else {
646                         r_clnor_data[1] = 0;
647                 }
648         }
649 }
650
651 #define LOOP_SPLIT_TASK_BLOCK_SIZE 1024
652
653 typedef struct LoopSplitTaskData {
654         /* Specific to each instance (each task). */
655         MLoopNorSpace *lnor_space;  /* We have to create those outside of tasks, since afaik memarena is not threadsafe. */
656         float (*lnor)[3];
657         const MLoop *ml_curr;
658         const MLoop *ml_prev;
659         int ml_curr_index;
660         int ml_prev_index;
661         const int *e2l_prev;  /* Also used a flag to switch between single or fan process! */
662         int mp_index;
663
664         /* This one is special, it's owned and managed by worker tasks, avoid to have to create it for each fan! */
665         BLI_Stack *edge_vectors;
666
667         char pad_c;
668 } LoopSplitTaskData;
669
670 typedef struct LoopSplitTaskDataCommon {
671         /* Read/write.
672          * Note we do not need to protect it, though, since two different tasks will *always* affect different
673          * elements in the arrays. */
674         MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr;
675         float (*loopnors)[3];
676         short (*clnors_data)[2];
677
678         /* Read-only. */
679         const MVert *mverts;
680         const MEdge *medges;
681         const MLoop *mloops;
682         const MPoly *mpolys;
683         int (*edge_to_loops)[2];
684         int *loop_to_poly;
685         const float (*polynors)[3];
686
687         int numEdges;
688         int numLoops;
689         int numPolys;
690 } LoopSplitTaskDataCommon;
691
692 #define INDEX_UNSET INT_MIN
693 #define INDEX_INVALID -1
694 /* See comment about edge_to_loops below. */
695 #define IS_EDGE_SHARP(_e2l) (ELEM((_e2l)[1], INDEX_UNSET, INDEX_INVALID))
696
697 static void mesh_edges_sharp_tag(
698         LoopSplitTaskDataCommon *data,
699         const bool check_angle, const float split_angle, const bool do_sharp_edges_tag)
700 {
701         MVert *mverts = data->mverts;
702         MEdge *medges = data->medges;
703         MLoop *mloops = data->mloops;
704         MPoly *mpolys = data->mpolys;
705
706         const int numEdges = data->numEdges;
707         const int numPolys = data->numPolys;
708
709         float (*loopnors)[3] = data->loopnors;  /* Note: loopnors may be NULL here. */
710         const float (*polynors)[3] = data->polynors;
711
712         int (*edge_to_loops)[2] = data->edge_to_loops;
713         int *loop_to_poly = data->loop_to_poly;
714
715         BLI_bitmap *sharp_edges = do_sharp_edges_tag ? BLI_BITMAP_NEW(numEdges, __func__) : NULL;
716
717         MPoly *mp;
718         int mp_index;
719
720         const float split_angle_cos = check_angle ? cosf(split_angle) : -1.0f;
721
722         for (mp = mpolys, mp_index = 0; mp_index < numPolys; mp++, mp_index++) {
723                 MLoop *ml_curr;
724                 int *e2l;
725                 int ml_curr_index = mp->loopstart;
726                 const int ml_last_index = (ml_curr_index + mp->totloop) - 1;
727
728                 ml_curr = &mloops[ml_curr_index];
729
730                 for (; ml_curr_index <= ml_last_index; ml_curr++, ml_curr_index++) {
731                         MEdge *me = &medges[ml_curr->e];
732
733                         e2l = edge_to_loops[ml_curr->e];
734
735                         loop_to_poly[ml_curr_index] = mp_index;
736
737                         /* Pre-populate all loop normals as if their verts were all-smooth, this way we don't have to compute
738                          * those later!
739                          */
740                         if (loopnors) {
741                                 normal_short_to_float_v3(loopnors[ml_curr_index], mverts[ml_curr->v].no);
742                         }
743
744                         /* Check whether current edge might be smooth or sharp */
745                         if ((e2l[0] | e2l[1]) == 0) {
746                                 /* 'Empty' edge until now, set e2l[0] (and e2l[1] to INDEX_UNSET to tag it as unset). */
747                                 e2l[0] = ml_curr_index;
748                                 /* We have to check this here too, else we might miss some flat faces!!! */
749                                 e2l[1] = (mp->flag & ME_SMOOTH) ? INDEX_UNSET : INDEX_INVALID;
750                         }
751                         else if (e2l[1] == INDEX_UNSET) {
752                                 const bool is_angle_sharp = (check_angle &&
753                                                              dot_v3v3(polynors[loop_to_poly[e2l[0]]], polynors[mp_index]) < split_angle_cos);
754
755                                 /* Second loop using this edge, time to test its sharpness.
756                                  * An edge is sharp if it is tagged as such, or its face is not smooth,
757                                  * or both poly have opposed (flipped) normals, i.e. both loops on the same edge share the same vertex,
758                                  * or angle between both its polys' normals is above split_angle value.
759                                  */
760                                 if (!(mp->flag & ME_SMOOTH) || (me->flag & ME_SHARP) ||
761                                     ml_curr->v == mloops[e2l[0]].v ||
762                                     is_angle_sharp)
763                                 {
764                                         /* Note: we are sure that loop != 0 here ;) */
765                                         e2l[1] = INDEX_INVALID;
766
767                                         /* We want to avoid tagging edges as sharp when it is already defined as such by
768                                          * other causes than angle threshold... */
769                                         if (do_sharp_edges_tag && is_angle_sharp) {
770                                                 BLI_BITMAP_SET(sharp_edges, ml_curr->e, true);
771                                         }
772                                 }
773                                 else {
774                                         e2l[1] = ml_curr_index;
775                                 }
776                         }
777                         else if (!IS_EDGE_SHARP(e2l)) {
778                                 /* More than two loops using this edge, tag as sharp if not yet done. */
779                                 e2l[1] = INDEX_INVALID;
780
781                                 /* We want to avoid tagging edges as sharp when it is already defined as such by
782                                  * other causes than angle threshold... */
783                                 if (do_sharp_edges_tag) {
784                                         BLI_BITMAP_SET(sharp_edges, ml_curr->e, false);
785                                 }
786                         }
787                         /* Else, edge is already 'disqualified' (i.e. sharp)! */
788                 }
789         }
790
791         /* If requested, do actual tagging of edges as sharp in another loop. */
792         if (do_sharp_edges_tag) {
793                 MEdge *me;
794                 int me_index;
795                 for (me = medges, me_index = 0; me_index < numEdges; me++, me_index++) {
796                         if (BLI_BITMAP_TEST(sharp_edges, me_index)) {
797                                 me->flag |= ME_SHARP;
798                         }
799                 }
800
801                 MEM_freeN(sharp_edges);
802         }
803 }
804
805 /** Define sharp edges as needed to mimic 'autosmooth' from angle threshold.
806  *
807  * Used when defining an empty custom loop normals data layer, to keep same shading as with autosmooth!
808  */
809 void BKE_edges_sharp_from_angle_set(
810         const struct MVert *mverts, const int UNUSED(numVerts),
811         struct MEdge *medges, const int numEdges,
812         struct MLoop *mloops, const int numLoops,
813         struct MPoly *mpolys, const float (*polynors)[3], const int numPolys,
814         const float split_angle)
815 {
816         if (split_angle >= (float)M_PI) {
817                 /* Nothing to do! */
818                 return;
819         }
820
821         /* Mapping edge -> loops. See BKE_mesh_normals_loop_split() for details. */
822         int (*edge_to_loops)[2] = MEM_calloc_arrayN((size_t)numEdges, sizeof(*edge_to_loops), __func__);
823
824         /* Simple mapping from a loop to its polygon index. */
825         int *loop_to_poly = MEM_malloc_arrayN((size_t)numLoops, sizeof(*loop_to_poly), __func__);
826
827         LoopSplitTaskDataCommon common_data = {
828             .mverts = mverts,
829             .medges = medges,
830             .mloops = mloops,
831             .mpolys = mpolys,
832             .edge_to_loops = edge_to_loops,
833             .loop_to_poly = loop_to_poly,
834             .polynors = polynors,
835             .numEdges = numEdges,
836             .numPolys = numPolys,
837         };
838
839         mesh_edges_sharp_tag(&common_data, true, split_angle, true);
840
841         MEM_freeN(edge_to_loops);
842         MEM_freeN(loop_to_poly);
843 }
844
845 static void loop_manifold_fan_around_vert_next(
846         const MLoop *mloops, const MPoly *mpolys,
847         const int *loop_to_poly, const int *e2lfan_curr, const uint mv_pivot_index,
848         const MLoop **r_mlfan_curr, int *r_mlfan_curr_index, int *r_mlfan_vert_index, int *r_mpfan_curr_index)
849 {
850         const MLoop *mlfan_next;
851         const MPoly *mpfan_next;
852
853         /* Warning! This is rather complex!
854          * We have to find our next edge around the vertex (fan mode).
855          * First we find the next loop, which is either previous or next to mlfan_curr_index, depending
856          * whether both loops using current edge are in the same direction or not, and whether
857          * mlfan_curr_index actually uses the vertex we are fanning around!
858          * mlfan_curr_index is the index of mlfan_next here, and mlfan_next is not the real next one
859          * (i.e. not the future mlfan_curr)...
860          */
861         *r_mlfan_curr_index = (e2lfan_curr[0] == *r_mlfan_curr_index) ? e2lfan_curr[1] : e2lfan_curr[0];
862         *r_mpfan_curr_index = loop_to_poly[*r_mlfan_curr_index];
863
864         BLI_assert(*r_mlfan_curr_index >= 0);
865         BLI_assert(*r_mpfan_curr_index >= 0);
866
867         mlfan_next = &mloops[*r_mlfan_curr_index];
868         mpfan_next = &mpolys[*r_mpfan_curr_index];
869         if (((*r_mlfan_curr)->v == mlfan_next->v && (*r_mlfan_curr)->v == mv_pivot_index) ||
870             ((*r_mlfan_curr)->v != mlfan_next->v && (*r_mlfan_curr)->v != mv_pivot_index))
871         {
872                 /* We need the previous loop, but current one is our vertex's loop. */
873                 *r_mlfan_vert_index = *r_mlfan_curr_index;
874                 if (--(*r_mlfan_curr_index) < mpfan_next->loopstart) {
875                         *r_mlfan_curr_index = mpfan_next->loopstart + mpfan_next->totloop - 1;
876                 }
877         }
878         else {
879                 /* We need the next loop, which is also our vertex's loop. */
880                 if (++(*r_mlfan_curr_index) >= mpfan_next->loopstart + mpfan_next->totloop) {
881                         *r_mlfan_curr_index = mpfan_next->loopstart;
882                 }
883                 *r_mlfan_vert_index = *r_mlfan_curr_index;
884         }
885         *r_mlfan_curr = &mloops[*r_mlfan_curr_index];
886         /* And now we are back in sync, mlfan_curr_index is the index of mlfan_curr! Pff! */
887 }
888
889 static void split_loop_nor_single_do(LoopSplitTaskDataCommon *common_data, LoopSplitTaskData *data)
890 {
891         MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr = common_data->lnors_spacearr;
892         short (*clnors_data)[2] = common_data->clnors_data;
893
894         const MVert *mverts = common_data->mverts;
895         const MEdge *medges = common_data->medges;
896         const float (*polynors)[3] = common_data->polynors;
897
898         MLoopNorSpace *lnor_space = data->lnor_space;
899         float (*lnor)[3] = data->lnor;
900         const MLoop *ml_curr = data->ml_curr;
901         const MLoop *ml_prev = data->ml_prev;
902         const int ml_curr_index = data->ml_curr_index;
903 #if 0  /* Not needed for 'single' loop. */
904         const int ml_prev_index = data->ml_prev_index;
905         const int *e2l_prev = data->e2l_prev;
906 #endif
907         const int mp_index = data->mp_index;
908
909         /* Simple case (both edges around that vertex are sharp in current polygon),
910          * this loop just takes its poly normal.
911          */
912         copy_v3_v3(*lnor, polynors[mp_index]);
913
914 //      printf("BASIC: handling loop %d / edge %d / vert %d / poly %d\n", ml_curr_index, ml_curr->e, ml_curr->v, mp_index);
915
916         /* If needed, generate this (simple!) lnor space. */
917         if (lnors_spacearr) {
918                 float vec_curr[3], vec_prev[3];
919
920                 const unsigned int mv_pivot_index = ml_curr->v;  /* The vertex we are "fanning" around! */
921                 const MVert *mv_pivot = &mverts[mv_pivot_index];
922                 const MEdge *me_curr = &medges[ml_curr->e];
923                 const MVert *mv_2 = (me_curr->v1 == mv_pivot_index) ? &mverts[me_curr->v2] : &mverts[me_curr->v1];
924                 const MEdge *me_prev = &medges[ml_prev->e];
925                 const MVert *mv_3 = (me_prev->v1 == mv_pivot_index) ? &mverts[me_prev->v2] : &mverts[me_prev->v1];
926
927                 sub_v3_v3v3(vec_curr, mv_2->co, mv_pivot->co);
928                 normalize_v3(vec_curr);
929                 sub_v3_v3v3(vec_prev, mv_3->co, mv_pivot->co);
930                 normalize_v3(vec_prev);
931
932                 BKE_lnor_space_define(lnor_space, *lnor, vec_curr, vec_prev, NULL);
933                 /* We know there is only one loop in this space, no need to create a linklist in this case... */
934                 BKE_lnor_space_add_loop(lnors_spacearr, lnor_space, ml_curr_index, false);
935
936                 if (clnors_data) {
937                         BKE_lnor_space_custom_data_to_normal(lnor_space, clnors_data[ml_curr_index], *lnor);
938                 }
939         }
940 }
941
942 static void split_loop_nor_fan_do(LoopSplitTaskDataCommon *common_data, LoopSplitTaskData *data)
943 {
944         MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr = common_data->lnors_spacearr;
945         float (*loopnors)[3] = common_data->loopnors;
946         short (*clnors_data)[2] = common_data->clnors_data;
947
948         const MVert *mverts = common_data->mverts;
949         const MEdge *medges = common_data->medges;
950         const MLoop *mloops = common_data->mloops;
951         const MPoly *mpolys = common_data->mpolys;
952         const int (*edge_to_loops)[2] = common_data->edge_to_loops;
953         const int *loop_to_poly = common_data->loop_to_poly;
954         const float (*polynors)[3] = common_data->polynors;
955
956         MLoopNorSpace *lnor_space = data->lnor_space;
957 #if 0  /* Not needed for 'fan' loops. */
958         float (*lnor)[3] = data->lnor;
959 #endif
960         const MLoop *ml_curr = data->ml_curr;
961         const MLoop *ml_prev = data->ml_prev;
962         const int ml_curr_index = data->ml_curr_index;
963         const int ml_prev_index = data->ml_prev_index;
964         const int mp_index = data->mp_index;
965         const int *e2l_prev = data->e2l_prev;
966
967         BLI_Stack *edge_vectors = data->edge_vectors;
968
969         /* Gah... We have to fan around current vertex, until we find the other non-smooth edge,
970          * and accumulate face normals into the vertex!
