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