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 /* TODO(Sybren): we can probably rename this to BKE_mesh_calc_normals_mapping(),
92  * and remove the function of the same name below, as that one doesn't seem to be
93  * called anywhere. */
94 void BKE_mesh_calc_normals_mapping_simple(struct Mesh *mesh)
95 {
96         const bool only_face_normals = CustomData_is_referenced_layer(&mesh->vdata, CD_MVERT);
97
98         BKE_mesh_calc_normals_mapping_ex(
99                 mesh->mvert, mesh->totvert,
100                 mesh->mloop, mesh->mpoly, mesh->totloop, mesh->totpoly, NULL,
101                 mesh->mface, mesh->totface, NULL, NULL,
102                 only_face_normals);
103 }
104
105 /* Calculate vertex and face normals, face normals are returned in *r_faceNors if non-NULL
106  * and vertex normals are stored in actual mverts.
107  */
108 void BKE_mesh_calc_normals_mapping(
109         MVert *mverts, int numVerts,
110         const MLoop *mloop, const MPoly *mpolys, int numLoops, int numPolys, float (*r_polyNors)[3],
111         const MFace *mfaces, int numFaces, const int *origIndexFace, float (*r_faceNors)[3])
112 {
113         BKE_mesh_calc_normals_mapping_ex(
114                 mverts, numVerts, mloop, mpolys,
115                 numLoops, numPolys, r_polyNors, mfaces, numFaces,
116                 origIndexFace, r_faceNors, false);
117 }
118 /* extended version of 'BKE_mesh_calc_normals_poly' with option not to calc vertex normals */
119 void BKE_mesh_calc_normals_mapping_ex(
120         MVert *mverts, int numVerts,
121         const MLoop *mloop, const MPoly *mpolys,
122         int numLoops, int numPolys, float (*r_polyNors)[3],
123         const MFace *mfaces, int numFaces, const int *origIndexFace, float (*r_faceNors)[3],
124         const bool only_face_normals)
125 {
126         float (*pnors)[3] = r_polyNors, (*fnors)[3] = r_faceNors;
127         int i;
128         const MFace *mf;
129         const MPoly *mp;
130
131         if (numPolys == 0) {
132                 if (only_face_normals == false) {
133                         mesh_calc_normals_vert_fallback(mverts, numVerts);
134                 }
135                 return;
136         }
137
138         /* if we are not calculating verts and no verts were passes then we have nothing to do */
139         if ((only_face_normals == true) && (r_polyNors == NULL) && (r_faceNors == NULL)) {
140                 printf("%s: called with nothing to do\n", __func__);
141                 return;
142         }
143
144         if (!pnors) pnors = MEM_calloc_arrayN((size_t)numPolys, sizeof(float[3]), __func__);
145         /* if (!fnors) fnors = MEM_calloc_arrayN(numFaces, sizeof(float[3]), "face nors mesh.c"); */ /* NO NEED TO ALLOC YET */
146
147
148         if (only_face_normals == false) {
149                 /* vertex normals are optional, they require some extra calculations,
150                  * so make them optional */
151                 BKE_mesh_calc_normals_poly(mverts, NULL, numVerts, mloop, mpolys, numLoops, numPolys, pnors, false);
152         }
153         else {
154                 /* only calc poly normals */
155                 mp = mpolys;
156                 for (i = 0; i < numPolys; i++, mp++) {
157                         BKE_mesh_calc_poly_normal(mp, mloop + mp->loopstart, mverts, pnors[i]);
158                 }
159         }
160
161         if (origIndexFace &&
162             /* fnors == r_faceNors */ /* NO NEED TO ALLOC YET */
163             fnors != NULL &&
164             numFaces)
165         {
166                 mf = mfaces;
167                 for (i = 0; i < numFaces; i++, mf++, origIndexFace++) {
168                         if (*origIndexFace < numPolys) {
169                                 copy_v3_v3(fnors[i], pnors[*origIndexFace]);
170                         }
171                         else {
172                                 /* eek, we're not corresponding to polys */
173                                 printf("error in %s: tessellation face indices are incorrect.  normals may look bad.\n", __func__);
174                         }
175                 }
176         }
177
178         if (pnors != r_polyNors) MEM_freeN(pnors);
179         /* if (fnors != r_faceNors) MEM_freeN(fnors); */ /* NO NEED TO ALLOC YET */
180
181         fnors = pnors = NULL;
182
183 }
184
185 typedef struct MeshCalcNormalsData {
186         const MPoly *mpolys;
187         const MLoop *mloop;
188         MVert *mverts;
189         float (*pnors)[3];
190         float (*lnors_weighted)[3];
191         float (*vnors)[3];
192 } MeshCalcNormalsData;
193
194 static void mesh_calc_normals_poly_cb(
195         void *__restrict userdata,
196         const int pidx,
197         const ParallelRangeTLS *__restrict UNUSED(tls))
198 {
199         MeshCalcNormalsData *data = userdata;
200         const MPoly *mp = &data->mpolys[pidx];
201
202         BKE_mesh_calc_poly_normal(mp, data->mloop + mp->loopstart, data->mverts, data->pnors[pidx]);
203 }
204
205 static void mesh_calc_normals_poly_prepare_cb(
206         void *__restrict userdata,
207         const int pidx,
208         const ParallelRangeTLS *__restrict UNUSED(tls))
209 {
210         MeshCalcNormalsData *data = userdata;
211         const MPoly *mp = &data->mpolys[pidx];
212         const MLoop *ml = &data->mloop[mp->loopstart];
213         const MVert *mverts = data->mverts;
214
215         float pnor_temp[3];
216         float *pnor = data->pnors ? data->pnors[pidx] : pnor_temp;
217         float (*lnors_weighted)[3] = data->lnors_weighted;
218
219         const int nverts = mp->totloop;
220         float (*edgevecbuf)[3] = BLI_array_alloca(edgevecbuf, (size_t)nverts);
221         int i;
222
223         /* Polygon Normal and edge-vector */
224         /* inline version of #BKE_mesh_calc_poly_normal, also does edge-vectors */
225         {
226                 int i_prev = nverts - 1;
227                 const float *v_prev = mverts[ml[i_prev].v].co;
228                 const float *v_curr;
229
230                 zero_v3(pnor);
231                 /* Newell's Method */
232                 for (i = 0; i < nverts; i++) {
233                         v_curr = mverts[ml[i].v].co;
234                         add_newell_cross_v3_v3v3(pnor, v_prev, v_curr);
235
236                         /* Unrelated to normalize, calculate edge-vector */
237                         sub_v3_v3v3(edgevecbuf[i_prev], v_prev, v_curr);
238                         normalize_v3(edgevecbuf[i_prev]);
239                         i_prev = i;
240
241                         v_prev = v_curr;
242                 }
243                 if (UNLIKELY(normalize_v3(pnor) == 0.0f)) {
244                         pnor[2] = 1.0f; /* other axes set to 0.0 */
245                 }
246         }
247
248         /* accumulate angle weighted face normal */
249         /* inline version of #accumulate_vertex_normals_poly_v3,
250          * split between this threaded callback and #mesh_calc_normals_poly_accum_cb. */
251         {
252                 const float *prev_edge = edgevecbuf[nverts - 1];
253
254                 for (i = 0; i < nverts; i++) {
255                         const int lidx = mp->loopstart + i;
256                         const float *cur_edge = edgevecbuf[i];
257
258                         /* calculate angle between the two poly edges incident on
259                          * this vertex */
260                         const float fac = saacos(-dot_v3v3(cur_edge, prev_edge));
261
262                         /* Store for later accumulation */
263                         mul_v3_v3fl(lnors_weighted[lidx], pnor, fac);
264
265                         prev_edge = cur_edge;
266                 }
267         }
268 }
269
270 static void mesh_calc_normals_poly_finalize_cb(
271         void *__restrict userdata,
272         const int vidx,
273         const ParallelRangeTLS *__restrict UNUSED(tls))
274 {
275         MeshCalcNormalsData *data = userdata;
276
277         MVert *mv = &data->mverts[vidx];
278         float *no = data->vnors[vidx];
279
280         if (UNLIKELY(normalize_v3(no) == 0.0f)) {
281                 /* following Mesh convention; we use vertex coordinate itself for normal in this case */
282                 normalize_v3_v3(no, mv->co);
283         }
284
285         normal_float_to_short_v3(mv->no, no);
286 }
287
288 void BKE_mesh_calc_normals_poly(
289         MVert *mverts, float (*r_vertnors)[3], int numVerts,
290         const MLoop *mloop, const MPoly *mpolys,
291         int numLoops, int numPolys, float (*r_polynors)[3],
292         const bool only_face_normals)
293 {
294         float (*pnors)[3] = r_polynors;
295
296         ParallelRangeSettings settings;
297         BLI_parallel_range_settings_defaults(&settings);
298         settings.min_iter_per_thread = 1024;
299
300         if (only_face_normals) {
301                 BLI_assert((pnors != NULL) || (numPolys == 0));
302                 BLI_assert(r_vertnors == NULL);
303
304                 MeshCalcNormalsData data = {
305                     .mpolys = mpolys, .mloop = mloop, .mverts = mverts, .pnors = pnors,
306                 };
307
308                 BLI_task_parallel_range(0, numPolys, &data, mesh_calc_normals_poly_cb, &settings);
309                 return;
310         }
311
312         float (*vnors)[3] = r_vertnors;
313         float (*lnors_weighted)[3] = MEM_malloc_arrayN((size_t)numLoops, sizeof(*lnors_weighted), __func__);
314         bool free_vnors = false;
315
316         /* first go through and calculate normals for all the polys */
317         if (vnors == NULL) {
318                 vnors = MEM_calloc_arrayN((size_t)numVerts, sizeof(*vnors), __func__);
319                 free_vnors = true;
320         }
321         else {
322                 memset(vnors, 0, sizeof(*vnors) * (size_t)numVerts);
323         }
324
325         MeshCalcNormalsData data = {
326             .mpolys = mpolys, .mloop = mloop, .mverts = mverts,
327             .pnors = pnors, .lnors_weighted = lnors_weighted, .vnors = vnors
328         };
329
330         /* Compute poly normals, and prepare weighted loop normals. */
331         BLI_task_parallel_range(0, numPolys, &data, mesh_calc_normals_poly_prepare_cb, &settings);
332
333         /* Actually accumulate weighted loop normals into vertex ones. */
334         /* Unfortunately, not possible to thread that (not in a reasonable, totally lock- and barrier-free fashion),
335          * since several loops will point to the same vertex... */
336         for (int lidx = 0; lidx < numLoops; lidx++) {
337                 add_v3_v3(vnors[mloop[lidx].v], data.lnors_weighted[lidx]);
338         }
339
340         /* Normalize and validate computed vertex normals. */
341         BLI_task_parallel_range(0, numVerts, &data, mesh_calc_normals_poly_finalize_cb, &settings);
342
343         if (free_vnors) {
344                 MEM_freeN(vnors);
345         }
346         MEM_freeN(lnors_weighted);
347 }
348
349 void BKE_mesh_ensure_normals(Mesh *mesh)
350 {
351         if (mesh->runtime.cd_dirty_vert & CD_MASK_NORMAL) {
352                 BKE_mesh_calc_normals(mesh);
353         }
354         BLI_assert((mesh->runtime.cd_dirty_vert & CD_MASK_NORMAL) == 0);
355 }
356
357 /**
358  * Called after calculating all modifiers.
359  */
360 void BKE_mesh_ensure_normals_for_display(Mesh *mesh)
361 {
362         /* Note: mesh *may* have a poly CD_NORMAL layer (generated by a modifier needing poly normals e.g.).
363          *       We do not use it here, though. And it should be tagged as temp!
364          */
365         /* BLI_assert((CustomData_has_layer(&mesh->pdata, CD_NORMAL) == false)); */
366
367         if (mesh->runtime.cd_dirty_vert & CD_MASK_NORMAL || !CustomData_has_layer(&mesh->pdata, CD_NORMAL)) {
368                 float (*poly_nors)[3] = NULL;
369                 poly_nors = MEM_malloc_arrayN((size_t)mesh->totpoly, sizeof(*poly_nors), __func__);
370
371                 /* if normals are dirty we want to calculate vertex normals too */
372                 bool only_face_normals = !(mesh->runtime.cd_dirty_vert & CD_MASK_NORMAL);
373
374                 /* calculate face normals */
375                 BKE_mesh_calc_normals_poly(
376                         mesh->mvert, NULL, mesh->totvert, mesh->mloop, mesh->mpoly,
377                         mesh->totloop, mesh->totpoly, poly_nors,
378                         only_face_normals);
379
380                 CustomData_add_layer(&mesh->pdata, CD_NORMAL, CD_ASSIGN, poly_nors, mesh->totpoly);
381
382                 mesh->runtime.cd_dirty_vert &= ~CD_MASK_NORMAL;
383         }
384 }
385
386 /* Note that this does not update the CD_NORMAL layer, but does update the normals in the CD_MVERT layer. */
387 void BKE_mesh_calc_normals(Mesh *mesh)
388 {
389 #ifdef DEBUG_TIME
390         TIMEIT_START_AVERAGED(BKE_mesh_calc_normals);
391 #endif
392         BKE_mesh_calc_normals_poly(
393                 mesh->mvert, NULL, mesh->totvert,
394                 mesh->mloop, mesh->mpoly, mesh->totloop, mesh->totpoly,
395                 NULL, false);
396 #ifdef DEBUG_TIME
397         TIMEIT_END_AVERAGED(BKE_mesh_calc_normals);
398 #endif
399         mesh->runtime.cd_dirty_vert &= ~CD_MASK_NORMAL;
400 }
401
402 void BKE_mesh_calc_normals_tessface(
403         MVert *mverts, int numVerts,
404         const MFace *mfaces, int numFaces,
405         float (*r_faceNors)[3])
406 {
407         float (*tnorms)[3] = MEM_calloc_arrayN((size_t)numVerts, sizeof(*tnorms), "tnorms");
408         float (*fnors)[3] = (r_faceNors) ? r_faceNors : MEM_calloc_arrayN((size_t)numFaces, sizeof(*fnors), "meshnormals");
409         int i;
410
411         if (!tnorms || !fnors) {
412                 goto cleanup;
413         }
414
415         for (i = 0; i < numFaces; i++) {
416                 const MFace *mf = &mfaces[i];
417                 float *f_no = fnors[i];
418                 float *n4 = (mf->v4) ? tnorms[mf->v4] : NULL;
419                 const float *c4 = (mf->v4) ? mverts[mf->v4].co : NULL;
420
421                 if (mf->v4)
422                         normal_quad_v3(f_no, mverts[mf->v1].co, mverts[mf->v2].co, mverts[mf->v3].co, mverts[mf->v4].co);
423                 else
424                         normal_tri_v3(f_no, mverts[mf->v1].co, mverts[mf->v2].co, mverts[mf->v3].co);
425
426                 accumulate_vertex_normals_v3(
427                         tnorms[mf->v1], tnorms[mf->v2], tnorms[mf->v3], n4,
428                         f_no, mverts[mf->v1].co, mverts[mf->v2].co, mverts[mf->v3].co, c4);
429         }
430
431         /* following Mesh convention; we use vertex coordinate itself for normal in this case */
432         for (i = 0; i < numVerts; i++) {
433                 MVert *mv = &mverts[i];
434                 float *no = tnorms[i];
435
436                 if (UNLIKELY(normalize_v3(no) == 0.0f)) {
437                         normalize_v3_v3(no, mv->co);
438                 }
439
440                 normal_float_to_short_v3(mv->no, no);
441         }
442
443 cleanup:
444         MEM_freeN(tnorms);
445
446         if (fnors != r_faceNors)
447                 MEM_freeN(fnors);
448 }
449
450 void BKE_mesh_calc_normals_looptri(
451         MVert *mverts, int numVerts,
452         const MLoop *mloop,
453         const MLoopTri *looptri, int looptri_num,
454         float (*r_tri_nors)[3])
455 {
456         float (*tnorms)[3] = MEM_calloc_arrayN((size_t)numVerts, sizeof(*tnorms), "tnorms");
457         float (*fnors)[3] = (r_tri_nors) ? r_tri_nors : MEM_calloc_arrayN((size_t)looptri_num, sizeof(*fnors), "meshnormals");
458         int i;
459
460         if (!tnorms || !fnors) {
461                 goto cleanup;
462         }
463
464         for (i = 0; i < looptri_num; i++) {
465                 const MLoopTri *lt = &looptri[i];
466                 float *f_no = fnors[i];
467                 const unsigned int vtri[3] = {
468                     mloop[lt->tri[0]].v,
469                     mloop[lt->tri[1]].v,
470                     mloop[lt->tri[2]].v,
471                 };
472
473                 normal_tri_v3(
474                         f_no,
475                         mverts[vtri[0]].co, mverts[vtri[1]].co, mverts[vtri[2]].co);
476
477                 accumulate_vertex_normals_tri_v3(
478                         tnorms[vtri[0]], tnorms[vtri[1]], tnorms[vtri[2]],
479                         f_no, mverts[vtri[0]].co, mverts[vtri[1]].co, mverts[vtri[2]].co);
480         }
481
482         /* following Mesh convention; we use vertex coordinate itself for normal in this case */
483         for (i = 0; i < numVerts; i++) {
484                 MVert *mv = &mverts[i];
485                 float *no = tnorms[i];
486
487                 if (UNLIKELY(normalize_v3(no) == 0.0f)) {
488                         normalize_v3_v3(no, mv->co);
489                 }
490
491                 normal_float_to_short_v3(mv->no, no);
492         }
493
494 cleanup:
495         MEM_freeN(tnorms);
496
497         if (fnors != r_tri_nors)
498                 MEM_freeN(fnors);
499 }
500
501 void BKE_lnor_spacearr_init(MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr, const int numLoops, const char data_type)
502 {
503         if (!(lnors_spacearr->lspacearr && lnors_spacearr->loops_pool)) {
504                 MemArena *mem;
505
506                 if (!lnors_spacearr->mem) {
507                         lnors_spacearr->mem = BLI_memarena_new(BLI_MEMARENA_STD_BUFSIZE, __func__);
508                 }
509                 mem = lnors_spacearr->mem;
510                 lnors_spacearr->lspacearr = BLI_memarena_calloc(mem, sizeof(MLoopNorSpace *) * (size_t)numLoops);
511                 lnors_spacearr->loops_pool = BLI_memarena_alloc(mem, sizeof(LinkNode) * (size_t)numLoops);
512
513                 lnors_spacearr->num_spaces = 0;
514         }
515         BLI_assert(ELEM(data_type, MLNOR_SPACEARR_BMLOOP_PTR, MLNOR_SPACEARR_LOOP_INDEX));
516         lnors_spacearr->data_type = data_type;
517 }
518
519 void BKE_lnor_spacearr_clear(MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr)
520 {
521         lnors_spacearr->num_spaces = 0;
522         lnors_spacearr->lspacearr = NULL;
523         lnors_spacearr->loops_pool = NULL;
524         BLI_memarena_clear(lnors_spacearr->mem);
525 }
526
527 void BKE_lnor_spacearr_free(MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr)
528 {
529         lnors_spacearr->num_spaces = 0;
530         lnors_spacearr->lspacearr = NULL;
531         lnors_spacearr->loops_pool = NULL;
532         BLI_memarena_free(lnors_spacearr->mem);
533         lnors_spacearr->mem = NULL;
534 }
535
536 MLoopNorSpace *BKE_lnor_space_create(MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr)
537 {
538         lnors_spacearr->num_spaces++;
539         return BLI_memarena_calloc(lnors_spacearr->mem, sizeof(MLoopNorSpace));
540 }
541
542 /* This threshold is a bit touchy (usual float precision issue), this value seems OK. */
543 #define LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD (1.0f - 1e-4f)
544
545 /* Should only be called once.