971          * Note in case this vertex has only one sharp edges, this is a waste because the normal is the same as
972          * the vertex normal, but I do not see any easy way to detect that (would need to count number
973          * of sharp edges per vertex, I doubt the additional memory usage would be worth it, especially as
974          * it should not be a common case in real-life meshes anyway).
975          */
976         const unsigned int mv_pivot_index = ml_curr->v;  /* The vertex we are "fanning" around! */
977         const MVert *mv_pivot = &mverts[mv_pivot_index];
978         const MEdge *me_org = &medges[ml_curr->e];  /* ml_curr would be mlfan_prev if we needed that one */
979         const int *e2lfan_curr;
980         float vec_curr[3], vec_prev[3], vec_org[3];
981         const MLoop *mlfan_curr;
982         float lnor[3] = {0.0f, 0.0f, 0.0f};
983         /* mlfan_vert_index: the loop of our current edge might not be the loop of our current vertex! */
984         int mlfan_curr_index, mlfan_vert_index, mpfan_curr_index;
985
986         /* We validate clnors data on the fly - cheapest way to do! */
987         int clnors_avg[2] = {0, 0};
988         short (*clnor_ref)[2] = NULL;
989         int clnors_nbr = 0;
990         bool clnors_invalid = false;
991
992         /* Temp loop normal stack. */
993         BLI_SMALLSTACK_DECLARE(normal, float *);
994         /* Temp clnors stack. */
995         BLI_SMALLSTACK_DECLARE(clnors, short *);
996
997         e2lfan_curr = e2l_prev;
998         mlfan_curr = ml_prev;
999         mlfan_curr_index = ml_prev_index;
1000         mlfan_vert_index = ml_curr_index;
1001         mpfan_curr_index = mp_index;
1002
1003         BLI_assert(mlfan_curr_index >= 0);
1004         BLI_assert(mlfan_vert_index >= 0);
1005         BLI_assert(mpfan_curr_index >= 0);
1006
1007         /* Only need to compute previous edge's vector once, then we can just reuse old current one! */
1008         {
1009                 const MVert *mv_2 = (me_org->v1 == mv_pivot_index) ? &mverts[me_org->v2] : &mverts[me_org->v1];
1010
1011                 sub_v3_v3v3(vec_org, mv_2->co, mv_pivot->co);
1012                 normalize_v3(vec_org);
1013                 copy_v3_v3(vec_prev, vec_org);
1014
1015                 if (lnors_spacearr) {
1016                         BLI_stack_push(edge_vectors, vec_org);
1017                 }
1018         }
1019
1020 //      printf("FAN: vert %d, start edge %d\n", mv_pivot_index, ml_curr->e);
1021
1022         while (true) {
1023                 const MEdge *me_curr = &medges[mlfan_curr->e];
1024                 /* Compute edge vectors.
1025                  * NOTE: We could pre-compute those into an array, in the first iteration, instead of computing them
1026                  *       twice (or more) here. However, time gained is not worth memory and time lost,
1027                  *       given the fact that this code should not be called that much in real-life meshes...
1028                  */
1029                 {
1030                         const MVert *mv_2 = (me_curr->v1 == mv_pivot_index) ? &mverts[me_curr->v2] : &mverts[me_curr->v1];
1031
1032                         sub_v3_v3v3(vec_curr, mv_2->co, mv_pivot->co);
1033                         normalize_v3(vec_curr);
1034                 }
1035
1036 //              printf("\thandling edge %d / loop %d\n", mlfan_curr->e, mlfan_curr_index);
1037
1038                 {
1039                         /* Code similar to accumulate_vertex_normals_poly_v3. */
1040                         /* Calculate angle between the two poly edges incident on this vertex. */
1041                         const float fac = saacos(dot_v3v3(vec_curr, vec_prev));
1042                         /* Accumulate */
1043                         madd_v3_v3fl(lnor, polynors[mpfan_curr_index], fac);
1044
1045                         if (clnors_data) {
1046                                 /* Accumulate all clnors, if they are not all equal we have to fix that! */
1047                                 short (*clnor)[2] = &clnors_data[mlfan_vert_index];
1048                                 if (clnors_nbr) {
1049                                         clnors_invalid |= ((*clnor_ref)[0] != (*clnor)[0] || (*clnor_ref)[1] != (*clnor)[1]);
1050                                 }
1051                                 else {
1052                                         clnor_ref = clnor;
1053                                 }
1054                                 clnors_avg[0] += (*clnor)[0];
1055                                 clnors_avg[1] += (*clnor)[1];
1056                                 clnors_nbr++;
1057                                 /* We store here a pointer to all custom lnors processed. */
1058                                 BLI_SMALLSTACK_PUSH(clnors, (short *)*clnor);
1059                         }
1060                 }
1061
1062                 /* We store here a pointer to all loop-normals processed. */
1063                 BLI_SMALLSTACK_PUSH(normal, (float *)(loopnors[mlfan_vert_index]));
1064
1065                 if (lnors_spacearr) {
1066                         /* Assign current lnor space to current 'vertex' loop. */
1067                         BKE_lnor_space_add_loop(lnors_spacearr, lnor_space, mlfan_vert_index, true);
1068                         if (me_curr != me_org) {
1069                                 /* We store here all edges-normalized vectors processed. */
1070                                 BLI_stack_push(edge_vectors, vec_curr);
1071                         }
1072                 }
1073
1074                 if (IS_EDGE_SHARP(e2lfan_curr) || (me_curr == me_org)) {
1075                         /* Current edge is sharp and we have finished with this fan of faces around this vert,
1076                          * or this vert is smooth, and we have completed a full turn around it.
1077                          */
1078 //                      printf("FAN: Finished!\n");
1079                         break;
1080                 }
1081
1082                 copy_v3_v3(vec_prev, vec_curr);
1083
1084                 /* Find next loop of the smooth fan. */
1085                 loop_manifold_fan_around_vert_next(
1086                             mloops, mpolys, loop_to_poly, e2lfan_curr, mv_pivot_index,
1087                             &mlfan_curr, &mlfan_curr_index, &mlfan_vert_index, &mpfan_curr_index);
1088
1089                 e2lfan_curr = edge_to_loops[mlfan_curr->e];
1090         }
1091
1092         {
1093                 float lnor_len = normalize_v3(lnor);
1094
1095                 /* If we are generating lnor spacearr, we can now define the one for this fan,
1096                  * and optionally compute final lnor from custom data too!
1097                  */
1098                 if (lnors_spacearr) {
1099                         if (UNLIKELY(lnor_len == 0.0f)) {
1100                                 /* Use vertex normal as fallback! */
1101                                 copy_v3_v3(lnor, loopnors[mlfan_vert_index]);
1102                                 lnor_len = 1.0f;
1103                         }
1104
1105                         BKE_lnor_space_define(lnor_space, lnor, vec_org, vec_curr, edge_vectors);
1106
1107                         if (clnors_data) {
1108                                 if (clnors_invalid) {
1109                                         short *clnor;
1110
1111                                         clnors_avg[0] /= clnors_nbr;
1112                                         clnors_avg[1] /= clnors_nbr;
1113                                         /* Fix/update all clnors of this fan with computed average value. */
1114                                         if (G.debug & G_DEBUG) {
1115                                                 printf("Invalid clnors in this fan!\n");
1116                                         }
1117                                         while ((clnor = BLI_SMALLSTACK_POP(clnors))) {
1118                                                 //print_v2("org clnor", clnor);
1119                                                 clnor[0] = (short)clnors_avg[0];
1120                                                 clnor[1] = (short)clnors_avg[1];
1121                                         }
1122                                         //print_v2("new clnors", clnors_avg);
1123                                 }
1124                                 /* Extra bonus: since smallstack is local to this func, no more need to empty it at all cost! */
1125
1126                                 BKE_lnor_space_custom_data_to_normal(lnor_space, *clnor_ref, lnor);
1127                         }
1128                 }
1129
1130                 /* In case we get a zero normal here, just use vertex normal already set! */
1131                 if (LIKELY(lnor_len != 0.0f)) {
1132                         /* Copy back the final computed normal into all related loop-normals. */
1133                         float *nor;
1134
1135                         while ((nor = BLI_SMALLSTACK_POP(normal))) {
1136                                 copy_v3_v3(nor, lnor);
1137                         }
1138                 }
1139                 /* Extra bonus: since smallstack is local to this func, no more need to empty it at all cost! */
1140         }
1141 }
1142
1143 static void loop_split_worker_do(
1144         LoopSplitTaskDataCommon *common_data, LoopSplitTaskData *data, BLI_Stack *edge_vectors)
1145 {
1146         BLI_assert(data->ml_curr);
1147         if (data->e2l_prev) {
1148                 BLI_assert((edge_vectors == NULL) || BLI_stack_is_empty(edge_vectors));
1149                 data->edge_vectors = edge_vectors;
1150                 split_loop_nor_fan_do(common_data, data);
1151         }
1152         else {
1153                 /* No need for edge_vectors for 'single' case! */
1154                 split_loop_nor_single_do(common_data, data);
1155         }
1156 }
1157
1158 static void loop_split_worker(TaskPool * __restrict pool, void *taskdata, int UNUSED(threadid))
1159 {
1160         LoopSplitTaskDataCommon *common_data = BLI_task_pool_userdata(pool);
1161         LoopSplitTaskData *data = taskdata;
1162
1163         /* Temp edge vectors stack, only used when computing lnor spacearr. */
1164         BLI_Stack *edge_vectors = common_data->lnors_spacearr ? BLI_stack_new(sizeof(float[3]), __func__) : NULL;
1165
1166 #ifdef DEBUG_TIME
1167         TIMEIT_START_AVERAGED(loop_split_worker);
1168 #endif
1169
1170         for (int i = 0; i < LOOP_SPLIT_TASK_BLOCK_SIZE; i++, data++) {
1171                 /* A NULL ml_curr is used to tag ended data! */
1172                 if (data->ml_curr == NULL) {
1173                         break;
1174                 }
1175
1176                 loop_split_worker_do(common_data, data, edge_vectors);
1177         }
1178
1179         if (edge_vectors) {
1180                 BLI_stack_free(edge_vectors);
1181         }
1182
1183 #ifdef DEBUG_TIME
1184         TIMEIT_END_AVERAGED(loop_split_worker);
1185 #endif
1186 }
1187
1188 /* Check whether gievn loop is part of an unknown-so-far cyclic smooth fan, or not.
