0028738: Data Exchange, XCAFPrs_Style - add transparency property
[occt.git] / src / OpenGl / OpenGl_View_Raytrace.cxx
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14 // commercial license or contractual agreement.
15
16 #include <OpenGl_View.hxx>
17
18 #include <Graphic3d_TextureParams.hxx>
19 #include <OpenGl_PrimitiveArray.hxx>
20 #include <OpenGl_VertexBuffer.hxx>
21 #include <OpenGl_GlCore44.hxx>
22 #include <OSD_Protection.hxx>
23 #include <OSD_File.hxx>
24
25 #include "../Shaders/Shaders_RaytraceBase_vs.pxx"
26 #include "../Shaders/Shaders_RaytraceBase_fs.pxx"
27 #include "../Shaders/Shaders_PathtraceBase_fs.pxx"
28 #include "../Shaders/Shaders_RaytraceRender_fs.pxx"
29 #include "../Shaders/Shaders_RaytraceSmooth_fs.pxx"
30 #include "../Shaders/Shaders_Display_fs.pxx"
31
32 using namespace OpenGl_Raytrace;
33
34 //! Use this macro to output ray-tracing debug info
35 // #define RAY_TRACE_PRINT_INFO
36
37 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
38   #include <OSD_Timer.hxx>
39 #endif
40
41 namespace
42 {
43   static const OpenGl_Vec4 THE_WHITE_COLOR (1.0f, 1.0f, 1.0f, 1.0f);
44   static const OpenGl_Vec4 THE_BLACK_COLOR (0.0f, 0.0f, 0.0f, 1.0f);
45
46   //! Operator returning TRUE for positional light sources.
47   struct IsLightPositional
48   {
49     bool operator() (const OpenGl_Light& theLight)
50     {
51       return theLight.Type != Graphic3d_TOLS_DIRECTIONAL;
52     }
53   };
54
55   //! Operator returning TRUE for any non-ambient light sources.
56   struct IsNotAmbient
57   {
58     bool operator() (const OpenGl_Light& theLight)
59     {
60       return theLight.Type != Graphic3d_TOLS_AMBIENT;
61     }
62   };
63 }
64
65 // =======================================================================
66 // function : updateRaytraceGeometry
67 // purpose  : Updates 3D scene geometry for ray-tracing
68 // =======================================================================
69 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceGeometry (const RaytraceUpdateMode      theMode,
70                                                       const Standard_Integer        theViewId,
71                                                       const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
72 {
73   // In 'check' mode (OpenGl_GUM_CHECK) the scene geometry is analyzed for
74   // modifications. This is light-weight procedure performed on each frame
75   if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
76   {
77     if (myRaytraceLayerListState != myZLayers.ModificationStateOfRaytracable())
78     {
79       return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE, theViewId, theGlContext);
80     }
81   }
82   else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
83   {
84     myRaytraceGeometry.ClearMaterials();
85
86     myArrayToTrianglesMap.clear();
87
88     myIsRaytraceDataValid = Standard_False;
89   }
90
91   // The set of processed structures (reflected to ray-tracing)
92   // This set is used to remove out-of-date records from the
93   // hash map of structures
94   std::set<const OpenGl_Structure*> anElements;
95
96   // Set to store all currently visible OpenGL primitive arrays
97   // applicable for ray-tracing
98   std::set<Standard_Size> anArrayIDs;
99
100   // Set to store all non-raytracable elements allowing tracking
101   // of changes in OpenGL scene (only for path tracing)
102   std::set<Standard_Integer> aNonRaytraceIDs;
103
104   const OpenGl_Layer& aLayer = myZLayers.Layer (Graphic3d_ZLayerId_Default);
105
106   if (aLayer.NbStructures() != 0)
107   {
108     const OpenGl_ArrayOfIndexedMapOfStructure& aStructArray = aLayer.ArrayOfStructures();
109
110     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < aStructArray.Length(); ++anIndex)
111     {
112       for (OpenGl_IndexedMapOfStructure::Iterator aStructIt (aStructArray (anIndex)); aStructIt.More(); aStructIt.Next())
113       {
114         const OpenGl_Structure* aStructure = aStructIt.Value();
115
116         if (theMode == OpenGl_GUM_CHECK)
117         {
118           if (toUpdateStructure (aStructure))
119           {
120             return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_PREPARE, theViewId, theGlContext);
121           }
122           else if (aStructure->IsVisible() && myRaytraceParameters.GlobalIllumination)
123           {
124             aNonRaytraceIDs.insert (aStructure->highlight ? aStructure->Id : -aStructure->Id);
125           }
126         }
127         else if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
128         {
129           if (!aStructure->IsRaytracable() || !aStructure->IsVisible())
130           {
131             continue;
132           }
133           else if (!aStructure->ViewAffinity.IsNull() && !aStructure->ViewAffinity->IsVisible (theViewId))
134           {
135             continue;
136           }
137
138           for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (aStructure->Groups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
139           {
140             // Extract OpenGL elements from the group (primitives arrays)
141             for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
142             {
143               OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
144
145               if (aPrimArray != NULL)
146               {
147                 anArrayIDs.insert (aPrimArray->GetUID());
148               }
149             }
150           }
151         }
152         else if (theMode == OpenGl_GUM_REBUILD)
153         {
154           if (!aStructure->IsRaytracable())
155           {
156             continue;
157           }
158           else if (addRaytraceStructure (aStructure, theGlContext))
159           {
160             anElements.insert (aStructure); // structure was processed
161           }
162         }
163       }
164     }
165   }
166
167   if (theMode == OpenGl_GUM_PREPARE)
168   {
169     BVH_ObjectSet<Standard_ShortReal, 3>::BVH_ObjectList anUnchangedObjects;
170
171     // Filter out unchanged objects so only their transformations and materials
172     // will be updated (and newly added objects will be processed from scratch)
173     for (Standard_Integer anObjIdx = 0; anObjIdx < myRaytraceGeometry.Size(); ++anObjIdx)
174     {
175       OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
176         myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anObjIdx).operator->());
177
178       if (aTriangleSet == NULL)
179       {
180         continue;
181       }
182
183       if (anArrayIDs.find (aTriangleSet->AssociatedPArrayID()) != anArrayIDs.end())
184       {
185         anUnchangedObjects.Append (myRaytraceGeometry.Objects().Value (anObjIdx));
186
187         myArrayToTrianglesMap[aTriangleSet->AssociatedPArrayID()] = aTriangleSet;
188       }
189     }
190
191     myRaytraceGeometry.Objects() = anUnchangedObjects;
192
193     return updateRaytraceGeometry (OpenGl_GUM_REBUILD, theViewId, theGlContext);
194   }
195   else if (theMode == OpenGl_GUM_REBUILD)
196   {
197     // Actualize the hash map of structures - remove out-of-date records
198     std::map<const OpenGl_Structure*, StructState>::iterator anIter = myStructureStates.begin();
199
200     while (anIter != myStructureStates.end())
201     {
202       if (anElements.find (anIter->first) == anElements.end())
203       {
204         myStructureStates.erase (anIter++);
205       }
206       else
207       {
208         ++anIter;
209       }
210     }
211
212     // Actualize OpenGL layer list state
213     myRaytraceLayerListState = myZLayers.ModificationStateOfRaytracable();
214
215     // Rebuild two-level acceleration structure
216     myRaytraceGeometry.ProcessAcceleration();
217
218     myRaytraceSceneRadius = 2.f /* scale factor */ * std::max (
219       myRaytraceGeometry.Box().CornerMin().cwiseAbs().maxComp(),
220       myRaytraceGeometry.Box().CornerMax().cwiseAbs().maxComp());
221
222     const BVH_Vec3f aSize = myRaytraceGeometry.Box().Size();
223
224     myRaytraceSceneEpsilon = Max (1.0e-6f, 1.0e-4f * aSize.Modulus());
225
226     return uploadRaytraceData (theGlContext);
227   }
228
229   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination)
230   {
231     Standard_Boolean toRestart =
232       aNonRaytraceIDs.size() != myNonRaytraceStructureIDs.size();
233
234     for (std::set<Standard_Integer>::iterator anID = aNonRaytraceIDs.begin(); anID != aNonRaytraceIDs.end() && !toRestart; ++anID)
235     {
236       if (myNonRaytraceStructureIDs.find (*anID) == myNonRaytraceStructureIDs.end())
237       {
238         toRestart = Standard_True;
239       }
240     }
241
242     if (toRestart)
243     {
244       myAccumFrames = 0;
245     }
246
247     myNonRaytraceStructureIDs = aNonRaytraceIDs;
248   }
249
250   return Standard_True;
251 }
252
253 // =======================================================================
254 // function : toUpdateStructure
255 // purpose  : Checks to see if the structure is modified
256 // =======================================================================
257 Standard_Boolean OpenGl_View::toUpdateStructure (const OpenGl_Structure* theStructure)
258 {
259   if (!theStructure->IsRaytracable())
260   {
261     if (theStructure->ModificationState() > 0)
262     {
263       theStructure->ResetModificationState();
264
265       return Standard_True; // ray-trace element was removed - need to rebuild
266     }
267
268     return Standard_False; // did not contain ray-trace elements
269   }
270
271   std::map<const OpenGl_Structure*, StructState>::iterator aStructState = myStructureStates.find (theStructure);
272
273   if (aStructState == myStructureStates.end() || aStructState->second.StructureState != theStructure->ModificationState())
274   {
275     return Standard_True;
276   }
277   else if (theStructure->InstancedStructure() != NULL)
278   {
279     return aStructState->second.InstancedState != theStructure->InstancedStructure()->ModificationState();
280   }
281
282   return Standard_False;
283 }
284
285 // =======================================================================
286 // function : buildTextureTransform
287 // purpose  : Constructs texture transformation matrix
288 // =======================================================================
289 void buildTextureTransform (const Handle(Graphic3d_TextureParams)& theParams, BVH_Mat4f& theMatrix)
290 {
291   theMatrix.InitIdentity();
292
293   // Apply scaling
294   const Graphic3d_Vec2& aScale = theParams->Scale();
295
296   theMatrix.ChangeValue (0, 0) *= aScale.x();
297   theMatrix.ChangeValue (1, 0) *= aScale.x();
298   theMatrix.ChangeValue (2, 0) *= aScale.x();
299   theMatrix.ChangeValue (3, 0) *= aScale.x();
300
301   theMatrix.ChangeValue (0, 1) *= aScale.y();
302   theMatrix.ChangeValue (1, 1) *= aScale.y();
303   theMatrix.ChangeValue (2, 1) *= aScale.y();
304   theMatrix.ChangeValue (3, 1) *= aScale.y();
305
306   // Apply translation
307   const Graphic3d_Vec2 aTrans = -theParams->Translation();
308
309   theMatrix.ChangeValue (0, 3) = theMatrix.GetValue (0, 0) * aTrans.x() +
310                                  theMatrix.GetValue (0, 1) * aTrans.y();
311
312   theMatrix.ChangeValue (1, 3) = theMatrix.GetValue (1, 0) * aTrans.x() +
313                                  theMatrix.GetValue (1, 1) * aTrans.y();
314
315   theMatrix.ChangeValue (2, 3) = theMatrix.GetValue (2, 0) * aTrans.x() +
316                                  theMatrix.GetValue (2, 1) * aTrans.y();
317
318   // Apply rotation
319   const Standard_ShortReal aSin = std::sin (
320     -theParams->Rotation() * static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 180.0));
321   const Standard_ShortReal aCos = std::cos (
322     -theParams->Rotation() * static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 180.0));
323
324   BVH_Mat4f aRotationMat;
325   aRotationMat.SetValue (0, 0,  aCos);
326   aRotationMat.SetValue (1, 1,  aCos);
327   aRotationMat.SetValue (0, 1, -aSin);
328   aRotationMat.SetValue (1, 0,  aSin);
329
330   theMatrix = theMatrix * aRotationMat;
331 }
332
333 // =======================================================================
334 // function : convertMaterial
335 // purpose  : Creates ray-tracing material properties
336 // =======================================================================
337 OpenGl_RaytraceMaterial OpenGl_View::convertMaterial (const OpenGl_AspectFace*      theAspect,
338                                                       const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
339 {
340   OpenGl_RaytraceMaterial theMaterial;
341
342   const Graphic3d_MaterialAspect& aSrcMat = theAspect->Aspect()->FrontMaterial();
343   const OpenGl_Vec3& aMatCol  = theAspect->Aspect()->InteriorColor();
344   const bool         isPhysic = aSrcMat.MaterialType (Graphic3d_MATERIAL_PHYSIC);
345   const float        aShine   = 128.0f * float(aSrcMat.Shininess());
346
347   // ambient component
348   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_AMBIENT))
349   {
350     const OpenGl_Vec3& aSrcAmb = isPhysic ? aSrcMat.AmbientColor() : aMatCol;
351     theMaterial.Ambient = BVH_Vec4f (aSrcAmb * (float )aSrcMat.Ambient(),  1.0f);
352   }
353   else
354   {
355     theMaterial.Ambient = THE_BLACK_COLOR;
356   }
357
358   // diffusion component
359   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_DIFFUSE))
360   {
361     const OpenGl_Vec3& aSrcDif = isPhysic ? aSrcMat.DiffuseColor() : aMatCol;
362     theMaterial.Diffuse = BVH_Vec4f (aSrcDif * (float )aSrcMat.Diffuse(), -1.0f); // -1 is no texture
363   }
364   else
365   {
366     theMaterial.Diffuse = BVH_Vec4f (THE_BLACK_COLOR.rgb(), -1.0f);
367   }
368
369   // specular component
370   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_SPECULAR))
371   {
372     const OpenGl_Vec3& aSrcSpe  = aSrcMat.SpecularColor();
373     const OpenGl_Vec3& aSrcSpe2 = isPhysic ? aSrcSpe : THE_WHITE_COLOR.rgb();
374     theMaterial.Specular = BVH_Vec4f (aSrcSpe2 * (float )aSrcMat.Specular(), aShine);
375
376     const Standard_ShortReal aMaxRefl = Max (theMaterial.Diffuse.x() + theMaterial.Specular.x(),
377                                         Max (theMaterial.Diffuse.y() + theMaterial.Specular.y(),
378                                              theMaterial.Diffuse.z() + theMaterial.Specular.z()));
379
380     const Standard_ShortReal aReflectionScale = 0.75f / aMaxRefl;
381
382     // ignore isPhysic here
383     theMaterial.Reflection = BVH_Vec4f (aSrcSpe * (float )aSrcMat.Specular() * aReflectionScale, 0.0f);
384   }
385   else
386   {
387     theMaterial.Specular = BVH_Vec4f (THE_BLACK_COLOR.rgb(), aShine);
388   }
389
390   // emission component
391   if (aSrcMat.ReflectionMode (Graphic3d_TOR_EMISSION))
392   {
393     const OpenGl_Vec3& aSrcEms = isPhysic ? aSrcMat.EmissiveColor() : aMatCol;
394     theMaterial.Emission = BVH_Vec4f (aSrcEms * (float )aSrcMat.Emissive(), 1.0f);
395   }
396   else
397   {
398     theMaterial.Emission = THE_BLACK_COLOR;
399   }
400
401   const float anIndex = (float )aSrcMat.RefractionIndex();
402   theMaterial.Transparency = BVH_Vec4f (aSrcMat.Alpha(), aSrcMat.Transparency(),
403                                         anIndex == 0 ? 1.0f : anIndex,
404                                         anIndex == 0 ? 1.0f : 1.0f / anIndex);
405
406   // Serialize physically-based material properties
407   const Graphic3d_BSDF& aBSDF = aSrcMat.BSDF();
408
409   theMaterial.BSDF.Kc = aBSDF.Kc;
410   theMaterial.BSDF.Ks = aBSDF.Ks;
411   theMaterial.BSDF.Kd = BVH_Vec4f (aBSDF.Kd, -1.f); // no texture
412   theMaterial.BSDF.Kt = BVH_Vec4f (aBSDF.Kt,  0.f);
413   theMaterial.BSDF.Le = BVH_Vec4f (aBSDF.Le,  0.f);
414
415   theMaterial.BSDF.Absorption = aBSDF.Absorption;
416
417   theMaterial.BSDF.FresnelCoat = aBSDF.FresnelCoat.Serialize ();
418   theMaterial.BSDF.FresnelBase = aBSDF.FresnelBase.Serialize ();
419
420   // Handle material textures
421   if (theAspect->Aspect()->ToMapTexture())
422   {
423     if (theGlContext->HasRayTracingTextures())
424     {
425       buildTextureTransform (theAspect->TextureParams(), theMaterial.TextureTransform);
426
427       // write texture ID to diffuse w-component
428       theMaterial.Diffuse.w() = theMaterial.BSDF.Kd.w() =
429         static_cast<Standard_ShortReal> (myRaytraceGeometry.AddTexture (theAspect->TextureRes (theGlContext)));
430     }
431     else if (!myIsRaytraceWarnTextures)
432     {
433       const TCollection_ExtendedString aWarnMessage =
434         "Warning: texturing in Ray-Trace requires GL_ARB_bindless_texture extension which is missing. "
435         "Please try to update graphics card driver. At the moment textures will be ignored.";
436
437       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
438         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aWarnMessage);
439
440       myIsRaytraceWarnTextures = Standard_True;
441     }
442   }
