0030700: Visualization, TKOpenGl - support PBR Metallic-Roughness shading model
[occt.git] / src / Graphic3d / Graphic3d_CView.hxx
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10 //
11 // Alternatively, this file may be used under the terms of Open CASCADE
12 // commercial license or contractual agreement.
13
14 #ifndef _Graphic3d_CView_HeaderFile
15 #define _Graphic3d_CView_HeaderFile
16
17 #include <Aspect_Handle.hxx>
18 #include <Aspect_RenderingContext.hxx>
19 #include <Aspect_Window.hxx>
20 #include <Graphic3d_BufferType.hxx>
21 #include <Graphic3d_Camera.hxx>
22 #include <Graphic3d_CubeMap.hxx>
23 #include <Graphic3d_CLight.hxx>
24 #include <Graphic3d_CStructure.hxx>
25 #include <Graphic3d_DataStructureManager.hxx>
26 #include <Graphic3d_DiagnosticInfo.hxx>
27 #include <Graphic3d_GraduatedTrihedron.hxx>
28 #include <Graphic3d_MapOfStructure.hxx>
29 #include <Graphic3d_NMapOfTransient.hxx>
30 #include <Graphic3d_RenderingParams.hxx>
31 #include <Graphic3d_SequenceOfHClipPlane.hxx>
32 #include <Graphic3d_SequenceOfStructure.hxx>
33 #include <Graphic3d_Structure.hxx>
34 #include <Graphic3d_TextureEnv.hxx>
35 #include <Graphic3d_TypeOfAnswer.hxx>
36 #include <Graphic3d_TypeOfBackfacingModel.hxx>
37 #include <Graphic3d_TypeOfShadingModel.hxx>
38 #include <Graphic3d_TypeOfVisualization.hxx>
39 #include <Graphic3d_Vec3.hxx>
40 #include <Graphic3d_ZLayerId.hxx>
41 #include <Graphic3d_ZLayerSettings.hxx>
42 #include <Image_PixMap.hxx>
43 #include <Quantity_NameOfColor.hxx>
44 #include <Standard_Address.hxx>
45 #include <Standard_Transient.hxx>
46 #include <TColStd_IndexedDataMapOfStringString.hxx>
47
48 class Graphic3d_CView;
49 class Graphic3d_GraphicDriver;
50 class Graphic3d_Layer;
51 class Graphic3d_StructureManager;
52
53 DEFINE_STANDARD_HANDLE (Graphic3d_CView, Graphic3d_DataStructureManager)
54
55 //! Base class of a graphical view that carries out rendering process for a concrete
56 //! implementation of graphical driver. Provides virtual interfaces for redrawing its
57 //! contents, management of displayed structures and render settings. The source code 
58 //! of the class itself implements functionality related to management of
59 //! computed (HLR or "view-dependent") structures.
60 class Graphic3d_CView : public Graphic3d_DataStructureManager
61 {
62   friend class Graphic3d_StructureManager;
63   DEFINE_STANDARD_RTTIEXT(Graphic3d_CView, Graphic3d_DataStructureManager)
64 public:
65
66   //! Constructor.
67   Standard_EXPORT Graphic3d_CView (const Handle(Graphic3d_StructureManager)& theMgr);
68
69   //! Destructor.
70   Standard_EXPORT virtual ~Graphic3d_CView();
71
72   //! Returns the identification number of the view.
73   Standard_Integer Identification() const { return myId; }
74
75   //! Activates the view. Maps presentations defined within structure manager onto this view.
76   Standard_EXPORT virtual void Activate();
77
78   //! Deactivates the view. Unmaps presentations defined within structure manager.
79   //! The view in deactivated state will ignore actions on structures such as Display().
80   Standard_EXPORT virtual void Deactivate();
81
82   //! Returns the activity flag of the view.
83   Standard_Boolean IsActive() const { return myIsActive; }
84
85   //! Erases the view and removes from graphic driver.
86   //! No more graphic operations are allowed in this view after the call.
87   Standard_EXPORT virtual void Remove();
88
89   //! Returns true if the view was removed.
90   Standard_Boolean IsRemoved() const { return myIsRemoved; }
91
92   //! Returns camera object of the view.
93   virtual const Handle(Graphic3d_Camera)& Camera() const { return myCamera; }
94
95   //! Sets camera used by the view.