1189  * Needed because cyclic smooth fans have no obvious 'entry point', and yet we need to walk them once, and only once. */
1190 static bool loop_split_generator_check_cyclic_smooth_fan(
1191         const MLoop *mloops, const MPoly *mpolys,
1192         const int (*edge_to_loops)[2], const int *loop_to_poly, const int *e2l_prev, BLI_bitmap *skip_loops,
1193         const MLoop *ml_curr, const MLoop *ml_prev, const int ml_curr_index, const int ml_prev_index,
1194         const int mp_curr_index)
1195 {
1196         const unsigned int mv_pivot_index = ml_curr->v;  /* The vertex we are "fanning" around! */
1197         const int *e2lfan_curr;
1198         const MLoop *mlfan_curr;
1199         /* mlfan_vert_index: the loop of our current edge might not be the loop of our current vertex! */
1200         int mlfan_curr_index, mlfan_vert_index, mpfan_curr_index;
1201
1202         e2lfan_curr = e2l_prev;
1203         if (IS_EDGE_SHARP(e2lfan_curr)) {
1204                 /* Sharp loop, so not a cyclic smooth fan... */
1205                 return false;
1206         }
1207
1208         mlfan_curr = ml_prev;
1209         mlfan_curr_index = ml_prev_index;
1210         mlfan_vert_index = ml_curr_index;
1211         mpfan_curr_index = mp_curr_index;
1212
1213         BLI_assert(mlfan_curr_index >= 0);
1214         BLI_assert(mlfan_vert_index >= 0);
1215         BLI_assert(mpfan_curr_index >= 0);
1216
1217         BLI_assert(!BLI_BITMAP_TEST(skip_loops, mlfan_vert_index));
1218         BLI_BITMAP_ENABLE(skip_loops, mlfan_vert_index);
1219
1220         while (true) {
1221                 /* Find next loop of the smooth fan. */
1222                 loop_manifold_fan_around_vert_next(
1223                             mloops, mpolys, loop_to_poly, e2lfan_curr, mv_pivot_index,
1224                             &mlfan_curr, &mlfan_curr_index, &mlfan_vert_index, &mpfan_curr_index);
1225
1226                 e2lfan_curr = edge_to_loops[mlfan_curr->e];
1227
1228                 if (IS_EDGE_SHARP(e2lfan_curr)) {
1229                         /* Sharp loop/edge, so not a cyclic smooth fan... */
1230                         return false;
1231                 }
1232                 /* Smooth loop/edge... */
1233                 else if (BLI_BITMAP_TEST(skip_loops, mlfan_vert_index)) {
1234                         if (mlfan_vert_index == ml_curr_index) {
1235                                 /* We walked around a whole cyclic smooth fan without finding any already-processed loop, means we can
1236                                  * use initial ml_curr/ml_prev edge as start for this smooth fan. */
1237                                 return true;
1238                         }
1239                         /* ... already checked in some previous looping, we can abort. */
1240                         return false;
1241                 }
1242                 else {
1243                         /* ... we can skip it in future, and keep checking the smooth fan. */
1244                         BLI_BITMAP_ENABLE(skip_loops, mlfan_vert_index);
1245                 }
1246         }
1247 }
1248
1249 static void loop_split_generator(TaskPool *pool, LoopSplitTaskDataCommon *common_data)
1250 {
1251         MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr = common_data->lnors_spacearr;
1252         float (*loopnors)[3] = common_data->loopnors;
1253
1254         const MLoop *mloops = common_data->mloops;
1255         const MPoly *mpolys = common_data->mpolys;
1256         const int *loop_to_poly = common_data->loop_to_poly;
1257         const int (*edge_to_loops)[2] = common_data->edge_to_loops;
1258         const int numLoops = common_data->numLoops;
1259         const int numPolys = common_data->numPolys;
1260
1261         const MPoly *mp;
1262         int mp_index;
1263
1264         const MLoop *ml_curr;
1265         const MLoop *ml_prev;
1266         int ml_curr_index;
1267         int ml_prev_index;
1268
1269         BLI_bitmap *skip_loops = BLI_BITMAP_NEW(numLoops, __func__);
1270
1271         LoopSplitTaskData *data_buff = NULL;
1272         int data_idx = 0;
1273
1274         /* Temp edge vectors stack, only used when computing lnor spacearr (and we are not multi-threading). */
1275         BLI_Stack *edge_vectors = NULL;
1276
1277 #ifdef DEBUG_TIME
1278         TIMEIT_START_AVERAGED(loop_split_generator);
1279 #endif
1280
1281         if (!pool) {
1282                 if (lnors_spacearr) {
1283                         edge_vectors = BLI_stack_new(sizeof(float[3]), __func__);
1284                 }
1285         }
1286
1287         /* We now know edges that can be smoothed (with their vector, and their two loops), and edges that will be hard!
1288          * Now, time to generate the normals.
1289          */
1290         for (mp = mpolys, mp_index = 0; mp_index < numPolys; mp++, mp_index++) {
1291                 float (*lnors)[3];
1292                 const int ml_last_index = (mp->loopstart + mp->totloop) - 1;
1293                 ml_curr_index = mp->loopstart;
1294                 ml_prev_index = ml_last_index;
1295
1296                 ml_curr = &mloops[ml_curr_index];
1297                 ml_prev = &mloops[ml_prev_index];
1298                 lnors = &loopnors[ml_curr_index];
1299
1300                 for (; ml_curr_index <= ml_last_index; ml_curr++, ml_curr_index++, lnors++) {
1301                         const int *e2l_curr = edge_to_loops[ml_curr->e];
1302                         const int *e2l_prev = edge_to_loops[ml_prev->e];
1303
1304 //                      printf("Checking loop %d / edge %u / vert %u (sharp edge: %d, skiploop: %d)...",
1305 //                             ml_curr_index, ml_curr->e, ml_curr->v, IS_EDGE_SHARP(e2l_curr), BLI_BITMAP_TEST_BOOL(skip_loops, ml_curr_index));
1306
1307                         /* A smooth edge, we have to check for cyclic smooth fan case.
1308                          * If we find a new, never-processed cyclic smooth fan, we can do it now using that loop/edge as
1309                          * 'entry point', otherwise we can skip it. */
1310                         /* Note: In theory, we could make loop_split_generator_check_cyclic_smooth_fan() store
1311                          * mlfan_vert_index'es and edge indexes in two stacks, to avoid having to fan again around the vert during
1312                          * actual computation of clnor & clnorspace. However, this would complicate the code, add more memory usage,
1313                          * and despite its logical complexity, loop_manifold_fan_around_vert_next() is quite cheap in term of
1314                          * CPU cycles, so really think it's not worth it. */
1315                         if (!IS_EDGE_SHARP(e2l_curr) &&
1316                             (BLI_BITMAP_TEST(skip_loops, ml_curr_index) ||
1317                              !loop_split_generator_check_cyclic_smooth_fan(
1318                                       mloops, mpolys, edge_to_loops, loop_to_poly, e2l_prev, skip_loops,
1319                                       ml_curr, ml_prev, ml_curr_index, ml_prev_index, mp_index)))
1320                         {
1321 //                              printf("SKIPPING!\n");
1322                         }
1323                         else {
1324                                 LoopSplitTaskData *data, data_local;
1325
1326 //                              printf("PROCESSING!\n");
1327
1328                                 if (pool) {
1329                                         if (data_idx == 0) {
1330                                                 data_buff = MEM_calloc_arrayN(LOOP_SPLIT_TASK_BLOCK_SIZE, sizeof(*data_buff), __func__);
1331                                         }
1332                                         data = &data_buff[data_idx];
1333                                 }
1334                                 else {
1335                                         data = &data_local;
1336                                         memset(data, 0, sizeof(*data));
1337                                 }
1338
1339                                 if (IS_EDGE_SHARP(e2l_curr) && IS_EDGE_SHARP(e2l_prev)) {
1340                                         data->lnor = lnors;
1341                                         data->ml_curr = ml_curr;
1342                                         data->ml_prev = ml_prev;
1343                                         data->ml_curr_index = ml_curr_index;
1344 #if 0  /* Not needed for 'single' loop. */
1345                                         data->ml_prev_index = ml_prev_index;
1346                                         data->e2l_prev = NULL;  /* Tag as 'single' task. */
1347 #endif
1348                                         data->mp_index = mp_index;
1349                                         if (lnors_spacearr) {
1350                                                 data->lnor_space = BKE_lnor_space_create(lnors_spacearr);
1351                                         }
1352                                 }
1353                                 /* We *do not need* to check/tag loops as already computed!
1354                                  * Due to the fact a loop only links to one of its two edges, a same fan *will never be walked
1355                                  * more than once!*
1356                                  * Since we consider edges having neighbor polys with inverted (flipped) normals as sharp, we are sure
1357                                  * that no fan will be skipped, even only considering the case (sharp curr_edge, smooth prev_edge),
1358                                  * and not the alternative (smooth curr_edge, sharp prev_edge).
1359                                  * All this due/thanks to link between normals and loop ordering (i.e. winding).
1360                                  */
1361                                 else {
1362 #if 0  /* Not needed for 'fan' loops. */
1363                                         data->lnor = lnors;
1364 #endif
1365                                         data->ml_curr = ml_curr;
1366                                         data->ml_prev = ml_prev;
1367                                         data->ml_curr_index = ml_curr_index;
1368                                         data->ml_prev_index = ml_prev_index;
1369                                         data->e2l_prev = e2l_prev;  /* Also tag as 'fan' task. */
1370                                         data->mp_index = mp_index;
1371                                         if (lnors_spacearr) {
1372                                                 data->lnor_space = BKE_lnor_space_create(lnors_spacearr);
1373                                         }
1374                                 }
1375
1376                                 if (pool) {
1377                                         data_idx++;
1378                                         if (data_idx == LOOP_SPLIT_TASK_BLOCK_SIZE) {
1379                                                 BLI_task_pool_push(pool, loop_split_worker, data_buff, true, TASK_PRIORITY_LOW);
1380                                                 data_idx = 0;
1381                                         }
1382                                 }
1383                                 else {
1384                                         loop_split_worker_do(common_data, data, edge_vectors);
1385                                 }
1386                         }
1387
1388                         ml_prev = ml_curr;
1389                         ml_prev_index = ml_curr_index;
1390                 }
1391         }
1392
1393         /* Last block of data... Since it is calloc'ed and we use first NULL item as stopper, everything is fine. */
1394         if (pool && data_idx) {
1395                 BLI_task_pool_push(pool, loop_split_worker, data_buff, true, TASK_PRIORITY_LOW);
1396         }
1397
1398         if (edge_vectors) {
1399                 BLI_stack_free(edge_vectors);
1400         }
1401         MEM_freeN(skip_loops);
1402
1403 #ifdef DEBUG_TIME
1404         TIMEIT_END_AVERAGED(loop_split_generator);
1405 #endif
1406 }
1407
1408 /**
1409  * Compute split normals, i.e. vertex normals associated with each poly (hence 'loop normals').
1410  * Useful to materialize sharp edges (or non-smooth faces) without actually modifying the geometry (splitting edges).
1411  */
1412 void BKE_mesh_normals_loop_split(
1413         const MVert *mverts, const int UNUSED(numVerts), MEdge *medges, const int numEdges,
1414         MLoop *mloops, float (*r_loopnors)[3], const int numLoops,
1415         MPoly *mpolys, const float (*polynors)[3], const int numPolys,
1416         const bool use_split_normals, const float split_angle,
1417         MLoopNorSpaceArray *r_lnors_spacearr, short (*clnors_data)[2], int *r_loop_to_poly)
1418 {
1419         /* For now this is not supported. If we do not use split normals, we do not generate anything fancy! */
1420         BLI_assert(use_split_normals || !(r_lnors_spacearr));
1421
1422         if (!use_split_normals) {
1423                 /* In this case, we simply fill lnors with vnors (or fnors for flat faces), quite simple!
1424                  * Note this is done here to keep some logic and consistency in this quite complex code,
1425                  * since we may want to use lnors even when mesh's 'autosmooth' is disabled (see e.g. mesh mapping code).
1426                  * As usual, we could handle that on case-by-case basis, but simpler to keep it well confined here.
1427                  */
1428                 int mp_index;
1429
1430                 for (mp_index = 0; mp_index < numPolys; mp_index++) {
1431                         MPoly *mp = &mpolys[mp_index];
1432                         int ml_index = mp->loopstart;
1433                         const int ml_index_end = ml_index + mp->totloop;
1434                         const bool is_poly_flat = ((mp->flag & ME_SMOOTH) == 0);
1435
1436                         for (; ml_index < ml_index_end; ml_index++) {
1437                                 if (r_loop_to_poly) {
1438                                         r_loop_to_poly[ml_index] = mp_index;
1439                                 }
1440                                 if (is_poly_flat) {
1441                                         copy_v3_v3(r_loopnors[ml_index], polynors[mp_index]);
1442                                 }
1443                                 else {
1444                                         normal_short_to_float_v3(r_loopnors[ml_index], mverts[mloops[ml_index].v].no);
1445                                 }
1446                         }
1447                 }
1448                 return;
1449         }
1450
1451         /* Mapping edge -> loops.
1452          * If that edge is used by more than two loops (polys), it is always sharp (and tagged as such, see below).
1453          * We also use the second loop index as a kind of flag: smooth edge: > 0,
1454          *                                                      sharp edge: < 0 (INDEX_INVALID || INDEX_UNSET),
1455          *                                                      unset: INDEX_UNSET
1456          * Note that currently we only have two values for second loop of sharp edges. However, if needed, we can
1457          * store the negated value of loop index instead of INDEX_INVALID to retrieve the real value later in code).
1458          * Note also that lose edges always have both values set to 0!