546  * Beware, this modifies ref_vec and other_vec in place!
547  * In case no valid space can be generated, ref_alpha and ref_beta are set to zero (which means 'use auto lnors').
548  */
549 void BKE_lnor_space_define(
550         MLoopNorSpace *lnor_space, const float lnor[3],
551         float vec_ref[3], float vec_other[3], BLI_Stack *edge_vectors)
552 {
553         const float pi2 = (float)M_PI * 2.0f;
554         float tvec[3], dtp;
555         const float dtp_ref = dot_v3v3(vec_ref, lnor);
556         const float dtp_other = dot_v3v3(vec_other, lnor);
557
558         if (UNLIKELY(fabsf(dtp_ref) >= LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD || fabsf(dtp_other) >= LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD)) {
559                 /* If vec_ref or vec_other are too much aligned with lnor, we can't build lnor space,
560                  * tag it as invalid and abort. */
561                 lnor_space->ref_alpha = lnor_space->ref_beta = 0.0f;
562
563                 if (edge_vectors) {
564                         BLI_stack_clear(edge_vectors);
565                 }
566                 return;
567         }
568
569         copy_v3_v3(lnor_space->vec_lnor, lnor);
570
571         /* Compute ref alpha, average angle of all available edge vectors to lnor. */
572         if (edge_vectors) {
573                 float alpha = 0.0f;
574                 int nbr = 0;
575                 while (!BLI_stack_is_empty(edge_vectors)) {
576                         const float *vec = BLI_stack_peek(edge_vectors);
577                         alpha += saacosf(dot_v3v3(vec, lnor));
578                         BLI_stack_discard(edge_vectors);
579                         nbr++;
580                 }
581                 /* Note: In theory, this could be 'nbr > 2', but there is one case where we only have two edges for
582                  *       two loops: a smooth vertex with only two edges and two faces (our Monkey's nose has that, e.g.). */
583                 BLI_assert(nbr >= 2);  /* This piece of code shall only be called for more than one loop... */
584                 lnor_space->ref_alpha = alpha / (float)nbr;
585         }
586         else {
587                 lnor_space->ref_alpha = (saacosf(dot_v3v3(vec_ref, lnor)) + saacosf(dot_v3v3(vec_other, lnor))) / 2.0f;
588         }
589
590         /* Project vec_ref on lnor's ortho plane. */
591         mul_v3_v3fl(tvec, lnor, dtp_ref);
592         sub_v3_v3(vec_ref, tvec);
593         normalize_v3_v3(lnor_space->vec_ref, vec_ref);
594
595         cross_v3_v3v3(tvec, lnor, lnor_space->vec_ref);
596         normalize_v3_v3(lnor_space->vec_ortho, tvec);
597
598         /* Project vec_other on lnor's ortho plane. */
599         mul_v3_v3fl(tvec, lnor, dtp_other);
600         sub_v3_v3(vec_other, tvec);
601         normalize_v3(vec_other);
602
603         /* Beta is angle between ref_vec and other_vec, around lnor. */
604         dtp = dot_v3v3(lnor_space->vec_ref, vec_other);
605         if (LIKELY(dtp < LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD)) {
606                 const float beta = saacos(dtp);
607                 lnor_space->ref_beta = (dot_v3v3(lnor_space->vec_ortho, vec_other) < 0.0f) ? pi2 - beta : beta;
608         }
609         else {
610                 lnor_space->ref_beta = pi2;
611         }
612 }
613
614 /**
615  * Add a new given loop to given lnor_space.
616  * Depending on \a lnor_space->data_type, we expect \a bm_loop to be a pointer to BMLoop struct (in case of BMLOOP_PTR),
617  * or NULL (in case of LOOP_INDEX), loop index is then stored in pointer.
618  * If \a is_single is set, the BMLoop or loop index is directly stored in \a lnor_space->loops pointer (since there
619  * is only one loop in this fan), else it is added to the linked list of loops in the fan.
620  */
621 void BKE_lnor_space_add_loop(
622         MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr, MLoopNorSpace *lnor_space,
623         const int ml_index, void *bm_loop, const bool is_single)
624 {
625         BLI_assert((lnors_spacearr->data_type == MLNOR_SPACEARR_LOOP_INDEX && bm_loop == NULL) ||
626                    (lnors_spacearr->data_type == MLNOR_SPACEARR_BMLOOP_PTR && bm_loop != NULL));
627
628         lnors_spacearr->lspacearr[ml_index] = lnor_space;
629         if (bm_loop == NULL) {
630                 bm_loop = POINTER_FROM_INT(ml_index);
631         }
632         if (is_single) {
633                 BLI_assert(lnor_space->loops == NULL);
634                 lnor_space->flags |= MLNOR_SPACE_IS_SINGLE;
635                 lnor_space->loops = bm_loop;
636         }
637         else {
638                 BLI_assert((lnor_space->flags & MLNOR_SPACE_IS_SINGLE) == 0);
639                 BLI_linklist_prepend_nlink(&lnor_space->loops, bm_loop, &lnors_spacearr->loops_pool[ml_index]);
640         }
641 }
642
643 MINLINE float unit_short_to_float(const short val)
644 {
645         return (float)val / (float)SHRT_MAX;
646 }
647
648 MINLINE short unit_float_to_short(const float val)
649 {
650         /* Rounding... */
651         return (short)floorf(val * (float)SHRT_MAX + 0.5f);
652 }
653
654 void BKE_lnor_space_custom_data_to_normal(MLoopNorSpace *lnor_space, const short clnor_data[2], float r_custom_lnor[3])
655 {
656         /* NOP custom normal data or invalid lnor space, return. */
657         if (clnor_data[0] == 0 || lnor_space->ref_alpha == 0.0f || lnor_space->ref_beta == 0.0f) {
658                 copy_v3_v3(r_custom_lnor, lnor_space->vec_lnor);
659                 return;
660         }
661
662         {
663                 /* TODO Check whether using sincosf() gives any noticeable benefit
664                  *      (could not even get it working under linux though)! */
665                 const float pi2 = (float)(M_PI * 2.0);
666                 const float alphafac = unit_short_to_float(clnor_data[0]);
667                 const float alpha = (alphafac > 0.0f ? lnor_space->ref_alpha : pi2 - lnor_space->ref_alpha) * alphafac;
668                 const float betafac = unit_short_to_float(clnor_data[1]);
669
670                 mul_v3_v3fl(r_custom_lnor, lnor_space->vec_lnor, cosf(alpha));
671
672                 if (betafac == 0.0f) {
673                         madd_v3_v3fl(r_custom_lnor, lnor_space->vec_ref, sinf(alpha));
674                 }
675                 else {
676                         const float sinalpha = sinf(alpha);
677                         const float beta = (betafac > 0.0f ? lnor_space->ref_beta : pi2 - lnor_space->ref_beta) * betafac;
678                         madd_v3_v3fl(r_custom_lnor, lnor_space->vec_ref, sinalpha * cosf(beta));
679                         madd_v3_v3fl(r_custom_lnor, lnor_space->vec_ortho, sinalpha * sinf(beta));
680                 }
681         }
682 }
683
684 void BKE_lnor_space_custom_normal_to_data(MLoopNorSpace *lnor_space, const float custom_lnor[3], short r_clnor_data[2])
685 {
686         /* We use null vector as NOP custom normal (can be simpler than giving autocomputed lnor...). */
687         if (is_zero_v3(custom_lnor) || compare_v3v3(lnor_space->vec_lnor, custom_lnor, 1e-4f)) {
688                 r_clnor_data[0] = r_clnor_data[1] = 0;
689                 return;
690         }
691
692         {
693                 const float pi2 = (float)(M_PI * 2.0);
694                 const float cos_alpha = dot_v3v3(lnor_space->vec_lnor, custom_lnor);
695                 float vec[3], cos_beta;
696                 float alpha;
697
698                 alpha = saacosf(cos_alpha);
699                 if (alpha > lnor_space->ref_alpha) {
700                         /* Note we could stick to [0, pi] range here, but makes decoding more complex, not worth it. */
701                         r_clnor_data[0] = unit_float_to_short(-(pi2 - alpha) / (pi2 - lnor_space->ref_alpha));
702                 }
703                 else {
704                         r_clnor_data[0] = unit_float_to_short(alpha / lnor_space->ref_alpha);
705                 }
706
707                 /* Project custom lnor on (vec_ref, vec_ortho) plane. */
708                 mul_v3_v3fl(vec, lnor_space->vec_lnor, -cos_alpha);
709                 add_v3_v3(vec, custom_lnor);
710                 normalize_v3(vec);
711
712                 cos_beta = dot_v3v3(lnor_space->vec_ref, vec);
713
714                 if (cos_beta < LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD) {
715                         float beta = saacosf(cos_beta);
716                         if (dot_v3v3(lnor_space->vec_ortho, vec) < 0.0f) {
717                                 beta = pi2 - beta;
718                         }
719
720                         if (beta > lnor_space->ref_beta) {
721                                 r_clnor_data[1] = unit_float_to_short(-(pi2 - beta) / (pi2 - lnor_space->ref_beta));
722                         }
723                         else {
724                                 r_clnor_data[1] = unit_float_to_short(beta / lnor_space->ref_beta);
725                         }
726                 }
727                 else {
728                         r_clnor_data[1] = 0;
729                 }
730         }
731 }
732
733 #define LOOP_SPLIT_TASK_BLOCK_SIZE 1024
734
735 typedef struct LoopSplitTaskData {
736         /* Specific to each instance (each task). */
737         MLoopNorSpace *lnor_space;  /* We have to create those outside of tasks, since afaik memarena is not threadsafe. */
738         float (*lnor)[3];
739         const MLoop *ml_curr;
740         const MLoop *ml_prev;
741         int ml_curr_index;
742         int ml_prev_index;
743         const int *e2l_prev;  /* Also used a flag to switch between single or fan process! */
744         int mp_index;
745
746         /* This one is special, it's owned and managed by worker tasks, avoid to have to create it for each fan! */
747         BLI_Stack *edge_vectors;
748
749         char pad_c;
750 } LoopSplitTaskData;
751
752 typedef struct LoopSplitTaskDataCommon {
753         /* Read/write.
754          * Note we do not need to protect it, though, since two different tasks will *always* affect different
755          * elements in the arrays. */
756         MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr;
757         float (*loopnors)[3];
758         short (*clnors_data)[2];
759
760         /* Read-only. */
761         const MVert *mverts;
762         const MEdge *medges;
763         const MLoop *mloops;
764         const MPoly *mpolys;
765         int (*edge_to_loops)[2];
766         int *loop_to_poly;
767         const float (*polynors)[3];
768
769         int numEdges;
770         int numLoops;
771         int numPolys;
772 } LoopSplitTaskDataCommon;
773
774 #define INDEX_UNSET INT_MIN
775 #define INDEX_INVALID -1
776 /* See comment about edge_to_loops below. */
777 #define IS_EDGE_SHARP(_e2l) (ELEM((_e2l)[1], INDEX_UNSET, INDEX_INVALID))
778
779 static void mesh_edges_sharp_tag(
780         LoopSplitTaskDataCommon *data,
781         const bool check_angle, const float split_angle, const bool do_sharp_edges_tag)
782 {
783         const MVert *mverts = data->mverts;
784         const MEdge *medges = data->medges;
785         const MLoop *mloops = data->mloops;
786
787         const MPoly *mpolys = data->mpolys;
788
789         const int numEdges = data->numEdges;
790         const int numPolys = data->numPolys;
791
792         float (*loopnors)[3] = data->loopnors;  /* Note: loopnors may be NULL here. */
793         const float (*polynors)[3] = data->polynors;
794
795         int (*edge_to_loops)[2] = data->edge_to_loops;
796         int *loop_to_poly = data->loop_to_poly;
797
798         BLI_bitmap *sharp_edges = do_sharp_edges_tag ? BLI_BITMAP_NEW(numEdges, __func__) : NULL;
799
800         const MPoly *mp;
801         int mp_index;
802
803         const float split_angle_cos = check_angle ? cosf(split_angle) : -1.0f;
804
805         for (mp = mpolys, mp_index = 0; mp_index < numPolys; mp++, mp_index++) {
806                 const MLoop *ml_curr;
807                 int *e2l;
808                 int ml_curr_index = mp->loopstart;
809                 const int ml_last_index = (ml_curr_index + mp->totloop) - 1;
810
811                 ml_curr = &mloops[ml_curr_index];
812
813                 for (; ml_curr_index <= ml_last_index; ml_curr++, ml_curr_index++) {
814                         e2l = edge_to_loops[ml_curr->e];
815
816                         loop_to_poly[ml_curr_index] = mp_index;
817
818                         /* Pre-populate all loop normals as if their verts were all-smooth, this way we don't have to compute
819                          * those later!
820                          */
821                         if (loopnors) {
822                                 normal_short_to_float_v3(loopnors[ml_curr_index], mverts[ml_curr->v].no);
823                         }
824
825                         /* Check whether current edge might be smooth or sharp */
826                         if ((e2l[0] | e2l[1]) == 0) {
827                                 /* 'Empty' edge until now, set e2l[0] (and e2l[1] to INDEX_UNSET to tag it as unset). */
828                                 e2l[0] = ml_curr_index;
829                                 /* We have to check this here too, else we might miss some flat faces!!! */
830                                 e2l[1] = (mp->flag & ME_SMOOTH) ? INDEX_UNSET : INDEX_INVALID;
831                         }
832                         else if (e2l[1] == INDEX_UNSET) {
833                                 const bool is_angle_sharp = (
834                                         check_angle &&
835                                         dot_v3v3(polynors[loop_to_poly[e2l[0]]], polynors[mp_index]) < split_angle_cos);
836
837                                 /* Second loop using this edge, time to test its sharpness.