443
444   return theMaterial;
445 }
446
447 // =======================================================================
448 // function : addRaytraceStructure
449 // purpose  : Adds OpenGL structure to ray-traced scene geometry
450 // =======================================================================
451 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceStructure (const OpenGl_Structure*       theStructure,
452                                                     const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
453 {
454   if (!theStructure->IsVisible())
455   {
456     myStructureStates[theStructure] = StructState (theStructure);
457
458     return Standard_True;
459   }
460
461   // Get structure material
462   OpenGl_RaytraceMaterial aDefaultMaterial;
463   Standard_Boolean aResult = addRaytraceGroups (theStructure, aDefaultMaterial, theStructure->Transformation(), theGlContext);
464
465   // Process all connected OpenGL structures
466   const OpenGl_Structure* anInstanced = theStructure->InstancedStructure();
467
468   if (anInstanced != NULL && anInstanced->IsRaytracable())
469   {
470     aResult &= addRaytraceGroups (anInstanced, aDefaultMaterial, theStructure->Transformation(), theGlContext);
471   }
472
473   myStructureStates[theStructure] = StructState (theStructure);
474
475   return aResult;
476 }
477
478 // =======================================================================
479 // function : addRaytraceGroups
480 // purpose  : Adds OpenGL groups to ray-traced scene geometry
481 // =======================================================================
482 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceGroups (const OpenGl_Structure*        theStructure,
483                                                  const OpenGl_RaytraceMaterial& theStructMat,
484                                                  const Handle(Geom_Transformation)& theTrsf,
485                                                  const Handle(OpenGl_Context)&  theGlContext)
486 {
487   OpenGl_Mat4 aMat4;
488   for (OpenGl_Structure::GroupIterator aGroupIter (theStructure->Groups()); aGroupIter.More(); aGroupIter.Next())
489   {
490     // Get group material
491     OpenGl_RaytraceMaterial aGroupMaterial;
492     if (aGroupIter.Value()->AspectFace() != NULL)
493     {
494       aGroupMaterial = convertMaterial (
495         aGroupIter.Value()->AspectFace(), theGlContext);
496     }
497
498     Standard_Integer aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
499
500     // Use group material if available, otherwise use structure material
501     myRaytraceGeometry.Materials.push_back (
502       aGroupIter.Value()->AspectFace() != NULL ? aGroupMaterial : theStructMat);
503
504     // Add OpenGL elements from group (extract primitives arrays and aspects)
505     for (const OpenGl_ElementNode* aNode = aGroupIter.Value()->FirstNode(); aNode != NULL; aNode = aNode->next)
506     {
507       OpenGl_AspectFace* anAspect = dynamic_cast<OpenGl_AspectFace*> (aNode->elem);
508
509       if (anAspect != NULL)
510       {
511         aMatID = static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Materials.size());
512
513         OpenGl_RaytraceMaterial aMaterial = convertMaterial (anAspect, theGlContext);
514
515         myRaytraceGeometry.Materials.push_back (aMaterial);
516       }
517       else
518       {
519         OpenGl_PrimitiveArray* aPrimArray = dynamic_cast<OpenGl_PrimitiveArray*> (aNode->elem);
520
521         if (aPrimArray != NULL)
522         {
523           std::map<Standard_Size, OpenGl_TriangleSet*>::iterator aSetIter = myArrayToTrianglesMap.find (aPrimArray->GetUID());
524
525           if (aSetIter != myArrayToTrianglesMap.end())
526           {
527             OpenGl_TriangleSet* aSet = aSetIter->second;
528
529             BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>();
530
531             if (!theTrsf.IsNull())
532             {
533               theTrsf->Trsf().GetMat4 (aMat4);
534               aTransform->SetTransform (aMat4);
535             }
536
537             aSet->SetProperties (aTransform);
538
539             if (aSet->MaterialIndex() != OpenGl_TriangleSet::INVALID_MATERIAL && aSet->MaterialIndex() != aMatID)
540             {
541               aSet->SetMaterialIndex (aMatID);
542             }
543           }
544           else
545           {
546             NCollection_Handle<BVH_Object<Standard_ShortReal, 3> > aSet =
547               addRaytracePrimitiveArray (aPrimArray, aMatID, 0);
548
549             if (!aSet.IsNull())
550             {
551               BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = new BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>;
552
553               if (!theTrsf.IsNull())
554               {
555                 theTrsf->Trsf().GetMat4 (aMat4);
556                 aTransform->SetTransform (aMat4);
557               }
558
559               aSet->SetProperties (aTransform);
560
561               myRaytraceGeometry.Objects().Append (aSet);
562             }
563           }
564         }
565       }
566     }
567   }
568
569   return Standard_True;
570 }
571
572 // =======================================================================
573 // function : addRaytracePrimitiveArray
574 // purpose  : Adds OpenGL primitive array to ray-traced scene geometry
575 // =======================================================================
576 OpenGl_TriangleSet* OpenGl_View::addRaytracePrimitiveArray (const OpenGl_PrimitiveArray* theArray,
577                                                             const Standard_Integer       theMaterial,
578                                                             const OpenGl_Mat4*           theTransform)
579 {
580   const Handle(Graphic3d_BoundBuffer)& aBounds   = theArray->Bounds();
581   const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& anIndices = theArray->Indices();
582   const Handle(Graphic3d_Buffer)&      anAttribs = theArray->Attributes();
583
584   if (theArray->DrawMode() < GL_TRIANGLES
585   #ifndef GL_ES_VERSION_2_0
586    || theArray->DrawMode() > GL_POLYGON
587   #else
588    || theArray->DrawMode() > GL_TRIANGLE_FAN
589   #endif
590    || anAttribs.IsNull())
591   {
592     return NULL;
593   }
594
595   OpenGl_Mat4 aNormalMatrix;
596
597   if (theTransform != NULL)
598   {
599     Standard_ASSERT_RETURN (theTransform->Inverted (aNormalMatrix),
600       "Error: Failed to compute normal transformation matrix", NULL);
601
602     aNormalMatrix.Transpose();
603   }
604
605   OpenGl_TriangleSet* aSet = new OpenGl_TriangleSet (theArray->GetUID());
606   {
607     aSet->Vertices.reserve (anAttribs->NbElements);
608     aSet->Normals.reserve  (anAttribs->NbElements);
609     aSet->TexCrds.reserve  (anAttribs->NbElements);
610
611     const size_t aVertFrom = aSet->Vertices.size();
612
613     for (Standard_Integer anAttribIter = 0; anAttribIter < anAttribs->NbAttributes; ++anAttribIter)
614     {
615       const Graphic3d_Attribute& anAttrib = anAttribs->Attribute       (anAttribIter);
616       const size_t               anOffset = anAttribs->AttributeOffset (anAttribIter);
617       if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_POS)
618       {
619         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
620          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
621         {
622           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
623           {
624             aSet->Vertices.push_back (
625               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
626           }
627         }
628         else if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
629         {
630           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
631           {
632             const Standard_ShortReal* aCoords =
633               reinterpret_cast<const Standard_ShortReal*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset);
634
635             aSet->Vertices.push_back (BVH_Vec3f (aCoords[0], aCoords[1], 0.0f));
636           }
637         }
638       }
639       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_NORM)
640       {
641         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC3
642          || anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC4)
643         {
644           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
645           {
646             aSet->Normals.push_back (
647               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec3*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
648           }
649         }
650       }
651       else if (anAttrib.Id == Graphic3d_TOA_UV)
652       {
653         if (anAttrib.DataType == Graphic3d_TOD_VEC2)
654         {
655           for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
656           {
657             aSet->TexCrds.push_back (
658               *reinterpret_cast<const Graphic3d_Vec2*> (anAttribs->value (aVertIter) + anOffset));
659           }
660         }
661       }
662     }
663
664     if (aSet->Normals.size() != aSet->Vertices.size())
665     {
666       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
667       {
668         aSet->Normals.push_back (BVH_Vec3f());
669       }
670     }
671
672     if (aSet->TexCrds.size() != aSet->Vertices.size())
673     {
674       for (Standard_Integer aVertIter = 0; aVertIter < anAttribs->NbElements; ++aVertIter)
675       {
676         aSet->TexCrds.push_back (BVH_Vec2f());
677       }
678     }
679
680     if (theTransform != NULL)
681     {
682       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Vertices.size(); ++aVertIter)
683       {
684         BVH_Vec3f& aVertex = aSet->Vertices[aVertIter];
685
686         BVH_Vec4f aTransVertex = *theTransform *
687           BVH_Vec4f (aVertex.x(), aVertex.y(), aVertex.z(), 1.f);
688
689         aVertex = BVH_Vec3f (aTransVertex.x(), aTransVertex.y(), aTransVertex.z());
690       }
691       for (size_t aVertIter = aVertFrom; aVertIter < aSet->Normals.size(); ++aVertIter)
692       {
693         BVH_Vec3f& aNormal = aSet->Normals[aVertIter];
694
695         BVH_Vec4f aTransNormal = aNormalMatrix *
696           BVH_Vec4f (aNormal.x(), aNormal.y(), aNormal.z(), 0.f);
697
698         aNormal = BVH_Vec3f (aTransNormal.x(), aTransNormal.y(), aTransNormal.z());
699       }
700     }
701
702     if (!aBounds.IsNull())
703     {
704       for (Standard_Integer aBound = 0, aBoundStart = 0; aBound < aBounds->NbBounds; ++aBound)
705       {
706         const Standard_Integer aVertNum = aBounds->Bounds[aBound];
707
708         if (!addRaytraceVertexIndices (*aSet, theMaterial, aVertNum, aBoundStart, *theArray))
709         {
710           delete aSet;
711           return NULL;
712         }
713
714         aBoundStart += aVertNum;
715       }
716     }
717     else
718     {
719       const Standard_Integer aVertNum = !anIndices.IsNull() ? anIndices->NbElements : anAttribs->NbElements;
720
721       if (!addRaytraceVertexIndices (*aSet, theMaterial, aVertNum, 0, *theArray))
722       {
723         delete aSet;
724         return NULL;
725       }
726     }
727   }
728
729   if (aSet->Size() != 0)
730   {
731     aSet->MarkDirty();
732   }
733
734   return aSet;
735 }
736
737 // =======================================================================
738 // function : addRaytraceVertexIndices
739 // purpose  : Adds vertex indices to ray-traced scene geometry
740 // =======================================================================
741 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceVertexIndices (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
742                                                         const Standard_Integer               theMatID,
743                                                         const Standard_Integer               theCount,
744                                                         const Standard_Integer               theOffset,
745                                                         const OpenGl_PrimitiveArray&         theArray)
746 {
747   switch (theArray.DrawMode())
748   {
749     case GL_TRIANGLES:      return addRaytraceTriangleArray        (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
750     case GL_TRIANGLE_FAN:   return addRaytraceTriangleFanArray     (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
751     case GL_TRIANGLE_STRIP: return addRaytraceTriangleStripArray   (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
752   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
753     case GL_QUAD_STRIP:     return addRaytraceQuadrangleStripArray (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
754     case GL_QUADS:          return addRaytraceQuadrangleArray      (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
755     case GL_POLYGON:        return addRaytracePolygonArray         (theSet, theMatID, theCount, theOffset, theArray.Indices());
756   #endif
757   }
758
759   return Standard_False;
760 }
761
762 // =======================================================================
763 // function : addRaytraceTriangleArray
764 // purpose  : Adds OpenGL triangle array to ray-traced scene geometry
765 // =======================================================================
766 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
767                                                         const Standard_Integer               theMatID,
768                                                         const Standard_Integer               theCount,
769                                                         const Standard_Integer               theOffset,
770                                                         const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
771 {
772   if (theCount < 3)
773   {
774     return Standard_True;
775   }
776
777   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 3);
778
779   if (!theIndices.IsNull())
780   {
781     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
782     {
783       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
784                                             theIndices->Index (aVert + 1),
785                                             theIndices->Index (aVert + 2),
786                                             theMatID));
787     }
788   }
789   else
790   {
791     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; aVert += 3)
792     {
793       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2, theMatID));
794     }
795   }
796
797   return Standard_True;
798 }
799
800 // =======================================================================
801 // function : addRaytraceTriangleFanArray
802 // purpose  : Adds OpenGL triangle fan array to ray-traced scene geometry
803 // =======================================================================
804 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleFanArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
805                                                            const Standard_Integer               theMatID,
806                                                            const Standard_Integer               theCount,
807                                                            const Standard_Integer               theOffset,
808                                                            const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
809 {
810   if (theCount < 3)
811   {
812     return Standard_True;
813   }
814
815   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
816
817   if (!theIndices.IsNull())
818   {
819     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
820     {
821       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
822                                             theIndices->Index (aVert + 1),
823                                             theIndices->Index (aVert + 2),
824                                             theMatID));
825     }
826   }
827   else
828   {
829     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
830     {
831       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
832                                             aVert + 1,
833                                             aVert + 2,
834                                             theMatID));
835     }
836   }
837
838   return Standard_True;
839 }
840
841 // =======================================================================
842 // function : addRaytraceTriangleStripArray
843 // purpose  : Adds OpenGL triangle strip array to ray-traced scene geometry
844 // =======================================================================
845 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceTriangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
846                                                              const Standard_Integer               theMatID,