1459          */
1460         int (*edge_to_loops)[2] = MEM_calloc_arrayN((size_t)numEdges, sizeof(*edge_to_loops), __func__);
1461
1462         /* Simple mapping from a loop to its polygon index. */
1463         int *loop_to_poly = r_loop_to_poly ? r_loop_to_poly : MEM_malloc_arrayN((size_t)numLoops, sizeof(*loop_to_poly), __func__);
1464
1465         /* When using custom loop normals, disable the angle feature! */
1466         const bool check_angle = (split_angle < (float)M_PI) && (clnors_data == NULL);
1467
1468         MLoopNorSpaceArray _lnors_spacearr = {NULL};
1469
1470 #ifdef DEBUG_TIME
1471         TIMEIT_START_AVERAGED(BKE_mesh_normals_loop_split);
1472 #endif
1473
1474         if (!r_lnors_spacearr && clnors_data) {
1475                 /* We need to compute lnor spacearr if some custom lnor data are given to us! */
1476                 r_lnors_spacearr = &_lnors_spacearr;
1477         }
1478         if (r_lnors_spacearr) {
1479                 BKE_lnor_spacearr_init(r_lnors_spacearr, numLoops);
1480         }
1481
1482         /* Init data common to all tasks. */
1483         LoopSplitTaskDataCommon common_data = {
1484             .lnors_spacearr = r_lnors_spacearr,
1485             .loopnors = r_loopnors,
1486             .clnors_data = clnors_data,
1487             .mverts = mverts,
1488             .medges = medges,
1489             .mloops = mloops,
1490             .mpolys = mpolys,
1491             .edge_to_loops = edge_to_loops,
1492             .loop_to_poly = loop_to_poly,
1493             .polynors = polynors,
1494             .numEdges = numEdges,
1495             .numLoops = numLoops,
1496             .numPolys = numPolys,
1497         };
1498
1499         /* This first loop check which edges are actually smooth, and compute edge vectors. */
1500         mesh_edges_sharp_tag(&common_data, check_angle, split_angle, false);
1501
1502         if (numLoops < LOOP_SPLIT_TASK_BLOCK_SIZE * 8) {
1503                 /* Not enough loops to be worth the whole threading overhead... */
1504                 loop_split_generator(NULL, &common_data);
1505         }
1506         else {
1507                 TaskScheduler *task_scheduler;
1508                 TaskPool *task_pool;
1509
1510                 task_scheduler = BLI_task_scheduler_get();
1511                 task_pool = BLI_task_pool_create(task_scheduler, &common_data);
1512
1513                 loop_split_generator(task_pool, &common_data);
1514
1515                 BLI_task_pool_work_and_wait(task_pool);
1516
1517                 BLI_task_pool_free(task_pool);
1518         }
1519
1520         MEM_freeN(edge_to_loops);
1521         if (!r_loop_to_poly) {
1522                 MEM_freeN(loop_to_poly);
1523         }
1524
1525         if (r_lnors_spacearr) {
1526                 if (r_lnors_spacearr == &_lnors_spacearr) {
1527                         BKE_lnor_spacearr_free(r_lnors_spacearr);
1528                 }
1529         }
1530
1531 #ifdef DEBUG_TIME
1532         TIMEIT_END_AVERAGED(BKE_mesh_normals_loop_split);
1533 #endif
1534 }
1535
1536 #undef INDEX_UNSET
1537 #undef INDEX_INVALID
1538 #undef IS_EDGE_SHARP
1539
1540 /**
1541  * Compute internal representation of given custom normals (as an array of float[2]).
1542  * It also makes sure the mesh matches those custom normals, by setting sharp edges flag as needed to get a
1543  * same custom lnor for all loops sharing a same smooth fan.
1544  * If use_vertices if true, r_custom_loopnors is assumed to be per-vertex, not per-loop
1545  * (this allows to set whole vert's normals at once, useful in some cases).
1546  * r_custom_loopnors is expected to have normalized normals, or zero ones, in which case they will be replaced
1547  * by default loop/vertex normal.
1548  */
1549 static void mesh_normals_loop_custom_set(
1550         const MVert *mverts, const int numVerts, MEdge *medges, const int numEdges,
1551         MLoop *mloops, float (*r_custom_loopnors)[3], const int numLoops,
1552         MPoly *mpolys, const float (*polynors)[3], const int numPolys,
1553         short (*r_clnors_data)[2], const bool use_vertices)
1554 {
1555         /* We *may* make that poor BKE_mesh_normals_loop_split() even more complex by making it handling that
1556          * feature too, would probably be more efficient in absolute.
1557          * However, this function *is not* performance-critical, since it is mostly expected to be called
1558          * by io addons when importing custom normals, and modifier (and perhaps from some editing tools later?).
1559          * So better to keep some simplicity here, and just call BKE_mesh_normals_loop_split() twice!
1560          */
1561         MLoopNorSpaceArray lnors_spacearr = {NULL};
1562         BLI_bitmap *done_loops = BLI_BITMAP_NEW((size_t)numLoops, __func__);
1563         float (*lnors)[3] = MEM_calloc_arrayN((size_t)numLoops, sizeof(*lnors), __func__);
1564         int *loop_to_poly = MEM_malloc_arrayN((size_t)numLoops, sizeof(int), __func__);
1565         /* In this case we always consider split nors as ON, and do not want to use angle to define smooth fans! */
1566         const bool use_split_normals = true;
1567         const float split_angle = (float)M_PI;
1568         int i;
1569
1570         BLI_SMALLSTACK_DECLARE(clnors_data, short *);
1571
1572         /* Compute current lnor spacearr. */
1573         BKE_mesh_normals_loop_split(mverts, numVerts, medges, numEdges, mloops, lnors, numLoops,
1574                                     mpolys, polynors, numPolys, use_split_normals, split_angle,
1575                                     &lnors_spacearr, NULL, loop_to_poly);
1576
1577         /* Set all given zero vectors to their default value. */
1578         if (use_vertices) {
1579                 for (i = 0; i < numVerts; i++) {
1580                         if (is_zero_v3(r_custom_loopnors[i])) {
1581                                 normal_short_to_float_v3(r_custom_loopnors[i], mverts[i].no);
1582                         }
1583                 }
1584         }
1585         else {
1586                 for (i = 0; i < numLoops; i++) {
1587                         if (is_zero_v3(r_custom_loopnors[i])) {
1588                                 copy_v3_v3(r_custom_loopnors[i], lnors[i]);
1589                         }
1590                 }
1591         }
1592
1593         /* Now, check each current smooth fan (one lnor space per smooth fan!), and if all its matching custom lnors
1594          * are not (enough) equal, add sharp edges as needed.
1595          * This way, next time we run BKE_mesh_normals_loop_split(), we'll get lnor spacearr/smooth fans matching
1596          * given custom lnors.
1597          * Note this code *will never* unsharp edges!
1598          * And quite obviously, when we set custom normals per vertices, running this is absolutely useless.
1599          */
1600         if (!use_vertices) {
1601                 for (i = 0; i < numLoops; i++) {
1602                         if (!lnors_spacearr.lspacearr[i]) {
1603                                 /* This should not happen in theory, but in some rare case (probably ugly geometry)
1604                                  * we can get some NULL loopspacearr at this point. :/
1605                                  * Maybe we should set those loops' edges as sharp?
1606                                  */
1607                                 BLI_BITMAP_ENABLE(done_loops, i);
1608                                 if (G.debug & G_DEBUG) {
1609                                         printf("WARNING! Getting invalid NULL loop space for loop %d!\n", i);
1610                                 }
1611                                 continue;
1612                         }
1613
1614                         if (!BLI_BITMAP_TEST(done_loops, i)) {
1615                                 /* Notes:
1616                                  *     * In case of mono-loop smooth fan, loops is NULL, so everything is fine (we have nothing to do).
1617                                  *     * Loops in this linklist are ordered (in reversed order compared to how they were discovered by
1618                                  *       BKE_mesh_normals_loop_split(), but this is not a problem). Which means if we find a
1619                                  *       mismatching clnor, we know all remaining loops will have to be in a new, different smooth fan/
1620                                  *       lnor space.
1621                                  *     * In smooth fan case, we compare each clnor against a ref one, to avoid small differences adding
1622                                  *       up into a real big one in the end!
1623                                  */
1624                                 LinkNode *loops = lnors_spacearr.lspacearr[i]->loops;
1625                                 MLoop *prev_ml = NULL;
1626                                 const float *org_nor = NULL;
1627
1628                                 while (loops) {
1629                                         const int lidx = GET_INT_FROM_POINTER(loops->link);
1630                                         MLoop *ml = &mloops[lidx];
1631                                         const int nidx = lidx;
1632                                         float *nor = r_custom_loopnors[nidx];
1633
1634                                         if (!org_nor) {
1635                                                 org_nor = nor;
1636                                         }
1637                                         else if (dot_v3v3(org_nor, nor) < LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD) {
1638                                                 /* Current normal differs too much from org one, we have to tag the edge between
1639                                                  * previous loop's face and current's one as sharp.
1640                                                  * We know those two loops do not point to the same edge, since we do not allow reversed winding
1641                                                  * in a same smooth fan.
1642                                                  */
1643                                                 const MPoly *mp = &mpolys[loop_to_poly[lidx]];
1644                                                 const MLoop *mlp = &mloops[(lidx == mp->loopstart) ? mp->loopstart + mp->totloop - 1 : lidx - 1];
1645                                                 medges[(prev_ml->e == mlp->e) ? prev_ml->e : ml->e].flag |= ME_SHARP;
1646
1647                                                 org_nor = nor;
1648                                         }
1649
1650                                         prev_ml = ml;
1651                                         loops = loops->next;
1652                                         BLI_BITMAP_ENABLE(done_loops, lidx);
1653                                 }
1654
1655                                 /* We also have to check between last and first loops, otherwise we may miss some sharp edges here!
1656                                  * This is just a simplified version of above while loop.
1657                                  * See T45984. */
1658                                 loops = lnors_spacearr.lspacearr[i]->loops;
1659                                 if (loops && org_nor) {
1660                                         const int lidx = GET_INT_FROM_POINTER(loops->link);
1661                                         MLoop *ml = &mloops[lidx];
1662                                         const int nidx = lidx;
1663                                         float *nor = r_custom_loopnors[nidx];
1664
1665                                         if (dot_v3v3(org_nor, nor) < LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD) {
1666                                                 const MPoly *mp = &mpolys[loop_to_poly[lidx]];
1667                                                 const MLoop *mlp = &mloops[(lidx == mp->loopstart) ? mp->loopstart + mp->totloop - 1 : lidx - 1];
1668                                                 medges[(prev_ml->e == mlp->e) ? prev_ml->e : ml->e].flag |= ME_SHARP;
1669                                         }
1670                                 }
1671
1672                                 /* For single loops, where lnors_spacearr.lspacearr[i]->loops is NULL. */
1673                                 BLI_BITMAP_ENABLE(done_loops, i);
1674                         }
1675                 }
1676
1677                 /* And now, recompute our new auto lnors and lnor spacearr! */
1678                 BKE_lnor_spacearr_clear(&lnors_spacearr);
1679                 BKE_mesh_normals_loop_split(mverts, numVerts, medges, numEdges, mloops, lnors, numLoops,
1680                                             mpolys, polynors, numPolys, use_split_normals, split_angle,
1681                                             &lnors_spacearr, NULL, loop_to_poly);
1682         }
1683         else {
1684                 BLI_BITMAP_SET_ALL(done_loops, true, (size_t)numLoops);
1685         }
1686
1687         /* And we just have to convert plain object-space custom normals to our lnor space-encoded ones. */
1688         for (i = 0; i < numLoops; i++) {
1689                 if (!lnors_spacearr.lspacearr[i]) {
1690                         BLI_BITMAP_DISABLE(done_loops, i);
1691                         if (G.debug & G_DEBUG) {
1692                                 printf("WARNING! Still getting invalid NULL loop space in second loop for loop %d!\n", i);
1693                         }
1694                         continue;
1695                 }
1696
1697                 if (BLI_BITMAP_TEST_BOOL(done_loops, i)) {
1698                         /* Note we accumulate and average all custom normals in current smooth fan, to avoid getting different
1699                          * clnors data (tiny differences in plain custom normals can give rather huge differences in
1700                          * computed 2D factors).
1701                          */
1702                         LinkNode *loops = lnors_spacearr.lspacearr[i]->loops;
1703                         if (loops) {
1704                                 int nbr_nors = 0;
1705                                 float avg_nor[3];
1706                                 short clnor_data_tmp[2], *clnor_data;
1707
1708                                 zero_v3(avg_nor);
1709                                 while (loops) {
1710                                         const int lidx = GET_INT_FROM_POINTER(loops->link);
1711                                         const int nidx = use_vertices ? (int)mloops[lidx].v : lidx;
1712                                         float *nor = r_custom_loopnors[nidx];
1713
1714                                         nbr_nors++;
1715                                         add_v3_v3(avg_nor, nor);
1716                                         BLI_SMALLSTACK_PUSH(clnors_data, (short *)r_clnors_data[lidx]);
1717
1718                                         loops = loops->next;
1719                                         BLI_BITMAP_DISABLE(done_loops, lidx);
1720                                 }
1721
1722                                 mul_v3_fl(avg_nor, 1.0f / (float)nbr_nors);
1723                                 BKE_lnor_space_custom_normal_to_data(lnors_spacearr.lspacearr[i], avg_nor, clnor_data_tmp);
1724
1725                                 while ((clnor_data = BLI_SMALLSTACK_POP(clnors_data))) {
1726                                         clnor_data[0] = clnor_data_tmp[0];
1727                                         clnor_data[1] = clnor_data_tmp[1];
1728                                 }
1729                         }
1730                         else {
1731                                 const int nidx = use_vertices ? (int)mloops[i].v : i;
1732                                 float *nor = r_custom_loopnors[nidx];
1733
1734                                 BKE_lnor_space_custom_normal_to_data(lnors_spacearr.lspacearr[i], nor, r_clnors_data[i]);
1735                                 BLI_BITMAP_DISABLE(done_loops, i);
1736                         }
1737                 }
1738         }
1739
1740         MEM_freeN(lnors);
1741         MEM_freeN(loop_to_poly);
1742         MEM_freeN(done_loops);
1743         BKE_lnor_spacearr_free(&lnors_spacearr);
1744 }
1745
1746 void BKE_mesh_normals_loop_custom_set(
1747         const MVert *mverts, const int numVerts, MEdge *medges, const int numEdges,
1748         MLoop *mloops, float (*r_custom_loopnors)[3], const int numLoops,
1749         MPoly *mpolys, const float (*polynors)[3], const int numPolys,
1750         short (*r_clnors_data)[2])
1751 {
1752         mesh_normals_loop_custom_set(mverts, numVerts, medges, numEdges, mloops, r_custom_loopnors, numLoops,
1753                                      mpolys, polynors, numPolys, r_clnors_data, false);
1754 }
1755
1756 void BKE_mesh_normals_loop_custom_from_vertices_set(
1757         const MVert *mverts, float (*r_custom_vertnors)[3], const int numVerts,
1758         MEdge *medges, const int numEdges, MLoop *mloops, const int numLoops,
1759         MPoly *mpolys, const float (*polynors)[3], const int numPolys,
1760         short (*r_clnors_data)[2])
1761 {
1762         mesh_normals_loop_custom_set(mverts, numVerts, medges, numEdges, mloops, r_custom_vertnors, numLoops,
1763                                      mpolys, polynors, numPolys, r_clnors_data, true);
1764 }
1765
1766 /**
1767  * Computes average per-vertex normals from given custom loop normals.