838                                  * An edge is sharp if it is tagged as such, or its face is not smooth,
839                                  * or both poly have opposed (flipped) normals, i.e. both loops on the same edge share the same vertex,
840                                  * or angle between both its polys' normals is above split_angle value.
841                                  */
842                                 if (!(mp->flag & ME_SMOOTH) || (medges[ml_curr->e].flag & ME_SHARP) ||
843                                     ml_curr->v == mloops[e2l[0]].v ||
844                                     is_angle_sharp)
845                                 {
846                                         /* Note: we are sure that loop != 0 here ;) */
847                                         e2l[1] = INDEX_INVALID;
848
849                                         /* We want to avoid tagging edges as sharp when it is already defined as such by
850                                          * other causes than angle threshold... */
851                                         if (do_sharp_edges_tag && is_angle_sharp) {
852                                                 BLI_BITMAP_SET(sharp_edges, ml_curr->e, true);
853                                         }
854                                 }
855                                 else {
856                                         e2l[1] = ml_curr_index;
857                                 }
858                         }
859                         else if (!IS_EDGE_SHARP(e2l)) {
860                                 /* More than two loops using this edge, tag as sharp if not yet done. */
861                                 e2l[1] = INDEX_INVALID;
862
863                                 /* We want to avoid tagging edges as sharp when it is already defined as such by
864                                  * other causes than angle threshold... */
865                                 if (do_sharp_edges_tag) {
866                                         BLI_BITMAP_SET(sharp_edges, ml_curr->e, false);
867                                 }
868                         }
869                         /* Else, edge is already 'disqualified' (i.e. sharp)! */
870                 }
871         }
872
873         /* If requested, do actual tagging of edges as sharp in another loop. */
874         if (do_sharp_edges_tag) {
875                 MEdge *me;
876                 int me_index;
877                 for (me = (MEdge *)medges, me_index = 0; me_index < numEdges; me++, me_index++) {
878                         if (BLI_BITMAP_TEST(sharp_edges, me_index)) {
879                                 me->flag |= ME_SHARP;
880                         }
881                 }
882
883                 MEM_freeN(sharp_edges);
884         }
885 }
886
887 /** Define sharp edges as needed to mimic 'autosmooth' from angle threshold.
888  *
889  * Used when defining an empty custom loop normals data layer, to keep same shading as with autosmooth!
890  */
891 void BKE_edges_sharp_from_angle_set(
892         const struct MVert *mverts, const int UNUSED(numVerts),
893         struct MEdge *medges, const int numEdges,
894         struct MLoop *mloops, const int numLoops,
895         struct MPoly *mpolys, const float (*polynors)[3], const int numPolys,
896         const float split_angle)
897 {
898         if (split_angle >= (float)M_PI) {
899                 /* Nothing to do! */
900                 return;
901         }
902
903         /* Mapping edge -> loops. See BKE_mesh_normals_loop_split() for details. */
904         int (*edge_to_loops)[2] = MEM_calloc_arrayN((size_t)numEdges, sizeof(*edge_to_loops), __func__);
905
906         /* Simple mapping from a loop to its polygon index. */
907         int *loop_to_poly = MEM_malloc_arrayN((size_t)numLoops, sizeof(*loop_to_poly), __func__);
908
909         LoopSplitTaskDataCommon common_data = {
910             .mverts = mverts,
911             .medges = medges,
912             .mloops = mloops,
913             .mpolys = mpolys,
914             .edge_to_loops = edge_to_loops,
915             .loop_to_poly = loop_to_poly,
916             .polynors = polynors,
917             .numEdges = numEdges,
918             .numPolys = numPolys,
919         };
920
921         mesh_edges_sharp_tag(&common_data, true, split_angle, true);
922
923         MEM_freeN(edge_to_loops);
924         MEM_freeN(loop_to_poly);
925 }
926
927 void BKE_mesh_loop_manifold_fan_around_vert_next(
928         const MLoop *mloops, const MPoly *mpolys,
929         const int *loop_to_poly, const int *e2lfan_curr, const uint mv_pivot_index,
930         const MLoop **r_mlfan_curr, int *r_mlfan_curr_index, int *r_mlfan_vert_index, int *r_mpfan_curr_index)
931 {
932         const MLoop *mlfan_next;
933         const MPoly *mpfan_next;
934
935         /* Warning! This is rather complex!
936          * We have to find our next edge around the vertex (fan mode).
937          * First we find the next loop, which is either previous or next to mlfan_curr_index, depending
938          * whether both loops using current edge are in the same direction or not, and whether
939          * mlfan_curr_index actually uses the vertex we are fanning around!
940          * mlfan_curr_index is the index of mlfan_next here, and mlfan_next is not the real next one
941          * (i.e. not the future mlfan_curr)...
942          */
943         *r_mlfan_curr_index = (e2lfan_curr[0] == *r_mlfan_curr_index) ? e2lfan_curr[1] : e2lfan_curr[0];
944         *r_mpfan_curr_index = loop_to_poly[*r_mlfan_curr_index];
945
946         BLI_assert(*r_mlfan_curr_index >= 0);
947         BLI_assert(*r_mpfan_curr_index >= 0);
948
949         mlfan_next = &mloops[*r_mlfan_curr_index];
950         mpfan_next = &mpolys[*r_mpfan_curr_index];
951         if (((*r_mlfan_curr)->v == mlfan_next->v && (*r_mlfan_curr)->v == mv_pivot_index) ||
952             ((*r_mlfan_curr)->v != mlfan_next->v && (*r_mlfan_curr)->v != mv_pivot_index))
953         {
954                 /* We need the previous loop, but current one is our vertex's loop. */
955                 *r_mlfan_vert_index = *r_mlfan_curr_index;
956                 if (--(*r_mlfan_curr_index) < mpfan_next->loopstart) {
957                         *r_mlfan_curr_index = mpfan_next->loopstart + mpfan_next->totloop - 1;
958                 }
959         }
960         else {
961                 /* We need the next loop, which is also our vertex's loop. */
962                 if (++(*r_mlfan_curr_index) >= mpfan_next->loopstart + mpfan_next->totloop) {
963                         *r_mlfan_curr_index = mpfan_next->loopstart;
964                 }
965                 *r_mlfan_vert_index = *r_mlfan_curr_index;
966         }
967         *r_mlfan_curr = &mloops[*r_mlfan_curr_index];
968         /* And now we are back in sync, mlfan_curr_index is the index of mlfan_curr! Pff! */
969 }
970
971 static void split_loop_nor_single_do(LoopSplitTaskDataCommon *common_data, LoopSplitTaskData *data)
972 {
973         MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr = common_data->lnors_spacearr;
974         short (*clnors_data)[2] = common_data->clnors_data;
975
976         const MVert *mverts = common_data->mverts;
977         const MEdge *medges = common_data->medges;
978         const float (*polynors)[3] = common_data->polynors;
979
980         MLoopNorSpace *lnor_space = data->lnor_space;
981         float (*lnor)[3] = data->lnor;
982         const MLoop *ml_curr = data->ml_curr;
983         const MLoop *ml_prev = data->ml_prev;
984         const int ml_curr_index = data->ml_curr_index;
985 #if 0  /* Not needed for 'single' loop. */
986         const int ml_prev_index = data->ml_prev_index;
987         const int *e2l_prev = data->e2l_prev;
988 #endif
989         const int mp_index = data->mp_index;
990
991         /* Simple case (both edges around that vertex are sharp in current polygon),
992          * this loop just takes its poly normal.
993          */
994         copy_v3_v3(*lnor, polynors[mp_index]);
995
996 //      printf("BASIC: handling loop %d / edge %d / vert %d / poly %d\n", ml_curr_index, ml_curr->e, ml_curr->v, mp_index);
997
998         /* If needed, generate this (simple!) lnor space. */
999         if (lnors_spacearr) {
1000                 float vec_curr[3], vec_prev[3];
1001
1002                 const unsigned int mv_pivot_index = ml_curr->v;  /* The vertex we are "fanning" around! */
1003                 const MVert *mv_pivot = &mverts[mv_pivot_index];
1004                 const MEdge *me_curr = &medges[ml_curr->e];
1005                 const MVert *mv_2 = (me_curr->v1 == mv_pivot_index) ? &mverts[me_curr->v2] : &mverts[me_curr->v1];
1006                 const MEdge *me_prev = &medges[ml_prev->e];
1007                 const MVert *mv_3 = (me_prev->v1 == mv_pivot_index) ? &mverts[me_prev->v2] : &mverts[me_prev->v1];
1008
1009                 sub_v3_v3v3(vec_curr, mv_2->co, mv_pivot->co);
1010                 normalize_v3(vec_curr);
1011                 sub_v3_v3v3(vec_prev, mv_3->co, mv_pivot->co);
1012                 normalize_v3(vec_prev);
1013
1014                 BKE_lnor_space_define(lnor_space, *lnor, vec_curr, vec_prev, NULL);
1015                 /* We know there is only one loop in this space, no need to create a linklist in this case... */
1016                 BKE_lnor_space_add_loop(lnors_spacearr, lnor_space, ml_curr_index, NULL, true);
1017
1018                 if (clnors_data) {
1019                         BKE_lnor_space_custom_data_to_normal(lnor_space, clnors_data[ml_curr_index], *lnor);
1020                 }
1021         }
1022 }
1023
1024 static void split_loop_nor_fan_do(LoopSplitTaskDataCommon *common_data, LoopSplitTaskData *data)
1025 {
1026         MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr = common_data->lnors_spacearr;
1027         float (*loopnors)[3] = common_data->loopnors;
1028         short (*clnors_data)[2] = common_data->clnors_data;
1029
1030         const MVert *mverts = common_data->mverts;
1031         const MEdge *medges = common_data->medges;
1032         const MLoop *mloops = common_data->mloops;
1033         const MPoly *mpolys = common_data->mpolys;
1034         const int (*edge_to_loops)[2] = common_data->edge_to_loops;
1035         const int *loop_to_poly = common_data->loop_to_poly;
1036         const float (*polynors)[3] = common_data->polynors;
1037
1038         MLoopNorSpace *lnor_space = data->lnor_space;
1039 #if 0  /* Not needed for 'fan' loops. */
1040         float (*lnor)[3] = data->lnor;
1041 #endif
1042         const MLoop *ml_curr = data->ml_curr;
1043         const MLoop *ml_prev = data->ml_prev;
1044         const int ml_curr_index = data->ml_curr_index;
1045         const int ml_prev_index = data->ml_prev_index;
1046         const int mp_index = data->mp_index;
1047         const int *e2l_prev = data->e2l_prev;
1048
1049         BLI_Stack *edge_vectors = data->edge_vectors;
1050
1051         /* Gah... We have to fan around current vertex, until we find the other non-smooth edge,
1052          * and accumulate face normals into the vertex!
1053          * Note in case this vertex has only one sharp edges, this is a waste because the normal is the same as
1054          * the vertex normal, but I do not see any easy way to detect that (would need to count number
1055          * of sharp edges per vertex, I doubt the additional memory usage would be worth it, especially as
1056          * it should not be a common case in real-life meshes anyway).
1057          */
1058         const unsigned int mv_pivot_index = ml_curr->v;  /* The vertex we are "fanning" around! */
1059         const MVert *mv_pivot = &mverts[mv_pivot_index];
1060         const MEdge *me_org = &medges[ml_curr->e];  /* ml_curr would be mlfan_prev if we needed that one */
1061         const int *e2lfan_curr;
1062         float vec_curr[3], vec_prev[3], vec_org[3];
1063         const MLoop *mlfan_curr;
1064         float lnor[3] = {0.0f, 0.0f, 0.0f};
1065         /* mlfan_vert_index: the loop of our current edge might not be the loop of our current vertex! */
1066         int mlfan_curr_index, mlfan_vert_index, mpfan_curr_index;
1067
1068         /* We validate clnors data on the fly - cheapest way to do! */
1069         int clnors_avg[2] = {0, 0};
1070         short (*clnor_ref)[2] = NULL;
1071         int clnors_nbr = 0;
1072         bool clnors_invalid = false;
1073
1074         /* Temp loop normal stack. */
1075         BLI_SMALLSTACK_DECLARE(normal, float *);
1076         /* Temp clnors stack. */
1077         BLI_SMALLSTACK_DECLARE(clnors, short *);
1078
1079         e2lfan_curr = e2l_prev;
1080         mlfan_curr = ml_prev;
1081         mlfan_curr_index = ml_prev_index;
1082         mlfan_vert_index = ml_curr_index;
1083         mpfan_curr_index = mp_index;
1084
1085         BLI_assert(mlfan_curr_index >= 0);
1086         BLI_assert(mlfan_vert_index >= 0);
1087         BLI_assert(mpfan_curr_index >= 0);
1088
1089         /* Only need to compute previous edge's vector once, then we can just reuse old current one! */
1090         {
1091                 const MVert *mv_2 = (me_org->v1 == mv_pivot_index) ? &mverts[me_org->v2] : &mverts[me_org->v1];
1092
1093                 sub_v3_v3v3(vec_org, mv_2->co, mv_pivot->co);
1094                 normalize_v3(vec_org);
1095                 copy_v3_v3(vec_prev, vec_org);
1096
1097                 if (lnors_spacearr) {
1098                         BLI_stack_push(edge_vectors, vec_org);
1099                 }
1100         }
1101
1102 //      printf("FAN: vert %d, start edge %d\n", mv_pivot_index, ml_curr->e);
1103
1104         while (true) {
1105                 const MEdge *me_curr = &medges[mlfan_curr->e];
1106                 /* Compute edge vectors.
1107                  * NOTE: We could pre-compute those into an array, in the first iteration, instead of computing them
1108                  *       twice (or more) here. However, time gained is not worth memory and time lost,
1109                  *       given the fact that this code should not be called that much in real-life meshes...
1110                  */
1111                 {
1112                         const MVert *mv_2 = (me_curr->v1 == mv_pivot_index) ? &mverts[me_curr->v2] : &mverts[me_curr->v1];
1113
1114                         sub_v3_v3v3(vec_curr, mv_2->co, mv_pivot->co);
1115                         normalize_v3(vec_curr);
1116                 }
1117
1118 //              printf("\thandling edge %d / loop %d\n", mlfan_curr->e, mlfan_curr_index);
1119
1120                 {
1121                         /* Code similar to accumulate_vertex_normals_poly_v3. */
1122                         /* Calculate angle between the two poly edges incident on this vertex. */
1123                         const float fac = saacos(dot_v3v3(vec_curr, vec_prev));
1124                         /* Accumulate */
1125                         madd_v3_v3fl(lnor, polynors[mpfan_curr_index], fac);
1126
1127                         if (clnors_data) {
1128                                 /* Accumulate all clnors, if they are not all equal we have to fix that! */
1129                                 short (*clnor)[2] = &clnors_data[mlfan_vert_index];
1130                                 if (clnors_nbr) {
1131                                         clnors_invalid |= ((*clnor_ref)[0] != (*clnor)[0] || (*clnor_ref)[1] != (*clnor)[1]);
1132                                 }
1133                                 else {
1134                                         clnor_ref = clnor;
1135                                 }
1136                                 clnors_avg[0] += (*clnor)[0];
1137                                 clnors_avg[1] += (*clnor)[1];
1138                                 clnors_nbr++;
1139                                 /* We store here a pointer to all custom lnors processed. */
1140                                 BLI_SMALLSTACK_PUSH(clnors, (short *)*clnor);
1141                         }
1142                 }
1143
1144                 /* We store here a pointer to all loop-normals processed. */
1145                 BLI_SMALLSTACK_PUSH(normal, (float *)(loopnors[mlfan_vert_index]));
1146
1147                 if (lnors_spacearr) {
1148                         /* Assign current lnor space to current 'vertex' loop. */
1149                         BKE_lnor_space_add_loop(lnors_spacearr, lnor_space, mlfan_vert_index, NULL, false);
1150                         if (me_curr != me_org) {
1151                                 /* We store here all edges-normalized vectors processed. */
1152                                 BLI_stack_push(edge_vectors, vec_curr);
1153                         }
1154                 }
1155
1156                 if (IS_EDGE_SHARP(e2lfan_curr) || (me_curr == me_org)) {
1157                         /* Current edge is sharp and we have finished with this fan of faces around this vert,
1158                          * or this vert is smooth, and we have completed a full turn around it.
1159                          */
1160 //                      printf("FAN: Finished!\n");
1161                         break;
1162                 }
1163
1164                 copy_v3_v3(vec_prev, vec_curr);
1165
1166                 /* Find next loop of the smooth fan. */
1167                 BKE_mesh_loop_manifold_fan_around_vert_next(
1168                         mloops, mpolys, loop_to_poly, e2lfan_curr, mv_pivot_index,
1169                         &mlfan_curr, &mlfan_curr_index, &mlfan_vert_index, &mpfan_curr_index);
1170
1171                 e2lfan_curr = edge_to_loops[mlfan_curr->e];
1172         }
1173
1174         {
1175                 float lnor_len = normalize_v3(lnor);
1176
1177                 /* If we are generating lnor spacearr, we can now define the one for this fan,
1178                  * and optionally compute final lnor from custom data too!