847                                                              const Standard_Integer               theCount,
848                                                              const Standard_Integer               theOffset,
849                                                              const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
850 {
851   if (theCount < 3)
852   {
853     return Standard_True;
854   }
855
856   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
857
858   if (!theIndices.IsNull())
859   {
860     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
861     {
862       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + (aCW ? 1 : 0)),
863                                             theIndices->Index (aVert + (aCW ? 0 : 1)),
864                                             theIndices->Index (aVert + 2),
865                                             theMatID));
866     }
867   }
868   else
869   {
870     for (Standard_Integer aVert = theOffset, aCW = 0; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert, aCW = (aCW + 1) % 2)
871     {
872       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + (aCW ? 1 : 0),
873                                             aVert + (aCW ? 0 : 1),
874                                             aVert + 2,
875                                             theMatID));
876     }
877   }
878
879   return Standard_True;
880 }
881
882 // =======================================================================
883 // function : addRaytraceQuadrangleArray
884 // purpose  : Adds OpenGL quad array to ray-traced scene geometry
885 // =======================================================================
886 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceQuadrangleArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
887                                                           const Standard_Integer               theMatID,
888                                                           const Standard_Integer               theCount,
889                                                           const Standard_Integer               theOffset,
890                                                           const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
891 {
892   if (theCount < 4)
893   {
894     return Standard_True;
895   }
896
897   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount / 2);
898
899   if (!theIndices.IsNull())
900   {
901     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
902     {
903       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
904                                             theIndices->Index (aVert + 1),
905                                             theIndices->Index (aVert + 2),
906                                             theMatID));
907       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
908                                             theIndices->Index (aVert + 2),
909                                             theIndices->Index (aVert + 3),
910                                             theMatID));
911     }
912   }
913   else
914   {
915     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 4)
916     {
917       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 1, aVert + 2,
918                                             theMatID));
919       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0, aVert + 2, aVert + 3,
920                                             theMatID));
921     }
922   }
923
924   return Standard_True;
925 }
926
927 // =======================================================================
928 // function : addRaytraceQuadrangleStripArray
929 // purpose  : Adds OpenGL quad strip array to ray-traced scene geometry
930 // =======================================================================
931 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytraceQuadrangleStripArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
932                                                                const Standard_Integer               theMatID,
933                                                                const Standard_Integer               theCount,
934                                                                const Standard_Integer               theOffset,
935                                                                const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
936 {
937   if (theCount < 4)
938   {
939     return Standard_True;
940   }
941
942   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + 2 * theCount - 6);
943
944   if (!theIndices.IsNull())
945   {
946     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
947     {
948       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 0),
949                                             theIndices->Index (aVert + 1),
950                                             theIndices->Index (aVert + 2),
951                                             theMatID));
952
953       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (aVert + 1),
954                                             theIndices->Index (aVert + 3),
955                                             theIndices->Index (aVert + 2),
956                                             theMatID));
957     }
958   }
959   else
960   {
961     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 3; aVert += 2)
962     {
963       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 0,
964                                             aVert + 1,
965                                             aVert + 2,
966                                             theMatID));
967
968       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (aVert + 1,
969                                             aVert + 3,
970                                             aVert + 2,
971                                             theMatID));
972     }
973   }
974
975   return Standard_True;
976 }
977
978 // =======================================================================
979 // function : addRaytracePolygonArray
980 // purpose  : Adds OpenGL polygon array to ray-traced scene geometry
981 // =======================================================================
982 Standard_Boolean OpenGl_View::addRaytracePolygonArray (OpenGl_TriangleSet&                  theSet,
983                                                        const Standard_Integer               theMatID,
984                                                        const Standard_Integer               theCount,
985                                                        const Standard_Integer               theOffset,
986                                                        const Handle(Graphic3d_IndexBuffer)& theIndices)
987 {
988   if (theCount < 3)
989   {
990     return Standard_True;
991   }
992
993   theSet.Elements.reserve (theSet.Elements.size() + theCount - 2);
994
995   if (!theIndices.IsNull())
996   {
997     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
998     {
999       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theIndices->Index (theOffset),
1000                                             theIndices->Index (aVert + 1),
1001                                             theIndices->Index (aVert + 2),
1002                                             theMatID));
1003     }
1004   }
1005   else
1006   {
1007     for (Standard_Integer aVert = theOffset; aVert < theOffset + theCount - 2; ++aVert)
1008     {
1009       theSet.Elements.push_back (BVH_Vec4i (theOffset,
1010                                             aVert + 1,
1011                                             aVert + 2,
1012                                             theMatID));
1013     }
1014   }
1015
1016   return Standard_True;
1017 }
1018
1019 const TCollection_AsciiString OpenGl_View::ShaderSource::EMPTY_PREFIX;
1020
1021 // =======================================================================
1022 // function : Source
1023 // purpose  : Returns shader source combined with prefix
1024 // =======================================================================
1025 TCollection_AsciiString OpenGl_View::ShaderSource::Source() const
1026 {
1027   const TCollection_AsciiString aVersion = "#version 140";
1028
1029   if (myPrefix.IsEmpty())
1030   {
1031     return aVersion + "\n" + mySource;
1032   }
1033
1034   return aVersion + "\n" + myPrefix + "\n" + mySource;
1035 }
1036
1037 // =======================================================================
1038 // function : LoadFromFiles
1039 // purpose  : Loads shader source from specified files
1040 // =======================================================================
1041 Standard_Boolean OpenGl_View::ShaderSource::LoadFromFiles (const TCollection_AsciiString* theFileNames,
1042                                                            const TCollection_AsciiString& thePrefix)
1043 {
1044   myError.Clear();
1045   mySource.Clear();
1046   myPrefix = thePrefix;
1047
1048   TCollection_AsciiString aMissingFiles;
1049   for (Standard_Integer anIndex = 0; !theFileNames[anIndex].IsEmpty(); ++anIndex)
1050   {
1051     OSD_File aFile (theFileNames[anIndex]);
1052     if (aFile.Exists())
1053     {
1054       aFile.Open (OSD_ReadOnly, OSD_Protection());
1055     }
1056     if (!aFile.IsOpen())
1057     {
1058       if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1059       {
1060         aMissingFiles += ", ";
1061       }
1062       aMissingFiles += TCollection_AsciiString("'") + theFileNames[anIndex] + "'";
1063       continue;
1064     }
1065     else if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1066     {
1067       aFile.Close();
1068       continue;
1069     }
1070
1071     TCollection_AsciiString aSource;
1072     aFile.Read (aSource, (Standard_Integer) aFile.Size());
1073     if (!aSource.IsEmpty())
1074     {
1075       mySource += TCollection_AsciiString ("\n") + aSource;
1076     }
1077     aFile.Close();
1078   }
1079
1080   if (!aMissingFiles.IsEmpty())
1081   {
1082     myError = TCollection_AsciiString("Shader files ") + aMissingFiles + " are missing or inaccessible";
1083     return Standard_False;
1084   }
1085   return Standard_True;
1086 }
1087
1088 // =======================================================================
1089 // function : LoadFromStrings
1090 // purpose  :
1091 // =======================================================================
1092 Standard_Boolean OpenGl_View::ShaderSource::LoadFromStrings (const TCollection_AsciiString* theStrings,
1093                                                              const TCollection_AsciiString& thePrefix)
1094 {
1095   myError.Clear();
1096   mySource.Clear();
1097   myPrefix = thePrefix;
1098
1099   for (Standard_Integer anIndex = 0; !theStrings[anIndex].IsEmpty(); ++anIndex)
1100   {
1101     TCollection_AsciiString aSource = theStrings[anIndex];
1102     if (!aSource.IsEmpty())
1103     {
1104       mySource += TCollection_AsciiString ("\n") + aSource;
1105     }
1106   }
1107   return Standard_True;
1108 }
1109
1110 // =======================================================================
1111 // function : generateShaderPrefix
1112 // purpose  : Generates shader prefix based on current ray-tracing options
1113 // =======================================================================
1114 TCollection_AsciiString OpenGl_View::generateShaderPrefix (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext) const
1115 {
1116   TCollection_AsciiString aPrefixString =
1117     TCollection_AsciiString ("#define STACK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.StackSize) + "\n" +
1118     TCollection_AsciiString ("#define NB_BOUNCES ") + TCollection_AsciiString (myRaytraceParameters.NbBounces);
1119
1120   if (myRaytraceParameters.TransparentShadows)
1121   {
1122     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define TRANSPARENT_SHADOWS");
1123   }
1124
1125   // If OpenGL driver supports bindless textures and texturing
1126   // is actually used, activate texturing in ray-tracing mode
1127   if (myRaytraceParameters.UseBindlessTextures && theGlContext->arbTexBindless != NULL)
1128   {
1129     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define USE_TEXTURES") +
1130       TCollection_AsciiString ("\n#define MAX_TEX_NUMBER ") + TCollection_AsciiString (OpenGl_RaytraceGeometry::MAX_TEX_NUMBER);
1131   }
1132
1133   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination) // path tracing activated
1134   {
1135     aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define PATH_TRACING");
1136
1137     if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling) // adaptive screen sampling requested
1138     {
1139       // to activate the feature we need OpenGL 4.4 and GL_NV_shader_atomic_float extension
1140       if (theGlContext->IsGlGreaterEqual (4, 4) && theGlContext->CheckExtension ("GL_NV_shader_atomic_float"))
1141       {
1142         aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define ADAPTIVE_SAMPLING") +
1143           TCollection_AsciiString ("\n#define BLOCK_SIZE ") + TCollection_AsciiString (OpenGl_TileSampler::TileSize());
1144       }
1145     }
1146
1147     if (myRaytraceParameters.TwoSidedBsdfModels) // two-sided BSDFs requested
1148     {
1149       aPrefixString += TCollection_AsciiString ("\n#define TWO_SIDED_BXDF");
1150     }
1151   }
1152
1153   return aPrefixString;
1154 }
1155
1156 // =======================================================================
1157 // function : safeFailBack
1158 // purpose  : Performs safe exit when shaders initialization fails
1159 // =======================================================================
1160 Standard_Boolean OpenGl_View::safeFailBack (const TCollection_ExtendedString& theMessage,
1161                                             const Handle(OpenGl_Context)&     theGlContext)
1162 {
1163   theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1164     GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, theMessage);
1165
1166   myRaytraceInitStatus = OpenGl_RT_FAIL;
1167
1168   releaseRaytraceResources (theGlContext);
1169
1170   return Standard_False;
1171 }
1172
1173 // =======================================================================
1174 // function : initShader
1175 // purpose  : Creates new shader object with specified source
1176 // =======================================================================
1177 Handle(OpenGl_ShaderObject) OpenGl_View::initShader (const GLenum                  theType,
1178                                                      const ShaderSource&           theSource,
1179                                                      const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1180 {
1181   Handle(OpenGl_ShaderObject) aShader = new OpenGl_ShaderObject (theType);
1182
1183   if (!aShader->Create (theGlContext))
1184   {
1185     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to create ") +
1186       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader object";
1187
1188     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1189       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1190
1191     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1192
1193     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1194   }
1195
1196   if (!aShader->LoadSource (theGlContext, theSource.Source()))
1197   {
1198     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to set ") +
1199       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader source";
1200
1201     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1202       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1203
1204     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1205
1206     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1207   }
1208
1209   TCollection_AsciiString aBuildLog;
1210
1211   if (!aShader->Compile (theGlContext))
1212   {
1213     aShader->FetchInfoLog (theGlContext, aBuildLog);
1214
1215     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString ("Error: Failed to compile ") +
1216       (theType == GL_VERTEX_SHADER ? "vertex" : "fragment") + " shader object:\n" + aBuildLog;
1217
1218     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1219       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1220
1221     aShader->Release (theGlContext.operator->());
1222
1223 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1224     std::cout << "Shader build log:\n" << aBuildLog << "\n";
1225 #endif
1226
1227     return Handle(OpenGl_ShaderObject)();
1228   }
1229   else if (theGlContext->caps->glslWarnings)
1230   {
1231     aShader->FetchInfoLog (theGlContext, aBuildLog);
1232
1233     if (!aBuildLog.IsEmpty() && !aBuildLog.IsEqual ("No errors.\n"))
1234     {
1235       const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (theType == GL_VERTEX_SHADER ?