96   virtual void SetCamera (const Handle(Graphic3d_Camera)& theCamera) { myCamera = theCamera; }
97
98 public:
99
100   //! Returns default Shading Model of the view; Graphic3d_TOSM_FRAGMENT by default.
101   Graphic3d_TypeOfShadingModel ShadingModel() const { return myShadingModel; }
102
103   //! Sets default Shading Model of the view.
104   //! Will throw an exception on attempt to set Graphic3d_TOSM_DEFAULT.
105   Standard_EXPORT void SetShadingModel (Graphic3d_TypeOfShadingModel theModel);
106
107   //! Returns visualization type of the view.
108   Graphic3d_TypeOfVisualization VisualizationType() const { return myVisualization; }
109
110   //! Sets visualization type of the view.
111   void SetVisualizationType (const Graphic3d_TypeOfVisualization theType) { myVisualization = theType; }
112
113   //! Switches computed HLR mode in the view
114   Standard_EXPORT void SetComputedMode (const Standard_Boolean theMode);
115
116   //! Returns the computed HLR mode state
117   Standard_Boolean ComputedMode() const { return myIsInComputedMode; }
118
119   //! Computes the new presentation of the structure  displayed in this view with the type Graphic3d_TOS_COMPUTED.
120   Standard_EXPORT void ReCompute (const Handle(Graphic3d_Structure)& theStructure);
121
122   //! Invalidates bounding box of specified ZLayerId.
123   Standard_EXPORT void Update (const Graphic3d_ZLayerId theLayerId = Graphic3d_ZLayerId_UNKNOWN);
124
125   //! Computes the new presentation of the structures displayed in this view with the type Graphic3d_TOS_COMPUTED.
126   Standard_EXPORT void Compute();
127
128   //! Returns Standard_True if one of the structures displayed in the view contains Polygons, Triangles or Quadrangles.
129   Standard_EXPORT Standard_Boolean ContainsFacet() const;
130
131   //! Returns Standard_True if one of the structures in the set contains Polygons, Triangles or Quadrangles.
132   Standard_EXPORT Standard_Boolean ContainsFacet (const Graphic3d_MapOfStructure& theSet) const;
133
134   //! Returns the set of structures displayed in this view.
135   Standard_EXPORT void DisplayedStructures (Graphic3d_MapOfStructure& theStructures) const;
136
137   //! Returns number of displayed structures in the view.
138   virtual Standard_Integer NumberOfDisplayedStructures() const { return myStructsDisplayed.Extent(); }
139
140   //! Returns map of objects hidden within this specific view (not viewer-wise).
141   const Handle(Graphic3d_NMapOfTransient)& HiddenObjects() const { return myHiddenObjects; }
142
143   //! Returns map of objects hidden within this specific view (not viewer-wise).
144   Handle(Graphic3d_NMapOfTransient)& ChangeHiddenObjects() { return myHiddenObjects; }
145
146   //! Returns Standard_True in case if the structure with the given <theStructId> is
147   //! in list of structures to be computed and stores computed struct to <theComputedStruct>.
148   Standard_EXPORT Standard_Boolean IsComputed (const Standard_Integer theStructId,
149                                                Handle(Graphic3d_Structure)& theComputedStruct) const;
150
151   //! Returns the bounding box of all structures displayed in the view.
152   //! If theToIncludeAuxiliary is TRUE, then the boundary box also includes minimum and maximum limits
153   //! of graphical elements forming parts of infinite and other auxiliary structures.
154   //! @param theToIncludeAuxiliary consider also auxiliary presentations (with infinite flag or with trihedron transformation persistence)
155   //! @return computed bounding box
156   Standard_EXPORT virtual Bnd_Box MinMaxValues (const Standard_Boolean theToIncludeAuxiliary = Standard_False) const;
157
158   //! Returns the coordinates of the boundary box of all structures in the set <theSet>.
159   //! If <theToIgnoreInfiniteFlag> is TRUE, then the boundary box
160   //! also includes minimum and maximum limits of graphical elements
161   //! forming parts of infinite structures.
162   Standard_EXPORT Bnd_Box MinMaxValues (const Graphic3d_MapOfStructure& theSet,
163                                         const Standard_Boolean theToIncludeAuxiliary = Standard_False) const;
164
165   //! Returns the structure manager handle which manage structures associated with this view.