1179                  */
1180                 if (lnors_spacearr) {
1181                         if (UNLIKELY(lnor_len == 0.0f)) {
1182                                 /* Use vertex normal as fallback! */
1183                                 copy_v3_v3(lnor, loopnors[mlfan_vert_index]);
1184                                 lnor_len = 1.0f;
1185                         }
1186
1187                         BKE_lnor_space_define(lnor_space, lnor, vec_org, vec_curr, edge_vectors);
1188
1189                         if (clnors_data) {
1190                                 if (clnors_invalid) {
1191                                         short *clnor;
1192
1193                                         clnors_avg[0] /= clnors_nbr;
1194                                         clnors_avg[1] /= clnors_nbr;
1195                                         /* Fix/update all clnors of this fan with computed average value. */
1196                                         if (G.debug & G_DEBUG) {
1197                                                 printf("Invalid clnors in this fan!\n");
1198                                         }
1199                                         while ((clnor = BLI_SMALLSTACK_POP(clnors))) {
1200                                                 //print_v2("org clnor", clnor);
1201                                                 clnor[0] = (short)clnors_avg[0];
1202                                                 clnor[1] = (short)clnors_avg[1];
1203                                         }
1204                                         //print_v2("new clnors", clnors_avg);
1205                                 }
1206                                 /* Extra bonus: since smallstack is local to this func, no more need to empty it at all cost! */
1207
1208                                 BKE_lnor_space_custom_data_to_normal(lnor_space, *clnor_ref, lnor);
1209                         }
1210                 }
1211
1212                 /* In case we get a zero normal here, just use vertex normal already set! */
1213                 if (LIKELY(lnor_len != 0.0f)) {
1214                         /* Copy back the final computed normal into all related loop-normals. */
1215                         float *nor;
1216
1217                         while ((nor = BLI_SMALLSTACK_POP(normal))) {
1218                                 copy_v3_v3(nor, lnor);
1219                         }
1220                 }
1221                 /* Extra bonus: since smallstack is local to this func, no more need to empty it at all cost! */
1222         }
1223 }
1224
1225 static void loop_split_worker_do(
1226         LoopSplitTaskDataCommon *common_data, LoopSplitTaskData *data, BLI_Stack *edge_vectors)
1227 {
1228         BLI_assert(data->ml_curr);
1229         if (data->e2l_prev) {
1230                 BLI_assert((edge_vectors == NULL) || BLI_stack_is_empty(edge_vectors));
1231                 data->edge_vectors = edge_vectors;
1232                 split_loop_nor_fan_do(common_data, data);
1233         }
1234         else {
1235                 /* No need for edge_vectors for 'single' case! */
1236                 split_loop_nor_single_do(common_data, data);
1237         }
1238 }
1239
1240 static void loop_split_worker(TaskPool * __restrict pool, void *taskdata, int UNUSED(threadid))
1241 {
1242         LoopSplitTaskDataCommon *common_data = BLI_task_pool_userdata(pool);
1243         LoopSplitTaskData *data = taskdata;
1244
1245         /* Temp edge vectors stack, only used when computing lnor spacearr. */
1246         BLI_Stack *edge_vectors = common_data->lnors_spacearr ? BLI_stack_new(sizeof(float[3]), __func__) : NULL;
1247
1248 #ifdef DEBUG_TIME
1249         TIMEIT_START_AVERAGED(loop_split_worker);
1250 #endif
1251
1252         for (int i = 0; i < LOOP_SPLIT_TASK_BLOCK_SIZE; i++, data++) {
1253                 /* A NULL ml_curr is used to tag ended data! */
1254                 if (data->ml_curr == NULL) {
1255                         break;
1256                 }
1257
1258                 loop_split_worker_do(common_data, data, edge_vectors);
1259         }
1260
1261         if (edge_vectors) {
1262                 BLI_stack_free(edge_vectors);
1263         }
1264
1265 #ifdef DEBUG_TIME
1266         TIMEIT_END_AVERAGED(loop_split_worker);
1267 #endif
1268 }
1269
1270 /* Check whether gievn loop is part of an unknown-so-far cyclic smooth fan, or not.
1271  * Needed because cyclic smooth fans have no obvious 'entry point', and yet we need to walk them once, and only once. */
1272 static bool loop_split_generator_check_cyclic_smooth_fan(
1273         const MLoop *mloops, const MPoly *mpolys,
1274         const int (*edge_to_loops)[2], const int *loop_to_poly, const int *e2l_prev, BLI_bitmap *skip_loops,
1275         const MLoop *ml_curr, const MLoop *ml_prev, const int ml_curr_index, const int ml_prev_index,
1276         const int mp_curr_index)
1277 {
1278         const unsigned int mv_pivot_index = ml_curr->v;  /* The vertex we are "fanning" around! */
1279         const int *e2lfan_curr;
1280         const MLoop *mlfan_curr;
1281         /* mlfan_vert_index: the loop of our current edge might not be the loop of our current vertex! */
1282         int mlfan_curr_index, mlfan_vert_index, mpfan_curr_index;
1283
1284         e2lfan_curr = e2l_prev;
1285         if (IS_EDGE_SHARP(e2lfan_curr)) {
1286                 /* Sharp loop, so not a cyclic smooth fan... */
1287                 return false;
1288         }
1289
1290         mlfan_curr = ml_prev;
1291         mlfan_curr_index = ml_prev_index;
1292         mlfan_vert_index = ml_curr_index;
1293         mpfan_curr_index = mp_curr_index;
1294
1295         BLI_assert(mlfan_curr_index >= 0);
1296         BLI_assert(mlfan_vert_index >= 0);
1297         BLI_assert(mpfan_curr_index >= 0);
1298
1299         BLI_assert(!BLI_BITMAP_TEST(skip_loops, mlfan_vert_index));
1300         BLI_BITMAP_ENABLE(skip_loops, mlfan_vert_index);
1301
1302         while (true) {
1303                 /* Find next loop of the smooth fan. */
1304                 BKE_mesh_loop_manifold_fan_around_vert_next(
1305                         mloops, mpolys, loop_to_poly, e2lfan_curr, mv_pivot_index,
1306                         &mlfan_curr, &mlfan_curr_index, &mlfan_vert_index, &mpfan_curr_index);
1307
1308                 e2lfan_curr = edge_to_loops[mlfan_curr->e];
1309
1310                 if (IS_EDGE_SHARP(e2lfan_curr)) {
1311                         /* Sharp loop/edge, so not a cyclic smooth fan... */
1312                         return false;
1313                 }
1314                 /* Smooth loop/edge... */
1315                 else if (BLI_BITMAP_TEST(skip_loops, mlfan_vert_index)) {
1316                         if (mlfan_vert_index == ml_curr_index) {
1317                                 /* We walked around a whole cyclic smooth fan without finding any already-processed loop, means we can
1318                                  * use initial ml_curr/ml_prev edge as start for this smooth fan. */
1319                                 return true;
1320                         }
1321                         /* ... already checked in some previous looping, we can abort. */
1322                         return false;
1323                 }
1324                 else {
1325                         /* ... we can skip it in future, and keep checking the smooth fan. */
1326                         BLI_BITMAP_ENABLE(skip_loops, mlfan_vert_index);
1327                 }
1328         }
1329 }
1330
1331 static void loop_split_generator(TaskPool *pool, LoopSplitTaskDataCommon *common_data)
1332 {
1333         MLoopNorSpaceArray *lnors_spacearr = common_data->lnors_spacearr;
1334         float (*loopnors)[3] = common_data->loopnors;
1335
1336         const MLoop *mloops = common_data->mloops;
1337         const MPoly *mpolys = common_data->mpolys;
1338         const int *loop_to_poly = common_data->loop_to_poly;
1339         const int (*edge_to_loops)[2] = common_data->edge_to_loops;
1340         const int numLoops = common_data->numLoops;
1341         const int numPolys = common_data->numPolys;
1342
1343         const MPoly *mp;
1344         int mp_index;
1345
1346         const MLoop *ml_curr;
1347         const MLoop *ml_prev;
1348         int ml_curr_index;
1349         int ml_prev_index;
1350
1351         BLI_bitmap *skip_loops = BLI_BITMAP_NEW(numLoops, __func__);
1352
1353         LoopSplitTaskData *data_buff = NULL;
1354         int data_idx = 0;
1355
1356         /* Temp edge vectors stack, only used when computing lnor spacearr (and we are not multi-threading). */
1357         BLI_Stack *edge_vectors = NULL;
1358
1359 #ifdef DEBUG_TIME
1360         TIMEIT_START_AVERAGED(loop_split_generator);
1361 #endif
1362
1363         if (!pool) {
1364                 if (lnors_spacearr) {
1365                         edge_vectors = BLI_stack_new(sizeof(float[3]), __func__);
1366                 }
1367         }
1368
1369         /* We now know edges that can be smoothed (with their vector, and their two loops), and edges that will be hard!
1370          * Now, time to generate the normals.
1371          */
1372         for (mp = mpolys, mp_index = 0; mp_index < numPolys; mp++, mp_index++) {
1373                 float (*lnors)[3];
1374                 const int ml_last_index = (mp->loopstart + mp->totloop) - 1;
1375                 ml_curr_index = mp->loopstart;
1376                 ml_prev_index = ml_last_index;
1377
1378                 ml_curr = &mloops[ml_curr_index];
1379                 ml_prev = &mloops[ml_prev_index];
1380                 lnors = &loopnors[ml_curr_index];
1381
1382                 for (; ml_curr_index <= ml_last_index; ml_curr++, ml_curr_index++, lnors++) {
1383                         const int *e2l_curr = edge_to_loops[ml_curr->e];
1384                         const int *e2l_prev = edge_to_loops[ml_prev->e];
1385
1386 //                      printf("Checking loop %d / edge %u / vert %u (sharp edge: %d, skiploop: %d)...",
1387 //                             ml_curr_index, ml_curr->e, ml_curr->v, IS_EDGE_SHARP(e2l_curr), BLI_BITMAP_TEST_BOOL(skip_loops, ml_curr_index));
1388
1389                         /* A smooth edge, we have to check for cyclic smooth fan case.
1390                          * If we find a new, never-processed cyclic smooth fan, we can do it now using that loop/edge as
1391                          * 'entry point', otherwise we can skip it. */
1392                         /* Note: In theory, we could make loop_split_generator_check_cyclic_smooth_fan() store
1393                          * mlfan_vert_index'es and edge indexes in two stacks, to avoid having to fan again around the vert during
1394                          * actual computation of clnor & clnorspace. However, this would complicate the code, add more memory usage,
1395                          * and despite its logical complexity, loop_manifold_fan_around_vert_next() is quite cheap in term of
1396                          * CPU cycles, so really think it's not worth it. */
1397                         if (!IS_EDGE_SHARP(e2l_curr) &&
1398                             (BLI_BITMAP_TEST(skip_loops, ml_curr_index) ||
1399                              !loop_split_generator_check_cyclic_smooth_fan(
1400                                       mloops, mpolys, edge_to_loops, loop_to_poly, e2l_prev, skip_loops,
1401                                       ml_curr, ml_prev, ml_curr_index, ml_prev_index, mp_index)))
1402                         {
1403 //                              printf("SKIPPING!\n");
1404                         }
1405                         else {
1406                                 LoopSplitTaskData *data, data_local;
1407
1408 //                              printf("PROCESSING!\n");
1409
1410                                 if (pool) {
1411                                         if (data_idx == 0) {
1412                                                 data_buff = MEM_calloc_arrayN(LOOP_SPLIT_TASK_BLOCK_SIZE, sizeof(*data_buff), __func__);
1413                                         }
1414                                         data = &data_buff[data_idx];
1415                                 }
1416                                 else {
1417                                         data = &data_local;
1418                                         memset(data, 0, sizeof(*data));
1419                                 }
1420
1421                                 if (IS_EDGE_SHARP(e2l_curr) && IS_EDGE_SHARP(e2l_prev)) {
1422                                         data->lnor = lnors;
1423                                         data->ml_curr = ml_curr;
1424                                         data->ml_prev = ml_prev;
1425                                         data->ml_curr_index = ml_curr_index;
1426 #if 0  /* Not needed for 'single' loop. */
1427                                         data->ml_prev_index = ml_prev_index;
1428                                         data->e2l_prev = NULL;  /* Tag as 'single' task. */
1429 #endif
1430                                         data->mp_index = mp_index;
1431                                         if (lnors_spacearr) {
1432                                                 data->lnor_space = BKE_lnor_space_create(lnors_spacearr);
1433                                         }
1434                                 }
1435                                 /* We *do not need* to check/tag loops as already computed!
1436                                  * Due to the fact a loop only links to one of its two edges, a same fan *will never be walked
1437                                  * more than once!*
1438                                  * Since we consider edges having neighbor polys with inverted (flipped) normals as sharp, we are sure
1439                                  * that no fan will be skipped, even only considering the case (sharp curr_edge, smooth prev_edge),
1440                                  * and not the alternative (smooth curr_edge, sharp prev_edge).
1441                                  * All this due/thanks to link between normals and loop ordering (i.e. winding).
1442                                  */
1443                                 else {
1444 #if 0  /* Not needed for 'fan' loops. */
1445                                         data->lnor = lnors;
1446 #endif
1447                                         data->ml_curr = ml_curr;
1448                                         data->ml_prev = ml_prev;
1449                                         data->ml_curr_index = ml_curr_index;
1450                                         data->ml_prev_index = ml_prev_index;
1451                                         data->e2l_prev = e2l_prev;  /* Also tag as 'fan' task. */
1452                                         data->mp_index = mp_index;
1453                                         if (lnors_spacearr) {
1454                                                 data->lnor_space = BKE_lnor_space_create(lnors_spacearr);
1455                                         }
1456                                 }
1457
1458                                 if (pool) {
1459                                         data_idx++;
1460                                         if (data_idx == LOOP_SPLIT_TASK_BLOCK_SIZE) {
1461                                                 BLI_task_pool_push(pool, loop_split_worker, data_buff, true, TASK_PRIORITY_LOW);
1462                                                 data_idx = 0;
1463                                         }
1464                                 }
1465                                 else {
1466                                         loop_split_worker_do(common_data, data, edge_vectors);
1467                                 }
1468                         }
1469
1470                         ml_prev = ml_curr;
1471                         ml_prev_index = ml_curr_index;
1472                 }
1473         }
1474
1475         /* Last block of data... Since it is calloc'ed and we use first NULL item as stopper, everything is fine. */
1476         if (pool && data_idx) {
1477                 BLI_task_pool_push(pool, loop_split_worker, data_buff, true, TASK_PRIORITY_LOW);
1478         }
1479
1480         if (edge_vectors) {
1481                 BLI_stack_free(edge_vectors);
1482         }
1483         MEM_freeN(skip_loops);
1484
1485 #ifdef DEBUG_TIME
1486         TIMEIT_END_AVERAGED(loop_split_generator);
1487 #endif
1488 }
1489
1490 /**
1491  * Compute split normals, i.e. vertex normals associated with each poly (hence 'loop normals').
1492  * Useful to materialize sharp edges (or non-smooth faces) without actually modifying the geometry (splitting edges).
1493  */
1494 void BKE_mesh_normals_loop_split(
1495         const MVert *mverts, const int UNUSED(numVerts), MEdge *medges, const int numEdges,
1496         MLoop *mloops, float (*r_loopnors)[3], const int numLoops,
1497         MPoly *mpolys, const float (*polynors)[3], const int numPolys,
1498         const bool use_split_normals, const float split_angle,
1499         MLoopNorSpaceArray *r_lnors_spacearr, short (*clnors_data)[2], int *r_loop_to_poly)
1500 {
1501         /* For now this is not supported. If we do not use split normals, we do not generate anything fancy! */
1502         BLI_assert(use_split_normals || !(r_lnors_spacearr));
1503
1504         if (!use_split_normals) {
1505                 /* In this case, we simply fill lnors with vnors (or fnors for flat faces), quite simple!
1506                  * Note this is done here to keep some logic and consistency in this quite complex code,
1507                  * since we may want to use lnors even when mesh's 'autosmooth' is disabled (see e.g. mesh mapping code).
1508                  * As usual, we could handle that on case-by-case basis, but simpler to keep it well confined here.