1236         "Vertex" : "Fragment") + " shader was compiled with following warnings:\n" + aBuildLog;
1237
1238       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1239         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW, aMessage);
1240     }
1241
1242 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1243     std::cout << "Shader build log:\n" << aBuildLog << "\n";
1244 #endif
1245   }
1246
1247   return aShader;
1248 }
1249
1250 // =======================================================================
1251 // function : initProgram
1252 // purpose  : Creates GLSL program from the given shader objects
1253 // =======================================================================
1254 Handle(OpenGl_ShaderProgram) OpenGl_View::initProgram (const Handle(OpenGl_Context)&      theGlContext,
1255                                                        const Handle(OpenGl_ShaderObject)& theVertShader,
1256                                                        const Handle(OpenGl_ShaderObject)& theFragShader)
1257 {
1258   Handle(OpenGl_ShaderProgram) aProgram = new OpenGl_ShaderProgram;
1259
1260   if (!aProgram->Create (theGlContext))
1261   {
1262     theVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1263
1264     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1265       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, "Failed to create shader program");
1266
1267     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1268   }
1269
1270   if (!aProgram->AttachShader (theGlContext, theVertShader)
1271    || !aProgram->AttachShader (theGlContext, theFragShader))
1272   {
1273     theVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1274
1275     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1276       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, "Failed to attach shader objects");
1277
1278     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1279   }
1280
1281   aProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1282
1283   TCollection_AsciiString aLinkLog;
1284
1285   if (!aProgram->Link (theGlContext))
1286   {
1287     aProgram->FetchInfoLog (theGlContext, aLinkLog);
1288
1289     const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (
1290       "Failed to link shader program:\n") + aLinkLog;
1291
1292     theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1293       GL_DEBUG_TYPE_ERROR, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_HIGH, aMessage);
1294
1295     return Handle(OpenGl_ShaderProgram)();
1296   }
1297   else if (theGlContext->caps->glslWarnings)
1298   {
1299     aProgram->FetchInfoLog (theGlContext, aLinkLog);
1300     if (!aLinkLog.IsEmpty() && !aLinkLog.IsEqual ("No errors.\n"))
1301     {
1302       const TCollection_ExtendedString aMessage = TCollection_ExtendedString (
1303         "Shader program was linked with following warnings:\n") + aLinkLog;
1304
1305       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION,
1306         GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW, aMessage);
1307     }
1308   }
1309
1310   return aProgram;
1311 }
1312
1313 // =======================================================================
1314 // function : initRaytraceResources
1315 // purpose  : Initializes OpenGL/GLSL shader programs
1316 // =======================================================================
1317 Standard_Boolean OpenGl_View::initRaytraceResources (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1318 {
1319   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_FAIL)
1320   {
1321     return Standard_False;
1322   }
1323
1324   Standard_Boolean aToRebuildShaders = Standard_False;
1325
1326   if (myRenderParams.RebuildRayTracingShaders) // requires complete re-initialization
1327   {
1328     myRaytraceInitStatus = OpenGl_RT_NONE;
1329     releaseRaytraceResources (theGlContext, Standard_True);
1330     myRenderParams.RebuildRayTracingShaders = Standard_False; // clear rebuilding flag
1331   }
1332
1333   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_INIT)
1334   {
1335     if (!myIsRaytraceDataValid)
1336     {
1337       return Standard_True;
1338     }
1339
1340     const Standard_Integer aRequiredStackSize =
1341       myRaytraceGeometry.TopLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BotLevelTreeDepth();
1342
1343     if (myRaytraceParameters.StackSize < aRequiredStackSize)
1344     {
1345       myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1346
1347       aToRebuildShaders = Standard_True;
1348     }
1349     else
1350     {
1351       if (aRequiredStackSize < myRaytraceParameters.StackSize)
1352       {
1353         if (myRaytraceParameters.StackSize > THE_DEFAULT_STACK_SIZE)
1354         {
1355           myRaytraceParameters.StackSize = Max (aRequiredStackSize, THE_DEFAULT_STACK_SIZE);
1356           aToRebuildShaders = Standard_True;
1357         }
1358       }
1359     }
1360
1361     Standard_Integer aNbTilesX = 8;
1362     Standard_Integer aNbTilesY = 8;
1363
1364     for (Standard_Integer anIdx = 0; aNbTilesX * aNbTilesY < myRenderParams.NbRayTracingTiles; ++anIdx)
1365     {
1366       (anIdx % 2 == 0 ? aNbTilesX : aNbTilesY) <<= 1;
1367     }
1368
1369     if (myRenderParams.RaytracingDepth             != myRaytraceParameters.NbBounces
1370      || myRenderParams.IsTransparentShadowEnabled  != myRaytraceParameters.TransparentShadows
1371      || myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled != myRaytraceParameters.GlobalIllumination
1372      || myRenderParams.TwoSidedBsdfModels          != myRaytraceParameters.TwoSidedBsdfModels
1373      || myRaytraceGeometry.HasTextures()           != myRaytraceParameters.UseBindlessTextures
1374      || aNbTilesX                                  != myRaytraceParameters.NbTilesX
1375      || aNbTilesY                                  != myRaytraceParameters.NbTilesY)
1376     {
1377       myRaytraceParameters.NbBounces           = myRenderParams.RaytracingDepth;
1378       myRaytraceParameters.TransparentShadows  = myRenderParams.IsTransparentShadowEnabled;
1379       myRaytraceParameters.GlobalIllumination  = myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled;
1380       myRaytraceParameters.TwoSidedBsdfModels  = myRenderParams.TwoSidedBsdfModels;
1381       myRaytraceParameters.UseBindlessTextures = myRaytraceGeometry.HasTextures();
1382
1383 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1384       if (aNbTilesX != myRaytraceParameters.NbTilesX
1385        || aNbTilesY != myRaytraceParameters.NbTilesY)
1386       {
1387         std::cout << "Number of tiles X: " << aNbTilesX << "\n";
1388         std::cout << "Number of tiles Y: " << aNbTilesY << "\n";
1389       }
1390 #endif
1391
1392       myRaytraceParameters.NbTilesX = aNbTilesX;
1393       myRaytraceParameters.NbTilesY = aNbTilesY;
1394
1395       aToRebuildShaders = Standard_True;
1396     }
1397
1398     if (myRenderParams.AdaptiveScreenSampling != myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
1399     {
1400       myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling = myRenderParams.AdaptiveScreenSampling;
1401       if (myRenderParams.AdaptiveScreenSampling) // adaptive sampling was requested
1402       {
1403         if (!theGlContext->HasRayTracingAdaptiveSampling())
1404         {
1405           // disable the feature if it is not supported
1406           myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling = myRenderParams.AdaptiveScreenSampling = Standard_False;
1407           theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_PORTABILITY, 0, GL_DEBUG_SEVERITY_LOW,
1408                                      "Adaptive sampling not supported (OpenGL 4.4 or GL_NV_shader_atomic_float is missing)");
1409         }
1410       }
1411
1412       aToRebuildShaders = Standard_True;
1413     }
1414
1415     if (aToRebuildShaders)
1416     {
1417       // Reject accumulated frames
1418       myAccumFrames = 0;
1419
1420       // Environment map should be updated
1421       myToUpdateEnvironmentMap = Standard_True;
1422
1423       const TCollection_AsciiString aPrefixString = generateShaderPrefix (theGlContext);
1424
1425 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1426       std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1427 #endif
1428
1429       myRaytraceShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1430       myPostFSAAShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1431       myOutImageShaderSource.SetPrefix (aPrefixString);
1432
1433       if (!myRaytraceShader->LoadSource (theGlContext, myRaytraceShaderSource.Source())
1434        || !myPostFSAAShader->LoadSource (theGlContext, myPostFSAAShaderSource.Source())
1435        || !myOutImageShader->LoadSource (theGlContext, myOutImageShaderSource.Source()))
1436       {
1437         return safeFailBack ("Failed to load source into ray-tracing fragment shaders", theGlContext);
1438       }
1439
1440       TCollection_AsciiString aLog;
1441
1442       if (!myRaytraceShader->Compile (theGlContext)
1443        || !myPostFSAAShader->Compile (theGlContext)
1444        || !myOutImageShader->Compile (theGlContext))
1445       {
1446 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1447         myRaytraceShader->FetchInfoLog (theGlContext, aLog);
1448
1449         if (!aLog.IsEmpty())
1450         {
1451           std::cout << "Failed to compile ray-tracing shader: " << aLog << "\n";
1452         }
1453 #endif
1454         return safeFailBack ("Failed to compile ray-tracing fragment shaders", theGlContext);
1455       }
1456
1457       myRaytraceProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1458       myPostFSAAProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1459       myOutImageProgram->SetAttributeName (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS, "occVertex");
1460
1461       if (!myRaytraceProgram->Link (theGlContext)
1462        || !myPostFSAAProgram->Link (theGlContext)
1463        || !myOutImageProgram->Link (theGlContext))
1464       {
1465 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1466         myRaytraceProgram->FetchInfoLog (theGlContext, aLog);
1467
1468         if (!aLog.IsEmpty())
1469         {
1470           std::cout << "Failed to compile ray-tracing shader: " << aLog << "\n";
1471         }
1472 #endif
1473         return safeFailBack ("Failed to initialize vertex attributes for ray-tracing program", theGlContext);
1474       }
1475     }
1476   }
1477
1478   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_NONE)
1479   {
1480     myAccumFrames = 0; // accumulation should be restarted
1481
1482     if (!theGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
1483     {
1484       return safeFailBack ("Ray-tracing requires OpenGL 3.1 and higher", theGlContext);
1485     }
1486     else if (!theGlContext->arbTboRGB32)
1487     {
1488       return safeFailBack ("Ray-tracing requires OpenGL 4.0+ or GL_ARB_texture_buffer_object_rgb32 extension", theGlContext);
1489     }
1490     else if (!theGlContext->arbFBOBlit)
1491     {
1492       return safeFailBack ("Ray-tracing requires EXT_framebuffer_blit extension", theGlContext);
1493     }
1494
1495     myRaytraceParameters.NbBounces = myRenderParams.RaytracingDepth;
1496
1497     const TCollection_AsciiString aShaderFolder = Graphic3d_ShaderProgram::ShadersFolder();
1498     if (myIsRaytraceDataValid)
1499     {
1500       myRaytraceParameters.StackSize = Max (THE_DEFAULT_STACK_SIZE,
1501         myRaytraceGeometry.TopLevelTreeDepth() + myRaytraceGeometry.BotLevelTreeDepth());
1502     }
1503
1504     const TCollection_AsciiString aPrefixString  = generateShaderPrefix (theGlContext);
1505
1506 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
1507     std::cout << "GLSL prefix string:" << std::endl << aPrefixString << std::endl;
1508 #endif
1509
1510     ShaderSource aBasicVertShaderSrc;
1511     {
1512       if (!aShaderFolder.IsEmpty())
1513       {
1514         const TCollection_AsciiString aFiles[] = { aShaderFolder + "/RaytraceBase.vs", "" };
1515         if (!aBasicVertShaderSrc.LoadFromFiles (aFiles))
1516         {
1517           return safeFailBack (aBasicVertShaderSrc.ErrorDescription(), theGlContext);
1518         }
1519       }
1520       else
1521       {
1522         const TCollection_AsciiString aSrcShaders[] = { Shaders_RaytraceBase_vs, "" };
1523         aBasicVertShaderSrc.LoadFromStrings (aSrcShaders);
1524       }
1525     }
1526
1527     {
1528       if (!aShaderFolder.IsEmpty())
1529       {
1530         const TCollection_AsciiString aFiles[] = { aShaderFolder + "/RaytraceBase.fs",
1531                                                    aShaderFolder + "/PathtraceBase.fs",
1532                                                    aShaderFolder + "/RaytraceRender.fs",
1533                                                    "" };
1534         if (!myRaytraceShaderSource.LoadFromFiles (aFiles, aPrefixString))
1535         {
1536           return safeFailBack (myRaytraceShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1537         }
1538       }
1539       else
1540       {
1541         const TCollection_AsciiString aSrcShaders[] = { Shaders_RaytraceBase_fs,
1542                                                         Shaders_PathtraceBase_fs,
1543                                                         Shaders_RaytraceRender_fs,
1544                                                         "" };
1545         myRaytraceShaderSource.LoadFromStrings (aSrcShaders, aPrefixString);
1546       }
1547
1548       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1549       if (aBasicVertShader.IsNull())
1550       {
1551         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace vertex shader", theGlContext);
1552       }
1553
1554       myRaytraceShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myRaytraceShaderSource, theGlContext);
1555       if (myRaytraceShader.IsNull())
1556       {
1557         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1558         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace fragment shader", theGlContext);
1559       }
1560
1561       myRaytraceProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myRaytraceShader);
1562       if (myRaytraceProgram.IsNull())
1563       {
1564         return safeFailBack ("Failed to initialize ray-trace shader program", theGlContext);
1565       }
1566     }
1567
1568     {
1569       if (!aShaderFolder.IsEmpty())
1570       {
1571         const TCollection_AsciiString aFiles[] = { aShaderFolder + "/RaytraceBase.fs", aShaderFolder + "/RaytraceSmooth.fs", "" };
