Merge branch 'master' into blender2.8
[blender.git] / intern / cycles / subd / subd_split.cpp
1 /*
2  * Copyright 2011-2013 Blender Foundation
3  *
4  * Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License");
5  * you may not use this file except in compliance with the License.
6  * You may obtain a copy of the License at
7  *
8  * http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0
9  *
10  * Unless required by applicable law or agreed to in writing, software
11  * distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS,
12  * WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied.
13  * See the License for the specific language governing permissions and
14  * limitations under the License.
15  */
16
17 #include "camera.h"
18 #include "mesh.h"
19
20 #include "subd_dice.h"
21 #include "subd_patch.h"
22 #include "subd_split.h"
23
24 #include "util_debug.h"
25 #include "util_math.h"
26 #include "util_types.h"
27
28 CCL_NAMESPACE_BEGIN
29
30 /* DiagSplit */
31
32 DiagSplit::DiagSplit(const SubdParams& params_)
33 : params(params_)
34 {
35 }
36
37 void DiagSplit::dispatch(QuadDice::SubPatch& sub, QuadDice::EdgeFactors& ef)
38 {
39         subpatches_quad.push_back(sub);
40         edgefactors_quad.push_back(ef);
41 }
42
43 float3 DiagSplit::to_world(Patch *patch, float2 uv)
44 {
45         float3 P;
46
47         patch->eval(&P, NULL, NULL, NULL, uv.x, uv.y);
48         if(params.camera)
49                 P = transform_point(&params.objecttoworld, P);
50
51         return P;
52 }
53
54 int DiagSplit::T(Patch *patch, float2 Pstart, float2 Pend)
55 {
56         float3 Plast = make_float3(0.0f, 0.0f, 0.0f);
57         float Lsum = 0.0f;
58         float Lmax = 0.0f;
59
60         for(int i = 0; i < params.test_steps; i++) {
61                 float t = i/(float)(params.test_steps-1);
62
63                 float3 P = to_world(patch, Pstart + t*(Pend - Pstart));
64
65                 if(i > 0) {
66                         float L;
67
68                         if(!params.camera) {
69                                 L = len(P - Plast);
70                         }
71                         else {
72                                 Camera* cam = params.camera;
73
74                                 float pixel_width = cam->world_to_raster_size((P + Plast) * 0.5f);
75                                 L = len(P - Plast) / pixel_width;
76                         }
77
78                         Lsum += L;
79                         Lmax = max(L, Lmax);
80                 }
81
82                 Plast = P;
83         }
84
85         int tmin = (int)ceil(Lsum/params.dicing_rate);
86         int tmax = (int)ceil((params.test_steps-1)*Lmax/params.dicing_rate); // XXX paper says N instead of N-1, seems wrong?
87
88         if(tmax - tmin > params.split_threshold)
89                 return DSPLIT_NON_UNIFORM;
90         
91         return tmax;
92 }
93
94 void DiagSplit::partition_edge(Patch *patch, float2 *P, int *t0, int *t1, float2 Pstart, float2 Pend, int t)
95 {
96         if(t == DSPLIT_NON_UNIFORM) {
97                 *P = (Pstart + Pend)*0.5f;
98                 *t0 = T(patch, Pstart, *P);
99                 *t1 = T(patch, *P, Pend);
100         }
101         else {
102                 int I = (int)floor((float)t*0.5f);
103                 *P = interp(Pstart, Pend, (t == 0)? 0: I/(float)t); /* XXX is t faces or verts */
104                 *t0 = I;
105                 *t1 = t - I;
106         }
107 }
108
109 static void limit_edge_factors(const QuadDice::SubPatch& sub, QuadDice::EdgeFactors& ef, int max_t)
110 {
111         float2 P00 = sub.P00;
112         float2 P01 = sub.P01;
113         float2 P10 = sub.P10;
114         float2 P11 = sub.P11;
115
116         int tu0 = int(max_t * len(P10 - P00));
117         int tu1 = int(max_t * len(P11 - P01));
118         int tv0 = int(max_t * len(P01 - P00));
119         int tv1 = int(max_t * len(P11 - P10));
120
121         ef.tu0 = tu0 <= 1 ? 1 : min(ef.tu0, tu0);
122         ef.tu1 = tu1 <= 1 ? 1 : min(ef.tu1, tu1);
123         ef.tv0 = tv0 <= 1 ? 1 : min(ef.tv0, tv0);
124         ef.tv1 = tv1 <= 1 ? 1 : min(ef.tv1, tv1);
125 }
126
127 void DiagSplit::split(QuadDice::SubPatch& sub, QuadDice::EdgeFactors& ef, int depth)
128 {
129         if(depth > 32) {
130                 /* We should never get here, but just in case end recursion safely. */
131                 ef.tu0 = 1;
132                 ef.tu1 = 1;
133                 ef.tv0 = 1;
134                 ef.tv1 = 1;
135
136                 dispatch(sub, ef);
137                 return;
138         }
139
140         bool split_u = (ef.tu0 == DSPLIT_NON_UNIFORM || ef.tu1 == DSPLIT_NON_UNIFORM);