1509                  */
1510                 int mp_index;
1511
1512                 for (mp_index = 0; mp_index < numPolys; mp_index++) {
1513                         MPoly *mp = &mpolys[mp_index];
1514                         int ml_index = mp->loopstart;
1515                         const int ml_index_end = ml_index + mp->totloop;
1516                         const bool is_poly_flat = ((mp->flag & ME_SMOOTH) == 0);
1517
1518                         for (; ml_index < ml_index_end; ml_index++) {
1519                                 if (r_loop_to_poly) {
1520                                         r_loop_to_poly[ml_index] = mp_index;
1521                                 }
1522                                 if (is_poly_flat) {
1523                                         copy_v3_v3(r_loopnors[ml_index], polynors[mp_index]);
1524                                 }
1525                                 else {
1526                                         normal_short_to_float_v3(r_loopnors[ml_index], mverts[mloops[ml_index].v].no);
1527                                 }
1528                         }
1529                 }
1530                 return;
1531         }
1532
1533         /* Mapping edge -> loops.
1534          * If that edge is used by more than two loops (polys), it is always sharp (and tagged as such, see below).
1535          * We also use the second loop index as a kind of flag: smooth edge: > 0,
1536          *                                                      sharp edge: < 0 (INDEX_INVALID || INDEX_UNSET),
1537          *                                                      unset: INDEX_UNSET
1538          * Note that currently we only have two values for second loop of sharp edges. However, if needed, we can
1539          * store the negated value of loop index instead of INDEX_INVALID to retrieve the real value later in code).
1540          * Note also that lose edges always have both values set to 0!
1541          */
1542         int (*edge_to_loops)[2] = MEM_calloc_arrayN((size_t)numEdges, sizeof(*edge_to_loops), __func__);
1543
1544         /* Simple mapping from a loop to its polygon index. */
1545         int *loop_to_poly = r_loop_to_poly ? r_loop_to_poly : MEM_malloc_arrayN((size_t)numLoops, sizeof(*loop_to_poly), __func__);
1546
1547         /* When using custom loop normals, disable the angle feature! */
1548         const bool check_angle = (split_angle < (float)M_PI) && (clnors_data == NULL);
1549
1550         MLoopNorSpaceArray _lnors_spacearr = {NULL};
1551
1552 #ifdef DEBUG_TIME
1553         TIMEIT_START_AVERAGED(BKE_mesh_normals_loop_split);
1554 #endif
1555
1556         if (!r_lnors_spacearr && clnors_data) {
1557                 /* We need to compute lnor spacearr if some custom lnor data are given to us! */
1558                 r_lnors_spacearr = &_lnors_spacearr;
1559         }
1560         if (r_lnors_spacearr) {
1561                 BKE_lnor_spacearr_init(r_lnors_spacearr, numLoops, MLNOR_SPACEARR_LOOP_INDEX);
1562         }
1563
1564         /* Init data common to all tasks. */
1565         LoopSplitTaskDataCommon common_data = {
1566             .lnors_spacearr = r_lnors_spacearr,
1567             .loopnors = r_loopnors,
1568             .clnors_data = clnors_data,
1569             .mverts = mverts,
1570             .medges = medges,
1571             .mloops = mloops,
1572             .mpolys = mpolys,
1573             .edge_to_loops = edge_to_loops,
1574             .loop_to_poly = loop_to_poly,
1575             .polynors = polynors,
1576             .numEdges = numEdges,
1577             .numLoops = numLoops,
1578             .numPolys = numPolys,
1579         };
1580
1581         /* This first loop check which edges are actually smooth, and compute edge vectors. */
1582         mesh_edges_sharp_tag(&common_data, check_angle, split_angle, false);
1583
1584         if (numLoops < LOOP_SPLIT_TASK_BLOCK_SIZE * 8) {
1585                 /* Not enough loops to be worth the whole threading overhead... */
1586                 loop_split_generator(NULL, &common_data);
1587         }
1588         else {
1589                 TaskScheduler *task_scheduler;
1590                 TaskPool *task_pool;
1591
1592                 task_scheduler = BLI_task_scheduler_get();
1593                 task_pool = BLI_task_pool_create(task_scheduler, &common_data);
1594
1595                 loop_split_generator(task_pool, &common_data);
1596
1597                 BLI_task_pool_work_and_wait(task_pool);
1598
1599                 BLI_task_pool_free(task_pool);
1600         }
1601
1602         MEM_freeN(edge_to_loops);
1603         if (!r_loop_to_poly) {
1604                 MEM_freeN(loop_to_poly);
1605         }
1606
1607         if (r_lnors_spacearr) {
1608                 if (r_lnors_spacearr == &_lnors_spacearr) {
1609                         BKE_lnor_spacearr_free(r_lnors_spacearr);
1610                 }
1611         }
1612
1613 #ifdef DEBUG_TIME
1614         TIMEIT_END_AVERAGED(BKE_mesh_normals_loop_split);
1615 #endif
1616 }
1617
1618 #undef INDEX_UNSET
1619 #undef INDEX_INVALID
1620 #undef IS_EDGE_SHARP
1621
1622 /**
1623  * Compute internal representation of given custom normals (as an array of float[2]).
1624  * It also makes sure the mesh matches those custom normals, by setting sharp edges flag as needed to get a
1625  * same custom lnor for all loops sharing a same smooth fan.
1626  * If use_vertices if true, r_custom_loopnors is assumed to be per-vertex, not per-loop
1627  * (this allows to set whole vert's normals at once, useful in some cases).
1628  * r_custom_loopnors is expected to have normalized normals, or zero ones, in which case they will be replaced
1629  * by default loop/vertex normal.
1630  */
1631 static void mesh_normals_loop_custom_set(
1632         const MVert *mverts, const int numVerts, MEdge *medges, const int numEdges,
1633         MLoop *mloops, float (*r_custom_loopnors)[3], const int numLoops,
1634         MPoly *mpolys, const float (*polynors)[3], const int numPolys,
1635         short (*r_clnors_data)[2], const bool use_vertices)
1636 {
1637         /* We *may* make that poor BKE_mesh_normals_loop_split() even more complex by making it handling that
1638          * feature too, would probably be more efficient in absolute.
1639          * However, this function *is not* performance-critical, since it is mostly expected to be called
1640          * by io addons when importing custom normals, and modifier (and perhaps from some editing tools later?).
1641          * So better to keep some simplicity here, and just call BKE_mesh_normals_loop_split() twice!
1642          */
1643         MLoopNorSpaceArray lnors_spacearr = {NULL};
1644         BLI_bitmap *done_loops = BLI_BITMAP_NEW((size_t)numLoops, __func__);
1645         float (*lnors)[3] = MEM_calloc_arrayN((size_t)numLoops, sizeof(*lnors), __func__);
1646         int *loop_to_poly = MEM_malloc_arrayN((size_t)numLoops, sizeof(int), __func__);
1647         /* In this case we always consider split nors as ON, and do not want to use angle to define smooth fans! */
1648         const bool use_split_normals = true;
1649         const float split_angle = (float)M_PI;
1650         int i;
1651
1652         BLI_SMALLSTACK_DECLARE(clnors_data, short *);
1653
1654         /* Compute current lnor spacearr. */
1655         BKE_mesh_normals_loop_split(
1656                 mverts, numVerts, medges, numEdges, mloops, lnors, numLoops,
1657                 mpolys, polynors, numPolys, use_split_normals, split_angle,
1658                 &lnors_spacearr, NULL, loop_to_poly);
1659
1660         /* Set all given zero vectors to their default value. */
1661         if (use_vertices) {
1662                 for (i = 0; i < numVerts; i++) {
1663                         if (is_zero_v3(r_custom_loopnors[i])) {
1664                                 normal_short_to_float_v3(r_custom_loopnors[i], mverts[i].no);
1665                         }
1666                 }
1667         }
1668         else {
1669                 for (i = 0; i < numLoops; i++) {
1670                         if (is_zero_v3(r_custom_loopnors[i])) {
1671                                 copy_v3_v3(r_custom_loopnors[i], lnors[i]);
1672                         }
1673                 }
1674         }
1675
1676         BLI_assert(lnors_spacearr.data_type == MLNOR_SPACEARR_LOOP_INDEX);
1677
1678         /* Now, check each current smooth fan (one lnor space per smooth fan!), and if all its matching custom lnors
1679          * are not (enough) equal, add sharp edges as needed.
1680          * This way, next time we run BKE_mesh_normals_loop_split(), we'll get lnor spacearr/smooth fans matching
1681          * given custom lnors.
1682          * Note this code *will never* unsharp edges!
1683          * And quite obviously, when we set custom normals per vertices, running this is absolutely useless.
1684          */
1685         if (!use_vertices) {
1686                 for (i = 0; i < numLoops; i++) {
1687                         if (!lnors_spacearr.lspacearr[i]) {
1688                                 /* This should not happen in theory, but in some rare case (probably ugly geometry)
1689                                  * we can get some NULL loopspacearr at this point. :/
1690                                  * Maybe we should set those loops' edges as sharp?
1691                                  */
1692                                 BLI_BITMAP_ENABLE(done_loops, i);
1693                                 if (G.debug & G_DEBUG) {
1694                                         printf("WARNING! Getting invalid NULL loop space for loop %d!\n", i);
1695                                 }
1696                                 continue;
1697                         }
1698
1699                         if (!BLI_BITMAP_TEST(done_loops, i)) {
1700                                 /* Notes:
1701                                  *     * In case of mono-loop smooth fan, we have nothing to do.
1702                                  *     * Loops in this linklist are ordered (in reversed order compared to how they were discovered by
1703                                  *       BKE_mesh_normals_loop_split(), but this is not a problem). Which means if we find a
1704                                  *       mismatching clnor, we know all remaining loops will have to be in a new, different smooth fan/
1705                                  *       lnor space.
1706                                  *     * In smooth fan case, we compare each clnor against a ref one, to avoid small differences adding
1707                                  *       up into a real big one in the end!
1708                                  */
1709                                 if (lnors_spacearr.lspacearr[i]->flags & MLNOR_SPACE_IS_SINGLE) {
1710                                         BLI_BITMAP_ENABLE(done_loops, i);
1711                                         continue;
1712                                 }
1713
1714                                 LinkNode *loops = lnors_spacearr.lspacearr[i]->loops;
1715                                 MLoop *prev_ml = NULL;
1716                                 const float *org_nor = NULL;
1717
1718                                 while (loops) {
1719                                         const int lidx = POINTER_AS_INT(loops->link);
1720                                         MLoop *ml = &mloops[lidx];
1721                                         const int nidx = lidx;
1722                                         float *nor = r_custom_loopnors[nidx];
1723
1724                                         if (!org_nor) {
1725                                                 org_nor = nor;
1726                                         }
1727                                         else if (dot_v3v3(org_nor, nor) < LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD) {
1728                                                 /* Current normal differs too much from org one, we have to tag the edge between
1729                                                  * previous loop's face and current's one as sharp.
1730                                                  * We know those two loops do not point to the same edge, since we do not allow reversed winding
1731                                                  * in a same smooth fan.
1732                                                  */
1733                                                 const MPoly *mp = &mpolys[loop_to_poly[lidx]];
1734                                                 const MLoop *mlp = &mloops[(lidx == mp->loopstart) ? mp->loopstart + mp->totloop - 1 : lidx - 1];
1735                                                 medges[(prev_ml->e == mlp->e) ? prev_ml->e : ml->e].flag |= ME_SHARP;
1736
1737                                                 org_nor = nor;
1738                                         }
1739
1740                                         prev_ml = ml;
1741                                         loops = loops->next;
1742                                         BLI_BITMAP_ENABLE(done_loops, lidx);
1743                                 }
1744
1745                                 /* We also have to check between last and first loops, otherwise we may miss some sharp edges here!
1746                                  * This is just a simplified version of above while loop.
1747                                  * See T45984. */
1748                                 loops = lnors_spacearr.lspacearr[i]->loops;
1749                                 if (loops && org_nor) {
1750                                         const int lidx = POINTER_AS_INT(loops->link);
1751                                         MLoop *ml = &mloops[lidx];
1752                                         const int nidx = lidx;
1753                                         float *nor = r_custom_loopnors[nidx];
1754
1755                                         if (dot_v3v3(org_nor, nor) < LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD) {
1756                                                 const MPoly *mp = &mpolys[loop_to_poly[lidx]];
1757                                                 const MLoop *mlp = &mloops[(lidx == mp->loopstart) ? mp->loopstart + mp->totloop - 1 : lidx - 1];
1758                                                 medges[(prev_ml->e == mlp->e) ? prev_ml->e : ml->e].flag |= ME_SHARP;
1759                                         }
1760                                 }
1761                         }
1762                 }
1763
1764                 /* And now, recompute our new auto lnors and lnor spacearr! */
1765                 BKE_lnor_spacearr_clear(&lnors_spacearr);
1766                 BKE_mesh_normals_loop_split(
1767                         mverts, numVerts, medges, numEdges, mloops, lnors, numLoops,
1768                         mpolys, polynors, numPolys, use_split_normals, split_angle,
1769                         &lnors_spacearr, NULL, loop_to_poly);
1770         }
1771         else {
1772                 BLI_bitmap_set_all(done_loops, true, (size_t)numLoops);
1773         }
1774
1775         /* And we just have to convert plain object-space custom normals to our lnor space-encoded ones. */
1776         for (i = 0; i < numLoops; i++) {
1777                 if (!lnors_spacearr.lspacearr[i]) {
1778                         BLI_BITMAP_DISABLE(done_loops, i);
1779                         if (G.debug & G_DEBUG) {
1780                                 printf("WARNING! Still getting invalid NULL loop space in second loop for loop %d!\n", i);
1781                         }
1782                         continue;
1783                 }
1784
1785                 if (BLI_BITMAP_TEST_BOOL(done_loops, i)) {
1786                         /* Note we accumulate and average all custom normals in current smooth fan, to avoid getting different
1787                          * clnors data (tiny differences in plain custom normals can give rather huge differences in
1788                          * computed 2D factors).
1789                          */
1790                         LinkNode *loops = lnors_spacearr.lspacearr[i]->loops;
1791                         if (lnors_spacearr.lspacearr[i]->flags & MLNOR_SPACE_IS_SINGLE) {
1792                                 BLI_assert(POINTER_AS_INT(loops) == i);
1793                                 const int nidx = use_vertices ? (int)mloops[i].v : i;
1794                                 float *nor = r_custom_loopnors[nidx];
1795
1796                                 BKE_lnor_space_custom_normal_to_data(lnors_spacearr.lspacearr[i], nor, r_clnors_data[i]);
1797                                 BLI_BITMAP_DISABLE(done_loops, i);
1798                         }
1799                         else {
1800                                 int nbr_nors = 0;
1801                                 float avg_nor[3];
1802                                 short clnor_data_tmp[2], *clnor_data;
1803
1804                                 zero_v3(avg_nor);
1805                                 while (loops) {
1806                                         const int lidx = POINTER_AS_INT(loops->link);
1807                                         const int nidx = use_vertices ? (int)mloops[lidx].v : lidx;
1808                                         float *nor = r_custom_loopnors[nidx];
1809
1810                                         nbr_nors++;
1811                                         add_v3_v3(avg_nor, nor);
1812                                         BLI_SMALLSTACK_PUSH(clnors_data, (short *)r_clnors_data[lidx]);
1813
1814                                         loops = loops->next;
1815                                         BLI_BITMAP_DISABLE(done_loops, lidx);
1816                                 }
1817
1818                                 mul_v3_fl(avg_nor, 1.0f / (float)nbr_nors);
1819                                 BKE_lnor_space_custom_normal_to_data(lnors_spacearr.lspacearr[i], avg_nor, clnor_data_tmp);
1820
1821                                 while ((clnor_data = BLI_SMALLSTACK_POP(clnors_data))) {
1822                                         clnor_data[0] = clnor_data_tmp[0];
1823                                         clnor_data[1] = clnor_data_tmp[1];
1824                                 }
1825                         }
1826                 }
1827         }
1828
1829         MEM_freeN(lnors);
1830         MEM_freeN(loop_to_poly);
1831         MEM_freeN(done_loops);
1832         BKE_lnor_spacearr_free(&lnors_spacearr);
1833 }
1834
1835 void BKE_mesh_normals_loop_custom_set(
1836         const MVert *mverts, const int numVerts, MEdge *medges, const int numEdges,
1837         MLoop *mloops, float (*r_custom_loopnors)[3], const int numLoops,
1838         MPoly *mpolys, const float (*polynors)[3], const int numPolys,
1839         short (*r_clnors_data)[2])
1840 {
1841         mesh_normals_loop_custom_set(
1842                 mverts, numVerts, medges, numEdges, mloops, r_custom_loopnors, numLoops,
1843                 mpolys, polynors, numPolys, r_clnors_data, false);
1844 }
1845
1846 void BKE_mesh_normals_loop_custom_from_vertices_set(
1847         const MVert *mverts, float (*r_custom_vertnors)[3], const int numVerts,
1848         MEdge *medges, const int numEdges, MLoop *mloops, const int numLoops,
1849         MPoly *mpolys, const float (*polynors)[3], const int numPolys,
1850         short (*r_clnors_data)[2])
1851 {
1852         mesh_normals_loop_custom_set(
1853                 mverts, numVerts, medges, numEdges, mloops, r_custom_vertnors, numLoops,
1854                 mpolys, polynors, numPolys, r_clnors_data, true);
1855 }
1856
1857 /**
1858  * Computes average per-vertex normals from given custom loop normals.