166   const Handle(Graphic3d_StructureManager)& StructureManager() const { return myStructureManager; }
167
168 private:
169
170   //! Is it possible to display the structure in the view?
171   Standard_EXPORT Graphic3d_TypeOfAnswer acceptDisplay (const Graphic3d_TypeOfStructure theStructType) const;
172
173   //! Clears the structure in this view.
174   Standard_EXPORT void Clear (Graphic3d_Structure* theStructure,
175                               const Standard_Boolean theWithDestruction);
176
177   //! Connects the structures.
178   Standard_EXPORT void Connect (const Graphic3d_Structure* theMother,
179                                 const Graphic3d_Structure* theDaughter);
180
181   //! Disconnects the structures.
182   Standard_EXPORT void Disconnect (const Graphic3d_Structure* theMother,
183                                    const Graphic3d_Structure* theDaughter);
184
185   //! Displays the structure in the view.
186   Standard_EXPORT void Display (const Handle(Graphic3d_Structure)& theStructure);
187
188   //! Erases the structure from the view.
189   Standard_EXPORT void Erase (const Handle(Graphic3d_Structure)& theStructure);
190
191   //! Highlights the structure in the view.
192   Standard_EXPORT void Highlight (const Handle(Graphic3d_Structure)& theStructure);
193
194   //! Transforms the structure in the view.
195   Standard_EXPORT void SetTransform (const Handle(Graphic3d_Structure)& theStructure,
196                                      const Handle(Geom_Transformation)& theTrsf);
197
198   //! Suppress the highlighting on the structure <AStructure>
199   //! in the view <me>.
200   Standard_EXPORT void UnHighlight (const Handle(Graphic3d_Structure)& theStructure);
201
202   //! Returns an index != 0 if the structure have another structure computed for the view <me>.
203   Standard_EXPORT Standard_Integer IsComputed (const Graphic3d_Structure* theStructure) const;
204
205   Standard_Integer IsComputed (const Handle(Graphic3d_Structure)& theStructure) const { return IsComputed (theStructure.get()); }
206
207   //! Returns true if the structure is displayed in the view.
208   Standard_EXPORT Standard_Boolean IsDisplayed (const Handle(Graphic3d_Structure)& theStructure) const;
209
210   //! Changes the display priority of the structure.
211   Standard_EXPORT void ChangePriority (const Handle(Graphic3d_Structure)& theStructure,
212                                        const Standard_Integer theOldPriority,
213                                        const Standard_Integer theNewPriority);
214
215   //! Change Z layer of already displayed structure in the view.
216   Standard_EXPORT void ChangeZLayer (const Handle(Graphic3d_Structure)& theStructure,
217                                      const Graphic3d_ZLayerId theLayerId);
218
219   //! Returns an index != 0 if the structure have the same owner than another structure
220   //! in the sequence of the computed structures.
221   Standard_EXPORT Standard_Integer HaveTheSameOwner (const Handle(Graphic3d_Structure)& theStructure) const;
222
223 public:
224
225   //! Redraw content of the view.
226   virtual void Redraw() = 0;
227
228   //! Redraw immediate content of the view.
229   virtual void RedrawImmediate() = 0;
230
231   //! Invalidates content of the view but does not redraw it.
232   virtual void Invalidate() = 0;
233
234   //! Return true if view content cache has been invalidated.
235   virtual Standard_Boolean IsInvalidated() = 0;
236
237   //! Handle changing size of the rendering window.
238   virtual void Resized() = 0;
239
240   //! @param theDrawToFrontBuffer Advanced option to modify rendering mode:
241   //! 1. TRUE.  Drawing immediate mode structures directly to the front buffer over the scene image.
242   //! Fast, so preferred for interactive work (used by default).
243   //! However these extra drawings will be missed in image dump since it is performed from back buffer.
244   //! Notice that since no pre-buffering used the V-Sync will be ignored and rendering could be seen
245   //! in run-time (in case of slow hardware) and/or tearing may appear.
246   //! So this is strongly recommended to draw only simple (fast) structures.
247   //! 2. FALSE. Drawing immediate mode structures to the back buffer.