1572         if (!myPostFSAAShaderSource.LoadFromFiles (aFiles, aPrefixString))
1573         {
1574           return safeFailBack (myPostFSAAShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1575         }
1576       }
1577       else
1578       {
1579         const TCollection_AsciiString aSrcShaders[] = { Shaders_RaytraceBase_fs, Shaders_RaytraceSmooth_fs, "" };
1580         myPostFSAAShaderSource.LoadFromStrings (aSrcShaders, aPrefixString);
1581       }
1582
1583       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1584       if (aBasicVertShader.IsNull())
1585       {
1586         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA vertex shader", theGlContext);
1587       }
1588
1589       myPostFSAAShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myPostFSAAShaderSource, theGlContext);
1590       if (myPostFSAAShader.IsNull())
1591       {
1592         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1593         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA fragment shader", theGlContext);
1594       }
1595
1596       myPostFSAAProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myPostFSAAShader);
1597       if (myPostFSAAProgram.IsNull())
1598       {
1599         return safeFailBack ("Failed to initialize FSAA shader program", theGlContext);
1600       }
1601     }
1602
1603     {
1604       if (!aShaderFolder.IsEmpty())
1605       {
1606         const TCollection_AsciiString aFiles[] = { aShaderFolder + "/Display.fs", "" };
1607         if (!myOutImageShaderSource.LoadFromFiles (aFiles, aPrefixString))
1608         {
1609           return safeFailBack (myOutImageShaderSource.ErrorDescription(), theGlContext);
1610         }
1611       }
1612       else
1613       {
1614         const TCollection_AsciiString aSrcShaders[] = { Shaders_Display_fs, "" };
1615         myOutImageShaderSource.LoadFromStrings (aSrcShaders, aPrefixString);
1616       }
1617
1618       Handle(OpenGl_ShaderObject) aBasicVertShader = initShader (GL_VERTEX_SHADER, aBasicVertShaderSrc, theGlContext);
1619       if (aBasicVertShader.IsNull())
1620       {
1621         return safeFailBack ("Failed to set vertex shader source", theGlContext);
1622       }
1623
1624       myOutImageShader = initShader (GL_FRAGMENT_SHADER, myOutImageShaderSource, theGlContext);
1625       if (myOutImageShader.IsNull())
1626       {
1627         aBasicVertShader->Release (theGlContext.operator->());
1628         return safeFailBack ("Failed to set display fragment shader source", theGlContext);
1629       }
1630
1631       myOutImageProgram = initProgram (theGlContext, aBasicVertShader, myOutImageShader);
1632       if (myOutImageProgram.IsNull())
1633       {
1634         return safeFailBack ("Failed to initialize display shader program", theGlContext);
1635       }
1636     }
1637   }
1638
1639   if (myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_NONE || aToRebuildShaders)
1640   {
1641     for (Standard_Integer anIndex = 0; anIndex < 2; ++anIndex)
1642     {
1643       Handle(OpenGl_ShaderProgram)& aShaderProgram =
1644         (anIndex == 0) ? myRaytraceProgram : myPostFSAAProgram;
1645
1646       theGlContext->BindProgram (aShaderProgram);
1647
1648       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1649         "uSceneMinPointTexture", OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
1650       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1651         "uSceneMaxPointTexture", OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
1652       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1653         "uSceneNodeInfoTexture", OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
1654       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1655         "uGeometryVertexTexture", OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
1656       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1657         "uGeometryNormalTexture", OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
1658       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1659         "uGeometryTexCrdTexture", OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
1660       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1661         "uGeometryTriangTexture", OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
1662       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext, 
1663         "uSceneTransformTexture", OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
1664       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1665         "uEnvironmentMapTexture", OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
1666       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1667         "uRaytraceMaterialTexture", OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
1668       aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1669         "uRaytraceLightSrcTexture", OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
1670
1671       if (anIndex == 1)
1672       {
1673         aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1674           "uFSAAInputTexture", OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
1675       }
1676       else
1677       {
1678         aShaderProgram->SetSampler (theGlContext,
1679           "uAccumTexture", OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
1680       }
1681
1682       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_aPosition] =
1683         aShaderProgram->GetAttributeLocation (theGlContext, "occVertex");
1684
1685       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLB] =
1686         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginLB");
1687       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRB] =
1688         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginRB");
1689       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginLT] =
1690         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginLT");
1691       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOriginRT] =
1692         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOriginRT");
1693       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLB] =
1694         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectLB");
1695       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRB] =
1696         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectRB");
1697       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectLT] =
1698         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectLT");
1699       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uDirectRT] =
1700         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uDirectRT");
1701       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uViewPrMat] =
1702         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uViewMat");
1703       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uUnviewMat] =
1704         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uUnviewMat");
1705
1706       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneRad] =
1707         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSceneRadius");
1708       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSceneEps] =
1709         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSceneEpsilon");
1710       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightCount] =
1711         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uLightCount");
1712       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uLightAmbnt] =
1713         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uGlobalAmbient");
1714
1715       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetX] =
1716         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetX");
1717       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetY] =
1718         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetY");
1719       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSamples] =
1720         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSamples");
1721
1722       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uTexSamplersArray] =
1723         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uTextureSamplers");
1724
1725       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uShadowsEnabled] =
1726         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uShadowsEnabled");
1727       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uReflectEnabled] =
1728         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uReflectEnabled");
1729       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSphereMapEnabled] =
1730         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSphereMapEnabled");
1731       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uSphereMapForBack] =
1732         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uSphereMapForBack");
1733       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBlockedRngEnabled] =
1734         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBlockedRngEnabled");
1735
1736       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uWinSizeX] =
1737         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uWinSizeX");
1738       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uWinSizeY] =
1739         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uWinSizeY");
1740
1741       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uAccumSamples] =
1742         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uAccumSamples");
1743       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uFrameRndSeed] =
1744         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uFrameRndSeed");
1745
1746       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uRenderImage] =
1747         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uRenderImage");
1748       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uOffsetImage] =
1749         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uOffsetImage");
1750
1751       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBackColorTop] =
1752         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBackColorTop");
1753       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uBackColorBot] =
1754         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uBackColorBot");
1755
1756       myUniformLocations[anIndex][OpenGl_RT_uMaxRadiance] =
1757         aShaderProgram->GetUniformLocation (theGlContext, "uMaxRadiance");
1758     }
1759
1760     theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
1761
1762     myOutImageProgram->SetSampler (theGlContext,
1763       "uInputTexture", OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
1764
1765     myOutImageProgram->SetSampler (theGlContext,
1766       "uDepthTexture", OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
1767
1768     theGlContext->BindProgram (NULL);
1769   }
1770
1771   if (myRaytraceInitStatus != OpenGl_RT_NONE)
1772   {
1773     return myRaytraceInitStatus == OpenGl_RT_INIT;
1774   }
1775
1776   const GLfloat aVertices[] = { -1.f, -1.f,  0.f,
1777                                 -1.f,  1.f,  0.f,
1778                                  1.f,  1.f,  0.f,
1779                                  1.f,  1.f,  0.f,
1780                                  1.f, -1.f,  0.f,
1781                                 -1.f, -1.f,  0.f };
1782
1783   myRaytraceScreenQuad.Init (theGlContext, 3, 6, aVertices);
1784
1785   myRaytraceInitStatus = OpenGl_RT_INIT; // initialized in normal way
1786
1787   return Standard_True;
1788 }
1789
1790 // =======================================================================
1791 // function : nullifyResource
1792 // purpose  : Releases OpenGL resource
1793 // =======================================================================
1794 template <class T>
1795 inline void nullifyResource (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext, Handle(T)& theResource)
1796 {
1797   if (!theResource.IsNull())
1798   {
1799     theResource->Release (theGlContext.operator->());
1800     theResource.Nullify();
1801   }
1802 }
1803
1804 // =======================================================================
1805 // function : releaseRaytraceResources
1806 // purpose  : Releases OpenGL/GLSL shader programs
1807 // =======================================================================
1808 void OpenGl_View::releaseRaytraceResources (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext, const Standard_Boolean theToRebuild)
1809 {
1810   // release shader resources
1811   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceShader);
1812   nullifyResource (theGlContext, myPostFSAAShader);
1813
1814   nullifyResource (theGlContext, myRaytraceProgram);
1815   nullifyResource (theGlContext, myPostFSAAProgram);
1816   nullifyResource (theGlContext, myOutImageProgram);
1817
1818   if (!theToRebuild) // complete release
1819   {
1820     myRaytraceFBO1[0]->Release (theGlContext.operator->());
1821     myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1822     myRaytraceFBO2[0]->Release (theGlContext.operator->());
1823     myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1824
1825     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceOutputTexture[0]);
1826     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceOutputTexture[1]);
1827
1828     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceTileOffsetsTexture);
1829     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceVisualErrorTexture);
1830
1831     nullifyResource (theGlContext, mySceneNodeInfoTexture);
1832     nullifyResource (theGlContext, mySceneMinPointTexture);
1833     nullifyResource (theGlContext, mySceneMaxPointTexture);
1834
1835     nullifyResource (theGlContext, myGeometryVertexTexture);
1836     nullifyResource (theGlContext, myGeometryNormalTexture);
1837     nullifyResource (theGlContext, myGeometryTexCrdTexture);
1838     nullifyResource (theGlContext, myGeometryTriangTexture);
1839     nullifyResource (theGlContext, mySceneTransformTexture);
1840
1841     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceLightSrcTexture);
1842     nullifyResource (theGlContext, myRaytraceMaterialTexture);
1843
1844     myRaytraceGeometry.ReleaseResources (theGlContext);
1845
1846     if (myRaytraceScreenQuad.IsValid ())
1847     {
1848       myRaytraceScreenQuad.Release (theGlContext.operator->());
1849     }
1850   }
1851 }
1852
1853 // =======================================================================
1854 // function : updateRaytraceBuffers
1855 // purpose  : Updates auxiliary OpenGL frame buffers.