1859  *
1860  * \param clnors: The computed custom loop normals.
1861  * \param r_vert_clnors: The (already allocated) array where to store averaged per-vertex normals.
1862  */
1863 void BKE_mesh_normals_loop_to_vertex(
1864         const int numVerts, const MLoop *mloops, const int numLoops,
1865         const float (*clnors)[3], float (*r_vert_clnors)[3])
1866 {
1867         const MLoop *ml;
1868         int i;
1869
1870         int *vert_loops_nbr = MEM_calloc_arrayN((size_t)numVerts, sizeof(*vert_loops_nbr), __func__);
1871
1872         copy_vn_fl((float *)r_vert_clnors, 3 * numVerts, 0.0f);
1873
1874         for (i = 0, ml = mloops; i < numLoops; i++, ml++) {
1875                 const unsigned int v = ml->v;
1876
1877                 add_v3_v3(r_vert_clnors[v], clnors[i]);
1878                 vert_loops_nbr[v]++;
1879         }
1880
1881         for (i = 0; i < numVerts; i++) {
1882                 mul_v3_fl(r_vert_clnors[i], 1.0f / (float)vert_loops_nbr[i]);
1883         }
1884
1885         MEM_freeN(vert_loops_nbr);
1886 }
1887
1888
1889 #undef LNOR_SPACE_TRIGO_THRESHOLD
1890
1891 /** \} */
1892
1893
1894 /* -------------------------------------------------------------------- */
1895
1896 /** \name Polygon Calculations
1897  * \{ */
1898
1899 /*
1900  * COMPUTE POLY NORMAL
1901  *
1902  * Computes the normal of a planar
1903  * polygon See Graphics Gems for
1904  * computing newell normal.
1905  *
1906  */
1907 static void mesh_calc_ngon_normal(
1908         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
1909         const MVert *mvert, float normal[3])
1910 {
1911         const int nverts = mpoly->totloop;
1912         const float *v_prev = mvert[loopstart[nverts - 1].v].co;
1913         const float *v_curr;
1914         int i;
1915
1916         zero_v3(normal);
1917
1918         /* Newell's Method */
1919         for (i = 0; i < nverts; i++) {
1920                 v_curr = mvert[loopstart[i].v].co;
1921                 add_newell_cross_v3_v3v3(normal, v_prev, v_curr);
1922                 v_prev = v_curr;
1923         }
1924
1925         if (UNLIKELY(normalize_v3(normal) == 0.0f)) {
1926                 normal[2] = 1.0f; /* other axis set to 0.0 */
1927         }
1928 }
1929
1930 void BKE_mesh_calc_poly_normal(
1931         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
1932         const MVert *mvarray, float r_no[3])
1933 {
1934         if (mpoly->totloop > 4) {
1935                 mesh_calc_ngon_normal(mpoly, loopstart, mvarray, r_no);
1936         }
1937         else if (mpoly->totloop == 3) {
1938                 normal_tri_v3(
1939                         r_no,
1940                         mvarray[loopstart[0].v].co,
1941                         mvarray[loopstart[1].v].co,
1942                         mvarray[loopstart[2].v].co);
1943         }
1944         else if (mpoly->totloop == 4) {
1945                 normal_quad_v3(
1946                         r_no,
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         else { /* horrible, two sided face! */
1953                 r_no[0] = 0.0;
1954                 r_no[1] = 0.0;
1955                 r_no[2] = 1.0;
1956         }
1957 }
1958 /* duplicate of function above _but_ takes coords rather then mverts */
1959 static void mesh_calc_ngon_normal_coords(
1960         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
1961         const float (*vertex_coords)[3], float r_normal[3])
1962 {
1963         const int nverts = mpoly->totloop;
1964         const float *v_prev = vertex_coords[loopstart[nverts - 1].v];
1965         const float *v_curr;
1966         int i;
1967
1968         zero_v3(r_normal);
1969
1970         /* Newell's Method */
1971         for (i = 0; i < nverts; i++) {
1972                 v_curr = vertex_coords[loopstart[i].v];
1973                 add_newell_cross_v3_v3v3(r_normal, v_prev, v_curr);
1974                 v_prev = v_curr;
1975         }
1976
1977         if (UNLIKELY(normalize_v3(r_normal) == 0.0f)) {
1978                 r_normal[2] = 1.0f; /* other axis set to 0.0 */
1979         }
1980 }
1981
1982 void BKE_mesh_calc_poly_normal_coords(
1983         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
1984         const float (*vertex_coords)[3], float r_no[3])
1985 {
1986         if (mpoly->totloop > 4) {
1987                 mesh_calc_ngon_normal_coords(mpoly, loopstart, vertex_coords, r_no);
1988         }
1989         else if (mpoly->totloop == 3) {
1990                 normal_tri_v3(
1991                         r_no,
1992                         vertex_coords[loopstart[0].v],
1993                         vertex_coords[loopstart[1].v],
1994                         vertex_coords[loopstart[2].v]);
1995         }
1996         else if (mpoly->totloop == 4) {
1997                 normal_quad_v3(
1998                         r_no,
1999                         vertex_coords[loopstart[0].v],
2000                         vertex_coords[loopstart[1].v],
2001                         vertex_coords[loopstart[2].v],
2002                         vertex_coords[loopstart[3].v]);
2003         }
2004         else { /* horrible, two sided face! */
2005                 r_no[0] = 0.0;
2006                 r_no[1] = 0.0;
2007                 r_no[2] = 1.0;
2008         }
2009 }
2010
2011 static void mesh_calc_ngon_center(
2012         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
2013         const MVert *mvert, float cent[3])
2014 {
2015         const float w = 1.0f / (float)mpoly->totloop;
2016         int i;
2017
2018         zero_v3(cent);
2019
2020         for (i = 0; i < mpoly->totloop; i++) {
2021                 madd_v3_v3fl(cent, mvert[(loopstart++)->v].co, w);
2022         }
2023 }
2024
2025 void BKE_mesh_calc_poly_center(
2026         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
2027         const MVert *mvarray, float r_cent[3])
2028 {
2029         if (mpoly->totloop == 3) {
2030                 mid_v3_v3v3v3(
2031                         r_cent,
2032                         mvarray[loopstart[0].v].co,
2033                         mvarray[loopstart[1].v].co,
2034                         mvarray[loopstart[2].v].co);
2035         }
2036         else if (mpoly->totloop == 4) {
2037                 mid_v3_v3v3v3v3(
2038                         r_cent,
2039                         mvarray[loopstart[0].v].co,
2040                         mvarray[loopstart[1].v].co,
2041                         mvarray[loopstart[2].v].co,
2042                         mvarray[loopstart[3].v].co);
2043         }
2044         else {
2045                 mesh_calc_ngon_center(mpoly, loopstart, mvarray, r_cent);
2046         }
2047 }
2048
2049 /* note, passing polynormal is only a speedup so we can skip calculating it */
2050 float BKE_mesh_calc_poly_area(
2051         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
2052         const MVert *mvarray)
2053 {
2054         if (mpoly->totloop == 3) {
2055                 return area_tri_v3(
2056                         mvarray[loopstart[0].v].co,
2057                         mvarray[loopstart[1].v].co,
2058                         mvarray[loopstart[2].v].co);
2059         }
2060         else {
2061                 int i;
2062                 const MLoop *l_iter = loopstart;
2063                 float area;
2064                 float (*vertexcos)[3] = BLI_array_alloca(vertexcos, (size_t)mpoly->totloop);
2065
2066                 /* pack vertex cos into an array for area_poly_v3 */
2067                 for (i = 0; i < mpoly->totloop; i++, l_iter++) {
2068                         copy_v3_v3(vertexcos[i], mvarray[l_iter->v].co);
2069                 }
2070
2071                 /* finally calculate the area */
2072                 area = area_poly_v3((const float (*)[3])vertexcos, (unsigned int)mpoly->totloop);
2073
2074                 return area;
2075         }
2076 }
2077
2078 /**
2079  * Calculate the volume and volume-weighted centroid of the volume formed by the polygon and the origin.
2080  * Results will be negative if the origin is "outside" the polygon
2081  * (+ve normal side), but the polygon may be non-planar with no effect.
2082  *
2083  * Method from:
2084  * - http://forums.cgsociety.org/archive/index.php?t-756235.html
2085  * - http://www.globalspec.com/reference/52702/203279/4-8-the-centroid-of-a-tetrahedron
2086  *
2087  * \note
2088  * - Volume is 6x actual volume, and centroid is 4x actual volume-weighted centroid
2089  *   (so division can be done once at the end).
2090  * - Results will have bias if polygon is non-planar.
2091  * - The resulting volume will only be correct if the mesh is manifold and has consistent face winding
2092  *   (non-contiguous face normals or holes in the mesh surface).
2093  */
2094 static float mesh_calc_poly_volume_centroid(
2095         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart, const MVert *mvarray,
2096         float r_cent[3])
2097 {
2098         const float *v_pivot, *v_step1;
2099         float total_volume = 0.0f;
2100
2101         zero_v3(r_cent);
2102
2103         v_pivot = mvarray[loopstart[0].v].co;
2104         v_step1 = mvarray[loopstart[1].v].co;
2105
2106         for (int i = 2; i < mpoly->totloop; i++) {
2107                 const float *v_step2 = mvarray[loopstart[i].v].co;
2108
2109                 /* Calculate the 6x volume of the tetrahedron formed by the 3 vertices
2110                  * of the triangle and the origin as the fourth vertex */
2111                 float v_cross[3];
2112                 cross_v3_v3v3(v_cross, v_pivot, v_step1);
2113                 const float tetra_volume = dot_v3v3 (v_cross, v_step2);
2114                 total_volume += tetra_volume;
2115
2116                 /* Calculate the centroid of the tetrahedron formed by the 3 vertices
2117                  * of the triangle and the origin as the fourth vertex.
2118                  * The centroid is simply the average of the 4 vertices.
2119                  *
2120                  * Note that the vector is 4x the actual centroid so the division can be done once at the end. */
2121                 for (uint j = 0; j < 3; j++) {
2122                         r_cent[j] += tetra_volume * (v_pivot[j] + v_step1[j] + v_step2[j]);
2123                 }
2124
2125                 v_step1 = v_step2;
2126         }
2127
2128         return total_volume;
2129 }
2130
2131 /**
2132  * \note
2133  * - Results won't be correct if polygon is non-planar.
2134  * - This has the advantage over #mesh_calc_poly_volume_centroid
2135  *   that it doesn't depend on solid geometry, instead it weights the surface by volume.
2136  */
2137 static float mesh_calc_poly_area_centroid(
2138         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart, const MVert *mvarray,
2139         float r_cent[3])
2140 {
2141         int i;
2142         float tri_area;
2143         float total_area = 0.0f;
2144         float v1[3], v2[3], v3[3], normal[3], tri_cent[3];
2145
2146         BKE_mesh_calc_poly_normal(mpoly, loopstart, mvarray, normal);
2147         copy_v3_v3(v1, mvarray[loopstart[0].v].co);
2148         copy_v3_v3(v2, mvarray[loopstart[1].v].co);
2149         zero_v3(r_cent);
2150
2151         for (i = 2; i < mpoly->totloop; i++) {
2152                 copy_v3_v3(v3, mvarray[loopstart[i].v].co);
2153
2154                 tri_area = area_tri_signed_v3(v1, v2, v3, normal);
2155                 total_area += tri_area;
2156
2157                 mid_v3_v3v3v3(tri_cent, v1, v2, v3);
2158                 madd_v3_v3fl(r_cent, tri_cent, tri_area);
2159
2160                 copy_v3_v3(v2, v3);
2161         }
2162
2163         mul_v3_fl(r_cent, 1.0f / total_area);
2164
2165         return total_area;
2166 }
2167
2168 void BKE_mesh_calc_poly_angles(
2169         const MPoly *mpoly, const MLoop *loopstart,
2170         const MVert *mvarray, float angles[])
2171 {
2172         float nor_prev[3];
2173         float nor_next[3];
2174
2175         int i_this = mpoly->totloop - 1;
2176         int i_next = 0;
2177
2178         sub_v3_v3v3(nor_prev, mvarray[loopstart[i_this - 1].v].co, mvarray[loopstart[i_this].v].co);
2179         normalize_v3(nor_prev);
2180
2181         while (i_next < mpoly->totloop) {
2182                 sub_v3_v3v3(nor_next, mvarray[loopstart[i_this].v].co, mvarray[loopstart[i_next].v].co);
2183                 normalize_v3(nor_next);
2184                 angles[i_this] = angle_normalized_v3v3(nor_prev, nor_next);
2185
2186                 /* step */
2187                 copy_v3_v3(nor_prev, nor_next);
2188                 i_this = i_next;
2189                 i_next++;
2190         }
2191 }
2192
2193 void BKE_mesh_poly_edgehash_insert(EdgeHash *ehash, const MPoly *mp, const MLoop *mloop)
2194 {
2195         const MLoop *ml, *ml_next;
2196         int i = mp->totloop;
2197
2198         ml_next = mloop;       /* first loop */
2199         ml = &ml_next[i - 1];  /* last loop */
2200
2201         while (i-- != 0) {
2202                 BLI_edgehash_reinsert(ehash, ml->v, ml_next->v, NULL);
2203
2204                 ml = ml_next;
2205                 ml_next++;
2206         }
2207 }
2208
2209 void BKE_mesh_poly_edgebitmap_insert(unsigned int *edge_bitmap, const MPoly *mp, const MLoop *mloop)
2210 {
2211         const MLoop *ml;
2212         int i = mp->totloop;
2213
2214         ml = mloop;
2215
2216         while (i-- != 0) {
2217                 BLI_BITMAP_ENABLE(edge_bitmap, ml->e);
2218                 ml++;
2219         }
2220 }
2221
2222 /** \} */
2223
2224
2225 /* -------------------------------------------------------------------- */
2226
2227 /** \name Mesh Center Calculation
2228  * \{ */
2229
2230 bool BKE_mesh_center_median(const Mesh *me, float r_cent[3])
2231 {
2232         int i = me->totvert;
2233         const MVert *mvert;
2234         zero_v3(r_cent);
2235         for (mvert = me->mvert; i--; mvert++) {
2236                 add_v3_v3(r_cent, mvert->co);
2237         }
2238         /* otherwise we get NAN for 0 verts */
2239         if (me->totvert) {
2240                 mul_v3_fl(r_cent, 1.0f / (float)me->totvert);
2241         }
2242
2243         return (me->totvert != 0);
2244 }
2245
2246 bool BKE_mesh_center_bounds(const Mesh *me, float r_cent[3])
2247 {
2248         float min[3], max[3];
2249         INIT_MINMAX(min, max);
2250         if (BKE_mesh_minmax(me, min, max)) {
2251                 mid_v3_v3v3(r_cent, min, max);
2252                 return true;
2253         }
2254
2255         return false;
2256 }
2257
2258 bool BKE_mesh_center_of_surface(const Mesh *me, float r_cent[3])
2259 {
2260         int i = me->totpoly;
2261         MPoly *mpoly;
2262         float poly_area;
2263         float total_area = 0.0f;
2264         float poly_cent[3];
2265
2266         zero_v3(r_cent);
2267
2268         /* calculate a weighted average of polygon centroids */
2269         for (mpoly = me->mpoly; i--; mpoly++) {
2270                 poly_area = mesh_calc_poly_area_centroid(mpoly, me->mloop + mpoly->loopstart, me->mvert, poly_cent);
2271
2272                 madd_v3_v3fl(r_cent, poly_cent, poly_area);
2273                 total_area += poly_area;
2274         }
2275         /* otherwise we get NAN for 0 polys */
2276         if (me->totpoly) {
2277                 mul_v3_fl(r_cent, 1.0f / total_area);
2278         }
2279
2280         /* zero area faces cause this, fallback to median */
2281         if (UNLIKELY(!is_finite_v3(r_cent))) {
2282                 return BKE_mesh_center_median(me, r_cent);
2283         }
2284
2285         return (me->totpoly != 0);
2286 }
2287
2288 /**
2289  * \note Mesh must be manifold with consistent face-winding, see #mesh_calc_poly_volume_centroid for details.