248   //! The complete scene is redrawn first, so this mode is slower if scene contains complex data and/or V-Sync
249   //! is turned on. But it works in any case and is especially useful for view dump because the dump image is read
250   //! from the back buffer.
251   //! @return previous mode.
252   virtual Standard_Boolean SetImmediateModeDrawToFront (const Standard_Boolean theDrawToFrontBuffer) = 0;
253
254   //! Creates and maps rendering window to the view.
255   //! @param theWindow [in] the window.
256   //! @param theContext [in] the rendering context. If NULL the context will be created internally.
257   virtual void SetWindow (const Handle(Aspect_Window)& theWindow,
258                           const Aspect_RenderingContext theContext = NULL) = 0;
259
260   //! Returns the window associated to the view.
261   virtual Handle(Aspect_Window) Window() const = 0;
262
263   //! Returns True if the window associated to the view is defined.
264   virtual Standard_Boolean IsDefined() const = 0;
265
266   //! Dump active rendering buffer into specified memory buffer.
267   virtual Standard_Boolean BufferDump (Image_PixMap& theImage, const Graphic3d_BufferType& theBufferType) = 0;
268
269   //! Marks BVH tree and the set of BVH primitives of correspondent priority list with id theLayerId as outdated.
270   virtual void InvalidateBVHData (const Graphic3d_ZLayerId theLayerId) = 0;
271
272   //! Add a layer to the view.
273   //! @param theNewLayerId [in] id of new layer, should be > 0 (negative values are reserved for default layers).
274   //! @param theSettings   [in] new layer settings
275   //! @param theLayerAfter [in] id of layer to append new layer before
276   virtual void InsertLayerBefore (const Graphic3d_ZLayerId theNewLayerId,
277                                   const Graphic3d_ZLayerSettings& theSettings,
278                                   const Graphic3d_ZLayerId theLayerAfter) = 0;
279
280   //! Add a layer to the view.
281   //! @param theNewLayerId  [in] id of new layer, should be > 0 (negative values are reserved for default layers).
282   //! @param theSettings    [in] new layer settings
283   //! @param theLayerBefore [in] id of layer to append new layer after
284   virtual void InsertLayerAfter (const Graphic3d_ZLayerId theNewLayerId,
285                                  const Graphic3d_ZLayerSettings& theSettings,
286                                  const Graphic3d_ZLayerId theLayerBefore) = 0;
287
288   //! Returns the maximum Z layer ID.
289   //! First layer ID is Graphic3d_ZLayerId_Default, last ID is ZLayerMax().
290   virtual Standard_Integer ZLayerMax() const = 0;
291
292   //! Returns the list of layers.
293   virtual const NCollection_List<Handle(Graphic3d_Layer)>& Layers() const = 0;
294
295   //! Returns layer with given ID or NULL if undefined.
296   virtual Handle(Graphic3d_Layer) Layer (const Graphic3d_ZLayerId theLayerId) const = 0;
297
298   //! Returns the bounding box of all structures displayed in the Z layer.
299   Standard_EXPORT virtual void InvalidateZLayerBoundingBox (const Graphic3d_ZLayerId theLayerId);
300
301   //! Remove Z layer from the specified view. All structures
302   //! displayed at the moment in layer will be displayed in default layer
303   //! ( the bottom-level z layer ). To unset layer ID from associated
304   //! structures use method UnsetZLayer (...).
305   virtual void RemoveZLayer (const Graphic3d_ZLayerId theLayerId) = 0;
306
307   //! Sets the settings for a single Z layer of specified view.
308   virtual void SetZLayerSettings (const Graphic3d_ZLayerId theLayerId,
309                                   const Graphic3d_ZLayerSettings& theSettings) = 0;
310
311   //! Returns zoom-scale factor.
312   Standard_EXPORT Standard_Real ConsiderZoomPersistenceObjects();
313
314   //! Returns pointer to an assigned framebuffer object.
315   virtual Handle(Standard_Transient) FBO() const = 0;
316
317   //! Sets framebuffer object for offscreen rendering.
318   virtual void SetFBO (const Handle(Standard_Transient)& theFbo) = 0;
319
320   //! Generate offscreen FBO in the graphic library.
321   //! If not supported on hardware returns NULL.
