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[blender.git] / source / blender / blenkernel / BKE_subdiv.h
1 /*
2  * ***** BEGIN GPL LICENSE BLOCK *****
3  *
4  * This program is free software; you can redistribute it and/or
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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,
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11  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
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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) 2018 by Blender Foundation.
19  * All rights reserved.
20  *
21  * Contributor(s): Sergey Sharybin.
22  *
23  * ***** END GPL LICENSE BLOCK *****
24  */
25
26 /** \file BKE_subdiv.h
27  *  \ingroup bke
28  *  \since July 2018
29  *  \author Sergey Sharybin
30  */
31
32 #ifndef __BKE_SUBDIV_H__
33 #define __BKE_SUBDIV_H__
34
35 #include "BLI_compiler_compat.h"
36 #include "BLI_sys_types.h"
37
38 struct Mesh;
39 struct MultiresModifierData;
40 struct Object;
41 struct OpenSubdiv_Converter;
42 struct OpenSubdiv_Evaluator;
43 struct OpenSubdiv_TopologyRefiner;
44 struct Subdiv;
45 struct SubdivToMeshSettings;
46
47 typedef enum eSubdivVtxBoundaryInterpolation {
48   /* Do not interpolate boundaries. */
49   SUBDIV_VTX_BOUNDARY_NONE,
50   /* Sharpen edges. */
51   SUBDIV_VTX_BOUNDARY_EDGE_ONLY,
52   /* sharpen edges and corners, */
53   SUBDIV_VTX_BOUNDARY_EDGE_AND_CORNER,
54 } eSubdivVtxBoundaryInterpolation;
55
56 typedef enum eSubdivFVarLinearInterpolation {
57         SUBDIV_FVAR_LINEAR_INTERPOLATION_NONE,
58         SUBDIV_FVAR_LINEAR_INTERPOLATION_CORNERS_ONLY,
59         SUBDIV_FVAR_LINEAR_INTERPOLATION_CORNERS_AND_JUNCTIONS,
60         SUBDIV_FVAR_LINEAR_INTERPOLATION_CORNERS_JUNCTIONS_AND_CONCAVE,
61         SUBDIV_FVAR_LINEAR_INTERPOLATION_BOUNDARIES,
62         SUBDIV_FVAR_LINEAR_INTERPOLATION_ALL,
63 } eSubdivFVarLinearInterpolation;
64
65 typedef struct SubdivSettings {
66         bool is_simple;
67         bool is_adaptive;
68         int level;
69         eSubdivVtxBoundaryInterpolation vtx_boundary_interpolation;
70         eSubdivFVarLinearInterpolation fvar_linear_interpolation;
71 } SubdivSettings;
72
73 /* NOTE: Order of enumerators MUST match order of values in SubdivStats. */
74 typedef enum eSubdivStatsValue {
75         SUBDIV_STATS_TOPOLOGY_REFINER_CREATION_TIME = 0,
76         SUBDIV_STATS_SUBDIV_TO_MESH,
77         SUBDIV_STATS_SUBDIV_TO_MESH_GEOMETRY,
78         SUBDIV_STATS_EVALUATOR_CREATE,
79         SUBDIV_STATS_EVALUATOR_REFINE,
80         SUBDIV_STATS_SUBDIV_TO_CCG,
81         SUBDIV_STATS_SUBDIV_TO_CCG_ELEMENTS,
82
83         NUM_SUBDIV_STATS_VALUES,
84 } eSubdivStatsValue;
85
86 typedef struct SubdivStats {
87         union {
88                 struct {
89                         /* Time spend on creating topology refiner, which includes time
90                          * spend on conversion from Blender data to OpenSubdiv data, and
91                          * time spend on topology orientation on OpenSubdiv C-API side.
92                          */
93                         double topology_refiner_creation_time;
94                         /* Total time spent in BKE_subdiv_to_mesh(). */
95                         double subdiv_to_mesh_time;
96                         /* Geometry (MVert and co) creation time during SUBDIV_TYO_MESH. */
97                         double subdiv_to_mesh_geometry_time;
98                         /* Time spent on evaluator creation from topology refiner. */
99                         double evaluator_creation_time;
100                         /* Time spent on evaluator->refine(). */
101                         double evaluator_refine_time;
102                         /* Total time spent on whole CCG creation. */
103                         double subdiv_to_ccg_time;
104                         /* Time spent on CCG elements evaluation/initialization. */
105                         double subdiv_to_ccg_elements_time;
106                 };
107                 double values_[NUM_SUBDIV_STATS_VALUES];
108         };
109
110         /* Per-value timestamp on when corresponding BKE_subdiv_stats_begin() was
111          * called.
112          */
113         double begin_timestamp_[NUM_SUBDIV_STATS_VALUES];
114 } SubdivStats;
115
116 /* Functor which evaluates dispalcement at a given (u, v) of given ptex face. */
117 typedef struct SubdivDisplacement {
118         /* Return displacement which is to be added to the original coordinate.