2290  */
2291 bool BKE_mesh_center_of_volume(const Mesh *me, float r_cent[3])
2292 {
2293         int i = me->totpoly;
2294         MPoly *mpoly;
2295         float poly_volume;
2296         float total_volume = 0.0f;
2297         float poly_cent[3];
2298
2299         zero_v3(r_cent);
2300
2301         /* calculate a weighted average of polyhedron centroids */
2302         for (mpoly = me->mpoly; i--; mpoly++) {
2303                 poly_volume = mesh_calc_poly_volume_centroid(mpoly, me->mloop + mpoly->loopstart, me->mvert, poly_cent);
2304
2305                 /* poly_cent is already volume-weighted, so no need to multiply by the volume */
2306                 add_v3_v3(r_cent, poly_cent);
2307                 total_volume += poly_volume;
2308         }
2309         /* otherwise we get NAN for 0 polys */
2310         if (total_volume != 0.0f) {
2311                 /* multiply by 0.25 to get the correct centroid */
2312                 /* no need to divide volume by 6 as the centroid is weighted by 6x the volume, so it all cancels out */
2313                 mul_v3_fl(r_cent, 0.25f / total_volume);
2314         }
2315
2316         /* this can happen for non-manifold objects, fallback to median */
2317         if (UNLIKELY(!is_finite_v3(r_cent))) {
2318                 return BKE_mesh_center_median(me, r_cent);
2319         }
2320
2321         return (me->totpoly != 0);
2322 }
2323
2324 /** \} */
2325
2326
2327 /* -------------------------------------------------------------------- */
2328
2329 /** \name Mesh Volume Calculation
2330  * \{ */
2331
2332 static bool mesh_calc_center_centroid_ex(
2333         const MVert *mverts, int UNUSED(mverts_num),
2334         const MLoopTri *looptri, int looptri_num,
2335         const MLoop *mloop, float r_center[3])
2336 {
2337         const MLoopTri *lt;
2338         float totweight;
2339         int i;
2340
2341         zero_v3(r_center);
2342
2343         if (looptri_num == 0)
2344                 return false;
2345
2346         totweight = 0.0f;
2347         for (i = 0, lt = looptri; i < looptri_num; i++, lt++) {
2348                 const MVert *v1 = &mverts[mloop[lt->tri[0]].v];
2349                 const MVert *v2 = &mverts[mloop[lt->tri[1]].v];
2350                 const MVert *v3 = &mverts[mloop[lt->tri[2]].v];
2351                 float area;
2352
2353                 area = area_tri_v3(v1->co, v2->co, v3->co);
2354                 madd_v3_v3fl(r_center, v1->co, area);
2355                 madd_v3_v3fl(r_center, v2->co, area);
2356                 madd_v3_v3fl(r_center, v3->co, area);
2357                 totweight += area;
2358         }
2359         if (totweight == 0.0f)
2360                 return false;
2361
2362         mul_v3_fl(r_center, 1.0f / (3.0f * totweight));
2363
2364         return true;
2365 }
2366
2367 /**
2368  * Calculate the volume and center.
2369  *
2370  * \param r_volume: Volume (unsigned).
2371  * \param r_center: Center of mass.
2372  */
2373 void BKE_mesh_calc_volume(
2374         const MVert *mverts, const int mverts_num,
2375         const MLoopTri *looptri, const int looptri_num,
2376         const MLoop *mloop,
2377         float *r_volume, float r_center[3])
2378 {
2379         const MLoopTri *lt;
2380         float center[3];
2381         float totvol;
2382         int i;
2383
2384         if (r_volume)
2385                 *r_volume = 0.0f;
2386         if (r_center)
2387                 zero_v3(r_center);
2388
2389         if (looptri_num == 0)
2390                 return;
2391
2392         if (!mesh_calc_center_centroid_ex(mverts, mverts_num, looptri, looptri_num, mloop, center))
2393                 return;
2394
2395         totvol = 0.0f;
2396
2397         for (i = 0, lt = looptri; i < looptri_num; i++, lt++) {
2398                 const MVert *v1 = &mverts[mloop[lt->tri[0]].v];
2399                 const MVert *v2 = &mverts[mloop[lt->tri[1]].v];
2400                 const MVert *v3 = &mverts[mloop[lt->tri[2]].v];
2401                 float vol;
2402
2403                 vol = volume_tetrahedron_signed_v3(center, v1->co, v2->co, v3->co);
2404                 if (r_volume) {
2405                         totvol += vol;
2406                 }
2407                 if (r_center) {
2408                         /* averaging factor 1/3 is applied in the end */
2409                         madd_v3_v3fl(r_center, v1->co, vol);
2410                         madd_v3_v3fl(r_center, v2->co, vol);
2411                         madd_v3_v3fl(r_center, v3->co, vol);
2412                 }
2413         }
2414
2415         /* Note: Depending on arbitrary centroid position,
2416          * totvol can become negative even for a valid mesh.
2417          * The true value is always the positive value.
2418          */
2419         if (r_volume) {
2420                 *r_volume = fabsf(totvol);
2421         }
2422         if (r_center) {
2423                 /* Note: Factor 1/3 is applied once for all vertices here.
2424                  * This also automatically negates the vector if totvol is negative.
2425                  */
2426                 if (totvol != 0.0f)
2427                         mul_v3_fl(r_center, (1.0f / 3.0f) / totvol);
2428         }
2429 }
2430
2431 /** \} */
2432
2433 /* -------------------------------------------------------------------- */
2434
2435 /** \name NGon Tessellation (NGon/Tessface Conversion)
2436  * \{ */
2437
2438 /**
2439  * Convert a triangle or quadrangle of loop/poly data to tessface data
2440  */
2441 void BKE_mesh_loops_to_mface_corners(
2442         CustomData *fdata, CustomData *ldata,
2443         CustomData *UNUSED(pdata), unsigned int lindex[4], int findex,
2444         const int UNUSED(polyindex),
2445         const int mf_len, /* 3 or 4 */
2446
2447         /* cache values to avoid lookups every time */
2448         const int numUV, /* CustomData_number_of_layers(ldata, CD_MLOOPUV) */
2449         const int numCol, /* CustomData_number_of_layers(ldata, CD_MLOOPCOL) */
2450         const bool hasPCol, /* CustomData_has_layer(ldata, CD_PREVIEW_MLOOPCOL) */
2451         const bool hasOrigSpace, /* CustomData_has_layer(ldata, CD_ORIGSPACE_MLOOP) */
2452         const bool hasLNor /* CustomData_has_layer(ldata, CD_NORMAL) */
2453 )
2454 {
2455         MTFace *texface;
2456         MCol *mcol;
2457         MLoopCol *mloopcol;
2458         MLoopUV *mloopuv;
2459         int i, j;
2460
2461         for (i = 0; i < numUV; i++) {
2462                 texface = CustomData_get_n(fdata, CD_MTFACE, findex, i);
2463
2464                 for (j = 0; j < mf_len; j++) {
2465                         mloopuv = CustomData_get_n(ldata, CD_MLOOPUV, (int)lindex[j], i);
2466                         copy_v2_v2(texface->uv[j], mloopuv->uv);
2467                 }
2468         }
2469
2470         for (i = 0; i < numCol; i++) {
2471                 mcol = CustomData_get_n(fdata, CD_MCOL, findex, i);
2472
2473                 for (j = 0; j < mf_len; j++) {
2474                         mloopcol = CustomData_get_n(ldata, CD_MLOOPCOL, (int)lindex[j], i);
2475                         MESH_MLOOPCOL_TO_MCOL(mloopcol, &mcol[j]);
2476                 }
2477         }
2478
2479         if (hasPCol) {
2480                 mcol = CustomData_get(fdata,  findex, CD_PREVIEW_MCOL);
2481
2482                 for (j = 0; j < mf_len; j++) {
2483                         mloopcol = CustomData_get(ldata, (int)lindex[j], CD_PREVIEW_MLOOPCOL);
2484                         MESH_MLOOPCOL_TO_MCOL(mloopcol, &mcol[j]);
2485                 }
2486         }
2487
2488         if (hasOrigSpace) {
2489                 OrigSpaceFace *of = CustomData_get(fdata, findex, CD_ORIGSPACE);
2490                 OrigSpaceLoop *lof;
2491
2492                 for (j = 0; j < mf_len; j++) {
2493                         lof = CustomData_get(ldata, (int)lindex[j], CD_ORIGSPACE_MLOOP);
2494                         copy_v2_v2(of->uv[j], lof->uv);
2495                 }
2496         }
2497
2498         if (hasLNor) {
2499                 short (*tlnors)[3] = CustomData_get(fdata, findex, CD_TESSLOOPNORMAL);
2500
2501                 for (j = 0; j < mf_len; j++) {
2502                         normal_float_to_short_v3(tlnors[j], CustomData_get(ldata, (int)lindex[j], CD_NORMAL));
2503                 }
2504         }
2505 }
2506
2507 /**
2508  * Convert all CD layers from loop/poly to tessface data.
2509  *
2510  * \param loopindices: is an array of an int[4] per tessface, mapping tessface's verts to loops indices.
2511  *
2512  * \note when mface is not NULL, mface[face_index].v4 is used to test quads, else, loopindices[face_index][3] is used.
2513  */
2514 void BKE_mesh_loops_to_tessdata(
2515         CustomData *fdata, CustomData *ldata, MFace *mface,
2516         int *polyindices, unsigned int (*loopindices)[4], const int num_faces)
2517 {
2518         /* Note: performances are sub-optimal when we get a NULL mface, we could be ~25% quicker with dedicated code...
2519          *       Issue is, unless having two different functions with nearly the same code, there's not much ways to solve
2520          *       this. Better imho to live with it for now. :/ --mont29
2521          */
2522         const int numUV = CustomData_number_of_layers(ldata, CD_MLOOPUV);
2523         const int numCol = CustomData_number_of_layers(ldata, CD_MLOOPCOL);
2524         const bool hasPCol = CustomData_has_layer(ldata, CD_PREVIEW_MLOOPCOL);
2525         const bool hasOrigSpace = CustomData_has_layer(ldata, CD_ORIGSPACE_MLOOP);
2526         const bool hasLoopNormal = CustomData_has_layer(ldata, CD_NORMAL);
2527         const bool hasLoopTangent = CustomData_has_layer(ldata, CD_TANGENT);
2528         int findex, i, j;
2529         const int *pidx;
2530         unsigned int (*lidx)[4];
2531
2532         for (i = 0; i < numUV; i++) {
2533                 MTFace *texface = CustomData_get_layer_n(fdata, CD_MTFACE, i);
2534                 MLoopUV *mloopuv = CustomData_get_layer_n(ldata, CD_MLOOPUV, i);
2535
2536                 for (findex = 0, pidx = polyindices, lidx = loopindices;
2537                      findex < num_faces;
2538                      pidx++, lidx++, findex++, texface++)
2539                 {
2540                         for (j = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3; j--;) {
2541                                 copy_v2_v2(texface->uv[j], mloopuv[(*lidx)[j]].uv);
2542                         }
2543                 }
2544         }
2545
2546         for (i = 0; i < numCol; i++) {
2547                 MCol (*mcol)[4] = CustomData_get_layer_n(fdata, CD_MCOL, i);
2548                 MLoopCol *mloopcol = CustomData_get_layer_n(ldata, CD_MLOOPCOL, i);
2549
2550                 for (findex = 0, lidx = loopindices; findex < num_faces; lidx++, findex++, mcol++) {
2551                         for (j = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3; j--;) {
2552                                 MESH_MLOOPCOL_TO_MCOL(&mloopcol[(*lidx)[j]], &(*mcol)[j]);
2553                         }
2554                 }
2555         }
2556
2557         if (hasPCol) {
2558                 MCol (*mcol)[4] = CustomData_get_layer(fdata, CD_PREVIEW_MCOL);
2559                 MLoopCol *mloopcol = CustomData_get_layer(ldata, CD_PREVIEW_MLOOPCOL);
2560
2561                 for (findex = 0, lidx = loopindices; findex < num_faces; lidx++, findex++, mcol++) {
2562                         for (j = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3; j--;) {
2563                                 MESH_MLOOPCOL_TO_MCOL(&mloopcol[(*lidx)[j]], &(*mcol)[j]);
2564                         }
2565                 }
2566         }
2567
2568         if (hasOrigSpace) {
2569                 OrigSpaceFace *of = CustomData_get_layer(fdata, CD_ORIGSPACE);
2570                 OrigSpaceLoop *lof = CustomData_get_layer(ldata, CD_ORIGSPACE_MLOOP);
2571
2572                 for (findex = 0, lidx = loopindices; findex < num_faces; lidx++, findex++, of++) {
2573                         for (j = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3; j--;) {
2574                                 copy_v2_v2(of->uv[j], lof[(*lidx)[j]].uv);
2575                         }
2576                 }
2577         }
2578
2579         if (hasLoopNormal) {
2580                 short (*fnors)[4][3] = CustomData_get_layer(fdata, CD_TESSLOOPNORMAL);
2581                 float (*lnors)[3] = CustomData_get_layer(ldata, CD_NORMAL);
2582
2583                 for (findex = 0, lidx = loopindices; findex < num_faces; lidx++, findex++, fnors++) {
2584                         for (j = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3; j--;) {
2585                                 normal_float_to_short_v3((*fnors)[j], lnors[(*lidx)[j]]);
2586                         }
2587                 }
2588         }
2589
2590         if (hasLoopTangent) {
2591                 /* need to do for all uv maps at some point */
2592                 float (*ftangents)[4] = CustomData_get_layer(fdata, CD_TANGENT);
2593                 float (*ltangents)[4] = CustomData_get_layer(ldata, CD_TANGENT);
2594
2595                 for (findex = 0, pidx = polyindices, lidx = loopindices;
2596                      findex < num_faces;
2597                      pidx++, lidx++, findex++)
2598                 {
2599                         int nverts = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3;
2600                         for (j = nverts; j--;) {
2601                                 copy_v4_v4(ftangents[findex * 4 + j], ltangents[(*lidx)[j]]);
2602                         }
2603                 }
2604         }
2605 }
2606
2607 void BKE_mesh_tangent_loops_to_tessdata(
2608         CustomData *fdata, CustomData *ldata, MFace *mface,
2609         int *polyindices, unsigned int (*loopindices)[4], const int num_faces, const char *layer_name)
2610 {
2611         /* Note: performances are sub-optimal when we get a NULL mface, we could be ~25% quicker with dedicated code...
2612          *       Issue is, unless having two different functions with nearly the same code, there's not much ways to solve
2613          *       this. Better imho to live with it for now. :/ --mont29
2614          */
2615
2616         float (*ftangents)[4] = NULL;
2617         float (*ltangents)[4] = NULL;
2618
2619         int findex, j;
2620         const int *pidx;
2621         unsigned int (*lidx)[4];
2622
2623         if (layer_name)
2624                 ltangents = CustomData_get_layer_named(ldata, CD_TANGENT, layer_name);
2625         else
2626                 ltangents = CustomData_get_layer(ldata, CD_TANGENT);
2627
2628         if (ltangents) {
2629                 /* need to do for all uv maps at some point */
2630                 if (layer_name)
2631                         ftangents = CustomData_get_layer_named(fdata, CD_TANGENT, layer_name);
2632                 else
2633                         ftangents = CustomData_get_layer(fdata, CD_TANGENT);
2634                 if (ftangents) {
2635                         for (findex = 0, pidx = polyindices, lidx = loopindices;
2636                              findex < num_faces;
2637                              pidx++, lidx++, findex++)
2638                         {
2639                                 int nverts = (mface ? mface[findex].v4 : (*lidx)[3]) ? 4 : 3;
2640                                 for (j = nverts; j--;) {
2641                                         copy_v4_v4(ftangents[findex * 4 + j], ltangents[(*lidx)[j]]);
2642                                 }
2643                         }
2644                 }
2645         }
2646 }
2647
2648 /**
2649  * Recreate tessellation.
2650  *
2651  * \param do_face_nor_copy: Controls whether the normals from the poly are copied to the tessellated faces.
2652  *
2653  * \return number of tessellation faces.