1768  *
1769  * \param clnors: The computed custom loop normals.
1770  * \param r_vert_clnors: The (already allocated) array where to store averaged per-vertex normals.
1771  */
1772 void BKE_mesh_normals_loop_to_vertex(
1773         const int numVerts, const MLoop *mloops, const int numLoops,
1774         const float (*clnors)[3], float (*r_vert_clnors)[3])
1775 {
1776         const MLoop *ml;
1777         int i;
1778
1779         int *vert_loops_nbr = MEM_calloc_arrayN((size_t)numVerts, sizeof(*vert_loops_nbr), __func__);
1780
1781         copy_vn_fl((float *)r_vert_clnors, 3 * numVerts, 0.0f);
1782
1783         for (i = 0, ml = mloops; i < numLoops; i++, ml++) {
1784                 const unsigned int v = ml->v;
1785
1786                 add_v3_v3(r_vert_clnors[v], clnors[i]);
1787                 vert_loops_nbr[v]++;
1788         }
1789
1790         for (i = 0; i < numVerts; i++) {
1791                 mul_v3_fl(r_vert_clnors[i], 1.0f / (float)vert_loops_nbr[i]);
1792         }
1793
1794         MEM_freeN(vert_loops_nbr);
1795 }
1796
1797
1798 #undef LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD
1799
1800 /** \} */
1801
1802
1803 /* -------------------------------------------------------------------- */
1804
1805 /** \name Polygon Calculations
1806  * \{ */
1807
1808 /*
1809  * COMPUTE POLY NORMAL
1810  *
1811  * Computes the normal of a planar
1812  * polygon See Graphics Gems for
1813  * computing newell normal.
1814  *
1815  */
1816 static void mesh_calc_ngon_normal(
1817         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
1818         const MVert *mvert, float normal[3])
1819 {
1820         const int nverts = mpoly->totloop;
1821         const float *v_prev = mvert[loopstart[nverts - 1].v].co;
1822         const float *v_curr;
1823         int i;
1824
1825         zero_v3(normal);
1826
1827         /* Newell's Method */
1828         for (i = 0; i < nverts; i++) {
1829                 v_curr = mvert[loopstart[i].v].co;
1830                 add_newell_cross_v3_v3v3(normal, v_prev, v_curr);
1831                 v_prev = v_curr;
1832         }
1833
1834         if (UNLIKELY(normalize_v3(normal) == 0.0f)) {
1835                 normal[2] = 1.0f; /* other axis set to 0.0 */
1836         }
1837 }
1838
1839 void BKE_mesh_calc_poly_normal(
1840         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
1841         const MVert *mvarray, float r_no[3])
1842 {
1843         if (mpoly->totloop > 4) {
1844                 mesh_calc_ngon_normal(mpoly, loopstart, mvarray, r_no);
1845         }
1846         else if (mpoly->totloop == 3) {
1847                 normal_tri_v3(r_no,
1848                               mvarray[loopstart[0].v].co,
1849                               mvarray[loopstart[1].v].co,
1850                               mvarray[loopstart[2].v].co
1851                               );
1852         }
1853         else if (mpoly->totloop == 4) {
1854                 normal_quad_v3(r_no,
1855                                mvarray[loopstart[0].v].co,
1856                                mvarray[loopstart[1].v].co,
1857                                mvarray[loopstart[2].v].co,
1858                                mvarray[loopstart[3].v].co
1859                                );
1860         }
1861         else { /* horrible, two sided face! */
1862                 r_no[0] = 0.0;
1863                 r_no[1] = 0.0;
1864                 r_no[2] = 1.0;
1865         }
1866 }
1867 /* duplicate of function above _but_ takes coords rather then mverts */
1868 static void mesh_calc_ngon_normal_coords(
1869         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
1870         const float (*vertex_coords)[3], float r_normal[3])
1871 {
1872         const int nverts = mpoly->totloop;
1873         const float *v_prev = vertex_coords[loopstart[nverts - 1].v];
1874         const float *v_curr;
1875         int i;
1876
1877         zero_v3(r_normal);
1878
1879         /* Newell's Method */
1880         for (i = 0; i < nverts; i++) {
1881                 v_curr = vertex_coords[loopstart[i].v];
1882                 add_newell_cross_v3_v3v3(r_normal, v_prev, v_curr);
1883                 v_prev = v_curr;
1884         }
1885
1886         if (UNLIKELY(normalize_v3(r_normal) == 0.0f)) {
1887                 r_normal[2] = 1.0f; /* other axis set to 0.0 */
1888         }
1889 }
1890
1891 void BKE_mesh_calc_poly_normal_coords(
1892         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
1893         const float (*vertex_coords)[3], float r_no[3])
1894 {
1895         if (mpoly->totloop > 4) {
1896                 mesh_calc_ngon_normal_coords(mpoly, loopstart, vertex_coords, r_no);
1897         }
1898         else if (mpoly->totloop == 3) {
1899                 normal_tri_v3(r_no,
1900                               vertex_coords[loopstart[0].v],
1901                               vertex_coords[loopstart[1].v],
1902                               vertex_coords[loopstart[2].v]
1903                               );
1904         }
1905         else if (mpoly->totloop == 4) {
1906                 normal_quad_v3(r_no,
1907                                vertex_coords[loopstart[0].v],
1908                                vertex_coords[loopstart[1].v],
1909                                vertex_coords[loopstart[2].v],
1910                                vertex_coords[loopstart[3].v]
1911                                );
1912         }
1913         else { /* horrible, two sided face! */
1914                 r_no[0] = 0.0;
1915                 r_no[1] = 0.0;
1916                 r_no[2] = 1.0;
1917         }
1918 }
1919
1920 static void mesh_calc_ngon_center(
1921         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
1922         const MVert *mvert, float cent[3])
1923 {
1924         const float w = 1.0f / (float)mpoly->totloop;
1925         int i;
1926
1927         zero_v3(cent);
1928
1929         for (i = 0; i < mpoly->totloop; i++) {
1930                 madd_v3_v3fl(cent, mvert[(loopstart++)->v].co, w);
1931         }
1932 }
1933
1934 void BKE_mesh_calc_poly_center(
1935         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
1936         const MVert *mvarray, float r_cent[3])
1937 {
1938         if (mpoly->totloop == 3) {
1939                 mid_v3_v3v3v3(r_cent,
1940                               mvarray[loopstart[0].v].co,
1941                               mvarray[loopstart[1].v].co,
1942                               mvarray[loopstart[2].v].co
1943                               );
1944         }
1945         else if (mpoly->totloop == 4) {
1946                 mid_v3_v3v3v3v3(r_cent,
1947                                 mvarray[loopstart[0].v].co,
1948                                 mvarray[loopstart[1].v].co,
1949                                 mvarray[loopstart[2].v].co,
1950                                 mvarray[loopstart[3].v].co
1951                                 );
1952         }
1953         else {
1954                 mesh_calc_ngon_center(mpoly, loopstart, mvarray, r_cent);
1955         }
1956 }
1957
1958 /* note, passing polynormal is only a speedup so we can skip calculating it */
1959 float BKE_mesh_calc_poly_area(
1960         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
1961         const MVert *mvarray)
1962 {
1963         if (mpoly->totloop == 3) {
1964                 return area_tri_v3(mvarray[loopstart[0].v].co,
1965                                    mvarray[loopstart[1].v].co,
1966                                    mvarray[loopstart[2].v].co
1967                                    );
1968         }
1969         else {
1970                 int i;
1971                 const MLoop *l_iter = loopstart;
1972                 float area;
1973                 float (*vertexcos)[3] = BLI_array_alloca(vertexcos, (size_t)mpoly->totloop);
1974
1975                 /* pack vertex cos into an array for area_poly_v3 */
1976                 for (i = 0; i < mpoly->totloop; i++, l_iter++) {
1977                         copy_v3_v3(vertexcos[i], mvarray[l_iter->v].co);
1978                 }
1979
1980                 /* finally calculate the area */
1981                 area = area_poly_v3((const float (*)[3])vertexcos, (unsigned int)mpoly->totloop);
1982
1983                 return area;
1984         }
1985 }
1986
1987 /**
1988  * Calculate the volume and volume-weighted centroid of the volume formed by the polygon and the origin.
1989  * Results will be negative if the origin is "outside" the polygon
1990  * (+ve normal side), but the polygon may be non-planar with no effect.
1991  *
1992  * Method from:
1993  * - http://forums.cgsociety.org/archive/index.php?t-756235.html
1994  * - http://www.globalspec.com/reference/52702/203279/4-8-the-centroid-of-a-tetrahedron
1995  *
1996  * \note
1997  * - Volume is 6x actual volume, and centroid is 4x actual volume-weighted centroid
1998  *   (so division can be done once at the end).
1999  * - Results will have bias if polygon is non-planar.
2000  * - The resulting volume will only be correct if the mesh is manifold and has consistent face winding
2001  *   (non-contiguous face normals or holes in the mesh surface).
2002  */
2003 static float mesh_calc_poly_volume_centroid(
2004         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart, const MVert *mvarray,
2005         float r_cent[3])
2006 {
2007         const float *v_pivot, *v_step1;
2008         float total_volume = 0.0f;
2009
2010         zero_v3(r_cent);
2011
2012         v_pivot = mvarray[loopstart[0].v].co;
2013         v_step1 = mvarray[loopstart[1].v].co;
2014
2015         for (int i = 2; i < mpoly->totloop; i++) {
2016                 const float *v_step2 = mvarray[loopstart[i].v].co;
2017
2018                 /* Calculate the 6x volume of the tetrahedron formed by the 3 vertices
2019                  * of the triangle and the origin as the fourth vertex */
2020                 float v_cross[3];
2021                 cross_v3_v3v3(v_cross, v_pivot, v_step1);
2022                 const float tetra_volume = dot_v3v3 (v_cross, v_step2);
2023                 total_volume += tetra_volume;
2024
2025                 /* Calculate the centroid of the tetrahedron formed by the 3 vertices
2026                  * of the triangle and the origin as the fourth vertex.
2027                  * The centroid is simply the average of the 4 vertices.
2028                  *
2029                  * Note that the vector is 4x the actual centroid so the division can be done once at the end. */
2030                 for (uint j = 0; j < 3; j++) {
2031                         r_cent[j] += tetra_volume * (v_pivot[j] + v_step1[j] + v_step2[j]);
2032                 }
2033
2034                 v_step1 = v_step2;
2035         }
2036
2037         return total_volume;
2038 }
2039
2040 /**
2041  * \note
2042  * - Results won't be correct if polygon is non-planar.
2043  * - This has the advantage over #mesh_calc_poly_volume_centroid
2044  *   that it doesn't depend on solid geometry, instead it weights the surface by volume.