322   virtual Handle(Standard_Transient) FBOCreate (const Standard_Integer theWidth,
323                                                 const Standard_Integer theHeight) = 0;
324
325   //! Remove offscreen FBO from the graphic library
326   virtual void FBORelease (Handle(Standard_Transient)& theFbo) = 0;
327
328   //! Read offscreen FBO configuration.
329   virtual void FBOGetDimensions (const Handle(Standard_Transient)& theFbo,
330                                  Standard_Integer& theWidth,
331                                  Standard_Integer& theHeight,
332                                  Standard_Integer& theWidthMax,
333                                  Standard_Integer& theHeightMax) = 0;
334
335   //! Change offscreen FBO viewport.
336   virtual void FBOChangeViewport (const Handle(Standard_Transient)& theFbo,
337                                   const Standard_Integer theWidth,
338                                   const Standard_Integer theHeight) = 0;
339
340 public:
341
342   //! Copy visualization settings from another view.
343   //! Method is used for cloning views in viewer when its required to create view
344   //! with same view properties.
345   Standard_EXPORT virtual void CopySettings (const Handle(Graphic3d_CView)& theOther);
346
347   //! Returns current rendering parameters and effect settings.
348   const Graphic3d_RenderingParams& RenderingParams() const { return myRenderParams; }
349
350   //! Returns reference to current rendering parameters and effect settings.
351   Graphic3d_RenderingParams& ChangeRenderingParams() { return myRenderParams; }
352
353   //! Returns background  fill color.
354   virtual Aspect_Background Background() const { return Aspect_Background (myBgColor.GetRGB()); }
355
356   //! Sets background fill color.
357   virtual void SetBackground (const Aspect_Background& theBackground) { myBgColor.SetRGB (theBackground.Color()); }
358
359   //! Returns gradient background fill colors.
360   virtual Aspect_GradientBackground GradientBackground() const = 0;
361
362   //! Sets gradient background fill colors.
363   virtual void SetGradientBackground (const Aspect_GradientBackground& theBackground) = 0;
364
365   //! Returns background image texture file path.
366   virtual TCollection_AsciiString BackgroundImage() = 0;
367
368   //! Sets background image texture file path.
369   virtual void SetBackgroundImage (const TCollection_AsciiString& theFilePath) = 0;
370
371   //! Returns background image fill style.
372   virtual Aspect_FillMethod BackgroundImageStyle() const = 0;
373
374   //! Sets background image fill style.
375   virtual void SetBackgroundImageStyle (const Aspect_FillMethod theFillStyle) = 0;
376
377   //! Returns cubemap being setted last time on background.
378   virtual Handle(Graphic3d_CubeMap) BackgroundCubeMap() const = 0;
379
380   //! Sets environment cubemap as background.
381   //! @param theCubeMap cubemap source to be set as background
382   //! @param theToUpdatePBREnv defines whether IBL maps will be generated or not (see 'GeneratePBREnvironment')
383   virtual void SetBackgroundCubeMap (const Handle(Graphic3d_CubeMap)& theCubeMap,
384                                      Standard_Boolean theToUpdatePBREnv = Standard_True) = 0;
385
386   //! Generates PBR specular probe and irradiance map
387   //! in order to provide environment indirect illumination in PBR shading model (Image Based Lighting).
388   //! The source of environment data is background cubemap.
389   //! If PBR is unavailable it does nothing.
390   //! If PBR is available but there is no cubemap being set to background it clears all IBL maps (see 'ClearPBREnvironment').
391   virtual void GeneratePBREnvironment() = 0;
392
393   //! Fills PBR specular probe and irradiance map with white color.
394   //! So that environment indirect illumination will be constant
395   //! and will be fully controlled by ambient light sources.
396   //! If PBR is unavailable it does nothing.
397   virtual void ClearPBREnvironment() = 0;
398
399   //! Returns environment texture set for the view.
400   virtual Handle(Graphic3d_TextureEnv) TextureEnv() const = 0; 
401
402   //! Sets environment texture for the view.
403   virtual void SetTextureEnv (const Handle(Graphic3d_TextureEnv)& theTextureEnv) = 0;
404
405   //! Return backfacing model used for the view.
406   virtual Graphic3d_TypeOfBackfacingModel BackfacingModel() const = 0;
407
408   //! Sets backfacing model for the view.
409   virtual void SetBackfacingModel (const Graphic3d_TypeOfBackfacingModel theModel) = 0;
410
411   //! Returns list of lights of the view.