1856 // =======================================================================
1857 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceBuffers (const Standard_Integer        theSizeX,
1858                                                      const Standard_Integer        theSizeY,
1859                                                      const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
1860 {
1861   // Auxiliary buffers are not used
1862   if (!myRaytraceParameters.GlobalIllumination && !myRenderParams.IsAntialiasingEnabled)
1863   {
1864     myRaytraceFBO1[0]->Release (theGlContext.operator->());
1865     myRaytraceFBO2[0]->Release (theGlContext.operator->());
1866     myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1867     myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1868
1869     return Standard_True;
1870   }
1871
1872   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
1873   {
1874     const Standard_Integer aSizeX = std::max (myRaytraceParameters.NbTilesX * 64, theSizeX);
1875     const Standard_Integer aSizeY = std::max (myRaytraceParameters.NbTilesY * 64, theSizeY);
1876
1877     myRaytraceFBO1[0]->InitLazy (theGlContext, aSizeX, aSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1878     myRaytraceFBO2[0]->InitLazy (theGlContext, aSizeX, aSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1879
1880     if (myRaytraceFBO1[1]->IsValid()) // second FBO not needed
1881     {
1882       myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1883       myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1884     }
1885   }
1886   else // non-adaptive mode
1887   {
1888     if (myRaytraceFBO1[0]->GetSizeX() != theSizeX
1889      || myRaytraceFBO1[0]->GetSizeY() != theSizeY)
1890     {
1891       myAccumFrames = 0; // accumulation should be restarted
1892     }
1893
1894     myRaytraceFBO1[0]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1895     myRaytraceFBO2[0]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1896
1897     // Init second set of buffers for stereographic rendering
1898     if (myCamera->ProjectionType() == Graphic3d_Camera::Projection_Stereo)
1899     {
1900       myRaytraceFBO1[1]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1901       myRaytraceFBO2[1]->InitLazy (theGlContext, theSizeX, theSizeY, GL_RGBA32F, myFboDepthFormat);
1902     }
1903     else if (myRaytraceFBO1[1]->IsValid()) // second FBO not needed
1904     {
1905       myRaytraceFBO1[1]->Release (theGlContext.operator->());
1906       myRaytraceFBO2[1]->Release (theGlContext.operator->());
1907     }
1908   }
1909
1910   myTileSampler.SetSize (theSizeX, theSizeY);
1911
1912   if (myRaytraceTileOffsetsTexture.IsNull())
1913   {
1914     myRaytraceOutputTexture[0] = new OpenGl_Texture();
1915     myRaytraceOutputTexture[1] = new OpenGl_Texture();
1916
1917     myRaytraceTileOffsetsTexture = new OpenGl_Texture();
1918     myRaytraceVisualErrorTexture = new OpenGl_Texture();
1919   }
1920
1921   if (myRaytraceOutputTexture[0]->SizeX() / 3 != theSizeX
1922    || myRaytraceOutputTexture[0]->SizeY() / 2 != theSizeY)
1923   {
1924     myAccumFrames = 0;
1925
1926     // Due to limitations of OpenGL image load-store extension
1927     // atomic operations are supported only for single-channel
1928     // images, so we define GL_R32F image. It is used as array
1929     // of 6D floating point vectors:
1930     // 0 - R color channel
1931     // 1 - G color channel
1932     // 2 - B color channel
1933     // 3 - hit time transformed into OpenGL NDC space
1934     // 4 - luminance accumulated for odd samples only
1935     myRaytraceOutputTexture[0]->InitRectangle (theGlContext,
1936       theSizeX * 3, theSizeY * 2, OpenGl_TextureFormat::Create<GLfloat, 1>());
1937
1938     // workaround for some NVIDIA drivers
1939     myRaytraceVisualErrorTexture->Release (theGlContext.operator->());
1940     myRaytraceTileOffsetsTexture->Release (theGlContext.operator->());
1941
1942     myRaytraceVisualErrorTexture->Init (theGlContext,
1943       GL_R32I, GL_RED_INTEGER, GL_INT, myTileSampler.NbTilesX(), myTileSampler.NbTilesY(), Graphic3d_TOT_2D);
1944
1945     myRaytraceTileOffsetsTexture->Init (theGlContext,
1946       GL_RG32I, GL_RG_INTEGER, GL_INT, myTileSampler.NbTilesX(), myTileSampler.NbTilesY(), Graphic3d_TOT_2D);
1947   }
1948
1949   if (myCamera->ProjectionType() == Graphic3d_Camera::Projection_Stereo)
1950   {
1951     if (myRaytraceOutputTexture[1]->SizeX() / 3 != theSizeX
1952      || myRaytraceOutputTexture[1]->SizeY() / 2 != theSizeY)
1953     {
1954       myRaytraceOutputTexture[1]->InitRectangle (theGlContext,
1955         theSizeX * 3, theSizeY * 2, OpenGl_TextureFormat::Create<GLfloat, 1>());
1956     }
1957   }
1958   else
1959   {
1960     myRaytraceOutputTexture[1]->Release (theGlContext.operator->());
1961   }
1962
1963   return Standard_True;
1964 }
1965
1966 // =======================================================================
1967 // function : updateCamera
1968 // purpose  : Generates viewing rays for corners of screen quad
1969 // =======================================================================
1970 void OpenGl_View::updateCamera (const OpenGl_Mat4& theOrientation,
1971                                 const OpenGl_Mat4& theViewMapping,
1972                                 OpenGl_Vec3*       theOrigins,
1973                                 OpenGl_Vec3*       theDirects,
1974                                 OpenGl_Mat4&       theViewPr,
1975                                 OpenGl_Mat4&       theUnview)
1976 {
1977   // compute view-projection matrix
1978   theViewPr = theViewMapping * theOrientation;
1979
1980   // compute inverse view-projection matrix
1981   theViewPr.Inverted (theUnview);
1982
1983   Standard_Integer aOriginIndex = 0;
1984   Standard_Integer aDirectIndex = 0;
1985
1986   for (Standard_Integer aY = -1; aY <= 1; aY += 2)
1987   {
1988     for (Standard_Integer aX = -1; aX <= 1; aX += 2)
1989     {
1990       OpenGl_Vec4 aOrigin (GLfloat(aX),
1991                            GLfloat(aY),
1992                           -1.0f,
1993                            1.0f);
1994
1995       aOrigin = theUnview * aOrigin;
1996
1997       aOrigin.x() = aOrigin.x() / aOrigin.w();
1998       aOrigin.y() = aOrigin.y() / aOrigin.w();
1999       aOrigin.z() = aOrigin.z() / aOrigin.w();
2000
2001       OpenGl_Vec4 aDirect (GLfloat(aX),
2002                            GLfloat(aY),
2003                            1.0f,
2004                            1.0f);
2005
2006       aDirect = theUnview * aDirect;
2007
2008       aDirect.x() = aDirect.x() / aDirect.w();
2009       aDirect.y() = aDirect.y() / aDirect.w();
2010       aDirect.z() = aDirect.z() / aDirect.w();
2011
2012       aDirect = aDirect - aOrigin;
2013
2014       theOrigins[aOriginIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aOrigin.x()),
2015                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.y()),
2016                                                 static_cast<GLfloat> (aOrigin.z()));
2017
2018       theDirects[aDirectIndex++] = OpenGl_Vec3 (static_cast<GLfloat> (aDirect.x()),
2019                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.y()),
2020                                                 static_cast<GLfloat> (aDirect.z()));
2021     }
2022   }
2023 }
2024
2025 // =======================================================================
2026 // function : uploadRaytraceData
2027 // purpose  : Uploads ray-trace data to the GPU
2028 // =======================================================================
2029 Standard_Boolean OpenGl_View::uploadRaytraceData (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2030 {
2031   if (!theGlContext->IsGlGreaterEqual (3, 1))
2032   {
2033 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2034     std::cout << "Error: OpenGL version is less than 3.1" << std::endl;
2035 #endif
2036     return Standard_False;
2037   }
2038
2039   myAccumFrames = 0; // accumulation should be restarted
2040
2041   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2042   // Prepare OpenGL textures
2043
2044   if (theGlContext->arbTexBindless != NULL)
2045   {
2046     // If OpenGL driver supports bindless textures we need
2047     // to get unique 64- bit handles for using on the GPU
2048     if (!myRaytraceGeometry.UpdateTextureHandles (theGlContext))
2049     {
2050 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2051       std::cout << "Error: Failed to get OpenGL texture handles" << std::endl;
2052 #endif
2053       return Standard_False;
2054     }
2055   }
2056
2057   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2058   // Create OpenGL BVH buffers
2059
2060   if (mySceneNodeInfoTexture.IsNull()) // create scene BVH buffers
2061   {
2062     mySceneNodeInfoTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
2063     mySceneMinPointTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
2064     mySceneMaxPointTexture  = new OpenGl_TextureBufferArb;
2065     mySceneTransformTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2066
2067     if (!mySceneNodeInfoTexture->Create  (theGlContext)
2068      || !mySceneMinPointTexture->Create  (theGlContext)
2069      || !mySceneMaxPointTexture->Create  (theGlContext)
2070      || !mySceneTransformTexture->Create (theGlContext))
2071     {
2072 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2073       std::cout << "Error: Failed to create scene BVH buffers" << std::endl;
2074 #endif
2075       return Standard_False;
2076     }
2077   }
2078
2079   if (myGeometryVertexTexture.IsNull()) // create geometry buffers
2080   {
2081     myGeometryVertexTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2082     myGeometryNormalTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2083     myGeometryTexCrdTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2084     myGeometryTriangTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2085
2086     if (!myGeometryVertexTexture->Create (theGlContext)
2087      || !myGeometryNormalTexture->Create (theGlContext)
2088      || !myGeometryTexCrdTexture->Create (theGlContext)
2089      || !myGeometryTriangTexture->Create (theGlContext))
2090     {
2091 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2092       std::cout << "Error: Failed to create buffers for triangulation data" << std::endl;
2093 #endif
2094       return Standard_False;
2095     }
2096   }
2097
2098   if (myRaytraceMaterialTexture.IsNull()) // create material buffer
2099   {
2100     myRaytraceMaterialTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2101
2102     if (!myRaytraceMaterialTexture->Create (theGlContext))
2103     {
2104 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2105       std::cout << "Error: Failed to create buffers for material data" << std::endl;
2106 #endif
2107       return Standard_False;
2108     }
2109   }
2110   
2111   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2112   // Write transform buffer
2113
2114   BVH_Mat4f* aNodeTransforms = new BVH_Mat4f[myRaytraceGeometry.Size()];
2115
2116   bool aResult = true;
2117
2118   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
2119   {
2120     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
2121       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
2122
2123     const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* aTransform = 
2124       dynamic_cast<const BVH_Transform<Standard_ShortReal, 4>* > (aTriangleSet->Properties().operator->());
2125
2126     Standard_ASSERT_RETURN (aTransform != NULL,
2127       "OpenGl_TriangleSet does not contain transform", Standard_False);
2128
2129     aNodeTransforms[anElemIndex] = aTransform->Inversed();
2130   }
2131
2132   aResult &= mySceneTransformTexture->Init (theGlContext, 4,
2133     myRaytraceGeometry.Size() * 4, reinterpret_cast<const GLfloat*> (aNodeTransforms));
2134
2135   delete [] aNodeTransforms;
2136
2137   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2138   // Write geometry and bottom-level BVH buffers
2139
2140   Standard_Size aTotalVerticesNb = 0;
2141   Standard_Size aTotalElementsNb = 0;
2142   Standard_Size aTotalBVHNodesNb = 0;
2143
2144   for (Standard_Integer anElemIndex = 0; anElemIndex < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIndex)
2145   {
2146     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (
2147       myRaytraceGeometry.Objects().ChangeValue (anElemIndex).operator->());
2148
2149     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
2150       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
2151
2152     aTotalVerticesNb += aTriangleSet->Vertices.size();
2153     aTotalElementsNb += aTriangleSet->Elements.size();
2154
2155     Standard_ASSERT_RETURN (!aTriangleSet->QuadBVH().IsNull(),
2156       "Error: Failed to get bottom-level BVH of OpenGL element", Standard_False);
2157
2158     aTotalBVHNodesNb += aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size();
2159   }
2160
2161   aTotalBVHNodesNb += myRaytraceGeometry.QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size();
2162
2163   if (aTotalBVHNodesNb != 0)
2164   {
2165     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->Init (
2166       theGlContext, 4, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLuint*>  (NULL));
2167     aResult &= mySceneMinPointTexture->Init (
2168       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2169     aResult &= mySceneMaxPointTexture->Init (
2170       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalBVHNodesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2171   }
2172
2173   if (!aResult)
2174   {
2175 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2176     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVH" << std::endl;
2177 #endif
2178     return Standard_False;
2179   }
2180
2181   if (aTotalElementsNb != 0)
2182   {
2183     aResult &= myGeometryTriangTexture->Init (
2184       theGlContext, 4, GLsizei (aTotalElementsNb), static_cast<const GLuint*> (NULL));
2185   }
2186
2187   if (aTotalVerticesNb != 0)
2188   {
2189     aResult &= myGeometryVertexTexture->Init (
2190       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2191     aResult &= myGeometryNormalTexture->Init (
2192       theGlContext, 3, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2193     aResult &= myGeometryTexCrdTexture->Init (
2194       theGlContext, 2, GLsizei (aTotalVerticesNb), static_cast<const GLfloat*> (NULL));
2195   }
2196
2197   if (!aResult)
2198   {
2199 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2200     std::cout << "Error: Failed to upload buffers for scene geometry" << std::endl;
2201 #endif
2202     return Standard_False;
2203   }
2204
2205   const QuadBvhHandle& aBVH = myRaytraceGeometry.QuadBVH();
2206
2207   if (aBVH->Length() > 0)
2208   {
2209     aResult &= mySceneNodeInfoTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2210       reinterpret_cast<const GLuint*> (&aBVH->NodeInfoBuffer().front()));
2211     aResult &= mySceneMinPointTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2212       reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MinPointBuffer().front()));
2213     aResult &= mySceneMaxPointTexture->SubData (theGlContext, 0, aBVH->Length(),
2214       reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aBVH->MaxPointBuffer().front()));
2215   }
2216
2217   for (Standard_Integer aNodeIdx = 0; aNodeIdx < aBVH->Length(); ++aNodeIdx)
2218   {
2219     if (!aBVH->IsOuter (aNodeIdx))
2220       continue;
2221
2222     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = myRaytraceGeometry.TriangleSet (aNodeIdx);
2223
2224     Standard_ASSERT_RETURN (aTriangleSet != NULL,
2225       "Error: Failed to get triangulation of OpenGL element", Standard_False);
2226
2227     Standard_Integer aBVHOffset = myRaytraceGeometry.AccelerationOffset (aNodeIdx);
2228
2229     Standard_ASSERT_RETURN (aBVHOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2230       "Error: Failed to get offset for bottom-level BVH", Standard_False);
2231
2232     const Standard_Integer aBvhBuffersSize = aTriangleSet->QuadBVH()->Length();
2233
2234     if (aBvhBuffersSize != 0)
2235     {
2236       aResult &= mySceneNodeInfoTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2237         reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().front()));
2238       aResult &= mySceneMinPointTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2239         reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->MinPointBuffer().front()));
2240       aResult &= mySceneMaxPointTexture->SubData (theGlContext, aBVHOffset, aBvhBuffersSize,
2241         reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->QuadBVH()->MaxPointBuffer().front()));
2242
2243       if (!aResult)
2244       {
2245 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2246         std::cout << "Error: Failed to upload buffers for bottom-level scene BVHs" << std::endl;
2247 #endif
2248         return Standard_False;
2249       }
2250     }
2251
2252     const Standard_Integer aVerticesOffset = myRaytraceGeometry.VerticesOffset (aNodeIdx);
2253
2254     Standard_ASSERT_RETURN (aVerticesOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2255       "Error: Failed to get offset for triangulation vertices of OpenGL element", Standard_False);
2256
2257     if (!aTriangleSet->Vertices.empty())
2258     {
2259       aResult &= myGeometryNormalTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2260         GLsizei (aTriangleSet->Normals.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Normals.front()));
2261       aResult &= myGeometryTexCrdTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2262         GLsizei (aTriangleSet->TexCrds.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->TexCrds.front()));
2263       aResult &= myGeometryVertexTexture->SubData (theGlContext, aVerticesOffset,
2264         GLsizei (aTriangleSet->Vertices.size()), reinterpret_cast<const GLfloat*> (&aTriangleSet->Vertices.front()));
2265     }
2266
2267     const Standard_Integer anElementsOffset = myRaytraceGeometry.ElementsOffset (aNodeIdx);
2268
2269     Standard_ASSERT_RETURN (anElementsOffset != OpenGl_RaytraceGeometry::INVALID_OFFSET,
2270       "Error: Failed to get offset for triangulation elements of OpenGL element", Standard_False);
2271
2272     if (!aTriangleSet->Elements.empty())
2273     {
2274       aResult &= myGeometryTriangTexture->SubData (theGlContext, anElementsOffset, GLsizei (aTriangleSet->Elements.size()),
2275                                                    reinterpret_cast<const GLuint*> (&aTriangleSet->Elements.front()));
2276     }
2277
2278     if (!aResult)
2279     {
2280 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2281       std::cout << "Error: Failed to upload triangulation buffers for OpenGL element" << std::endl;
2282 #endif
2283       return Standard_False;
2284     }
2285   }
2286
2287   /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
2288   // Write material buffer
2289
2290   if (myRaytraceGeometry.Materials.size() != 0)
2291   {
2292     aResult &= myRaytraceMaterialTexture->Init (theGlContext, 4,
2293       GLsizei (myRaytraceGeometry.Materials.size() * 19), myRaytraceGeometry.Materials.front().Packed());
2294
2295     if (!aResult)
2296     {
2297 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2298       std::cout << "Error: Failed to upload material buffer" << std::endl;
2299 #endif
2300       return Standard_False;
2301     }
2302   }
2303
2304   myIsRaytraceDataValid = myRaytraceGeometry.Objects().Size() != 0;
2305
2306 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2307
2308   Standard_ShortReal aMemTrgUsed = 0.f;
2309   Standard_ShortReal aMemBvhUsed = 0.f;
2310
2311   for (Standard_Integer anElemIdx = 0; anElemIdx < myRaytraceGeometry.Size(); ++anElemIdx)
2312   {
2313     OpenGl_TriangleSet* aTriangleSet = dynamic_cast<OpenGl_TriangleSet*> (myRaytraceGeometry.Objects()(anElemIdx).get());
2314
2315     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2316       aTriangleSet->Vertices.size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2317     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2318       aTriangleSet->Normals.size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2319     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2320       aTriangleSet->TexCrds.size() * sizeof (BVH_Vec2f));
2321     aMemTrgUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2322       aTriangleSet->Elements.size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2323