2045  */
2046 static float mesh_calc_poly_area_centroid(
2047         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart, const MVert *mvarray,
2048         float r_cent[3])
2049 {
2050         int i;
2051         float tri_area;
2052         float total_area = 0.0f;
2053         float v1[3], v2[3], v3[3], normal[3], tri_cent[3];
2054
2055         BKE_mesh_calc_poly_normal(mpoly, loopstart, mvarray, normal);
2056         copy_v3_v3(v1, mvarray[loopstart[0].v].co);
2057         copy_v3_v3(v2, mvarray[loopstart[1].v].co);
2058         zero_v3(r_cent);
2059
2060         for (i = 2; i < mpoly->totloop; i++) {
2061                 copy_v3_v3(v3, mvarray[loopstart[i].v].co);
2062
2063                 tri_area = area_tri_signed_v3(v1, v2, v3, normal);
2064                 total_area += tri_area;
2065
2066                 mid_v3_v3v3v3(tri_cent, v1, v2, v3);
2067                 madd_v3_v3fl(r_cent, tri_cent, tri_area);
2068
2069                 copy_v3_v3(v2, v3);
2070         }
2071
2072         mul_v3_fl(r_cent, 1.0f / total_area);
2073
2074         return total_area;
2075 }
2076
2077 #if 0 /* slow version of the function below */
2078 void BKE_mesh_calc_poly_angles(MPoly *mpoly, MLoop *loopstart,
2079                                MVert *mvarray, float angles[])
2080 {
2081         MLoop *ml;
2082         MLoop *mloop = &loopstart[-mpoly->loopstart];
2083
2084         int j;
2085         for (j = 0, ml = loopstart; j < mpoly->totloop; j++, ml++) {
2086                 MLoop *ml_prev = ME_POLY_LOOP_PREV(mloop, mpoly, j);
2087                 MLoop *ml_next = ME_POLY_LOOP_NEXT(mloop, mpoly, j);
2088
2089                 float e1[3], e2[3];
2090
2091                 sub_v3_v3v3(e1, mvarray[ml_next->v].co, mvarray[ml->v].co);
2092                 sub_v3_v3v3(e2, mvarray[ml_prev->v].co, mvarray[ml->v].co);
2093
2094                 angles[j] = (float)M_PI - angle_v3v3(e1, e2);
2095         }
2096 }
2097
2098 #else /* equivalent the function above but avoid multiple subtractions + normalize */
2099
2100 void BKE_mesh_calc_poly_angles(
2101         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
2102         const MVert *mvarray, float angles[])
2103 {
2104         float nor_prev[3];
2105         float nor_next[3];
2106
2107         int i_this = mpoly->totloop - 1;
2108         int i_next = 0;
2109
2110         sub_v3_v3v3(nor_prev, mvarray[loopstart[i_this - 1].v].co, mvarray[loopstart[i_this].v].co);
2111         normalize_v3(nor_prev);
2112
2113         while (i_next < mpoly->totloop) {
2114                 sub_v3_v3v3(nor_next, mvarray[loopstart[i_this].v].co, mvarray[loopstart[i_next].v].co);
2115                 normalize_v3(nor_next);
2116                 angles[i_this] = angle_normalized_v3v3(nor_prev, nor_next);
2117
2118                 /* step */
2119                 copy_v3_v3(nor_prev, nor_next);
2120                 i_this = i_next;
2121                 i_next++;
2122         }
2123 }
2124 #endif
2125
2126 void BKE_mesh_poly_edgehash_insert(EdgeHash *ehash, const MPoly *mp, const MLoop *mloop)
2127 {
2128         const MLoop *ml, *ml_next;
2129         int i = mp->totloop;
2130
2131         ml_next = mloop;       /* first loop */
2132         ml = &ml_next[i - 1];  /* last loop */
2133
2134         while (i-- != 0) {
2135                 BLI_edgehash_reinsert(ehash, ml->v, ml_next->v, NULL);
2136
2137                 ml = ml_next;
2138                 ml_next++;
2139         }
2140 }
2141
2142 void BKE_mesh_poly_edgebitmap_insert(unsigned int *edge_bitmap, const MPoly *mp, const MLoop *mloop)
2143 {
2144         const MLoop *ml;
2145         int i = mp->totloop;
2146
2147         ml = mloop;
2148
2149         while (i-- != 0) {
2150                 BLI_BITMAP_ENABLE(edge_bitmap, ml->e);
2151                 ml++;
2152         }
2153 }
2154
2155 /** \} */
2156
2157
2158 /* -------------------------------------------------------------------- */
2159
2160 /** \name Mesh Center Calculation
2161  * \{ */
2162
2163 bool BKE_mesh_center_median(const Mesh *me, float r_cent[3])
2164 {
2165         int i = me->totvert;
2166         const MVert *mvert;
2167         zero_v3(r_cent);
2168         for (mvert = me->mvert; i--; mvert++) {
2169                 add_v3_v3(r_cent, mvert->co);
2170         }
2171         /* otherwise we get NAN for 0 verts */
2172         if (me->totvert) {
2173                 mul_v3_fl(r_cent, 1.0f / (float)me->totvert);
2174         }
2175
2176         return (me->totvert != 0);
2177 }
2178
2179 bool BKE_mesh_center_bounds(const Mesh *me, float r_cent[3])
2180 {
2181         float min[3], max[3];
2182         INIT_MINMAX(min, max);
2183         if (BKE_mesh_minmax(me, min, max)) {
2184                 mid_v3_v3v3(r_cent, min, max);
2185                 return true;
2186         }
2187
2188         return false;
2189 }
2190
2191 bool BKE_mesh_center_of_surface(const Mesh *me, float r_cent[3])
2192 {
2193         int i = me->totpoly;
2194         MPoly *mpoly;
2195         float poly_area;
2196         float total_area = 0.0f;
2197         float poly_cent[3];
2198
2199         zero_v3(r_cent);
2200
2201         /* calculate a weighted average of polygon centroids */
2202         for (mpoly = me->mpoly; i--; mpoly++) {
2203                 poly_area = mesh_calc_poly_area_centroid(mpoly, me->mloop + mpoly->loopstart, me->mvert, poly_cent);
2204
2205                 madd_v3_v3fl(r_cent, poly_cent, poly_area);
2206                 total_area += poly_area;
2207         }
2208         /* otherwise we get NAN for 0 polys */
2209         if (me->totpoly) {
2210                 mul_v3_fl(r_cent, 1.0f / total_area);
2211         }
2212
2213         /* zero area faces cause this, fallback to median */
2214         if (UNLIKELY(!is_finite_v3(r_cent))) {
2215                 return BKE_mesh_center_median(me, r_cent);
2216         }
2217
2218         return (me->totpoly != 0);
2219 }
2220
2221 /**
2222  * \note Mesh must be manifold with consistent face-winding, see #mesh_calc_poly_volume_centroid for details.
2223  */
2224 bool BKE_mesh_center_of_volume(const Mesh *me, float r_cent[3])
2225 {
2226         int i = me->totpoly;
2227         MPoly *mpoly;
2228         float poly_volume;
2229         float total_volume = 0.0f;
2230         float poly_cent[3];
2231
2232         zero_v3(r_cent);
2233
2234         /* calculate a weighted average of polyhedron centroids */
2235         for (mpoly = me->mpoly; i--; mpoly++) {
2236                 poly_volume = mesh_calc_poly_volume_centroid(mpoly, me->mloop + mpoly->loopstart, me->mvert, poly_cent);
2237
2238                 /* poly_cent is already volume-weighted, so no need to multiply by the volume */
2239                 add_v3_v3(r_cent, poly_cent);
2240                 total_volume += poly_volume;
2241         }
2242         /* otherwise we get NAN for 0 polys */
2243         if (total_volume != 0.0f) {
2244                 /* multipy by 0.25 to get the correct centroid */
2245                 /* no need to divide volume by 6 as the centroid is weighted by 6x the volume, so it all cancels out */
2246                 mul_v3_fl(r_cent, 0.25f / total_volume);
2247         }
2248
2249         /* this can happen for non-manifold objects, fallback to median */
2250         if (UNLIKELY(!is_finite_v3(r_cent))) {
2251                 return BKE_mesh_center_median(me, r_cent);
2252         }
2253
2254         return (me->totpoly != 0);
2255 }
2256
2257 /** \} */
2258
2259
2260 /* -------------------------------------------------------------------- */
2261
2262 /** \name Mesh Volume Calculation
2263  * \{ */
2264
2265 static bool mesh_calc_center_centroid_ex(
2266         const MVert *mverts, int UNUSED(mverts_num),
2267         const MLoopTri *looptri, int looptri_num,
2268         const MLoop *mloop, float r_center[3])
2269 {
2270         const MLoopTri *lt;
2271         float totweight;
2272         int i;
2273         
2274         zero_v3(r_center);
2275         
2276         if (looptri_num == 0)
2277                 return false;
2278         
2279         totweight = 0.0f;
2280         for (i = 0, lt = looptri; i < looptri_num; i++, lt++) {
2281                 const MVert *v1 = &mverts[mloop[lt->tri[0]].v];
2282                 const MVert *v2 = &mverts[mloop[lt->tri[1]].v];
2283                 const MVert *v3 = &mverts[mloop[lt->tri[2]].v];
2284                 float area;
2285                 
2286                 area = area_tri_v3(v1->co, v2->co, v3->co);
2287                 madd_v3_v3fl(r_center, v1->co, area);
2288                 madd_v3_v3fl(r_center, v2->co, area);
2289                 madd_v3_v3fl(r_center, v3->co, area);
2290                 totweight += area;
2291         }
2292         if (totweight == 0.0f)
2293                 return false;
2294         
2295         mul_v3_fl(r_center, 1.0f / (3.0f * totweight));
2296         
2297         return true;
2298 }
2299
2300 /**
2301  * Calculate the volume and center.
2302  *
2303  * \param r_volume: Volume (unsigned).
2304  * \param r_center: Center of mass.
2305  */
2306 void BKE_mesh_calc_volume(
2307         const MVert *mverts, const int mverts_num,
2308         const MLoopTri *looptri, const int looptri_num,
2309         const MLoop *mloop,
2310         float *r_volume, float r_center[3])
2311 {
2312         const MLoopTri *lt;
2313         float center[3];
2314         float totvol;
2315         int i;
2316         
2317         if (r_volume)
2318                 *r_volume = 0.0f;
2319         if (r_center)
2320                 zero_v3(r_center);
2321         
2322         if (looptri_num == 0)
2323                 return;
2324         
2325         if (!mesh_calc_center_centroid_ex(mverts, mverts_num, looptri, looptri_num, mloop, center))
2326                 return;
2327         
2328         totvol = 0.0f;
2329
2330         for (i = 0, lt = looptri; i < looptri_num; i++, lt++) {
2331                 const MVert *v1 = &mverts[mloop[lt->tri[0]].v];
2332                 const MVert *v2 = &mverts[mloop[lt->tri[1]].v];
2333                 const MVert *v3 = &mverts[mloop[lt->tri[2]].v];
2334                 float vol;
2335                 
2336                 vol = volume_tetrahedron_signed_v3(center, v1->co, v2->co, v3->co);
2337                 if (r_volume) {
2338                         totvol += vol;
2339                 }
2340                 if (r_center) {
2341                         /* averaging factor 1/3 is applied in the end */
2342                         madd_v3_v3fl(r_center, v1->co, vol);
2343                         madd_v3_v3fl(r_center, v2->co, vol);
2344                         madd_v3_v3fl(r_center, v3->co, vol);
2345                 }
2346         }
2347         
2348         /* Note: Depending on arbitrary centroid position,
2349          * totvol can become negative even for a valid mesh.
2350          * The true value is always the positive value.
2351          */
2352         if (r_volume) {
2353                 *r_volume = fabsf(totvol);
2354         }
2355         if (r_center) {
2356                 /* Note: Factor 1/3 is applied once for all vertices here.
2357                  * This also automatically negates the vector if totvol is negative.
2358                  */
2359                 if (totvol != 0.0f)
2360                         mul_v3_fl(r_center, (1.0f / 3.0f) / totvol);
2361         }
2362 }
2363
2364
2365 /* -------------------------------------------------------------------- */
2366
2367 /** \name NGon Tessellation (NGon/Tessface Conversion)
2368  * \{ */
2369
2370 /**
2371  * Convert a triangle or quadrangle of loop/poly data to tessface data
2372  */
2373 void BKE_mesh_loops_to_mface_corners(
2374         CustomData *fdata, CustomData *ldata,
2375         CustomData *UNUSED(pdata), unsigned int lindex[4], int findex,
2376         const int UNUSED(polyindex),
2377         const int mf_len, /* 3 or 4 */
2378
2379         /* cache values to avoid lookups every time */
2380         const int numUV, /* CustomData_number_of_layers(ldata, CD_MLOOPUV) */
2381         const int numCol, /* CustomData_number_of_layers(ldata, CD_MLOOPCOL) */
2382         const bool hasPCol, /* CustomData_has_layer(ldata, CD_PREVIEW_MLOOPCOL) */
2383         const bool hasOrigSpace, /* CustomData_has_layer(ldata, CD_ORIGSPACE_MLOOP) */
2384         const bool hasLNor /* CustomData_has_layer(ldata, CD_NORMAL) */
2385 )
2386 {
2387         MTFace *texface;
2388         MCol *mcol;
2389         MLoopCol *mloopcol;
2390         MLoopUV *mloopuv;
2391         int i, j;
2392
2393         for (i = 0; i < numUV; i++) {
2394                 texface = CustomData_get_n(fdata, CD_MTFACE, findex, i);
2395
2396                 for (j = 0; j < mf_len; j++) {
2397                         mloopuv = CustomData_get_n(ldata, CD_MLOOPUV, (int)lindex[j], i);
2398                         copy_v2_v2(texface->uv[j], mloopuv->uv);
2399                 }
2400         }
2401
2402         for (i = 0; i < numCol; i++) {
2403                 mcol = CustomData_get_n(fdata, CD_MCOL, findex, i);
2404
2405                 for (j = 0; j < mf_len; j++) {
2406                         mloopcol = CustomData_get_n(ldata, CD_MLOOPCOL, (int)lindex[j], i);
2407                         MESH_MLOOPCOL_TO_MCOL(mloopcol, &mcol[j]);
2408                 }
2409         }
2410
2411         if (hasPCol) {
2412                 mcol = CustomData_get(fdata,  findex, CD_PREVIEW_MCOL);
2413
2414                 for (j = 0; j < mf_len; j++) {
2415                         mloopcol = CustomData_get(ldata, (int)lindex[j], CD_PREVIEW_MLOOPCOL);
2416                         MESH_MLOOPCOL_TO_MCOL(mloopcol, &mcol[j]);
2417                 }
2418         }
2419
2420         if (hasOrigSpace) {
2421                 OrigSpaceFace *of = CustomData_get(fdata, findex, CD_ORIGSPACE);
2422                 OrigSpaceLoop *lof;
2423
2424                 for (j = 0; j < mf_len; j++) {
2425                         lof = CustomData_get(ldata, (int)lindex[j], CD_ORIGSPACE_MLOOP);
2426                         copy_v2_v2(of->uv[j], lof->uv);
2427                 }
2428         }
2429
2430         if (hasLNor) {
2431                 short (*tlnors)[3] = CustomData_get(fdata, findex, CD_TESSLOOPNORMAL);
2432
2433                 for (j = 0; j < mf_len; j++) {
2434                         normal_float_to_short_v3(tlnors[j], CustomData_get(ldata, (int)lindex[j], CD_NORMAL));
2435                 }
2436         }
2437 }
2438
2439 /**
2440  * Convert all CD layers from loop/poly to tessface data.
2441  *
2442  * \param loopindices is an array of an int[4] per tessface, mapping tessface's verts to loops indices.
2443  *
2444  * \note when mface is not NULL, mface[face_index].v4 is used to test quads, else, loopindices[face_index][3] is used.