412   virtual const Handle(Graphic3d_LightSet)& Lights() const = 0;
413
414   //! Sets list of lights for the view.
415   virtual void SetLights (const Handle(Graphic3d_LightSet)& theLights) = 0;
416
417   //! Returns list of clip planes set for the view.
418   virtual const Handle(Graphic3d_SequenceOfHClipPlane)& ClipPlanes() const = 0;
419
420   //! Sets list of clip planes for the view.
421   virtual void SetClipPlanes (const Handle(Graphic3d_SequenceOfHClipPlane)& thePlanes) = 0;
422
423   //! Fill in the dictionary with diagnostic info.
424   //! Should be called within rendering thread.
425   //!
426   //! This API should be used only for user output or for creating automated reports.
427   //! The format of returned information (e.g. key-value layout)
428   //! is NOT part of this API and can be changed at any time.
429   //! Thus application should not parse returned information to weed out specific parameters.
430   virtual void DiagnosticInformation (TColStd_IndexedDataMapOfStringString& theDict,
431                                       Graphic3d_DiagnosticInfo theFlags) const = 0;
432
433   //! Returns string with statistic performance info.
434   virtual TCollection_AsciiString StatisticInformation() const = 0;
435
436   //! Fills in the dictionary with statistic performance info.
437   virtual void StatisticInformation (TColStd_IndexedDataMapOfStringString& theDict) const = 0;
438
439 public: //! @name obsolete Graduated Trihedron functionality
440
441   //! Returns data of a graduated trihedron
442   virtual const Graphic3d_GraduatedTrihedron& GetGraduatedTrihedron() { return myGTrihedronData; }
443
444   //! Displays Graduated Trihedron.
445   virtual void GraduatedTrihedronDisplay (const Graphic3d_GraduatedTrihedron& theTrihedronData) { (void )theTrihedronData; }
446
447   //! Erases Graduated Trihedron.
448   virtual void GraduatedTrihedronErase() {}
449
450   //! Sets minimum and maximum points of scene bounding box for Graduated Trihedron stored in graphic view object.
451   //! @param theMin [in] the minimum point of scene.
452   //! @param theMax [in] the maximum point of scene.
453   virtual void GraduatedTrihedronMinMaxValues (const Graphic3d_Vec3 theMin, const Graphic3d_Vec3 theMax)
454   {
455     (void )theMin;
456     (void )theMax;
457   }
458
459 private:
460
461   //! Adds the structure to display lists of the view.
462   virtual void displayStructure (const Handle(Graphic3d_CStructure)& theStructure,
463                                  const Standard_Integer thePriority) = 0;
464
465   //! Erases the structure from display lists of the view.
466   virtual void eraseStructure (const Handle(Graphic3d_CStructure)& theStructure) = 0;
467
468   //! Change Z layer of a structure already presented in view.
469   virtual void changeZLayer (const Handle(Graphic3d_CStructure)& theCStructure,
470                              const Graphic3d_ZLayerId theNewLayerId) = 0;
471
472   //! Changes the priority of a structure within its Z layer in the specified view.
473   virtual void changePriority (const Handle(Graphic3d_CStructure)& theCStructure,
474                                const Standard_Integer theNewPriority) = 0;
475
476 protected:
477
478   Standard_Integer myId;
479   Graphic3d_RenderingParams myRenderParams;
480   Quantity_ColorRGBA        myBgColor;
481   Handle(Graphic3d_StructureManager) myStructureManager;
482   Handle(Graphic3d_Camera)  myCamera;
483   Graphic3d_SequenceOfStructure myStructsToCompute;
484   Graphic3d_SequenceOfStructure myStructsComputed;
485   Graphic3d_MapOfStructure myStructsDisplayed;
486   Handle(Graphic3d_NMapOfTransient) myHiddenObjects;
487   Standard_Boolean myIsInComputedMode;
488   Standard_Boolean myIsActive;
489   Standard_Boolean myIsRemoved;
490   Graphic3d_TypeOfShadingModel  myShadingModel;
491   Graphic3d_TypeOfVisualization myVisualization;
492
493 protected:
494
495   Graphic3d_GraduatedTrihedron myGTrihedronData;
496
497 };
498
499 #endif // _Graphic3d_CView_HeaderFile