2324     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2325       aTriangleSet->QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2326     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2327       aTriangleSet->QuadBVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2328     aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2329       aTriangleSet->QuadBVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2330   }
2331
2332   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2333     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->NodeInfoBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec4i));
2334   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2335     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->MinPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2336   aMemBvhUsed += static_cast<Standard_ShortReal> (
2337     myRaytraceGeometry.QuadBVH()->MaxPointBuffer().size() * sizeof (BVH_Vec3f));
2338
2339   std::cout << "GPU Memory Used (Mb):\n"
2340     << "\tFor mesh: " << aMemTrgUsed / 1048576 << "\n"
2341     << "\tFor BVHs: " << aMemBvhUsed / 1048576 << "\n";
2342
2343 #endif
2344
2345   return aResult;
2346 }
2347
2348 // =======================================================================
2349 // function : updateRaytraceLightSources
2350 // purpose  : Updates 3D scene light sources for ray-tracing
2351 // =======================================================================
2352 Standard_Boolean OpenGl_View::updateRaytraceLightSources (const OpenGl_Mat4& theInvModelView, const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2353 {
2354   std::vector<OpenGl_Light> aLightSources;
2355
2356   if (myShadingModel != Graphic3d_TOSM_NONE)
2357   {
2358     aLightSources.assign (myLights.begin(), myLights.end());
2359
2360     // move positional light sources at the front of the list
2361     std::partition (aLightSources.begin(), aLightSources.end(), IsLightPositional());
2362   }
2363
2364   // get number of 'real' (not ambient) light sources
2365   const size_t aNbLights = std::count_if (aLightSources.begin(), aLightSources.end(), IsNotAmbient());
2366
2367   Standard_Boolean wasUpdated = myRaytraceGeometry.Sources.size () != aNbLights;
2368
2369   if (wasUpdated)
2370   {
2371     myRaytraceGeometry.Sources.resize (aNbLights);
2372   }
2373
2374   myRaytraceGeometry.Ambient = BVH_Vec4f (0.f, 0.f, 0.f, 0.f);
2375
2376   for (size_t aLightIdx = 0, aRealIdx = 0; aLightIdx < aLightSources.size(); ++aLightIdx)
2377   {
2378     const OpenGl_Light& aLight = aLightSources[aLightIdx];
2379
2380     if (aLight.Type == Graphic3d_TOLS_AMBIENT)
2381     {
2382       myRaytraceGeometry.Ambient += BVH_Vec4f (aLight.Color.r() * aLight.Intensity,
2383                                                aLight.Color.g() * aLight.Intensity,
2384                                                aLight.Color.b() * aLight.Intensity,
2385                                                0.0f);
2386       continue;
2387     }
2388
2389     BVH_Vec4f aEmission  (aLight.Color.r() * aLight.Intensity,
2390                           aLight.Color.g() * aLight.Intensity,
2391                           aLight.Color.b() * aLight.Intensity,
2392                           1.0f);
2393
2394     BVH_Vec4f aPosition (-aLight.Direction.x(),
2395                          -aLight.Direction.y(),
2396                          -aLight.Direction.z(),
2397                          0.0f);
2398
2399     if (aLight.Type != Graphic3d_TOLS_DIRECTIONAL)
2400     {
2401       aPosition = BVH_Vec4f (static_cast<float>(aLight.Position.x()),
2402                              static_cast<float>(aLight.Position.y()),
2403                              static_cast<float>(aLight.Position.z()),
2404                              1.0f);
2405
2406       // store smoothing radius in W-component
2407       aEmission.w() = Max (aLight.Smoothness, 0.f);
2408     }
2409     else
2410     {
2411       // store cosine of smoothing angle in W-component
2412       aEmission.w() = cosf (Min (Max (aLight.Smoothness, 0.f), static_cast<Standard_ShortReal> (M_PI / 2.0)));
2413     }
2414
2415     if (aLight.IsHeadlight)
2416     {
2417       aPosition = theInvModelView * aPosition;
2418     }
2419
2420     for (int aK = 0; aK < 4; ++aK)
2421     {
2422       wasUpdated |= (aEmission[aK] != myRaytraceGeometry.Sources[aRealIdx].Emission[aK])
2423                  || (aPosition[aK] != myRaytraceGeometry.Sources[aRealIdx].Position[aK]);
2424     }
2425
2426     if (wasUpdated)
2427     {
2428       myRaytraceGeometry.Sources[aRealIdx] = OpenGl_RaytraceLight (aEmission, aPosition);
2429     }
2430
2431     ++aRealIdx;
2432   }
2433
2434   if (myRaytraceLightSrcTexture.IsNull()) // create light source buffer
2435   {
2436     myRaytraceLightSrcTexture = new OpenGl_TextureBufferArb;
2437   }
2438
2439   if (myRaytraceGeometry.Sources.size() != 0 && wasUpdated)
2440   {
2441     const GLfloat* aDataPtr = myRaytraceGeometry.Sources.front().Packed();
2442     if (!myRaytraceLightSrcTexture->Init (theGlContext, 4, GLsizei (myRaytraceGeometry.Sources.size() * 2), aDataPtr))
2443     {
2444 #ifdef RAY_TRACE_PRINT_INFO
2445       std::cout << "Error: Failed to upload light source buffer" << std::endl;
2446 #endif
2447       return Standard_False;
2448     }
2449
2450     myAccumFrames = 0; // accumulation should be restarted
2451   }
2452
2453   return Standard_True;
2454 }
2455
2456 // =======================================================================
2457 // function : setUniformState
2458 // purpose  : Sets uniform state for the given ray-tracing shader program
2459 // =======================================================================
2460 Standard_Boolean OpenGl_View::setUniformState (const Standard_Integer        theProgramId,
2461                                                const Standard_Integer        theWinSizeX,
2462                                                const Standard_Integer        theWinSizeY,
2463                                                const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2464 {
2465   // Get projection state
2466   OpenGl_MatrixState<Standard_ShortReal>& aCntxProjectionState = theGlContext->ProjectionState;
2467
2468   OpenGl_Mat4 aViewPrjMat;
2469   OpenGl_Mat4 anUnviewMat;
2470   OpenGl_Vec3 aOrigins[4];
2471   OpenGl_Vec3 aDirects[4];
2472
2473   updateCamera (myCamera->OrientationMatrixF(),
2474                 aCntxProjectionState.Current(),
2475                 aOrigins,
2476                 aDirects,
2477                 aViewPrjMat,
2478                 anUnviewMat);
2479
2480   Handle(OpenGl_ShaderProgram)& theProgram = theProgramId == 0
2481                                            ? myRaytraceProgram
2482                                            : myPostFSAAProgram;
2483
2484   if (theProgram.IsNull())
2485   {
2486     return Standard_False;
2487   }
2488
2489   // Set camera state
2490   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2491     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginLB], aOrigins[0]);
2492   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2493     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginRB], aOrigins[1]);
2494   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2495     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginLT], aOrigins[2]);
2496   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2497     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uOriginRT], aOrigins[3]);
2498   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2499     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectLB], aDirects[0]);
2500   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2501     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectRB], aDirects[1]);
2502   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2503     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectLT], aDirects[2]);
2504   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2505     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uDirectRT], aDirects[3]);
2506   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2507     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uViewPrMat], aViewPrjMat);
2508   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2509     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uUnviewMat], anUnviewMat);
2510
2511   // Set screen dimensions
2512   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2513     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uWinSizeX], theWinSizeX);
2514   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2515     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uWinSizeY], theWinSizeY);
2516
2517   // Set 3D scene parameters
2518   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2519     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSceneRad], myRaytraceSceneRadius);
2520   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2521     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSceneEps], myRaytraceSceneEpsilon);
2522
2523   // Set light source parameters
2524   const Standard_Integer aLightSourceBufferSize =
2525     static_cast<Standard_Integer> (myRaytraceGeometry.Sources.size());
2526   
2527   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2528     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uLightCount], aLightSourceBufferSize);
2529
2530   // Set array of 64-bit texture handles
2531   if (theGlContext->arbTexBindless != NULL && myRaytraceGeometry.HasTextures())
2532   {
2533     const std::vector<GLuint64>& aTextures = myRaytraceGeometry.TextureHandles();
2534
2535     theProgram->SetUniform (theGlContext, myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uTexSamplersArray],
2536       static_cast<GLsizei> (aTextures.size()), reinterpret_cast<const OpenGl_Vec2u*> (&aTextures.front()));
2537   }
2538
2539   // Set background colors (only gradient background supported)
2540   if (myBgGradientArray != NULL && myBgGradientArray->IsDefined())
2541   {
2542     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2543       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorTop], myBgGradientArray->GradientColor (0));
2544     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2545       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorBot], myBgGradientArray->GradientColor (1));
2546   }
2547   else
2548   {
2549     const OpenGl_Vec4& aBackColor = myBgColor;
2550
2551     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2552       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorTop], aBackColor);
2553     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2554       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBackColorBot], aBackColor);
2555   }
2556
2557   // Set environment map parameters
2558   const Standard_Boolean toDisableEnvironmentMap = myTextureEnv.IsNull() || !myTextureEnv->IsValid();
2559   
2560   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2561     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSphereMapEnabled], toDisableEnvironmentMap ? 0 : 1);
2562
2563   theProgram->SetUniform (theGlContext,
2564     myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uSphereMapForBack], myRenderParams.UseEnvironmentMapBackground ?  1 : 0);
2565
2566   if (myRenderParams.IsGlobalIlluminationEnabled) // GI parameters
2567   {
2568     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2569       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uMaxRadiance], myRenderParams.RadianceClampingValue);
2570
2571     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2572       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uBlockedRngEnabled], myRenderParams.CoherentPathTracingMode ? 1 : 0);
2573
2574     // Check whether we should restart accumulation for run-time parameters
2575     if (myRenderParams.RadianceClampingValue       != myRaytraceParameters.RadianceClampingValue
2576      || myRenderParams.UseEnvironmentMapBackground != myRaytraceParameters.UseEnvMapForBackground)
2577     {
2578       myAccumFrames = 0; // accumulation should be restarted
2579
2580       myRaytraceParameters.RadianceClampingValue  = myRenderParams.RadianceClampingValue;
2581       myRaytraceParameters.UseEnvMapForBackground = myRenderParams.UseEnvironmentMapBackground;
2582     }
2583   }
2584   else // RT parameters
2585   {
2586     // Set ambient light source
2587     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2588       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uLightAmbnt], myRaytraceGeometry.Ambient);
2589
2590     // Enable/disable run-time ray-tracing effects
2591     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2592       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uShadowsEnabled], myRenderParams.IsShadowEnabled ?  1 : 0);
2593     theProgram->SetUniform (theGlContext,
2594       myUniformLocations[theProgramId][OpenGl_RT_uReflectEnabled], myRenderParams.IsReflectionEnabled ?  1 : 0);
2595   }
2596
2597   return Standard_True;
2598 }
2599
2600 // =======================================================================
2601 // function : bindRaytraceTextures
2602 // purpose  : Binds ray-trace textures to corresponding texture units
2603 // =======================================================================
2604 void OpenGl_View::bindRaytraceTextures (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2605 {
2606   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2607   {
2608   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
2609     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_OutputImageLft,
2610       myRaytraceOutputTexture[0]->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32F);
2611     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_OutputImageRgh,
2612       myRaytraceOutputTexture[1]->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32F);
2613
2614     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_VisualErrorImage,
2615       myRaytraceVisualErrorTexture->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_WRITE, GL_R32I);
2616     theGlContext->core42->glBindImageTexture (OpenGl_RT_TileOffsetsImage,
2617       myRaytraceTileOffsetsTexture->TextureId(), 0, GL_TRUE, 0, GL_READ_ONLY, GL_RG32I);
2618   #endif
2619   }
2620
2621   if (!myTextureEnv.IsNull() && myTextureEnv->IsValid())
2622   {
2623     myTextureEnv->Bind (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_EnvironmentMapTexture);
2624   }
2625
2626   mySceneMinPointTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2627   mySceneMaxPointTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2628   mySceneNodeInfoTexture->BindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2629   myGeometryVertexTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2630   myGeometryNormalTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2631   myGeometryTexCrdTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
2632   myGeometryTriangTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2633   mySceneTransformTexture->BindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2634   myRaytraceMaterialTexture->BindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2635   myRaytraceLightSrcTexture->BindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2636 }
2637
2638 // =======================================================================
2639 // function : unbindRaytraceTextures
2640 // purpose  : Unbinds ray-trace textures from corresponding texture units
2641 // =======================================================================
2642 void OpenGl_View::unbindRaytraceTextures (const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2643 {
2644   mySceneMinPointTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMinPointTexture);
2645   mySceneMaxPointTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneMaxPointTexture);
2646   mySceneNodeInfoTexture->UnbindTexture    (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneNodeInfoTexture);
2647   myGeometryVertexTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryVertexTexture);
2648   myGeometryNormalTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryNormalTexture);
2649   myGeometryTexCrdTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTexCrdTexture);
2650   myGeometryTriangTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_GeometryTriangTexture);
2651   mySceneTransformTexture->UnbindTexture   (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_SceneTransformTexture);
2652   myRaytraceMaterialTexture->UnbindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceMaterialTexture);
2653   myRaytraceLightSrcTexture->UnbindTexture (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceLightSrcTexture);
2654
2655   theGlContext->core15fwd->glActiveTexture (GL_TEXTURE0);
2656 }
2657
2658 // =======================================================================
2659 // function : runRaytraceShaders
2660 // purpose  : Runs ray-tracing shader programs
2661 // =======================================================================
2662 Standard_Boolean OpenGl_View::runRaytraceShaders (const Standard_Integer        theSizeX,
2663                                                   const Standard_Integer        theSizeY,
2664                                                   Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2665                                                   OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2666                                                   const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2667 {
2668   Standard_Boolean aResult = theGlContext->BindProgram (myRaytraceProgram);
2669
2670   aResult &= setUniformState (0,
2671                               theSizeX,
2672                               theSizeY,
2673                               theGlContext);
2674
2675   if (myRaytraceParameters.GlobalIllumination) // path tracing
2676   {
2677     aResult &= runPathtrace (theSizeX, theSizeY, theProjection, theReadDrawFbo, theGlContext);
2678   }
2679   else // Whitted-style ray-tracing
2680   {
2681     aResult &= runRaytrace (theSizeX, theSizeY, theProjection, theReadDrawFbo, theGlContext);
2682   }
2683
2684   return aResult;
2685 }
2686
2687 // =======================================================================
2688 // function : runRaytrace
2689 // purpose  : Runs Whitted-style ray-tracing
2690 // =======================================================================
2691 Standard_Boolean OpenGl_View::runRaytrace (const Standard_Integer        theSizeX,
2692                                            const Standard_Integer        theSizeY,
2693                                            Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2694                                            OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2695                                            const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2696 {
2697   Standard_Boolean aResult = Standard_True;
2698
2699   bindRaytraceTextures (theGlContext);
2700
2701   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aRenderImageFramebuffer;
2702   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aDepthSourceFramebuffer;
2703
2704   // Choose proper set of frame buffers for stereo rendering
2705   const Standard_Integer aFBOIdx (theProjection == Graphic3d_Camera::Projection_MonoRightEye);
2706
2707   if (myRenderParams.IsAntialiasingEnabled) // if second FSAA pass is used
2708   {
2709     myRaytraceFBO1[aFBOIdx]->BindBuffer (theGlContext);
2710
2711     glClear (GL_DEPTH_BUFFER_BIT); // render the image with depth
2712   }
2713
2714   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2715
2716   if (myRenderParams.IsAntialiasingEnabled)
2717   {
2718     glDisable (GL_DEPTH_TEST); // improve jagged edges without depth buffer
2719
2720     // bind ray-tracing output image as input
2721     myRaytraceFBO1[aFBOIdx]->ColorTexture()->Bind (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
2722
2723     aResult &= theGlContext->BindProgram (myPostFSAAProgram);
2724
2725     aResult &= setUniformState (1 /* FSAA ID */,
2726                                 theSizeX,
2727                                 theSizeY,
2728                                 theGlContext);
2729
2730     // Perform multi-pass adaptive FSAA using ping-pong technique.