2445  */
2446 void BKE_mesh_loops_to_tessdata(CustomData *fdata, CustomData *ldata, MFace *mface,
2447                                 int *polyindices, unsigned int (*loopindices)[4], const int num_faces)
2448 {
2449         /* Note: performances are sub-optimal when we get a NULL mface, we could be ~25% quicker with dedicated code...
2450          *       Issue is, unless having two different functions with nearly the same code, there's not much ways to solve
2451          *       this. Better imho to live with it for now. :/ --mont29
2452          */
2453         const int numUV = CustomData_number_of_layers(ldata, CD_MLOOPUV);
2454         const int numCol = CustomData_number_of_layers(ldata, CD_MLOOPCOL);
2455         const bool hasPCol = CustomData_has_layer(ldata, CD_PREVIEW_MLOOPCOL);
2456         const bool hasOrigSpace = CustomData_has_layer(ldata, CD_ORIGSPACE_MLOOP);
2457         const bool hasLoopNormal = CustomData_has_layer(ldata, CD_NORMAL);
2458         const bool hasLoopTangent = CustomData_has_layer(ldata, CD_TANGENT);
2459         int findex, i, j;
2460         const int *pidx;
2461         unsigned int (*lidx)[4];
2462
2463         for (i = 0; i < numUV; i++) {
2464                 MTFace *texface = CustomData_get_layer_n(fdata, CD_MTFACE, i);
2465                 MLoopUV *mloopuv = CustomData_get_layer_n(ldata, CD_MLOOPUV, i);
2466
2467                 for (findex = 0, pidx = polyindices, lidx = loopindices;
2468                      findex < num_faces;
2469                      pidx++, lidx++, findex++, texface++)
2470                 {
2471                         for (j = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3; j--;) {
2472                                 copy_v2_v2(texface->uv[j], mloopuv[(*lidx)[j]].uv);
2473                         }
2474                 }
2475         }
2476
2477         for (i = 0; i < numCol; i++) {
2478                 MCol (*mcol)[4] = CustomData_get_layer_n(fdata, CD_MCOL, i);
2479                 MLoopCol *mloopcol = CustomData_get_layer_n(ldata, CD_MLOOPCOL, i);
2480
2481                 for (findex = 0, lidx = loopindices; findex < num_faces; lidx++, findex++, mcol++) {
2482                         for (j = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3; j--;) {
2483                                 MESH_MLOOPCOL_TO_MCOL(&mloopcol[(*lidx)[j]], &(*mcol)[j]);
2484                         }
2485                 }
2486         }
2487
2488         if (hasPCol) {
2489                 MCol (*mcol)[4] = CustomData_get_layer(fdata, CD_PREVIEW_MCOL);
2490                 MLoopCol *mloopcol = CustomData_get_layer(ldata, CD_PREVIEW_MLOOPCOL);
2491
2492                 for (findex = 0, lidx = loopindices; findex < num_faces; lidx++, findex++, mcol++) {
2493                         for (j = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3; j--;) {
2494                                 MESH_MLOOPCOL_TO_MCOL(&mloopcol[(*lidx)[j]], &(*mcol)[j]);
2495                         }
2496                 }
2497         }
2498
2499         if (hasOrigSpace) {
2500                 OrigSpaceFace *of = CustomData_get_layer(fdata, CD_ORIGSPACE);
2501                 OrigSpaceLoop *lof = CustomData_get_layer(ldata, CD_ORIGSPACE_MLOOP);
2502
2503                 for (findex = 0, lidx = loopindices; findex < num_faces; lidx++, findex++, of++) {
2504                         for (j = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3; j--;) {
2505                                 copy_v2_v2(of->uv[j], lof[(*lidx)[j]].uv);
2506                         }
2507                 }
2508         }
2509
2510         if (hasLoopNormal) {
2511                 short (*fnors)[4][3] = CustomData_get_layer(fdata, CD_TESSLOOPNORMAL);
2512                 float (*lnors)[3] = CustomData_get_layer(ldata, CD_NORMAL);
2513
2514                 for (findex = 0, lidx = loopindices; findex < num_faces; lidx++, findex++, fnors++) {
2515                         for (j = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3; j--;) {
2516                                 normal_float_to_short_v3((*fnors)[j], lnors[(*lidx)[j]]);
2517                         }
2518                 }
2519         }
2520
2521         if (hasLoopTangent) {
2522                 /* need to do for all uv maps at some point */
2523                 float (*ftangents)[4] = CustomData_get_layer(fdata, CD_TANGENT);
2524                 float (*ltangents)[4] = CustomData_get_layer(ldata, CD_TANGENT);
2525
2526                 for (findex = 0, pidx = polyindices, lidx = loopindices;
2527                      findex < num_faces;
2528                      pidx++, lidx++, findex++)
2529                 {
2530                         int nverts = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3;
2531                         for (j = nverts; j--;) {
2532                                 copy_v4_v4(ftangents[findex * 4 + j], ltangents[(*lidx)[j]]);
2533                         }
2534                 }
2535         }
2536 }
2537
2538 void BKE_mesh_tangent_loops_to_tessdata(
2539         CustomData *fdata, CustomData *ldata, MFace *mface,
2540         int *polyindices, unsigned int (*loopindices)[4], const int num_faces, const char *layer_name)
2541 {
2542         /* Note: performances are sub-optimal when we get a NULL mface, we could be ~25% quicker with dedicated code...
2543          *       Issue is, unless having two different functions with nearly the same code, there's not much ways to solve
2544          *       this. Better imho to live with it for now. :/ --mont29
2545          */
2546
2547         float (*ftangents)[4] = NULL;
2548         float (*ltangents)[4] = NULL;
2549
2550         int findex, j;
2551         const int *pidx;
2552         unsigned int (*lidx)[4];
2553
2554         if (layer_name)
2555                 ltangents = CustomData_get_layer_named(ldata, CD_TANGENT, layer_name);
2556         else
2557                 ltangents = CustomData_get_layer(ldata, CD_TANGENT);
2558
2559         if (ltangents) {
2560                 /* need to do for all uv maps at some point */
2561                 if (layer_name)
2562                         ftangents = CustomData_get_layer_named(fdata, CD_TANGENT, layer_name);
2563                 else
2564                         ftangents = CustomData_get_layer(fdata, CD_TANGENT);
2565                 if (ftangents) {
2566                         for (findex = 0, pidx = polyindices, lidx = loopindices;
2567                              findex < num_faces;
2568                              pidx++, lidx++, findex++)
2569                         {
2570                                 int nverts = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3;
2571                                 for (j = nverts; j--;) {
2572                                         copy_v4_v4(ftangents[findex * 4 + j], ltangents[(*lidx)[j]]);
2573                                 }
2574                         }
2575                 }
2576         }
2577 }
2578
2579 /**
2580  * Recreate tessellation.
2581  *
2582  * \param do_face_nor_copy: Controls whether the normals from the poly are copied to the tessellated faces.
2583  *
2584  * \return number of tessellation faces.
2585  */
2586 int BKE_mesh_recalc_tessellation(
2587         CustomData *fdata, CustomData *ldata, CustomData *pdata,
2588         MVert *mvert,
2589         int totface, int totloop, int totpoly,
2590         const bool do_face_nor_copy)
2591 {
2592         /* use this to avoid locking pthread for _every_ polygon
2593          * and calling the fill function */
2594
2595 #define USE_TESSFACE_SPEEDUP
2596 #define USE_TESSFACE_QUADS  /* NEEDS FURTHER TESTING */
2597
2598 /* We abuse MFace->edcode to tag quad faces. See below for details. */
2599 #define TESSFACE_IS_QUAD 1
2600
2601         const int looptri_num = poly_to_tri_count(totpoly, totloop);
2602
2603         MPoly *mp, *mpoly;
2604         MLoop *ml, *mloop;
2605         MFace *mface, *mf;
2606         MemArena *arena = NULL;
2607         int *mface_to_poly_map;
2608         unsigned int (*lindices)[4];
2609         int poly_index, mface_index;
2610         unsigned int j;
2611
2612         mpoly = CustomData_get_layer(pdata, CD_MPOLY);
2613         mloop = CustomData_get_layer(ldata, CD_MLOOP);
2614
2615         /* allocate the length of totfaces, avoid many small reallocs,
2616          * if all faces are tri's it will be correct, quads == 2x allocs */
2617         /* take care. we are _not_ calloc'ing so be sure to initialize each field */
2618         mface_to_poly_map = MEM_malloc_arrayN((size_t)looptri_num, sizeof(*mface_to_poly_map), __func__);
2619         mface             = MEM_malloc_arrayN((size_t)looptri_num, sizeof(*mface), __func__);
2620         lindices          = MEM_malloc_arrayN((size_t)looptri_num, sizeof(*lindices), __func__);
2621
2622         mface_index = 0;
2623         mp = mpoly;
2624         for (poly_index = 0; poly_index < totpoly; poly_index++, mp++) {
2625                 const unsigned int mp_loopstart = (unsigned int)mp->loopstart;
2626                 const unsigned int mp_totloop = (unsigned int)mp->totloop;
2627                 unsigned int l1, l2, l3, l4;
2628                 unsigned int *lidx;
2629                 if (mp_totloop < 3) {
2630                         /* do nothing */
2631                 }
2632
2633 #ifdef USE_TESSFACE_SPEEDUP
2634
2635 #define ML_TO_MF(i1, i2, i3)                                                  \
2636                 mface_to_poly_map[mface_index] = poly_index;                          \
2637                 mf = &mface[mface_index];                                             \
2638                 lidx = lindices[mface_index];                                         \
2639                 /* set loop indices, transformed to vert indices later */             \
2640                 l1 = mp_loopstart + i1;                                               \
2641                 l2 = mp_loopstart + i2;                                               \
2642                 l3 = mp_loopstart + i3;                                               \
2643                 mf->v1 = mloop[l1].v;                                                 \
2644                 mf->v2 = mloop[l2].v;                                                 \
2645                 mf->v3 = mloop[l3].v;                                                 \
2646                 mf->v4 = 0;                                                           \
2647                 lidx[0] = l1;                                                         \
2648                 lidx[1] = l2;                                                         \
2649                 lidx[2] = l3;                                                         \
2650                 lidx[3] = 0;                                                          \
2651                 mf->mat_nr = mp->mat_nr;                                              \
2652                 mf->flag = mp->flag;                                                  \
2653                 mf->edcode = 0;                                                       \
2654                 (void)0
2655
2656 /* ALMOST IDENTICAL TO DEFINE ABOVE (see EXCEPTION) */
2657 #define ML_TO_MF_QUAD()                                                       \
2658                 mface_to_poly_map[mface_index] = poly_index;                          \
2659                 mf = &mface[mface_index];                                             \
2660                 lidx = lindices[mface_index];                                         \
2661                 /* set loop indices, transformed to vert indices later */             \
2662                 l1 = mp_loopstart + 0; /* EXCEPTION */                                \
2663                 l2 = mp_loopstart + 1; /* EXCEPTION */                                \
2664                 l3 = mp_loopstart + 2; /* EXCEPTION */                                \
2665                 l4 = mp_loopstart + 3; /* EXCEPTION */                                \
2666                 mf->v1 = mloop[l1].v;                                                 \
2667                 mf->v2 = mloop[l2].v;                                                 \
2668                 mf->v3 = mloop[l3].v;                                                 \
2669                 mf->v4 = mloop[l4].v;                                                 \
2670                 lidx[0] = l1;                                                         \
2671                 lidx[1] = l2;                                                         \
2672                 lidx[2] = l3;                                                         \
2673                 lidx[3] = l4;                                                         \
2674                 mf->mat_nr = mp->mat_nr;                                              \
2675                 mf->flag = mp->flag;                                                  \
2676                 mf->edcode = TESSFACE_IS_QUAD;                                        \
2677                 (void)0
2678
2679
2680                 else if (mp_totloop == 3) {
2681                         ML_TO_MF(0, 1, 2);
2682                         mface_index++;
2683                 }
2684                 else if (mp_totloop == 4) {
2685 #ifdef USE_TESSFACE_QUADS
2686                         ML_TO_MF_QUAD();
2687                         mface_index++;
2688 #else
2689                         ML_TO_MF(0, 1, 2);
2690                         mface_index++;
2691                         ML_TO_MF(0, 2, 3);
2692                         mface_index++;
2693 #endif
2694                 }
2695 #endif /* USE_TESSFACE_SPEEDUP */
2696                 else {
2697                         const float *co_curr, *co_prev;
2698
2699                         float normal[3];
2700
2701                         float axis_mat[3][3];
2702                         float (*projverts)[2];
2703                         unsigned int (*tris)[3];
2704
2705                         const unsigned int totfilltri = mp_totloop - 2;
2706
2707                         if (UNLIKELY(arena == NULL)) {
2708                                 arena = BLI_memarena_new(BLI_MEMARENA_STD_BUFSIZE, __func__);
2709                         }
2710
2711                         tris = BLI_memarena_alloc(arena, sizeof(*tris) * (size_t)totfilltri);
2712                         projverts = BLI_memarena_alloc(arena, sizeof(*projverts) * (size_t)mp_totloop);
2713
2714                         zero_v3(normal);
2715
2716                         /* calc normal, flipped: to get a positive 2d cross product */
2717                         ml = mloop + mp_loopstart;
2718                         co_prev = mvert[ml[mp_totloop - 1].v].co;
2719                         for (j = 0; j < mp_totloop; j++, ml++) {
2720                                 co_curr = mvert[ml->v].co;
2721                                 add_newell_cross_v3_v3v3(normal, co_prev, co_curr);
2722                                 co_prev = co_curr;
2723                         }
2724                         if (UNLIKELY(normalize_v3(normal) == 0.0f)) {
2725                                 normal[2] = 1.0f;
2726                         }
2727
2728                         /* project verts to 2d */
2729                         axis_dominant_v3_to_m3_negate(axis_mat, normal);
2730
2731                         ml = mloop + mp_loopstart;
2732                         for (j = 0; j < mp_totloop; j++, ml++) {
2733                                 mul_v2_m3v3(projverts[j], axis_mat, mvert[ml->v].co);
2734                         }
2735
2736                         BLI_polyfill_calc_arena(projverts, mp_totloop, 1, tris, arena);
2737
2738                         /* apply fill */
2739                         for (j = 0; j < totfilltri; j++) {
2740                                 unsigned int *tri = tris[j];
2741                                 lidx = lindices[mface_index];
2742
2743                                 mface_to_poly_map[mface_index] = poly_index;
2744                                 mf = &mface[mface_index];
2745
2746                                 /* set loop indices, transformed to vert indices later */
2747                                 l1 = mp_loopstart + tri[0];
2748                                 l2 = mp_loopstart + tri[1];
2749                                 l3 = mp_loopstart + tri[2];
2750
2751                                 mf->v1 = mloop[l1].v;
2752                                 mf->v2 = mloop[l2].v;
2753                                 mf->v3 = mloop[l3].v;
2754                                 mf->v4 = 0;
2755
2756                                 lidx[0] = l1;
2757                                 lidx[1] = l2;
2758                                 lidx[2] = l3;
2759                                 lidx[3] = 0;
2760
2761                                 mf->mat_nr = mp->mat_nr;
2762                                 mf->flag = mp->flag;
2763                                 mf->edcode = 0;
2764
2765                                 mface_index++;
2766                         }
2767
2768                         BLI_memarena_clear(arena);
2769                 }
2770         }
2771
2772         if (arena) {
2773                 BLI_memarena_free(arena);
2774                 arena = NULL;
2775         }
2776
2777         CustomData_free(fdata, totface);
2778         totface = mface_index;
2779
2780         BLI_assert(totface <= looptri_num);
2781
2782         /* not essential but without this we store over-alloc'd memory in the CustomData layers */
2783         if (LIKELY(looptri_num != totface)) {
2784                 mface = MEM_reallocN(mface, sizeof(*mface) * (size_t)totface);
2785                 mface_to_poly_map = MEM_reallocN(mface_to_poly_map, sizeof(*mface_to_poly_map) * (size_t)totface);
2786         }
2787
2788         CustomData_add_layer(fdata, CD_MFACE, CD_ASSIGN, mface, totface);
2789
2790         /* CD_ORIGINDEX will contain an array of indices from tessfaces to the polygons
2791          * they are directly tessellated from */
2792         CustomData_add_layer(fdata, CD_ORIGINDEX, CD_ASSIGN, mface_to_poly_map, totface);
2793         CustomData_from_bmeshpoly(fdata, ldata, totface);
2794
2795         if (do_face_nor_copy) {
2796                 /* If polys have a normals layer, copying that to faces can help
2797                  * avoid the need to recalculate normals later */
2798                 if (CustomData_has_layer(pdata, CD_NORMAL)) {
2799                         float (*pnors)[3] = CustomData_get_layer(pdata, CD_NORMAL);
2800                         float (*fnors)[3] = CustomData_add_layer(fdata, CD_NORMAL, CD_CALLOC, NULL, totface);
2801                         for (mface_index = 0; mface_index < totface; mface_index++) {
2802                                 copy_v3_v3(fnors[mface_index], pnors[mface_to_poly_map[mface_index]]);
2803                         }
2804                 }
2805         }
2806
2807         /* NOTE: quad detection issue - fourth vertidx vs fourth loopidx:
2808          * Polygons take care of their loops ordering, hence not of their vertices ordering.