141         bool split_v = (ef.tv0 == DSPLIT_NON_UNIFORM || ef.tv1 == DSPLIT_NON_UNIFORM);
142
143         /* Split subpatches such that the ratio of T for opposite edges doesn't
144      * exceed 1.5, this reduces over tessellation for some patches
145          */
146         bool tmp_split_v = split_v;
147         if(!split_u && min(ef.tu0, ef.tu1) > 8 && min(ef.tu0, ef.tu1)*1.5f < max(ef.tu0, ef.tu1))
148                 split_v = true;
149         if(!tmp_split_v && min(ef.tu0, ef.tu1) > 8 && min(ef.tv0, ef.tv1)*1.5f < max(ef.tv0, ef.tv1))
150                 split_u = true;
151
152         /* alternate axis */
153         if(split_u && split_v) {
154                 split_u = depth % 2;
155         }
156
157         if(split_u) {
158                 /* partition edges */
159                 QuadDice::EdgeFactors ef0, ef1;
160                 float2 Pu0, Pu1;
161
162                 partition_edge(sub.patch,
163                         &Pu0, &ef0.tu0, &ef1.tu0, sub.P00, sub.P10, ef.tu0);
164                 partition_edge(sub.patch,
165                         &Pu1, &ef0.tu1, &ef1.tu1, sub.P01, sub.P11, ef.tu1);
166
167                 /* split */
168                 int tsplit = T(sub.patch, Pu0, Pu1);
169                 ef0.tv0 = ef.tv0;
170                 ef0.tv1 = tsplit;
171
172                 ef1.tv0 = tsplit;
173                 ef1.tv1 = ef.tv1;
174
175                 /* create subpatches */
176                 QuadDice::SubPatch sub0 = {sub.patch, sub.P00, Pu0, sub.P01, Pu1};
177                 QuadDice::SubPatch sub1 = {sub.patch, Pu0, sub.P10, Pu1, sub.P11};
178
179                 limit_edge_factors(sub0, ef0, 1 << params.max_level);
180                 limit_edge_factors(sub1, ef1, 1 << params.max_level);
181
182                 split(sub0, ef0, depth+1);
183                 split(sub1, ef1, depth+1);
184         }
185         else if(split_v) {
186                 /* partition edges */
187                 QuadDice::EdgeFactors ef0, ef1;
188                 float2 Pv0, Pv1;
189
190                 partition_edge(sub.patch,
191                         &Pv0, &ef0.tv0, &ef1.tv0, sub.P00, sub.P01, ef.tv0);
192                 partition_edge(sub.patch,
193                         &Pv1, &ef0.tv1, &ef1.tv1, sub.P10, sub.P11, ef.tv1);
194
195                 /* split */
196                 int tsplit = T(sub.patch, Pv0, Pv1);
197                 ef0.tu0 = ef.tu0;
198                 ef0.tu1 = tsplit;
199
200                 ef1.tu0 = tsplit;
201                 ef1.tu1 = ef.tu1;
202
203                 /* create subpatches */
204                 QuadDice::SubPatch sub0 = {sub.patch, sub.P00, sub.P10, Pv0, Pv1};
205                 QuadDice::SubPatch sub1 = {sub.patch, Pv0, Pv1, sub.P01, sub.P11};
206
207                 limit_edge_factors(sub0, ef0, 1 << params.max_level);
208                 limit_edge_factors(sub1, ef1, 1 << params.max_level);
209
210                 split(sub0, ef0, depth+1);
211                 split(sub1, ef1, depth+1);
212         }
213         else {
214                 dispatch(sub, ef);
215         }
216 }
217
218 void DiagSplit::split_quad(Patch *patch, QuadDice::SubPatch *subpatch)
219 {
220         QuadDice::SubPatch sub_split;
221         QuadDice::EdgeFactors ef_split;
222
223         if(subpatch) {
224                 sub_split = *subpatch;
225         }
226         else {
227                 sub_split.patch = patch;
228                 sub_split.P00 = make_float2(0.0f, 0.0f);
229                 sub_split.P10 = make_float2(1.0f, 0.0f);
230                 sub_split.P01 = make_float2(0.0f, 1.0f);
231                 sub_split.P11 = make_float2(1.0f, 1.0f);
232         }
233
234         ef_split.tu0 = T(patch, sub_split.P00, sub_split.P10);
235         ef_split.tu1 = T(patch, sub_split.P01, sub_split.P11);
236         ef_split.tv0 = T(patch, sub_split.P00, sub_split.P01);
237         ef_split.tv1 = T(patch, sub_split.P10, sub_split.P11);
238
239         limit_edge_factors(sub_split, ef_split, 1 << params.max_level);
240
241         split(sub_split, ef_split);
242
243         QuadDice dice(params);
244
245         for(size_t i = 0; i < subpatches_quad.size(); i++) {
246                 QuadDice::SubPatch& sub = subpatches_quad[i];
247                 QuadDice::EdgeFactors& ef = edgefactors_quad[i];
248
249                 ef.tu0 = max(ef.tu0, 1);
250                 ef.tu1 = max(ef.tu1, 1);
251                 ef.tv0 = max(ef.tv0, 1);
252                 ef.tv1 = max(ef.tv1, 1);
253
254                 dice.dice(sub, ef);
255         }
256
257         subpatches_quad.clear();
258         edgefactors_quad.clear();
259 }
260
261 CCL_NAMESPACE_END
262