2731     // We use 'FLIPTRI' sampling pattern changing for every pixel
2732     // (3 additional samples per pixel, the 1st sample is already
2733     // available from initial ray-traced image).
2734     for (Standard_Integer anIt = 1; anIt < 4; ++anIt)
2735     {
2736       GLfloat aOffsetX = 1.f / theSizeX;
2737       GLfloat aOffsetY = 1.f / theSizeY;
2738
2739       if (anIt == 1)
2740       {
2741         aOffsetX *= -0.55f;
2742         aOffsetY *=  0.55f;
2743       }
2744       else if (anIt == 2)
2745       {
2746         aOffsetX *=  0.00f;
2747         aOffsetY *= -0.55f;
2748       }
2749       else if (anIt == 3)
2750       {
2751         aOffsetX *= 0.55f;
2752         aOffsetY *= 0.00f;
2753       }
2754
2755       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2756         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uSamples], anIt + 1);
2757       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2758         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetX], aOffsetX);
2759       aResult &= myPostFSAAProgram->SetUniform (theGlContext,
2760         myUniformLocations[1][OpenGl_RT_uOffsetY], aOffsetY);
2761
2762       Handle(OpenGl_FrameBuffer)& aFramebuffer = anIt % 2
2763                                                ? myRaytraceFBO2[aFBOIdx]
2764                                                : myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2765
2766       aFramebuffer->BindBuffer (theGlContext);
2767
2768       // perform adaptive FSAA pass
2769       theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2770
2771       aFramebuffer->ColorTexture()->Bind (theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_FsaaInputTexture);
2772     }
2773
2774     aRenderImageFramebuffer = myRaytraceFBO2[aFBOIdx];
2775     aDepthSourceFramebuffer = myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2776
2777     glEnable (GL_DEPTH_TEST);
2778
2779     // Display filtered image
2780     theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
2781
2782     if (theReadDrawFbo != NULL)
2783     {
2784       theReadDrawFbo->BindBuffer (theGlContext);
2785     }
2786     else
2787     {
2788       aRenderImageFramebuffer->UnbindBuffer (theGlContext);
2789     }
2790
2791     aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2792       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2793
2794     aDepthSourceFramebuffer->DepthStencilTexture()->Bind (
2795       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
2796
2797     // copy the output image with depth values
2798     theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2799
2800     aDepthSourceFramebuffer->DepthStencilTexture()->Unbind (
2801       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_RaytraceDepthTexture);
2802
2803     aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Unbind (
2804       theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2805   }
2806
2807   unbindRaytraceTextures (theGlContext);
2808
2809   theGlContext->BindProgram (NULL);
2810
2811   return aResult;
2812 }
2813
2814 // =======================================================================
2815 // function : runPathtrace
2816 // purpose  : Runs path tracing shader
2817 // =======================================================================
2818 Standard_Boolean OpenGl_View::runPathtrace (const Standard_Integer              theSizeX,
2819                                             const Standard_Integer              theSizeY,
2820                                             const Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2821                                             OpenGl_FrameBuffer*                 theReadDrawFbo,
2822                                             const Handle(OpenGl_Context)&       theGlContext)
2823 {
2824   Standard_Boolean aResult = Standard_True;
2825
2826   if (myToUpdateEnvironmentMap) // check whether the map was changed
2827   {
2828     myAccumFrames = myToUpdateEnvironmentMap = 0;
2829   }
2830
2831   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2832   {
2833     if (myAccumFrames == 0)
2834     {
2835       myTileSampler.Reset(); // reset tile sampler to its initial state
2836     }
2837
2838     // Adaptive sampling is starting at the second frame
2839     myTileSampler.Upload (theGlContext,
2840                           myRaytraceTileOffsetsTexture,
2841                           myRaytraceParameters.NbTilesX,
2842                           myRaytraceParameters.NbTilesY,
2843                           myAccumFrames > 0);
2844   }
2845
2846   bindRaytraceTextures (theGlContext);
2847
2848   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aRenderImageFramebuffer;
2849   Handle(OpenGl_FrameBuffer) aDepthSourceFramebuffer;
2850   Handle(OpenGl_FrameBuffer) anAccumImageFramebuffer;
2851
2852   // Choose proper set of frame buffers for stereo rendering
2853   const Standard_Integer aFBOIdx (theProjection == Graphic3d_Camera::Projection_MonoRightEye);
2854
2855   const Standard_Integer anImageId = (aFBOIdx != 0)
2856                                    ? OpenGl_RT_OutputImageRgh
2857                                    : OpenGl_RT_OutputImageLft;
2858
2859   aRenderImageFramebuffer = myAccumFrames % 2 ? myRaytraceFBO1[aFBOIdx] : myRaytraceFBO2[aFBOIdx];
2860   anAccumImageFramebuffer = myAccumFrames % 2 ? myRaytraceFBO2[aFBOIdx] : myRaytraceFBO1[aFBOIdx];
2861
2862   aDepthSourceFramebuffer = aRenderImageFramebuffer;
2863
2864   anAccumImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2865     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2866
2867   aRenderImageFramebuffer->BindBuffer (theGlContext);
2868
2869   if (myAccumFrames == 0)
2870   {
2871     myRNG.SetSeed(); // start RNG from beginning
2872   }
2873
2874   // Clear adaptive screen sampling images
2875   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2876   {
2877   #if !defined(GL_ES_VERSION_2_0)
2878     if (myAccumFrames == 0)
2879     {
2880       theGlContext->core44->glClearTexImage (myRaytraceOutputTexture[aFBOIdx]->TextureId(), 0, GL_RED, GL_FLOAT, NULL);
2881     }
2882
2883     theGlContext->core44->glClearTexImage (myRaytraceVisualErrorTexture->TextureId(), 0, GL_RED_INTEGER, GL_INT, NULL);
2884   #endif
2885   }
2886
2887   // Set frame accumulation weight
2888   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2889     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uAccumSamples], myAccumFrames);
2890
2891   // Set random number generator seed
2892   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2893     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uFrameRndSeed], static_cast<Standard_Integer> (myRNG.NextInt() >> 2));
2894
2895   // Set image uniforms for render program
2896   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2897     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uRenderImage], anImageId);
2898   myRaytraceProgram->SetUniform (theGlContext,
2899     myUniformLocations[0][OpenGl_RT_uOffsetImage], OpenGl_RT_TileOffsetsImage);
2900
2901   glDisable (GL_DEPTH_TEST);
2902
2903   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling && myAccumFrames > 0)
2904   {
2905     glViewport (0,
2906                 0,
2907                 myTileSampler.TileSize() * myRaytraceParameters.NbTilesX,
2908                 myTileSampler.TileSize() * myRaytraceParameters.NbTilesY);
2909   }
2910
2911   // Generate for the given RNG seed
2912   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2913
2914   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling && myAccumFrames > 0)
2915   {
2916     glViewport (0,
2917                 0,
2918                 theSizeX,
2919                 theSizeY);
2920   }
2921
2922   // Output accumulated path traced image
2923   theGlContext->BindProgram (myOutImageProgram);
2924
2925   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2926   {
2927     // Set uniforms for display program
2928     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uRenderImage",   anImageId);
2929     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uAccumFrames",   myAccumFrames);
2930     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uVarianceImage", OpenGl_RT_VisualErrorImage);
2931     myOutImageProgram->SetUniform (theGlContext, "uDebugAdaptive", myRenderParams.ShowSamplingTiles ?  1 : 0);
2932   }
2933
2934   if (theReadDrawFbo != NULL)
2935   {
2936     theReadDrawFbo->BindBuffer (theGlContext);
2937   }
2938   else
2939   {
2940     aRenderImageFramebuffer->UnbindBuffer (theGlContext);
2941   }
2942
2943   aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Bind (
2944     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2945
2946   glEnable (GL_DEPTH_TEST);
2947
2948   // Copy accumulated image with correct depth values
2949   theGlContext->core20fwd->glDrawArrays (GL_TRIANGLES, 0, 6);
2950
2951   aRenderImageFramebuffer->ColorTexture()->Unbind (
2952     theGlContext, GL_TEXTURE0 + OpenGl_RT_PrevAccumTexture);
2953
2954   if (myRaytraceParameters.AdaptiveScreenSampling)
2955   {
2956     myRaytraceVisualErrorTexture->Bind (theGlContext);
2957
2958     // Download visual error map from the GPU and build
2959     // adjusted tile offsets for optimal image sampling
2960     myTileSampler.GrabVarianceMap (theGlContext);
2961   }
2962
2963   unbindRaytraceTextures (theGlContext);
2964
2965   theGlContext->BindProgram (NULL);
2966
2967   return aResult;
2968 }
2969
2970 // =======================================================================
2971 // function : raytrace
2972 // purpose  : Redraws the window using OpenGL/GLSL ray-tracing
2973 // =======================================================================
2974 Standard_Boolean OpenGl_View::raytrace (const Standard_Integer        theSizeX,
2975                                         const Standard_Integer        theSizeY,
2976                                         Graphic3d_Camera::Projection  theProjection,
2977                                         OpenGl_FrameBuffer*           theReadDrawFbo,
2978                                         const Handle(OpenGl_Context)& theGlContext)
2979 {
2980   if (!initRaytraceResources (theGlContext))
2981   {
2982     return Standard_False;
2983   }
2984
2985   if (!updateRaytraceBuffers (theSizeX, theSizeY, theGlContext))
2986   {
2987     return Standard_False;
2988   }
2989
2990   OpenGl_Mat4 aLightSourceMatrix;
2991
2992   // Get inversed model-view matrix for transforming lights
2993   myCamera->OrientationMatrixF().Inverted (aLightSourceMatrix);
2994
2995   if (!updateRaytraceLightSources (aLightSourceMatrix, theGlContext))
2996   {
2997     return Standard_False;
2998   }
2999
3000   // Generate image using Whitted-style ray-tracing or path tracing
3001   if (myIsRaytraceDataValid)
3002   {
3003     myRaytraceScreenQuad.BindVertexAttrib (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS);
3004
3005     if (!myRaytraceGeometry.AcquireTextures (theGlContext))
3006     {
3007       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
3008         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to acquire OpenGL image textures");
3009     }
3010
3011     glDisable (GL_BLEND);
3012
3013     const Standard_Boolean aResult = runRaytraceShaders (theSizeX,
3014                                                          theSizeY,
3015                                                          theProjection,
3016                                                          theReadDrawFbo,
3017                                                          theGlContext);
3018
3019     if (!aResult)
3020     {
3021       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
3022         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to execute ray-tracing shaders");
3023     }
3024
3025     if (!myRaytraceGeometry.ReleaseTextures (theGlContext))
3026     {
3027       theGlContext->PushMessage (GL_DEBUG_SOURCE_APPLICATION, GL_DEBUG_TYPE_ERROR,
3028         0, GL_DEBUG_SEVERITY_MEDIUM, "Error: Failed to release OpenGL image textures");
3029     }
3030
3031     myRaytraceScreenQuad.UnbindVertexAttrib (theGlContext, Graphic3d_TOA_POS);
3032   }
3033
3034   return Standard_True;
3035 }