2809          * Currently, our tfaces' fourth vertex index might be 0 even for a quad. However, we know our fourth loop index is
2810          * never 0 for quads (because they are sorted for polygons, and our quads are still mere copies of their polygons).
2811          * So we pass NULL as MFace pointer, and BKE_mesh_loops_to_tessdata will use the fourth loop index as quad test.
2812          * ...
2813          */
2814         BKE_mesh_loops_to_tessdata(fdata, ldata, NULL, mface_to_poly_map, lindices, totface);
2815
2816         /* NOTE: quad detection issue - fourth vertidx vs fourth loopidx:
2817          * ...However, most TFace code uses 'MFace->v4 == 0' test to check whether it is a tri or quad.
2818          * test_index_face() will check this and rotate the tessellated face if needed.
2819          */
2820 #ifdef USE_TESSFACE_QUADS
2821         mf = mface;
2822         for (mface_index = 0; mface_index < totface; mface_index++, mf++) {
2823                 if (mf->edcode == TESSFACE_IS_QUAD) {
2824                         test_index_face(mf, fdata, mface_index, 4);
2825                         mf->edcode = 0;
2826                 }
2827         }
2828 #endif
2829
2830         MEM_freeN(lindices);
2831
2832         return totface;
2833
2834 #undef USE_TESSFACE_SPEEDUP
2835 #undef USE_TESSFACE_QUADS
2836
2837 #undef ML_TO_MF
2838 #undef ML_TO_MF_QUAD
2839
2840 }
2841
2842 /**
2843  * Calculate tessellation into #MLoopTri which exist only for this purpose.
2844  */
2845 void BKE_mesh_recalc_looptri(
2846         const MLoop *mloop, const MPoly *mpoly,
2847         const MVert *mvert,
2848         int totloop, int totpoly,
2849         MLoopTri *mlooptri)
2850 {
2851         /* use this to avoid locking pthread for _every_ polygon
2852          * and calling the fill function */
2853
2854 #define USE_TESSFACE_SPEEDUP
2855
2856         const MPoly *mp;
2857         const MLoop *ml;
2858         MLoopTri *mlt;
2859         MemArena *arena = NULL;
2860         int poly_index, mlooptri_index;
2861         unsigned int j;
2862
2863         mlooptri_index = 0;
2864         mp = mpoly;
2865         for (poly_index = 0; poly_index < totpoly; poly_index++, mp++) {
2866                 const unsigned int mp_loopstart = (unsigned int)mp->loopstart;
2867                 const unsigned int mp_totloop = (unsigned int)mp->totloop;
2868                 unsigned int l1, l2, l3;
2869                 if (mp_totloop < 3) {
2870                         /* do nothing */
2871                 }
2872
2873 #ifdef USE_TESSFACE_SPEEDUP
2874
2875 #define ML_TO_MLT(i1, i2, i3)  { \
2876                         mlt = &mlooptri[mlooptri_index]; \
2877                         l1 = mp_loopstart + i1; \
2878                         l2 = mp_loopstart + i2; \
2879                         l3 = mp_loopstart + i3; \
2880                         ARRAY_SET_ITEMS(mlt->tri, l1, l2, l3); \
2881                         mlt->poly = (unsigned int)poly_index; \
2882                 } ((void)0)
2883
2884                 else if (mp_totloop == 3) {
2885                         ML_TO_MLT(0, 1, 2);
2886                         mlooptri_index++;
2887                 }
2888                 else if (mp_totloop == 4) {
2889                         ML_TO_MLT(0, 1, 2);
2890                         MLoopTri *mlt_a = mlt;
2891                         mlooptri_index++;
2892                         ML_TO_MLT(0, 2, 3);
2893                         MLoopTri *mlt_b = mlt;
2894                         mlooptri_index++;
2895
2896                         if (UNLIKELY(is_quad_flip_v3_first_third_fast(
2897                                              mvert[mloop[mlt_a->tri[0]].v].co,
2898                                              mvert[mloop[mlt_a->tri[1]].v].co,
2899                                              mvert[mloop[mlt_a->tri[2]].v].co,
2900                                              mvert[mloop[mlt_b->tri[2]].v].co)))
2901                         {
2902                                 /* flip out of degenerate 0-2 state. */
2903                                 mlt_a->tri[2] = mlt_b->tri[2];
2904                                 mlt_b->tri[0] = mlt_a->tri[1];
2905                         }
2906                 }
2907 #endif /* USE_TESSFACE_SPEEDUP */
2908                 else {
2909                         const float *co_curr, *co_prev;
2910
2911                         float normal[3];
2912
2913                         float axis_mat[3][3];
2914                         float (*projverts)[2];
2915                         unsigned int (*tris)[3];
2916
2917                         const unsigned int totfilltri = mp_totloop - 2;
2918
2919                         if (UNLIKELY(arena == NULL)) {
2920                                 arena = BLI_memarena_new(BLI_MEMARENA_STD_BUFSIZE, __func__);
2921                         }
2922
2923                         tris = BLI_memarena_alloc(arena, sizeof(*tris) * (size_t)totfilltri);
2924                         projverts = BLI_memarena_alloc(arena, sizeof(*projverts) * (size_t)mp_totloop);
2925
2926                         zero_v3(normal);
2927
2928                         /* calc normal, flipped: to get a positive 2d cross product */
2929                         ml = mloop + mp_loopstart;
2930                         co_prev = mvert[ml[mp_totloop - 1].v].co;
2931                         for (j = 0; j < mp_totloop; j++, ml++) {
2932                                 co_curr = mvert[ml->v].co;
2933                                 add_newell_cross_v3_v3v3(normal, co_prev, co_curr);
2934                                 co_prev = co_curr;
2935                         }
2936                         if (UNLIKELY(normalize_v3(normal) == 0.0f)) {
2937                                 normal[2] = 1.0f;
2938                         }
2939
2940                         /* project verts to 2d */
2941                         axis_dominant_v3_to_m3_negate(axis_mat, normal);
2942
2943                         ml = mloop + mp_loopstart;
2944                         for (j = 0; j < mp_totloop; j++, ml++) {
2945                                 mul_v2_m3v3(projverts[j], axis_mat, mvert[ml->v].co);
2946                         }
2947
2948                         BLI_polyfill_calc_arena(projverts, mp_totloop, 1, tris, arena);
2949
2950                         /* apply fill */
2951                         for (j = 0; j < totfilltri; j++) {
2952                                 unsigned int *tri = tris[j];
2953
2954                                 mlt = &mlooptri[mlooptri_index];
2955
2956                                 /* set loop indices, transformed to vert indices later */
2957                                 l1 = mp_loopstart + tri[0];
2958                                 l2 = mp_loopstart + tri[1];
2959                                 l3 = mp_loopstart + tri[2];
2960
2961                                 ARRAY_SET_ITEMS(mlt->tri, l1, l2, l3);
2962                                 mlt->poly = (unsigned int)poly_index;
2963
2964                                 mlooptri_index++;
2965                         }
2966
2967                         BLI_memarena_clear(arena);
2968                 }
2969         }
2970
2971         if (arena) {
2972                 BLI_memarena_free(arena);
2973                 arena = NULL;
2974         }
2975
2976         BLI_assert(mlooptri_index == poly_to_tri_count(totpoly, totloop));
2977         UNUSED_VARS_NDEBUG(totloop);
2978
2979 #undef USE_TESSFACE_SPEEDUP
2980 #undef ML_TO_MLT
2981 }
2982
2983 /* -------------------------------------------------------------------- */
2984
2985
2986 #ifdef USE_BMESH_SAVE_AS_COMPAT
2987
2988 /**
2989  * This function recreates a tessellation.
2990  * returns number of tessellation faces.
2991  *
2992  * for forwards compat only quad->tri polys to mface, skip ngons.
2993  */
2994 int BKE_mesh_mpoly_to_mface(struct CustomData *fdata, struct CustomData *ldata,
2995                             struct CustomData *pdata, int totface, int UNUSED(totloop), int totpoly)
2996 {
2997         MLoop *mloop;
2998
2999         unsigned int lindex[4];
3000         int i;
3001         int k;
3002
3003         MPoly *mp, *mpoly;
3004         MFace *mface, *mf;
3005
3006         const int numUV = CustomData_number_of_layers(ldata, CD_MLOOPUV);
3007         const int numCol = CustomData_number_of_layers(ldata, CD_MLOOPCOL);
3008         const bool hasPCol = CustomData_has_layer(ldata, CD_PREVIEW_MLOOPCOL);
3009         const bool hasOrigSpace = CustomData_has_layer(ldata, CD_ORIGSPACE_MLOOP);
3010         const bool hasLNor = CustomData_has_layer(ldata, CD_NORMAL);
3011
3012         /* over-alloc, ngons will be skipped */
3013         mface = MEM_malloc_arrayN((size_t)totpoly, sizeof(*mface), __func__);
3014
3015         mpoly = CustomData_get_layer(pdata, CD_MPOLY);
3016         mloop = CustomData_get_layer(ldata, CD_MLOOP);
3017
3018         mp = mpoly;
3019         k = 0;
3020         for (i = 0; i < totpoly; i++, mp++) {
3021                 if (ELEM(mp->totloop, 3, 4)) {
3022                         const unsigned int mp_loopstart = (unsigned int)mp->loopstart;
3023                         mf = &mface[k];
3024
3025                         mf->mat_nr = mp->mat_nr;
3026                         mf->flag = mp->flag;
3027
3028                         mf->v1 = mp_loopstart + 0;
3029                         mf->v2 = mp_loopstart + 1;
3030                         mf->v3 = mp_loopstart + 2;
3031                         mf->v4 = (mp->totloop == 4) ? (mp_loopstart + 3) : 0;
3032
3033                         /* abuse edcode for temp storage and clear next loop */
3034                         mf->edcode = (char)mp->totloop; /* only ever 3 or 4 */
3035
3036                         k++;
3037                 }