2654  */
2655 int BKE_mesh_recalc_tessellation(
2656         CustomData *fdata, CustomData *ldata, CustomData *pdata,
2657         MVert *mvert,
2658         int totface, int totloop, int totpoly,
2659         const bool do_face_nor_copy)
2660 {
2661         /* use this to avoid locking pthread for _every_ polygon
2662          * and calling the fill function */
2663
2664 #define USE_TESSFACE_SPEEDUP
2665 #define USE_TESSFACE_QUADS  /* NEEDS FURTHER TESTING */
2666
2667 /* We abuse MFace->edcode to tag quad faces. See below for details. */
2668 #define TESSFACE_IS_QUAD 1
2669
2670         const int looptri_num = poly_to_tri_count(totpoly, totloop);
2671
2672         MPoly *mp, *mpoly;
2673         MLoop *ml, *mloop;
2674         MFace *mface, *mf;
2675         MemArena *arena = NULL;
2676         int *mface_to_poly_map;
2677         unsigned int (*lindices)[4];
2678         int poly_index, mface_index;
2679         unsigned int j;
2680
2681         mpoly = CustomData_get_layer(pdata, CD_MPOLY);
2682         mloop = CustomData_get_layer(ldata, CD_MLOOP);
2683
2684         /* allocate the length of totfaces, avoid many small reallocs,
2685          * if all faces are tri's it will be correct, quads == 2x allocs */
2686         /* take care. we are _not_ calloc'ing so be sure to initialize each field */
2687         mface_to_poly_map = MEM_malloc_arrayN((size_t)looptri_num, sizeof(*mface_to_poly_map), __func__);
2688         mface             = MEM_malloc_arrayN((size_t)looptri_num, sizeof(*mface), __func__);
2689         lindices          = MEM_malloc_arrayN((size_t)looptri_num, sizeof(*lindices), __func__);
2690
2691         mface_index = 0;
2692         mp = mpoly;
2693         for (poly_index = 0; poly_index < totpoly; poly_index++, mp++) {
2694                 const unsigned int mp_loopstart = (unsigned int)mp->loopstart;
2695                 const unsigned int mp_totloop = (unsigned int)mp->totloop;
2696                 unsigned int l1, l2, l3, l4;
2697                 unsigned int *lidx;
2698                 if (mp_totloop < 3) {
2699                         /* do nothing */
2700                 }
2701
2702 #ifdef USE_TESSFACE_SPEEDUP
2703
2704 #define ML_TO_MF(i1, i2, i3)                                                  \
2705                 mface_to_poly_map[mface_index] = poly_index;                          \
2706                 mf = &mface[mface_index];                                             \
2707                 lidx = lindices[mface_index];                                         \
2708                 /* set loop indices, transformed to vert indices later */             \
2709                 l1 = mp_loopstart + i1;                                               \
2710                 l2 = mp_loopstart + i2;                                               \
2711                 l3 = mp_loopstart + i3;                                               \
2712                 mf->v1 = mloop[l1].v;                                                 \
2713                 mf->v2 = mloop[l2].v;                                                 \
2714                 mf->v3 = mloop[l3].v;                                                 \
2715                 mf->v4 = 0;                                                           \
2716                 lidx[0] = l1;                                                         \
2717                 lidx[1] = l2;                                                         \
2718                 lidx[2] = l3;                                                         \
2719                 lidx[3] = 0;                                                          \
2720                 mf->mat_nr = mp->mat_nr;                                              \
2721                 mf->flag = mp->flag;                                                  \
2722                 mf->edcode = 0;                                                       \
2723                 (void)0
2724
2725 /* ALMOST IDENTICAL TO DEFINE ABOVE (see EXCEPTION) */
2726 #define ML_TO_MF_QUAD()                                                       \
2727                 mface_to_poly_map[mface_index] = poly_index;                          \
2728                 mf = &mface[mface_index];                                             \
2729                 lidx = lindices[mface_index];                                         \
2730                 /* set loop indices, transformed to vert indices later */             \
2731                 l1 = mp_loopstart + 0; /* EXCEPTION */                                \
2732                 l2 = mp_loopstart + 1; /* EXCEPTION */                                \
2733                 l3 = mp_loopstart + 2; /* EXCEPTION */                                \
2734                 l4 = mp_loopstart + 3; /* EXCEPTION */                                \
2735                 mf->v1 = mloop[l1].v;                                                 \
2736                 mf->v2 = mloop[l2].v;                                                 \
2737                 mf->v3 = mloop[l3].v;                                                 \
2738                 mf->v4 = mloop[l4].v;                                                 \
2739                 lidx[0] = l1;                                                         \
2740                 lidx[1] = l2;                                                         \
2741                 lidx[2] = l3;                                                         \
2742                 lidx[3] = l4;                                                         \
2743                 mf->mat_nr = mp->mat_nr;                                              \
2744                 mf->flag = mp->flag;                                                  \
2745                 mf->edcode = TESSFACE_IS_QUAD;                                        \
2746                 (void)0
2747
2748
2749                 else if (mp_totloop == 3) {
2750                         ML_TO_MF(0, 1, 2);
2751                         mface_index++;
2752                 }
2753                 else if (mp_totloop == 4) {
2754 #ifdef USE_TESSFACE_QUADS
2755                         ML_TO_MF_QUAD();
2756                         mface_index++;
2757 #else
2758                         ML_TO_MF(0, 1, 2);
2759                         mface_index++;
2760                         ML_TO_MF(0, 2, 3);
2761                         mface_index++;
2762 #endif
2763                 }
2764 #endif /* USE_TESSFACE_SPEEDUP */
2765                 else {
2766                         const float *co_curr, *co_prev;
2767
2768                         float normal[3];
2769
2770                         float axis_mat[3][3];
2771                         float (*projverts)[2];
2772                         unsigned int (*tris)[3];
2773
2774                         const unsigned int totfilltri = mp_totloop - 2;
2775
2776                         if (UNLIKELY(arena == NULL)) {
2777                                 arena = BLI_memarena_new(BLI_MEMARENA_STD_BUFSIZE, __func__);
2778                         }
2779
2780                         tris = BLI_memarena_alloc(arena, sizeof(*tris) * (size_t)totfilltri);
2781                         projverts = BLI_memarena_alloc(arena, sizeof(*projverts) * (size_t)mp_totloop);
2782
2783                         zero_v3(normal);
2784
2785                         /* calc normal, flipped: to get a positive 2d cross product */
2786                         ml = mloop + mp_loopstart;
2787                         co_prev = mvert[ml[mp_totloop - 1].v].co;
2788                         for (j = 0; j < mp_totloop; j++, ml++) {
2789                                 co_curr = mvert[ml->v].co;
2790                                 add_newell_cross_v3_v3v3(normal, co_prev, co_curr);
2791                                 co_prev = co_curr;
2792                         }
2793                         if (UNLIKELY(normalize_v3(normal) == 0.0f)) {
2794                                 normal[2] = 1.0f;
2795                         }
2796
2797                         /* project verts to 2d */
2798                         axis_dominant_v3_to_m3_negate(axis_mat, normal);
2799
2800                         ml = mloop + mp_loopstart;
2801                         for (j = 0; j < mp_totloop; j++, ml++) {
2802                                 mul_v2_m3v3(projverts[j], axis_mat, mvert[ml->v].co);
2803                         }
2804
2805                         BLI_polyfill_calc_arena(projverts, mp_totloop, 1, tris, arena);
2806
2807                         /* apply fill */
2808                         for (j = 0; j < totfilltri; j++) {
2809                                 unsigned int *tri = tris[j];
2810                                 lidx = lindices[mface_index];
2811
2812                                 mface_to_poly_map[mface_index] = poly_index;
2813                                 mf = &mface[mface_index];
2814
2815                                 /* set loop indices, transformed to vert indices later */
2816                                 l1 = mp_loopstart + tri[0];
2817                                 l2 = mp_loopstart + tri[1];
2818                                 l3 = mp_loopstart + tri[2];
2819
2820                                 mf->v1 = mloop[l1].v;
2821                                 mf->v2 = mloop[l2].v;
2822                                 mf->v3 = mloop[l3].v;
2823                                 mf->v4 = 0;
2824
2825                                 lidx[0] = l1;
2826                                 lidx[1] = l2;
2827                                 lidx[2] = l3;
2828                                 lidx[3] = 0;
2829
2830                                 mf->mat_nr = mp->mat_nr;
2831                                 mf->flag = mp->flag;
2832                                 mf->edcode = 0;
2833
2834                                 mface_index++;
2835                         }
2836
2837                         BLI_memarena_clear(arena);
2838                 }
2839         }
2840
2841         if (arena) {
2842                 BLI_memarena_free(arena);
2843                 arena = NULL;
2844         }
2845
2846         CustomData_free(fdata, totface);
2847         totface = mface_index;
2848
2849         BLI_assert(totface <= looptri_num);
2850
2851         /* not essential but without this we store over-alloc'd memory in the CustomData layers */
2852         if (LIKELY(looptri_num != totface)) {
2853                 mface = MEM_reallocN(mface, sizeof(*mface) * (size_t)totface);
2854                 mface_to_poly_map = MEM_reallocN(mface_to_poly_map, sizeof(*mface_to_poly_map) * (size_t)totface);
2855         }
2856
2857         CustomData_add_layer(fdata, CD_MFACE, CD_ASSIGN, mface, totface);
2858
2859         /* CD_ORIGINDEX will contain an array of indices from tessfaces to the polygons
2860          * they are directly tessellated from */
2861         CustomData_add_layer(fdata, CD_ORIGINDEX, CD_ASSIGN, mface_to_poly_map, totface);
2862         CustomData_from_bmeshpoly(fdata, ldata, totface);
2863
2864         if (do_face_nor_copy) {
2865                 /* If polys have a normals layer, copying that to faces can help
2866                  * avoid the need to recalculate normals later */
2867                 if (CustomData_has_layer(pdata, CD_NORMAL)) {
2868                         float (*pnors)[3] = CustomData_get_layer(pdata, CD_NORMAL);
2869                         float (*fnors)[3] = CustomData_add_layer(fdata, CD_NORMAL, CD_CALLOC, NULL, totface);
2870                         for (mface_index = 0; mface_index < totface; mface_index++) {
2871                                 copy_v3_v3(fnors[mface_index], pnors[mface_to_poly_map[mface_index]]);
2872                         }
2873                 }
2874         }
2875
2876         /* NOTE: quad detection issue - fourth vertidx vs fourth loopidx:
2877          * Polygons take care of their loops ordering, hence not of their vertices ordering.
2878          * Currently, our tfaces' fourth vertex index might be 0 even for a quad. However, we know our fourth loop index is
2879          * never 0 for quads (because they are sorted for polygons, and our quads are still mere copies of their polygons).
2880          * So we pass NULL as MFace pointer, and BKE_mesh_loops_to_tessdata will use the fourth loop index as quad test.
2881          * ...
2882          */
2883         BKE_mesh_loops_to_tessdata(fdata, ldata, NULL, mface_to_poly_map, lindices, totface);
2884
2885         /* NOTE: quad detection issue - fourth vertidx vs fourth loopidx:
2886          * ...However, most TFace code uses 'MFace->v4 == 0' test to check whether it is a tri or quad.
2887          * test_index_face() will check this and rotate the tessellated face if needed.
2888          */
2889 #ifdef USE_TESSFACE_QUADS
2890         mf = mface;
2891         for (mface_index = 0; mface_index < totface; mface_index++, mf++) {
2892                 if (mf->edcode == TESSFACE_IS_QUAD) {
2893                         test_index_face(mf, fdata, mface_index, 4);
2894                         mf->edcode = 0;
2895                 }
2896         }
2897 #endif
2898
2899         MEM_freeN(lindices);
2900
2901         return totface;
2902
2903 #undef USE_TESSFACE_SPEEDUP
2904 #undef USE_TESSFACE_QUADS
2905
2906 #undef ML_TO_MF
2907 #undef ML_TO_MF_QUAD
2908
2909 }
2910
2911 /**
2912  * Calculate tessellation into #MLoopTri which exist only for this purpose.
2913  */
2914 void BKE_mesh_recalc_looptri(
2915         const MLoop *mloop, const MPoly *mpoly,
2916         const MVert *mvert,
2917         int totloop, int totpoly,
2918         MLoopTri *mlooptri)
2919 {
2920         /* use this to avoid locking pthread for _every_ polygon
2921          * and calling the fill function */
2922
2923 #define USE_TESSFACE_SPEEDUP
2924
2925         const MPoly *mp;
2926         const MLoop *ml;
2927         MLoopTri *mlt;
2928         MemArena *arena = NULL;
2929         int poly_index, mlooptri_index;
2930         unsigned int j;
2931
2932         mlooptri_index = 0;
2933         mp = mpoly;
2934         for (poly_index = 0; poly_index < totpoly; poly_index++, mp++) {
2935                 const unsigned int mp_loopstart = (unsigned int)mp->loopstart;
2936                 const unsigned int mp_totloop = (unsigned int)mp->totloop;
2937                 unsigned int l1, l2, l3;
2938                 if (mp_totloop < 3) {
2939                         /* do nothing */
2940                 }
2941
2942 #ifdef USE_TESSFACE_SPEEDUP
2943
2944 #define ML_TO_MLT(i1, i2, i3)  { \
2945                         mlt = &mlooptri[mlooptri_index]; \
2946                         l1 = mp_loopstart + i1; \
2947                         l2 = mp_loopstart + i2; \
2948                         l3 = mp_loopstart + i3; \
2949                         ARRAY_SET_ITEMS(mlt->tri, l1, l2, l3); \
2950                         mlt->poly = (unsigned int)poly_index; \
2951                 } ((void)0)
2952
2953                 else if (mp_totloop == 3) {
2954                         ML_TO_MLT(0, 1, 2);
2955                         mlooptri_index++;
2956                 }
2957                 else if (mp_totloop == 4) {
2958                         ML_TO_MLT(0, 1, 2);
2959                         MLoopTri *mlt_a = mlt;
2960                         mlooptri_index++;
2961                         ML_TO_MLT(0, 2, 3);
2962                         MLoopTri *mlt_b = mlt;
2963                         mlooptri_index++;
2964
2965                         if (UNLIKELY(is_quad_flip_v3_first_third_fast(
2966                                              mvert[mloop[mlt_a->tri[0]].v].co,
2967                                              mvert[mloop[mlt_a->tri[1]].v].co,
2968                                              mvert[mloop[mlt_a->tri[2]].v].co,
2969                                              mvert[mloop[mlt_b->tri[2]].v].co)))
2970                         {
2971                                 /* flip out of degenerate 0-2 state. */
2972                                 mlt_a->tri[2] = mlt_b->tri[2];
2973                                 mlt_b->tri[0] = mlt_a->tri[1];
2974                         }
2975                 }
2976 #endif /* USE_TESSFACE_SPEEDUP */
2977                 else {
2978                         const float *co_curr, *co_prev;
2979
2980                         float normal[3];
2981
2982                         float axis_mat[3][3];
2983                         float (*projverts)[2];
2984                         unsigned int (*tris)[3];
2985
2986                         const unsigned int totfilltri = mp_totloop - 2;
2987
2988                         if (UNLIKELY(arena == NULL)) {
2989                                 arena = BLI_memarena_new(BLI_MEMARENA_STD_BUFSIZE, __func__);
2990                         }
2991
2992                         tris = BLI_memarena_alloc(arena, sizeof(*tris) * (size_t)totfilltri);
2993                         projverts = BLI_memarena_alloc(arena, sizeof(*projverts) * (size_t)mp_totloop);
2994
2995                         zero_v3(normal);
2996
2997                         /* calc normal, flipped: to get a positive 2d cross product */
2998                         ml = mloop + mp_loopstart;
2999                         co_prev = mvert[ml[mp_totloop - 1].v].co;
3000                         for (j = 0; j < mp_totloop; j++, ml++) {
3001                                 co_curr = mvert[ml->v].co;
3002                                 add_newell_cross_v3_v3v3(normal, co_prev, co_curr);
3003                                 co_prev = co_curr;
3004                         }
3005                         if (UNLIKELY(normalize_v3(normal) == 0.0f)) {
3006                                 normal[2] = 1.0f;
3007                         }
3008
3009                         /* project verts to 2d */
3010                         axis_dominant_v3_to_m3_negate(axis_mat, normal);
3011
3012                         ml = mloop + mp_loopstart;
3013                         for (j = 0; j < mp_totloop; j++, ml++) {
3014                                 mul_v2_m3v3(projverts[j], axis_mat, mvert[ml->v].co);
3015                         }
3016
3017                         BLI_polyfill_calc_arena(projverts, mp_totloop, 1, tris, arena);
3018
3019                         /* apply fill */
3020                         for (j = 0; j < totfilltri; j++) {
3021                                 unsigned int *tri = tris[j];
3022
3023                                 mlt = &mlooptri[mlooptri_index];
3024
3025                                 /* set loop indices, transformed to vert indices later */
3026                                 l1 = mp_loopstart + tri[0];
3027                                 l2 = mp_loopstart + tri[1];
3028                                 l3 = mp_loopstart + tri[2];
3029
3030                                 ARRAY_SET_ITEMS(mlt->tri, l1, l2, l3);
3031                                 mlt->poly = (unsigned int)poly_index;
3032
3033                                 mlooptri_index++;
3034                         }
3035
3036                         BLI_memarena_clear(arena);
3037                 }
3038         }
3039
3040         if (arena) {
3041                 BLI_memarena_free(arena);
3042                 arena = NULL;
3043         }