119          *
120          * NOTE: This function is supposed to return "continuous" displacement for
121          * each pf PTex faces created for special (non-quad) polygon. This means,
122          * if displacement is stored on per-corner manner (like MDisps for multires)
123          * this is up the displacement implementation to average boundaries of the
124          * displacement grids if needed.
125          *
126          * Averaging of displacement for vertices created for over coarse vertices
127          * and edges is done by subdiv code.
128          */
129         void (*eval_displacement)(struct SubdivDisplacement *displacement,
130                                   const int ptex_face_index,
131                                   const float u, const float v,
132                                   const float dPdu[3], const float dPdv[3],
133                                   float r_D[3]);
134
135         /* Free the data, not the evaluator itself. */
136         void (*free)(struct SubdivDisplacement *displacement);
137
138         void *user_data;
139 } SubdivDisplacement;
140
141 /* This structure contains everything needed to construct subdivided surface.
142  * It does not specify storage, memory layout or anything else.
143  * It is possible to create different storages (like, grid based CPU side
144  * buffers, GPU subdivision mesh, CPU side fully qualified mesh) from the same
145  * Subdiv structure.
146  */
147 typedef struct Subdiv {
148         /* Settings this subdivision surface is created for.
149          *
150          * It is read-only after assignment in BKE_subdiv_new_from_FOO().
151          */
152         SubdivSettings settings;
153         /* Topology refiner includes all the glue logic to feed Blender side
154          * topology to OpenSubdiv. It can be shared by both evaluator and GL mesh
155          * drawer.
156          */
157         struct OpenSubdiv_TopologyRefiner *topology_refiner;
158         /* CPU side evaluator. */
159         struct OpenSubdiv_Evaluator *evaluator;
160         /* Optional displacement evaluator. */
161         struct SubdivDisplacement *displacement_evaluator;
162         /* Statistics for debugging. */
163         SubdivStats stats;
164
165         /* Cached values, are not supposed to be accessed directly. */
166         struct {
167                 /* Indexed by base face index, element indicates total number of ptex
168                  *faces created for preceding base faces.
169                  */
170                 int *face_ptex_offset;
171         } cache_;
172 } Subdiv;
173
174 /* ================================ HELPERS ================================= */
175
176 /* NOTE: uv_smooth is eSubsurfUVSmooth. */
177 eSubdivFVarLinearInterpolation
178 BKE_subdiv_fvar_interpolation_from_uv_smooth(int uv_smooth);
179
180 /* =============================== STATISTICS =============================== */
181
182 void BKE_subdiv_stats_init(SubdivStats *stats);
183
184 void BKE_subdiv_stats_begin(SubdivStats *stats, eSubdivStatsValue value);
185 void BKE_subdiv_stats_end(SubdivStats *stats, eSubdivStatsValue value);
186
187 void BKE_subdiv_stats_print(const SubdivStats *stats);
188
189 /* ============================== CONSTRUCTION ============================== */
190
191 Subdiv *BKE_subdiv_new_from_converter(const SubdivSettings *settings,
192                                       struct OpenSubdiv_Converter *converter);
193
194 Subdiv *BKE_subdiv_new_from_mesh(const SubdivSettings *settings,
195                                  struct Mesh *mesh);
196
197 void BKE_subdiv_free(Subdiv *subdiv);
198
199 /* ============================ DISPLACEMENT API ============================ */
200
201 void BKE_subdiv_displacement_attach_from_multires(
202         Subdiv *subdiv,
203         const struct Mesh *mesh,
204         const struct MultiresModifierData *mmd);
205
206 void BKE_subdiv_displacement_detach(Subdiv *subdiv);
207
208 /* ============================ TOPOLOGY HELPERS ============================ */
209
210 int *BKE_subdiv_face_ptex_offset_get(Subdiv *subdiv);
211
212 /* ============================= VARIOUS HELPERS ============================ */
213
214 /* For a given (ptex_u, ptex_v) within a ptex face get corresponding
215  * (grid_u, grid_v) within a grid.
216  */
217 BLI_INLINE void BKE_subdiv_ptex_face_uv_to_grid_uv(
218         const float ptex_u, const float ptex_v,
219         float *r_grid_u, float *r_grid_v);
220
221 /* For a given subdivision level (which is NOT refinement level) get size of
222  * CCG grid (number of grid points on a side).
223  */
224 BLI_INLINE int BKE_subdiv_grid_size_from_level(const int level);
225
226 /* Simplified version of mdisp_rot_face_to_crn, only handles quad and
227  * works in normalized coordinates.
228  *
229  * NOTE: Output coordinates are in ptex coordinates.
230  */
231 BLI_INLINE int BKE_subdiv_rotate_quad_to_corner(
232         const float u, const float v,
233         float *r_u, float *r_v);
234
235 #endif  /* __BKE_SUBDIV_H__ */
236
237 #include "intern/subdiv_inline.h"